CN204463879U - 一种煤矿用电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种煤矿用电缆，该煤矿用电缆包括绝缘线芯，所述电缆还包括用于监测瓦斯浓度的单模光单元和用于监测电缆运行温度的多模光单元，所述绝缘线芯、单模光单元和多模光单元成缆绞合为一体，形成光电复合缆，光单元采用内嵌式方式与电力电缆结合，安装方式简便，防护能力强，在实现电力电缆敷设的同时实现光缆的敷设，从而在电力传输的同时，实现瓦斯浓度和电缆运行温度的实时监测，为煤矿的安全生产提供保障。

Description

一种煤矿用电缆

技术领域

本实用新型涉及一种电缆，具体涉及一种煤矿用电缆。

背景技术

随着煤矿以及地下工程建设的发展，煤矿用电缆的应用也越来越广泛，在煤矿生产中，瓦斯浓度和电缆运行温度是煤矿安全生产的两个重要指标，因此，监测瓦斯浓度和线路温度是保证煤矿安全生产的重要前提。

通过采用基于光纤传感技术的井下瓦斯监测***对瓦斯浓度进行监测，现已属于成熟技术，目前，可以通过在煤矿用电力电缆中内置光纤单元，能够在实现煤矿用电力电缆电力传输的同时实现对电缆运行状态监测，保证煤矿用电力电缆安全运行。然而，这种煤矿用电力电缆只能够监测电缆运行状态。

另外还有一种兼做光纤通信用的矿用电缆，由矿用电缆本体的导电线芯、绝缘层、护套，与光缆组成，光缆位于护套与各绝缘线芯之间的外侧间隙内，或/和各绝缘芯线之间内侧间隙内。然而这种矿用电缆只是解决井下电气设备间的光纤通信，无法对电缆和光缆的运行温度进行监测。

因此，亟需一种具备电力传输，并具备对电缆运行温度、瓦斯浓度进行实时监测的煤矿用电缆以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供一种煤矿用电缆及其制造方法，用以解决现有的煤矿用电缆无法同时监测电缆运行温度和瓦斯浓度的问题。

本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本实用新型提供一种煤矿用电缆，包括绝缘线芯，所述电缆还包括用于监测瓦斯浓度的单模光单元和用于监测电缆运行温度的多模光单元，所述绝缘线芯、单模光单元和多模光单元成缆绞合为一体。

优选的，所述单模光单元由内向外依次包括：至少2根单模光纤、套管、单模光单元加强层和护套，其中，至少2根单模光纤与套管之间填充有纤膏；

所述单模光单元加强层由内向外依次包括：金属带联锁铠装和芳纶纱加强层。

优选的，所述多模光单元由内向外依次包括：2根多模光纤、套管、多模光单元加强层和护套，其中，2根多模光纤与套管之间填充有纤膏；

所述多模光单元加强层由内向外依次包括金属带联锁铠装和芳纶纱加强层。

优选的，所述金属带联锁铠装采用螺旋形的金属带制成。

进一步的，所述电缆还包括阻水填充物，所述绝缘线芯、单模光单元、多模光单元和阻水填充物成缆绞合为一体；

所述电缆还包括由内向外依次绕制的2层高阻燃的包带，绞合为一体的绝缘线芯、单模光单元、多模光单元和阻水填充物外绕包所述2层高阻燃的包带，以形成成缆线芯；

所述2层高阻燃的包带中的外层的高阻燃的包带外设置有阻水层，阻水层外挤包外护套。

优选的，所述阻水层由内向外依次包括1层铝塑复合带和2层阻水带；所述外层的高阻燃的包带外纵包所述铝塑复合带，所述铝塑复合带外绕包所述2层阻水带。

进一步的，阻水层与外护套之间还设置有铠装层，所述铠装层为非磁性金属带联锁铠装层。

优选的，所述绝缘线芯由内向外依次包括导体和绝缘层，导体外挤包绝缘层；

当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，所述导体和绝缘层之间还设置有导体屏蔽层，所述绝缘层外还依次设置有绝缘屏蔽层和金属屏蔽层；

所述导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层所用材料的电压等级与煤矿用电缆的电压等级相适应。

优选的，当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，或者，当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV，且导体的标称截面积小于35mm²时，所述导体的截面为圆形；

当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV，且导体的标称截面积大于或等于35mm²时，所述导体的截面为扇形、瓦形或半圆形。

优选的，当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV时，导体的填充系数大于或等于92％；

当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，导体的填充系数大于或等于90％。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过将电力电缆的绝缘线芯、用于监测瓦斯浓度的单模光单元和用于监测电缆运行温度的多模光单元成缆绞合为一体，形成光电复合缆，光单元采用内嵌式方式与电力电缆结合，安装方式简便，防护能力强，在实现电力电缆敷设的同时实现光缆的敷设，从而在电力传输的同时，实现瓦斯浓度和电缆运行温度的实时监测，为煤矿的安全生产提供保障。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的额定电压为0.6/1kV的煤矿用电缆结构的剖面图；

图2为本实用新型实施例提供的额定电压为3.6/6kV的煤矿用电缆的结构剖面图；

图3为本实用新型实施例提供的额定电压为8.7/10kV的煤矿用电缆的结构剖面图。

图例说明：

1、绝缘线芯     11、导体        12、绝缘层

2、单模光单元   3、多模光单元   21、单模光纤

31、多模光纤    22、32、纤膏    23、33、套管

241、341、金属带铠装            242、342、芳纶纱加强层

25、35、护套    4、包带         5、阻水填充物

6、阻水层       61、铝塑复合带  62、阻水带

7、外护套       8、导体屏蔽层   9、绝缘屏蔽层

10、金属屏蔽层  13、铠装层

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

对本实用新型实施例提供一种煤矿用电缆，以下结合图1，以额定电压为0.6/1kV的煤矿用电缆为例，对本实用新型提供的煤矿用电缆的结构做详细说明。如图1所示，该煤矿用电缆包括绝缘线芯1，所述电缆还包括单模光单元2和多模光单元3，所述绝缘线芯1、单模光单元2和多模光单元3成缆绞合为一体。其中，绝缘线芯1为至少3根，单模光单元2和多模光单元3各为1根。

本实用新型通过将电力电缆的绝缘线芯、用于监测瓦斯浓度的单模光单元和用于监测电缆运行温度的多模光单元成缆绞合为一体，形成光电复合缆，光单元采用内嵌式方式与电力电缆结合，安装方式简便，防护能力强，在实现电力电缆敷设的同时实现光缆的敷设，从而在电力传输的同时，实现瓦斯浓度和电缆运行温度的实时监测，为煤矿的安全生产提供保障。

单模光单元2由内向外依次包括：至少2根单模光纤21、套管23、单模光单元加强层和护套25，其中，至少2根单模光纤21与套管23之间填充有纤膏22。在本实用新型实施例中，以2根单模光纤21为例进行说明，在图1、2、3中仅示出1根单模光纤21，另一根单模光纤21未示出。

该单模光单元加强层由内向外依次可以包括金属带联锁铠装241和芳纶纱加强层242。

优选的，金属带联锁铠装层241可以采用螺旋形的金属带制成。

多模光单元3由内向外依次包括：2根多模光纤31、套管33、多模光单元加强层和护套35，其中，2根多模光纤31与套管33之间填充有纤膏32。在图1、2、3中仅示出1根多模光纤31，另一根多模光纤31未示出。

该多模光单元加强层由内向外依次可以包括金属带联锁铠装341和芳纶纱加强层342。

优选的，金属带联锁铠装341也可以采用螺旋形的金属带制成。

通过在单模光单元2中增设单模光单元加强层，以及在多模光单元3中增设多模光单元加强层，可以增大单模光单元2和多模光单元3的强度，提高抗压和抗拉性能。

如图1所示，单模光单元2或多模光单元3可以位于各绝缘线芯1之间内侧边缘(内侧边缘指多个绝缘线芯共同的中部)的间隙内，或者，单模光单元2和多模光单元3可以分别位于两个不同的绝缘线芯1之间的外侧边缘(外侧边缘指任意两个绝缘线芯之间)与高阻燃的包带4之间的间隙内。

也就是说，可以是一个单模光单元2或一个多模光单元3位于各绝缘线芯1之间内侧边缘的间隙内，另一个多模光单元3或单模光单元2位于两个不同的绝缘线芯1之间的外侧边缘与高阻燃的包带4之间的间隙内；或者，各绝缘线芯1之间内侧边缘的间隙内不设置单模光单元2或多模光单元3，即单模光单元2和多模光单元3分别位于两个不同的绝缘线芯1之间的外侧边缘与高阻燃的包带4之间的间隙内。

所述煤矿用电缆还包括阻水填充物5，所述至少3根绝缘线芯1、1根单模光单元2、1根多模光单元3和阻水填充物5成缆绞合为一体。

所述煤矿用电缆还包括2层高阻燃的包带4，绞合为一体的至少3根绝缘线芯1、1根单模光单元2、1根多模光单元3和阻水填充物5外绕包2层高阻燃的包带4，从而形成成缆线芯。即，内层的高阻燃的包带4与至少3根绝缘线芯1、1根单模光单元2和1根多模光单元3之间填充有阻水填充物5。优选的，阻水填充物可以为阻水绳。

外层的高阻燃的包带外设置有阻水层6，阻水层6外挤包外护套7。

优选的，外护套7可以采用无卤低烟阻燃聚烯烃制成。

阻水层6由内向外依次包括1层铝塑复合带61和2层阻水带62，外层的高阻燃的包带外纵包铝塑复合带61，铝塑复合带61外绕包所述2层阻水带62。

通过在包带4外设置阻水层6，以及在包带4与绝缘线芯1之间填充阻水填充物5，可以使煤矿用电缆达到良好的阻水效果。

如图1所示，绝缘线芯1由内向外依次可以包括导体11和绝缘层12，导体11外挤包绝缘层12，绝缘层12可采用交联聚乙烯XLPE材料制成。

优选的，导体11可以采用铝合金材料制成。

现有的电缆的导体通常由铜制成，由于铜价格居高不下，使得电缆企业的制作成本过高，而且铜的密度为8.89g/cm³，密度较大，给电缆在煤矿井下的搬运和安装敷设增加较大难度。而铝的密度相对较小，为2.7g/cm³，但是铝芯电缆易产生蠕变，使电缆的中间和终端接头接触电阻增大，导致电缆故障发生。因此，本实用新型的煤矿用电缆采用铝合金材料制造导体，可以使导体的导电率达到61％IACS(Intemational Annealed Copper Standard，国际退火铜标准)，并可提高导体的抗蠕变性能，电缆的质量更轻，制造成本更低。

当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，或者，当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV，且导体的标称截面积小于35mm²时，所述导体的截面可以为圆形。

当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV，且导体的标称截面积大于或等于35mm²时，所述导体的截面可以为扇形、瓦形或半圆形。

当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV时，导体的填充系数可以大于或等于92％。

当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，导体的填充系数可以大于或等于90％。

进一步的，额定电压大于0.6/1kV的煤矿用电缆还可以包括多个屏蔽层，例如，额定电压为3.6/6kV的煤矿用电缆，其结构可以如图2所示，绝缘线芯1还可以包括导体屏蔽层8和绝缘屏蔽层9，即在导体11和绝缘层12之间设置有导体屏蔽层8，在绝缘层12外设置有绝缘屏蔽层9，在绝缘屏蔽层9外还可以设置有金属屏蔽层10。

导体屏蔽层8、绝缘层12和绝缘屏蔽层9所用材料的电压等级与煤矿用电缆的电压等级相适应，例如，3.6/6kV的煤矿用电缆的导体屏蔽层8采用6kV导体屏蔽料，绝缘层12采用6kVXLPE绝缘料，绝缘屏蔽层9采用6kV绝缘屏蔽料。

额定电压为3.6/6kV的煤矿用电缆的其他部分的结构与0.6/1kV的煤矿用电缆的结构相同，在此不再赘述。

同样，额定电压为8.7/10kV的煤矿用电缆，其结构如图3所示，图3所示的额定电压为8.7/10kV的煤矿用电缆与额定电压为3.6/6kV的煤矿用电缆的结构基本相同，区别仅在于，阻水层6与外护套7之间还可以设置有铠装层13，优选的，铠装层13可以为非磁性金属带联锁铠装层。

采用非磁性金属带联锁铠装层，可以避免涡流损耗、减少能量损耗，提高机械强度、抗压性能和弯曲性能。

需要说明的是，铠装层13不限于设置于额定电压大于0.6/1kV的煤矿用电缆上，在额定电压小于或等于0.6/1kV的煤矿用电缆上也可以设置铠装层13。

通过以上描述可以看出，本实用新型的煤矿用电缆，具有以下优点：

1、煤矿用电缆在电力传输的同时，结合分布式的光纤传感技术和光纤传感瓦斯传感器监控***可以实现对电缆运行温度和瓦斯浓度的实时监控。

2、单模光单元和多模光单元采用内嵌式，安装简便，防护能力较强，可以在实现电力电缆敷设的同时实现光缆的敷设。

3、通过在包带外设置阻水层，以及在包带与绝缘线芯之间填充阻水填充物，可达到良好的阻水效果。

4、铝合金导体的抗蠕变性能较铝导体提高3倍，可消除电缆在使用过程中因蠕变而引发的安全隐患和事故。

5、铝合金导体电缆重量轻，在煤矿井下的搬运和安装敷设更加方便，综合成本比铜导体煤矿电缆降低30％左右，具有优异的导电经济性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿用电缆，包括绝缘线芯，其特征在于，所述电缆还包括用于监测瓦斯浓度的单模光单元和用于监测电缆运行温度的多模光单元，所述绝缘线芯、单模光单元和多模光单元成缆绞合为一体。

2.如权利要求1所述的煤矿用电缆，其特征在于，所述单模光单元由内向外依次包括：至少2根单模光纤、套管、单模光单元加强层和护套，其中，至少2根单模光纤与套管之间填充有纤膏；

所述单模光单元加强层由内向外依次包括：金属带联锁铠装和芳纶纱加强层。

3.如权利要求1所述的煤矿用电缆，其特征在于，所述多模光单元由内向外依次包括：2根多模光纤、套管、多模光单元加强层和护套，其中，2根多模光纤与套管之间填充有纤膏；

所述多模光单元加强层由内向外依次包括金属带联锁铠装和芳纶纱加强层。

4.如权利要求2或3所述的煤矿用电缆，其特征在于，所述金属带联锁铠装采用螺旋形的金属带制成。

5.如权利要求1所述的煤矿用电缆，其特征在于，所述电缆还包括阻水填充物，所述绝缘线芯、单模光单元、多模光单元和阻水填充物成缆绞合为一体；

所述电缆还包括由内向外依次绕制的2层高阻燃的包带，绞合为一体的绝缘线芯、单模光单元、多模光单元和阻水填充物外绕包所述2层高阻燃的包带，以形成成缆线芯；

所述2层高阻燃的包带中的外层的高阻燃的包带外设置有阻水层，阻水层外挤包外护套。

6.如权利要求5所述的煤矿用电缆，其特征在于，所述阻水层由内向外依次包括1层铝塑复合带和2层阻水带；所述外层的高阻燃的包带外纵包所述铝塑复合带，所述铝塑复合带外绕包所述2层阻水带。

7.如权利要求5所述的煤矿用电缆，其特征在于，阻水层与外护套之间还设置有铠装层，所述铠装层为非磁性金属带联锁铠装层。

8.如权利要求1-3、5-7任一项所述的煤矿用电缆，其特征在于，所述绝缘线芯由内向外依次包括导体和绝缘层，导体外挤包绝缘层；

当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，所述导体和绝缘层之间还设置有导体屏蔽层，所述绝缘层外还依次设置有绝缘屏蔽层和金属屏蔽层；

所述导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层所用材料的电压等级与煤矿用电缆的电压等级相适应。

9.如权利要求8所述的煤矿用电缆，其特征在于，当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，或者，当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV，且导体的标称截面积小于35mm²时，所述导体的截面为圆形；

当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV，且导体的标称截面积大于或等于35mm²时，所述导体的截面为扇形、瓦形或半圆形。

10.如权利要求8所述的煤矿用电缆，其特征在于，当所述煤矿用电缆的额定电压等于0.6/1kV时，导体的填充系数大于或等于92％；

当所述煤矿用电缆的额定电压大于0.6/1kV时，导体的填充系数大于或等于90％。