CN101521055B - 光纤复合电力电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压交联聚乙烯绝缘电缆(CV电缆)等电力电缆，具体为一种光纤复合电力电缆。光纤位于电缆核心和护套之间，光纤沿着电缆长度方向蛇形放置于所述电缆核心上。本发明光纤放置于离电缆导体更近的位置，可以高精度测量电缆核心温度，防止光传输损失的光纤复合电力电缆；本发明中，电力电缆弯曲或扭曲时光纤不会跷曲。

Description

光纤复合电力电缆

技术领域

本发明涉及高压交联聚乙烯绝缘电缆(CV电缆)等电力电缆，具体为一种光纤复合电力电缆。

背景技术

电力电缆通电时因存在电阻会发热，作为绝缘体的交联聚乙烯不能处于高温下。绝缘体设计温度到90度，如果超过这个温度，因聚乙烯软化导体在电缆核心(由导体及绝缘体构成)内移动。所以，有必要通过测定电缆核心温度，监视是否超过设计值。此时，因导体的温度很难测定，所以需要在尽量靠近导体的地点测量。因此，想到在电缆核心和护套之间放置光纤，测定电缆核心的温度。因可将光纤延电缆长度方向连续放置，可以对电缆所有位置进行温度测量。另外，通过将光纤放置在核心和护套之间，可以在更靠近导体的地方进行高精度的温度测定。

导体及绝缘体的温度升高时，因电缆核心沿长度多方向伸长，如果将光纤直线放置，固定在电缆核心上的光纤由于不能随之伸长，因此受到张力有可能发生光传输损失。

因此，存在例如：中国发明专利申请(公开号为CN1624812A)公开的具有用于测量温度分布的光纤的地下电力电缆，在光纤的两侧使用支撑部件，螺旋形缠绕到电缆核心上的技术。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。

但是，如果这样螺旋形缠绕光纤，例如电力电缆缠绕到货盘或从货盘拉出时产生电缆弯曲，例如铺设电力电缆时产生电缆扭曲，光缆随之发生弯曲或扭曲、螺旋方向扭曲时光纤被勒紧伸长，或反螺旋方向扭曲时光纤松弛，弯曲或扭曲复原时产生跷曲，有可能产生光传输损失。

另外，护套起屏蔽、防水、接地的作用，如果护套使用塑料，不能充分发挥防水和接地作用，所以多使用金属。如果使用金属，将相同的电力电缆缠绕到货盘或从货盘拉出时，有必要具有一定程度的挠性。金属护套使用铅时，虽然铅因柔软在平滑管下具有挠性，但是因铅有害而逐渐使用铝。金属护套使用铝时，将护套表面做成波纹形状，从而具有挠性。

使用这样的形成有波纹形状的金属护套，在形成波纹形状的工序，在金属护套的外侧形成凹进部(从内侧看为突出部)，在金属护套和电缆核心之间设置空隙。但是，因为电缆核心非常重，在形成波纹形状工序中电缆核心移动到金属护套内的下方。此时如果光纤螺旋形缠绕到电缆核心上，电缆核心的周围都存在，对金属护套下方而言，光纤夹在电缆核心和波纹形状内侧的突出部，挤压受损，有可能发生光传输损失。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种光纤放置于离电缆导体更近的位置，可以高精度测量电缆核心温度，防止光传输损失的光纤复合电力电缆。

本发明的另一目的在于提供一种电力电缆弯曲或扭曲时光纤不会产生伸长或跷曲的光纤复合电力电缆。

本发明的又一目的在于提供一种防止光纤在形成波纹形状工序中受损，使用形成波纹形状金属护套的光纤复合电力电缆。

本发明的技术方案是：

一种光纤复合电力电缆，光纤位于电缆核心和护套之间，光纤沿着电缆长度方向蛇形放置于所述电缆核心上。

所述的光纤复合电力电缆，护套为金属护套，整个金属护套沿着长度方向在周围形成有波纹形状。

所述的光纤复合电力电缆，在金属护套形成波纹形状工序中，所述光纤与所述金属护套的波纹形状内侧突出部之间设置空隙。

所述的光纤复合电力电缆，护套为金属护套，整个金属护套沿着长度方向在周围形成有螺旋形状。

所述的光纤复合电力电缆，在金属护套形成螺旋形状工序中，所述光纤与所述金属护套的螺旋形状内侧突出部之间设置空隙。

本发明的有益效果是：

1、本发明光纤位于电缆核心和护套之间，光纤位于离导体更近的位置，可以高精度测量电缆核心温度。另外，光纤沿着电力电缆长度方向蛇形放置，电力电缆弯曲或扭曲时光纤不会跷曲，所以可以防止光传输损失。

2、本发明护套使用金属护套时，整个金属护套沿着长度方向在周围形成有波纹形状或螺旋形状，使其具有挠性，即使电力电缆发生弯曲，沿电缆核心蛇形放置的光纤，不会受挤压受损。所以，可以防止光传输损失。

3、本发明光纤在形成波纹形状或螺旋形状的工序中，不和波纹形状或螺旋形状内侧的突出部干涉，在电缆核心和护套之间蛇形放置，光纤夹在电缆核心和波纹形状或螺旋形状内侧的突出部，不会受挤压受损。所以，可以防止光传输损失。

附图说明

图1为本发明光纤复合电力电缆的结构图。

图2为本发明光纤复合电力电缆的剖面图。

图3为本发明光纤粘接方式示意图。

图4为本发明光纤蛇形设计计算图。

图5为本发明光纤带有保护部件的示意图。

图6为本发明一个实施例的螺旋形状金属护套外形示意图。

图7为本发明另一实施例的波纹形状金属护套外形示意图。

图8为本发明光纤复合电力电缆上盘后的示意图。

图中，

1.电缆导体；

2.导体用半导电包带；

3.挤出半导电屏蔽层；

4.XLPE(交联聚乙烯)绝缘层；

5.挤出绝缘屏蔽层；

6.纵向阻水层；

7.金属护套；

8.非金属护套；

9.光纤；

10.光纤保护层；

11.胶布；

12.电缆核心；

13.保护部件；

14.不锈钢软管；

15.PE(聚乙烯)披覆；

16.电缆盘；

17.电缆。

具体实施方式

实施例1

如图1-图3所示，本发明光纤复合电力电缆，光纤位于电缆核心12和护套之间，光纤沿着电缆长度方向蛇形放置于所述电缆核心12上。护套有塑料护套和金属护套，以下特别对使用铝或者钢的形成有螺旋形状的金属护套进行说明。金属电缆核心12包括电缆导体1、覆盖在电缆导体1外围的导体用半导电包带2、覆盖在导体用半导电包带2外围的挤出半导电屏蔽层3、覆盖在挤出半导电屏蔽层3外围的XLPE(交联聚乙烯)绝缘层4、覆盖在XLPE(交联聚乙烯)绝缘层4外围的挤出绝缘屏蔽层5和覆盖在挤出绝缘屏蔽层5外围的纵向阻水层6(由半导电阻水材料绕包而成)。护套包括金属护套7和覆盖在金属护套7外围的非金属护套8，整个金属护套7沿着长度方向在周围形成有螺旋形状，金属护套7外有非金属护套8，在所述制作金属护套7螺旋形状的工序中放置光纤9时，光纤9不与所述金属护套7的螺旋形状内侧突出部接触，即在光纤9与所述金属护套7的螺旋形状内侧突出部之间设置空隙。本实施例中，蛇形的光纤9上可以纵向放置光纤保护层10。本实施例中，金属护套7可以为铅、铝或钢护套，非金属护套8为塑料护套。

如图6所示，本实施例中的金属护套7外形可以为螺旋形状。

本发明光纤复合电力电缆的制造工艺如下：

1)光纤9加入工序为压铝工序。

2)光纤9蛇形放置于电缆核心12正上方。蛇形节距为B，蛇幅为S，见图4。

3)采用胶布11垂直于电缆粘住光纤9于电缆核心12上，见图3。胶布长50mm，宽10mm以下。

4)光纤用2层2.0mm厚半导电缓冲阻水带(光纤保护层10)保护，带宽160mm。半导电缓冲阻水带两侧用胶带每隔500-600mm于光纤蛇形波峰处各粘接一次，半导电缓冲阻水带接头时应用胶带上下两层粘接。

5)产品前后口0.3m范围内不加光纤。

6)压铝工序所用的收线盘筒径均不小于电缆盘筒径D。

实验结果：

其中，光纤序号1和2分别为同一电缆中的两根光纤。

本发明光纤蛇形敷设蛇幅和节距的确定如下：

如图4所示，假定蛇幅为S，半节距为B，节距为P，用于缠绕电缆的电缆盘筒径为D，光纤上盘后的伸长率为ε₁，电缆核心上盘后的伸长率为ε₂，角度为a，弧长为L，弧的半径为r，光纤处电缆外径d。

$r=\frac{[{\left(\frac{1}{2}B\right)}^2+S^2]}{2S},$ $a=\mathrm{ASIN}\left(\frac{B}{2r}\right),$ L＝a×r

ε₁＝(L-B)/B；

ε₂＝[2π(D/2+d₁/2+d₂/2)]/[2π(D/2+d₁/2)]-1＝d₂/(D+d₁)；其中，电缆盘16的半径：D/2，本发明电缆17的半径：d₁/2，本发明电缆核心12的半径：d₂/2，见图8；

当ε₁＞ε₂时满足设计要求。

上述计算式根据缠绕到电缆盘时产生的伸长，可以计算光纤蛇形放置时的最低余量。

采用如上设计的效果如下：电力电缆缠绕到货盘或从货盘拉出时即使产生电缆弯曲，因光缆随之发生弯曲或扭曲，防止产生光传输损失。

另外，本发明蛇形的光纤上作为光纤保护层10可以放置防水带；本发明光纤可以为多模光纤或单模光纤，如果使用多模光纤，有测定温度容易及便宜的效果。

本发明光纤9外层可以包覆有保护部件13，保护部件13位于不锈钢软管14和PE(聚乙烯)披覆15之间，可以为用金属细丝编织的桶状编织部件(见图5)，如果光纤不具有一定程度的易动性及刚性，因蛇形的形状变形，会发生不随电缆移动的技术问题。作为保护部件的材料，如果使用金属细丝编织的桶状编织部件，会有最好的效果。

实施例2

与实施例1不同之处在于：

如图7所示，本实施例中的金属护套7外形还可以为波纹形状。

Claims (2)

1.一种光纤复合电力电缆，光纤位于电缆核心和护套之间，其特征在于：光纤沿着电缆长度方向蛇形放置于所述电缆核心上，护套为金属护套，整个金属护套沿着长度方向在周围形成有波纹形状，在金属护套形成波纹形状工序中，所述光纤与所述金属护套的波纹形状内侧突出部之间设置空隙。

2.一种光纤复合电力电缆，其特征在于：光纤沿着电缆长度方向蛇形放置于所述电缆核心上，护套为金属护套，整个金属护套沿着长度方向在周围形成有螺旋形状，在金属护套形成螺旋形状工序中，所述光纤与所述金属护套的螺旋形状内侧突出部之间设置空隙。

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