CN104425083A - 碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆，线芯包括多根绞合铝合金导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水带绕包层；线芯外依次包覆有皱纹铝合金护套层、PVC护套层、石墨半导电层，所述皱纹铝合金护套层与线芯焊接；在所述铝合金导体和导体屏蔽层之间的空隙中填充阻燃物，在所述阻燃物中设置有一根碳纤维增强芯和一根光单元，所述的光单元包括多根光纤，至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤。本发明的有益效果是：具有良好的耐热特性，同时又可替代铜电缆，节约资源；强度更大，不光能够通信，还能实时监测电缆温度。

Description

碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆

技术领域

 本发明属于电缆领域，具体是一种碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆。

背景技术

由于高压电缆的特殊性，目前的110kV、220kV高压电缆都不具备在温度较高的场合敷设，在这些温度较高的电缆使用场合，因为电缆本身运行当中就存在发热，在这样的环境当中，影响了该电缆的载流量，降低了电缆的使用寿命，安全性能也得不到保障。

此外，现有的导线抗拉强度还不够，对冰冻雨雪等自然灾害承受力低；现有光电复合电缆，具有光纤通信功能和电力传输功能，可以实现各种控制信号、网络信号以及电力的传输，适应电信网、广电网、互联网、电力网多网融合的使用需要。但是，这种光电复合电缆在运行中温升情况无法监测，容易发生因电力导线负载增加引起升温导致整个电缆损坏的现象。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆，其特征在于，线芯包括多根绞合铝合金导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水带绕包层；线芯外依次包覆有皱纹铝合金护套层、PVC护套层、石墨半导电层，所述皱纹铝合金护套层与线芯焊接；在所述铝合金导体和导体屏蔽层之间的空隙中填充阻燃物，在所述阻燃物中设置有一根碳纤维增强芯，所述碳纤维增强芯包括碳纤维丝和陶瓷纤维丝；在所述阻燃物中还设置有一根光单元，所述的光单元包括多根光纤和从内到外依次设置的松套管、非金属加强层和护套，所述的松套管套在所述的光纤外，所述的松套管内填充满干式阻水物，所述的非金属加强层内设置有多根均匀分布的阻水纱，所述的非金属加强层与所述的护套之间嵌有撕裂绳；至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。

本发明的有益效果是：本发明采用焊接方式将铝合金材料纵包焊接包覆于线芯上面，利用铝合金材料的高熔点起到耐热的作用，解决了高压电缆在环境温度较高的使用场合的使用问题；还设有PVC护套层、石墨半导电层，不仅具有良好的耐热特性，还具有优良的电气性能，能够延长电缆使用寿命，减小事故发生概率。同时又可替代铜电缆，节约稀缺铜资源。

采用了陶瓷纤维和碳纤维复合结构，不仅具有碳纤维材料的优点，而且强度更大。

实际生产中如使用本发明的电缆，既可以正常输送电能，又能进行通讯，还能自身进行温度测量。这样就节省了为了电力通讯而增加的ADSL、OPGW等设备，也能减少因为OPGW引起的雷击等事故威胁。另外还能节省目前工作中采取的使用很高成本的GPS导线测温设备，节省巨大的成本。在将本发明的电缆作为传输电力的线路时，工作人员可以根据所述导线测量到线路温度来直接确定线路的实际承载状况。 

本发明对加强导线在线监测、掌握温度变化、提高导线传输容量、降低线损、提高电网运行安全、增加通信备份、解决全方位通信方案等等方面都显示出具大的经济效益和社会效益，尤其在当下国家全力建设环保型、经济型社会的主潮流中更加显示出强大的现实意义。

附图说明

图1为本发明的横截面示意图；

图2为本发明中光单元的横截面示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆，它的线芯包括多根绞合铝合金导体1、导体屏蔽层2、交联聚乙烯绝缘层3、绝缘屏蔽层4、阻水带绕包层9；线芯外依次包覆有皱纹铝合金护套层6、PVC护套层7、石墨半导电层8，所述皱纹铝合金护套层6与线芯焊接。

在所述铝合金导体1和导体屏蔽层2之间的空隙中填充阻燃物10，在所述阻燃物10中设置有一根碳纤维增强芯11，所述碳纤维增强芯11包括碳纤维丝和陶瓷纤维丝，通过将成股的碳纤维丝和陶瓷纤维丝绞合后，采用树脂浸渍，而后采用烘箱固化而成。在本实施例中，所述碳纤维丝为一根，所述陶瓷纤维丝为六根。

在所述阻燃物10中还设置有一根光单元5，如图2所示，所述的光单元5包括多根光纤51和从内到外依次设置的松套管52、非金属加强层53和护套54，松套管52套在光纤51外，松套管52内填充满干式阻水物55，非金属加强层53内设置有多根均匀分布的阻水纱56，非金属加强层53与护套54之间嵌有撕裂绳57；至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。

本发明采用直接在光纤上制作刻录光栅的方法进行测温导体制造。用光纤刻录成的光栅光纤是利用光纤材料的光敏性，通过特殊的加工方式，使纤芯内形成空间相位光栅，局部形成一个窄带的反射镜面，对特定波长的光形成反射。当光纤的温度发生变化时，光栅的周围会随着光纤的热胀冷缩发生变化，该变化会改变反射波长，通过测量反射光的波长变化，便可测量出光栅所处位置的光纤感应温度。同样，通过测量反射光的延迟，可得知光栅的位置。这就是利用光栅光纤测温的原理。 

直接刻光栅的方式不产生附加损耗，不会影响测量距离，这种制作方式要好于熔接的制作方式。通过光纤刻录成的光栅光纤测温方式由于是特制有针对性的光纤，反射信号强，因此对设备的发射功率和接收灵敏度要求都低于拉曼反射测温方式，且设备的稳定性好。同时带来的好处是测量距离远，测量距离可以在100km以上，测量精度在±2℃以内。 

这些光纤中的至少一根光纤上进行刻写光栅，在设定的位置进行刻写光栅，通过发射光信号测量不同位置光栅的感应温度。这就是实现了利用光栅光纤测温。本发明不需要测量整条线路的连续温度分布，可以选用每300～500米一个测量点，或在弧垂最低点加大分布光栅点，选用光栅光纤的测温方式监控线路温度变化，可随时通过掌握的温度调整输传容量。优选地，可选择300米、400米、500米作为相邻测温点的间隔距离。

根据本发明的一个具体实施例，光单元内部穿有24根光纤，在这24根光纤中的8根光纤上进行刻写光栅。在这8根光纤中的每根上都刻录15个光栅，即每根上共15个测温点。在该实施例中，使用 24根光纤中的16根光纤进行通讯，利用24根光纤中的8根刻录有光栅的光纤进行测温。实践证明，该方法能够达到较好的效果。 

实际生产中如使用本发明的电缆，既可以正常输送电能，又能进行通讯，还能自身进行温度测量。这样就节省了为了电力通讯而增加的ADSL、OPGW等设备，也能减少因为OPGW引起的雷击等事故威胁。另外还能节省目前工作中采取的使用很高成本的GPS导线测温设备，节省巨大的成本。在将本发明的电缆作为传输电力的线路时，工作人员可以根据测量到的线路温度来直接确定线路的实际承载状况。

Claims (1)

1. 一种碳纤维增强型铝合金高压复合测温电缆，其特征在于，线芯包括多根绞合铝合金导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水带绕包层；线芯外依次包覆有皱纹铝合金护套层、PVC护套层、石墨半导电层，所述皱纹铝合金护套层与线芯焊接；在所述铝合金导体和导体屏蔽层之间的空隙中填充阻燃物，在所述阻燃物中设置有一根碳纤维增强芯，所述碳纤维增强芯包括碳纤维丝和陶瓷纤维丝；在所述阻燃物中还设置有一根光单元，所述的光单元包括多根光纤和从内到外依次设置的松套管、非金属加强层和护套，所述的松套管套在所述的光纤外，所述的松套管内填充满干式阻水物，所述的非金属加强层内设置有多根均匀分布的阻水纱，所述的非金属加强层与所述的护套之间嵌有撕裂绳；至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。