一种高压光电复合缆用等电位光纤单元及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压光电复合缆用等电位光纤单元，其特征在于：所述高压光电复合缆用等电位光纤单元从内到外依次由光纤、光纤单元填充专用阻水油膏、金属保护管、半导电塑料增强层、金属丝铠装层和半导电塑料外护层组成。各保护层通过金属和非金属材料保护电气连接，且各保护层等电位。在电力电缆电场的作用下，金属和非金属保护层间不会产生电位差，光单元整体与光电复合缆的其它结构亦是构成等电位体，从面使用光单元与电缆的其它结构不存在电位差，从而不但使光单元自身不会因为感应电压过高造成击穿，而且使光单元与高压电缆芯间也不会产生击穿，保证了光单元和电缆本体的安全性，提高电缆的使用寿命。
【专利说明】一种高压光电复合缆用等电位光纤单元及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压光电复合缆用等电位光纤单元及其制备方法，尤其涉及一种抗击穿、不产生电位差的高压光电复合缆用等电位的光纤单元及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国电网建设的快速发展，用于电力信息传输和控制用的电力光纤单元得到了迅猛发展，如电力光纤单元架空地线(0PGW)、无金属自承式电力光缆(ADSS)、电力光缆(OPPC)等已广泛用于长距离输电线路和城市架空线路。跨越江河湖海的光纤单元复合海底电缆、用于海上石油平台供电用的海底光电复合缆、用于连接风力发电设备和变电站的光纤单元复合电力电缆等，这些电力电缆有一个共同的特征，就是电力电缆中含有可用于电力通信和控制仪器设备用的光纤单元，这些产品既用于电能的传输，又作为信息的载体。特别是用于水下的光纤单元复合电缆，光纤单元与电力电缆复合在一起，不但节约了设备的生产制造成本，而且节约了大量的海底空间资源和施工费用，具有良好的社会和经济效益。
[0003]不但如此，近年国家来高压光电复合缆和高压海底光电复合缆越来越多地应用到我国的乃至世界各国的电力传输和电网建设中。光纤单元复合电缆中必含有光纤单元，而含有金属的光单元易受电力电缆电场的作用产生损耗和发热，对电缆和光缆的传输性能和寿命都存在着一定的影响。而普通非金属光单元因其与其周远的电缆结构远件存在电位差，光纤单元中的金属元件中的感应电压过高易引起其保护层击穿，不但使光纤单元的使用寿命受到影响，而且对人员和设备存在不安全因素。
【发明内容】
[0004]本发明目的是针对上述需求及不足之处提供一种高压光电复合缆用等电位光纤单元及其制备方法，具有抗击穿、不产生电位差的特点。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种高压光电复合缆用等电位光纤单元，其创新点在于:所述高压光电复合缆用等电位光纤单元从内到外依次由光纤、光纤单元填充专用阻水油膏、金属保护管、半导电塑料增强层、金属丝铠装层和半导电塑料外护层组成，所述光纤单元填充专用阻水油膏，所述金属保护管为紫铜带、314不锈带、316L不锈带中的一种，所述半导电塑料增强层为半导电低密度聚乙烯、半导电中密度聚乙烯中的一种，所述金属丝铠装层为高强度钢丝绞合而成，所述半导电塑料外护层为半导电低密度聚乙烯、半导电中密度聚乙烯中的一种。
[0006]优选的，所述金属丝铠装层选用的高强度钢丝直径为1.2?2.0mm。
[0007]一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的制备方法，用于制备高压光电复合缆用等电位光纤单元，包括以下步骤:
步骤a:先在光纤上涂布标记用色谱，然后将已经涂布色谱的光纤放到恒张力放线架上，预先设定光纤放线张力为70?90g ； 步骤b:接着将光纤从放线架引出并合并在一起引入激光焊接机上的金属保护层中，然后在金属保护管焊接前，在金属保护管内均匀地注入光纤单元填充专用阻水油膏；
步骤C:接着半导电塑料增强层在塑料挤出上挤出，挤出时挤塑机的挤出工作温度范围为120?180°C，且挤出时调整挤出模具位置使模具中心与设备中心点处于同一水平位置，且模芯与模套的周围间隙距离相等；
步骤d:接着在半导电塑料增强层的外面缠绕一层金属丝铠装层，金属丝铠装层在金属铠装机上完成，铠装过程中金属铠装机的放线张力为200?300N，绞合节距300?350mm ；
步骤e:接着在金属丝铠装层外挤出一层半导电塑料外护层，该半导电塑料外护层在塑料挤出上挤出，挤出过程中调整挤塑机的挤出工作温度范围为120?180°C，且挤出时调整挤出模具位置使模具中心与设备中心点处于同一水平位置，模芯与模套的周围间隙距离相等。
[0008]优选的，所述步骤b中金属保护管厚度为0.2?0.3mm，且金属保护管焊接时采用氩气保护，且焊接时焊接功率5?1kW,焊接速度20?25m/min。
[0009]优选的，所述步骤c中半导电塑料增强层挤出过程中设置有冷却工序，所述冷却工序为从挤塑机的机头出来后要经过冷却水槽进行冷却，冷却水槽共分6段，每段长4.5m,各段水槽的水温保持在35?45°C采用张力收线方式的进行收线，收线张力50?100N。
[0010]优选的，所述步骤d中金属丝铠装层的高强度钢丝在绞合前要进行预变形处理，预变形高度为绞合直径的80?90%，预变形长度为绞合节距的85?95%，收线采用张力收线方式，收线张力为500?600N，收线盘直径不小于300mm。
[0011]优选的，所述步骤e中半导电塑料外护层挤出过程中设置有冷却工序，所述冷却工序为从挤塑机的机头出来后要经过冷却水槽进行冷却，冷却水槽共分6段，每段长4.5m,各段水槽的水温保持在35?45°C采用张力收线方式的进行收线，收线张力500?600N。
[0012]本发明的有益效果是:本发明的高压光电复合缆用等电位光纤单元及其制备方法，在光纤单元制造过程中，在光纤单元的外围增加提高光纤单元抵抗外力破坏的保护层，而各保护层通过金属和非金属材料保护电气连接，且各保护层等电位。在电力电缆电场的作用下，金属和非金属保护层间不会产生电位差，光单元整体与光电复合缆的其它结构亦是构成等电位体，从面使用光单元与电缆的其它结构不存在电位差，从而不但使光单元自身不会因为感应电压过高造成击穿，而且使光单元与高压电缆芯间也不会产生击穿，保证了光单元和电缆本体的安全性，提高电缆的使用寿命。
[0013]本发明适用于各种高压光电复合缆、光纤单元复合电缆、海底光电复合缆等含有光纤单元的电力电缆的光纤单元的生产和制造。光纤单元中的金属和非金属件用来保持其与电缆其它结构保持等电位，承力元件用来保护光纤单元不受拉、压等外力的破坏，维护光纤单元的正常运行。光纤单元中的光纤能够实现各种信息传输和自动控制功能。在光纤单元的制造过程中，在光纤单元的外围使用等电位的保护层结构，使等个光纤单元的保护层不但自身等电位，而且与周围与之接触的电缆其它元件等电位，这样光纤单元就与周围所有的电器元件的电位相等，有利于保护光纤单元结构和光电复合缆其它结构的完整性，从而保持其良好的通信功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对发明作进一步说明:
图1示是一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的结构示意图。
[0015]图中:1_光纤、2-光纤单元填充专用阻水油膏、3-金属保护管、4-半导电塑料增强层、5-金属丝铠装层、6-半导电塑料外护层。
【具体实施方式】
[0016]本发明的高压光电复合缆用等电位光纤单元I从内到外依次由光纤1、光纤单元填充专用阻水油膏2、金属保护管3、半导电塑料增强层4、金属丝铠装层5和半导电塑料外护层6组成，光纤单元填充专用阻水油膏2，金属保护管3为紫铜带、314不锈带、316L不锈带中的一种，半导电塑料增强层4为半导电低密度聚乙烯、半导电中密度聚乙烯中的一种，金属丝铠装层5为高强度钢丝绞合而成，半导电塑料外护层6为半导电低密度聚乙烯、半导电中密度聚乙烯中的一种。
[0017]上述的金属保护管3若选用铜带，则铜带纯度不小于99.9% ;金属丝铠装层5选用的高强度钢丝直径为1.2?2.0mm,金属丝铠装层5的作用主要是用以增加光纤单元I的抗压和抗拉性能；光纤单元I由2?96根光纤单元I组成；金属保护管3外面挤制一层半导电塑料增强层4，用以增强金属保护管3的抗侧压性能。
[0018]上述高压光电复合缆用等电位光纤单元I的制备方法包括以下步骤:
步骤a:先在光纤I上涂布标记用色谱，然后将已经涂布色谱的光纤I放到恒张力放线架上，预先设定光纤I放线张力为70?90g ；
步骤b:接着将光纤I从放线架引出并合并在一起引入激光焊接机上的金属保护层中，然后在金属保护管3焊接前，在金属保护管3内均匀地注入光纤单元填充专用阻水油膏2 ；步骤c:接着半导电塑料增强层4在塑料挤出上挤出，挤出时挤塑机的挤出工作温度范围为120?180°C，且挤出时调整挤出模具位置使模具中心与设备中心点处于同一水平位置，且模芯与模套的周围间隙距离相等；
步骤d:接着在半导电塑料增强层4的外面缠绕一层金属丝铠装层5，金属丝铠装层5在金属铠装机上完成，铠装过程中金属铠装机的放线张力为200?300N，绞合节距300?350mm ；
步骤e:接着在金属丝铠装层5外挤出一层半导电塑料外护层6，该半导电塑料外护层6在塑料挤出上挤出，挤出过程中调整挤塑机的挤出工作温度范围为120?180°C，且挤出时调整挤出模具位置使模具中心与设备中心点处于同一水平位置，模芯与模套的周围间隙距离相等。
[0019]其中，步骤b中金属保护管3厚度为0.2?0.3mm,且金属保护管3焊接时采用氩气保护，且焊接时焊接功率5?1kW,焊接速度20?25m/min。步骤c中半导电塑料增强层4挤出过程中设置有冷却工序，冷却工序为从挤塑机的机头出来后要经过冷却水槽进行冷却，冷却水槽共分6段，每段长4.5m，各段水槽的水温保持在35?45°C采用张力收线方式的进行收线，收线张力50?100N。步骤d中金属丝铠装层5的高强度钢丝在绞合前要进行预变形处理，预变形高度为绞合直径的80?90%，预变形长度为绞合节距的85?95%，收线采用张力收线方式，收线张力为500?600N，收线盘直径不小于300mm。步骤e中半导电塑料外护层6挤出过程中设置有冷却工序，冷却工序为从挤塑机的机头出来后要经过冷却水槽进行冷却，冷却水槽共分6段，每段长4.5m，各段水槽的水温保持在35?45°C采用张力收线方式的进行收线，收线张力500?600N。
[0020]另外，本发明的光纤单元I可用于电压等级为35kV到500kV电力电缆中，电缆芯数为I?3根。
[0021]以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种高压光电复合缆用等电位光纤单元，其特征在于:所述高压光电复合缆用等电位光纤单元从内到外依次由光纤、光纤单元填充专用阻水油膏、金属保护管、半导电塑料增强层、金属丝铠装层和半导电塑料外护层组成，所述光纤单元填充专用阻水油膏，所述金属保护管为紫铜带、314不锈带、316L不锈带中的一种，所述半导电塑料增强层为半导电低密度聚乙烯、半导电中密度聚乙烯中的一种，所述金属丝铠装层为高强度钢丝绞合而成，所述半导电塑料外护层为半导电低密度聚乙烯、半导电中密度聚乙烯中的一种。
2.如权利要求1所述的一种高压光电复合缆用等电位光纤单元，其特征在于:所述金属丝铠装层选用的高强度钢丝直径为1.2?2.0mm。
3.一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的制备方法，用于制备权利要求1所述的高压光电复合缆用等电位光纤单元，其特征在于包括以下步骤: 步骤a:先在光纤上涂布标记用色谱，然后将已经涂布色谱的光纤放到恒张力放线架上，预先设定光纤放线张力为70?90g ； 步骤b:接着将光纤从放线架引出并合并在一起引入激光焊接机上的金属保护层中，然后在金属保护管焊接前，在金属保护管内均匀地注入光纤单元填充专用阻水油膏； 步骤c:接着半导电塑料增强层在塑料挤出上挤出，挤出时挤塑机的挤出工作温度范围为120?180°C，且挤出时调整挤出模具位置使模具中心与设备中心点处于同一水平位置，且模芯与模套的周围间隙距离相等； 步骤d:接着在半导电塑料增强层的外面缠绕一层金属丝铠装层，金属丝铠装层在金属铠装机上完成，铠装过程中金属铠装机的放线张力为200?300N，绞合节距300?350mm ； 步骤e:接着在金属丝铠装层外挤出一层半导电塑料外护层，该半导电塑料外护层在塑料挤出上挤出，挤出过程中调整挤塑机的挤出工作温度范围为120?180°C，且挤出时调整挤出模具位置使模具中心与设备中心点处于同一水平位置，模芯与模套的周围间隙距离相等。
4.如权利要求3所述的一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的制备方法，其特征在于:所述步骤b中金属保护管厚度为0.2?0.3mm，且金属保护管焊接时采用氩气保护，且焊接时焊接功率5?10kW，焊接速度20?25m/min。
5.如权利要求3所述的一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的制备方法，其特征在于:所述步骤c中半导电塑料增强层挤出过程中设置有冷却工序，所述冷却工序为从挤塑机的机头出来后要经过冷却水槽进行冷却，冷却水槽共分6段，每段长4.5m，各段水槽的水温保持在35?45°C采用张力收线方式的进行收线，收线张力50?100N。
6.如权利要求3所述的一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的制备方法，其特征在于:所述步骤d中金属丝铠装层的高强度钢丝在绞合前要进行预变形处理，预变形高度为绞合直径的80?90%，预变形长度为绞合节距的85?95%，收线采用张力收线方式，收线张力为500?600N，收线盘直径不小于300mm。
7.如权利要求3所述的一种高压光电复合缆用等电位光纤单元的制备方法，其特征在于:所述步骤e中半导电塑料外护层挤出过程中设置有冷却工序，所述冷却工序为从挤塑机的机头出来后要经过冷却水槽进行冷却，冷却水槽共分6段，每段长4.5m，各段水槽的水温保持在35?45°C采用张力收线方式的进行收线，收线张力500?600N。
【文档编号】H01B9/00GK104297875SQ201410535175
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】张建民, 马志金, 赵囿林, 朱井华 申请人:中天科技海缆有限公司