专利名称：光纤复合电力电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于传输电力并铺设于地下的地下电力电缆，特别是一种具有用于测量电缆的分布温度的光纤传感器的地下电力电缆。
背景技术：
通常，当给地下电力电缆通电流时，地下电力电缆的温度会上升，并且根据该地下电力电缆可以承受的最高温度能计算出安培容量。因此，当地下电力电缆工作时，测量通有电流的地下电力电缆的温度是非常重要的。但是，由于在地下电力电缆通有电流时测量导体的温度实际上是不可能的，所以通常使用用于测量温度的光纤。
例如，韩国专利公开号2003-45864揭示了一种当在电缆中设置一温度测量光纤时用于计算地下电力电缆导体的温度的系统。
此外，已报导有各种各样的在电力电缆中包括用于温度测量或数据传输的光纤的电力电缆结构。例如，日本专利公开号1990-144810提出了一种电缆，其中一光纤设置在电力电缆的一屏蔽层或一电缆外壳(或保护层)中。日本专利公开号1994-148001、1994-181013、1994-181014和1994-181015揭示了一种电缆，其中一光纤沿纵向设置于一屏蔽层中。
美国专利号4867527也揭示了一种复合电力电缆，其中一容置有光纤的光纤导管(optical duct)铺设在一保护层中。
然而，这些传统的复合电力电缆具有如下技术问题。
由于光纤的机械强度非常弱，光纤容易被损坏。因此，将光纤容置并保护在一具有高强度和小曲率半径的管子(或导管)中。但是，如果将光纤保护在管子中，则具有小曲率半径和高强度的管子可能破坏绝缘层，从而使其绝缘强度降低。
此外，如果将光纤或光纤导管安置在复合电力电缆的外部半导体层上，则该光纤或导管在该电力电缆中不是固定的而是活动的。在这种情况下，该光纤或导管可能会超过其设计最适度而被弯曲或向一侧倾斜，因此不能精确地测量预定区域的温度。
发明内容
设计本发明以解决现有技术的问题，因此本发明的目的是要提供一种复合电力电缆，其被构造成虽然使用具有小曲率半径和高强度的光纤导管但可以不破坏电缆中的绝缘材料。
本发明的另一目的是提供一种复合电力电缆，其可稳定地固定光纤或用于测量温度的光学组件，使得该光纤或组件不会超过其设计最适度而被弯曲或向一侧倾斜。
为达到上述目的，本发明提供一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；以及一围绕该核心设置的用于保护该核心的护套，其中该复合电力电缆包括至少一个光学组件，其置于该核心和该护套之间，螺旋式地缠绕该核心沿该电缆的纵向延伸，其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线(supporting wire)，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
此时，该护套可以包括一围绕该光纤组件和该核心的金属护套层；以及一围绕该金属护套层的保护层。
或者，该护套可以包括一固定带，其通过围绕该光纤组件将该光纤组件固定在该核心的外围上；一围绕该固定带和该核心的金属护套层；以及一围绕该金属护套层的保护层。
此时，该固定带优选是一半导体带或一绝缘带。
作为本发明的另一方案，还提供了一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；至少一个光学组件，其沿该电缆的纵向延伸，以螺旋式地缠绕该核心；至少一根金属线，其沿该电缆的纵向延伸，以与该光学组件一起螺旋式地缠绕该核心并远离该光纤以一定距离排开；一塑性保护层，其覆盖在该光学组件和该金属线上；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
作为本发明的另一方案，还提供了一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；一沿该电缆的纵向围绕该核心的第一固定带；至少一个光学组件，其沿该电缆的纵向延伸，以螺旋式地缠绕该第一固定带；一第二固定带，其通过沿该电缆的纵向围绕该光纤组件和该核心将该光学组件固定至该核心；一围绕该第二固定带的金属护套层；以及一覆盖在该金属护套层上的塑性保护层；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
作为本发明的另一方案，还提供了一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；至少一个光学组件，其沿该电缆的纵向延伸，以螺旋式地缠绕该核心；至少一根金属线，其沿该电缆的纵向延伸，以与该光学组件一起螺旋式地缠绕该核心，并远离该光纤以一定距离排开；一固定带，通过围绕该光学组件和该金属线将该光学组件和该金属线固定至该核心；以及一塑性保护层，其覆盖在该固定带上；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
该支撑线优选与该光纤导管接触，并且特别地是，两支撑线分别与该光纤导管的两个相对面接触。
通过下面参阅附图对实施例的描述可清楚地了解本发明的其他目的和方案。
图1是显示根据本发明第一实施例的复合电力电缆的剖视图；图2是显示根据本发明的光纤导管的剖视图；图3是显示根据本发明第二实施例的复合电力电缆的剖视图；图4是显示根据本发明第三实施例的复合电力电缆的剖视图；图5是显示根据本发明第四实施例的复合电力电缆的剖视图；图6是显示根据本发明第五实施例的复合电力电缆的剖视图。
具体实施例方式
下面将参阅附图更详细地描述本发明。
实施例1图1是显示根据本发明第一实施例的光纤复合电力电缆的剖视图。参阅图1，该电缆包括位于电缆中心的核心1、2、3和4，围绕该核心覆盖的护套5和6，以及置于核心和护套之间的光学组件10和20。
该核心包括一中心导体1、覆盖在中心导体1外围上的一内半导体层2、覆盖在内半导体层2外围上的一绝缘层3、以及覆盖在绝缘层3外围上的一外半导体层4。
中心导体1将来自变电站的电流引导传输至电气设备，并且当高压施加至该导体时，半导体层2和4起到防止高电场聚集的作用。此外，绝缘层3防止了介质击穿。
光学组件10和20包括容纳有至少一根光纤13的光纤导管11，以及至少一根支撑线20，其与光纤导管11相邻设置，用以防止光纤导管11被外力损坏或防止核心的绝缘层3由于光纤导管11而被破坏，如图2所示。
光纤导管11沿电缆的纵向延伸，并优选为由不锈钢制成的管子，一根或多根光纤13散置于其中。光纤利用光纤时域反射计(OTDR；Optical TimeDomain Reflectometry)充当测量电缆的分布温度的传感器。美国专利号4838690中已经揭示了利用光纤测量分布温度的原理。
此外，在光纤导管11和光纤13之间的间隙优选填充有填充物12。
支撑线20优选由强度低于光纤导管11的线材构成，以防止光纤导管11遭受破坏。例如，如果光纤导管11由不锈钢制成，则支撑线20就优选由强度低于不锈钢的塑性材料(plastic)或纸制成。特别地是，支撑线20更优选为纸绳(paper string)。
支撑线20可设置成与光纤导管11隔开一预定距离或与光纤导管11相邻。更优选地是，两支撑线20被设置成与光纤导管11的两相对侧接触，如图1所示。
在电缆的核心和护套之间，可以放入一个或多个光学组件10和20。光学组件10和20优选缠绕核心1、2、3和4沿电缆的纵向延伸。当光学组件10和20如上所述螺旋式地缠绕外半导体层4时，光学组件的曲率半径就增加了，从而防止电力电缆内部被光学组件破坏。
护套5和6包括覆盖在被光学组件10和20螺旋式缠绕的外半导体层4外围上的金属护套层(或金属屏蔽层)5，以及覆盖在金属护套层5上的保护层6。金属护套层5可以由铝护套、铜护套、不锈钢护套、铅护套等制成。尤其优选的是波纹铝护套或铅护套。此外，保护层6是在金属护套层5上通过挤压诸如聚乙烯等塑性材料而形成的。
如上所述，当支撑线与容纳光纤的光纤导管相邻设置时，可以防止光纤导管被外力损坏并且防止绝缘层被光纤导管破坏。此外，由于具有支撑线的光学组件螺旋式地缠绕电缆的核心，因此施加到光学组件上的外力可以沿外围分散开。
实施例2图3是显示根据本发明第二实施例的光纤复合电力电缆的剖视图。该实施例与前实施例相似，即电缆包括核心1、2、3和4，覆盖在核心上的护套5、6和7，以及置于该核心和该护套之间的光学组件10和20。特别地是，与第一实施例相比，核心1、2、3和4以及光学组件10和20没有任何不同。然而，护套5、6和7的详细结构与第一实施例有如下不同之处。
本实施例的护套除了金属护套层5和保护层6外还包括固定带7。该固定带7具有将光学组件10和20固定至核心的外半导体层4的作用。至于固定带7，可以采用半导体带或绝缘带。特别地是，在金属护套层5是波纹铝管的情况下，最好使用固定带7，因为电缆的核心和护套之间存在间隙。
如果如上所述使用固定带将光学组件固定至核心，则尽管电缆被弯曲，也能防止光学组件严重地弯曲或向一侧倾斜。
实施例3图4是显示根据本发明第三实施例的光纤复合电力电缆的剖视图。该实施例也与第一实施例相似，即电缆包括核心1、2、3和4，覆盖在核心上的护套6和8，以及置于核心和护套之间的光学组件10和20。特别地是，与第一实施例相比，核心1、2、3和4以及光学组件10和20没有任何不同。然而，护套6和8的详细结构与第一实施例有如下不同之处。
本实施例的护套包括至少一根金属线8，其螺旋式地缠绕核心的外半导体层4并沿电缆的纵向延伸，以及覆盖在金属线层8上的塑性保护层6。
参阅图4，由铜或铝制成的线8被容纳在核心1、2、3和4外用于容纳光纤的空间内，并与光学组件10和20分开。该铜或铝线8与光学组件10和20一起螺旋式地缠绕核心的外半导体层4沿电缆的纵向延伸。
实施例4图5是显示根据本发明第四实施例的光纤复合电力电缆的剖视图。该实施例也与第一实施例相似，即电缆包括位于电缆中心的核心1、2、3和4，覆盖在核心上的护套5和6，以及置于该核心和该护套之间的光学组件10和20。特别地是，核心1、2、3和4，护套5和6，以及光学组件10和20基本与第一实施例相同。然而，本实施例与第一实施例的不同之处在于本实施例的复合电力电缆还包括在核心1、2、3和4与光学组件10和20之间以及在光学组件10和20与护套5和6之间的第一和第二固定带7a和7b。
参阅图5，第一固定带7a围绕核心的外半导体层4，同时光学组件10和20螺旋式地缠绕第一固定带7a。此外，第二带7b围绕螺旋式缠绕的光学组件10和20，并且金属护套层5覆盖在第二固定带7b上。
第一和第二固定带7a和7b可以采用与第二实施例的固定带相同的材料。
实施例5图6是显示根据本发明第五实施例的光纤复合电力电缆的剖视图。该实施例与第一实施例相似，即电缆包括核心1、2、3和4，覆盖在核心上的护套6和8，以及置于核心和护套之间的光学组件10和20。特别地是，与第一实施例相比，核心1、2、3和4以及光学组件10和20没有任何不同。
然而，本实施例特别构造成多个金属线8与光学组件10和20一起螺旋式地缠绕核心的外半导体层4，固定带7围绕被固定至核心1、2、3和4的光学组件10和20与金属线8，并且塑性保护层6覆盖在固定带7上。
参阅图6，铜或铝线8被置于在核心1、2、3和4外的光学组件容纳空间内，与光学组件10和20分开。该铜或铝线8与光学组件10和20一起螺旋式地缠绕核心的外半导体层4并沿电缆的纵向延伸。
为了固定该螺旋式缠绕的光学组件10和20与金属线8，在其周围围绕一半导体带或一绝缘带，并且通过挤压塑性材料在该固定带7周围形成保护层6。
由于发明人可以以最好的方式适当地定义一术语的概念来描述他/她自己的发明，所以在说明书和权利要求书中使用的术语和措辞应被理解为不限于通常的或词典中的意思，而是包括与本发明的技术方案一致的意思和概念。
因此，说明书中描述的以及附图中绘示的结构仅仅是本发明的最佳实施例，并没有显示本发明的所有技术方案。所以，应该被理解为可以有各种等同和修改对其进行替换。
工业实用性根据本发明，通过在电力电缆内设置支撑材料和包含用于测量电缆温度的光纤的光纤导管，可防止光纤的损坏和内绝缘层的破坏。
此外，由于光纤导管通过固定带被牢固地固定至电缆的核心，所以当电缆弯曲时，光纤导管不会严重弯曲，也不会向一侧倾斜。
权利要求
1.一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；以及一围绕该核心设置的用于保护该核心的护套，该复合电力电缆包括至少一个光学组件，其置于该核心和该护套之间，螺旋式地缠绕该核心沿该电缆的纵向延伸；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
2.根据权利要求1所述的光纤复合电力电缆，其中该护套包括一围绕该光纤组件和该核心的金属护套层；以及一围绕该金属护套层的保护层。
3.根据权利要求2所述的光纤复合电力电缆，其中该金属护套层是一铝护套、一铜护套、一不锈钢护套或一铅护套。
4.根据权利要求1所述的光纤复合电力电缆，其中该护套包括一固定带，用以通过围绕该光纤组件和该核心将该光纤组件固定在该核心的外围上；一围绕该固定带的金属护套层；以及一围绕该金属护套层的保护层。
5.根据权利要求4所述的光纤复合电力电缆，其中该金属护套层是一铝护套、一铜护套、一不锈钢护套或一铅护套。
6.根据权利要求4所述的光纤复合电力电缆，其中该固定带是一半导体带或一绝缘带。
7.一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；至少一个光学组件，其沿该电缆的纵向延伸，以螺旋式地缠绕该核心；至少一根金属线，其沿该电缆的纵向延伸，以与该光学组件一起螺旋式地缠绕该核心，并远离该光纤以一定距离排开；一塑性保护层，其覆盖在该光学组件和该金属线上；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
8.一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；一沿该电缆的纵向围绕该核心的第一固定带；至少一个光学组件，其沿该电缆的纵向延伸，以螺旋式地缠绕该第一固定带；一第二固定带，其通过沿该电缆的纵向围绕该光纤组件和该核心将该光学组件固定至该核心；一围绕该第二固定带的金属护套层；以及一覆盖在该金属护套层上的塑性保护层；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
9.根据权利要求8所述的光纤复合电力电缆，其中该金属护套层是一铝护套、一铜护套、一不锈钢护套或一铅护套。
10.一种光纤复合电力电缆，包括一核心，其具有一中心导体和至少一个围绕该中心导体的半导体层和绝缘层；至少一个光学组件，其沿该电缆的纵向延伸，以螺旋式地缠绕该核心；至少一根金属线，其沿该电缆的纵向延伸，以与该光学组件一起螺旋式地缠绕该核心，并远离该光纤以一定的距离排开；一固定带，其通过围绕该光学组件和该金属线将该光学组件和该金属线固定至该核心；以及一塑性保护层，其覆盖在该固定带上；其中该光学组件包括一其中具有至少一根光纤的光纤导管；以及至少一根支撑线，其与该光纤导管相邻设置，用于防止该光纤导管和该核心遭受外力。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的光纤复合电力电缆，其中该支撑线与该光纤导管接触。
12.根据权利要求11所述的光纤复合电力电缆，其中两支撑线被设置成分别与该光纤导管的两相对侧面接触。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的光纤复合电力电缆，其中该支撑线的强度小于该光纤导管的强度。
14.根据权利要求13所述的光纤复合电力电缆，其中该导管是一由不锈钢制成的管子。
15.根据权利要求14所述的光纤复合电力电缆，其中该管子填充有一填充物。
16.根据权利要求13所述的光纤复合电力电缆，其中该支撑线是一纸绳或一塑料线。
全文摘要
本发明揭示了一种具有用于测量温度分布的光纤的地下电力电缆。在该电力电缆中，用于测量温度分布的光纤被容纳在具有高强度的不锈钢管中，并且光纤导管被置于电缆的核心和护套之间。当将光纤导管设置在电力电缆中时，在电缆中同时还设置有强度比光纤导管相对较低的支撑材料，以防止光纤被外力损坏并防止内绝缘层被光纤导管破坏。此外，还可以加设固定光纤导管与核心接触的固定带，以防止当电缆弯曲时，光纤导管严重弯曲或向一侧倾斜。
文档编号G02B6/44GK1624812SQ200410035010
公开日2005年6月8日 申请日期2004年4月23日 优先权日2003年12月3日
发明者吴德镇, 权泳国, 李仁镐, 南晰铉, 李秀吉, 郑在容, 李惠园 申请人:Lg电线有限公司