CN101750685A - 光缆与矿用电缆的组合使用方法及兼作光纤通信用的矿用电缆 - Google Patents

Abstract

一种光缆与矿用电缆的组合使用方法及兼作光纤通信用的矿用电缆，将光缆置于矿用电缆内，使光缆电缆合二为一构成兼作光纤通信用的矿用电缆。在高、低压馈电开关、电磁起动器等隔爆型电气设备接线腔内，光缆端头制成尾纤，经光纤连接器、跳线与光端机的光接口连接，光端机与主腔内智能综保装置通过通讯接口连接。其中，跳线与光端机的连接要通过光缆隔爆联腔装置；或光端机与智能综保装置的连接通过两腔隔板的接线柱。非隔爆设备及隔爆高压设备的不拆接连接可采用光纤接头。光缆与电缆结合一体，不影响电缆断面和绝缘，使井下光缆敷设范围像电缆同样大，解决电气设备间的光纤通信问题；不用单独敷设光缆节省费用，使井下供电与光纤通信有机结合。

Description

光缆与矿用电缆的组合使用方法及兼作光纤通信用的矿用电缆

技术领域

本发明涉及煤矿井下供电、光纤通信领域，特别是一种适用于具有爆炸性危险气体(甲烷)和煤尘的煤矿井下环境、使光缆通信与矿井供电有机结合的光缆与矿用电缆的组合使用方法及其兼作光纤通信用的矿用电缆。

背景技术

随着技术进步，光纤通信得到迅速发展和推广应用。但在煤矿井下的应用比较局限。原因是由于煤矿井下的特殊性--具有爆炸性危险气体(甲烷)和煤尘的环境，光缆的敷设、连接，特别是光信号和电信号的转换受到防爆的限制，使井下光缆的敷设不可能像电缆的覆盖面那样大。但是，井下所有重要的生产场所都有电力电缆，如：采掘工作面、采区变电所、移动变电站、井下中央变电所等，所以，电缆的覆盖面可以解决通信信道的覆盖问题。若将光缆与电缆相结合，利用电缆的覆盖面可以解决光纤通信的覆盖问题。二是若将光缆和电缆一同敷设，可省去单独敷设光缆的麻烦。三是将光缆和电缆问题可节省费用，解决由于防爆带来的光信号和电信号在井下转换不便的问题，节省电缆连线和防爆设备。四是更好地解决多信息共用通道的问题。

发明内容

为了克服现有煤矿井下光缆的敷设少、覆盖面小、不能解决井下电气设备由于防爆带来的信息孤岛问题的不足，本发明提供一种光缆与矿用电缆的组合使用方法，它能够解决井下电气设备之间的光纤通信，全面实现煤矿井下的光纤通信，大大提高光纤通信的覆盖面。同时，本发明还提供适合本方法使用的兼作光纤通信用的矿用电缆。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

光缆与矿用电缆的组合使用方法，将光缆置于矿用电缆内，使二者合为一体，构成光缆和电缆合二为一、含有光缆的矿用电缆；简称矿用光纤电缆。在有爆炸性危险气体(甲烷)和煤尘的煤矿井下，矿用光纤电缆内的光缆要满足以下要求：a.光缆的护套由抗静电、阻燃材料制造；b.其光缆中要含紧套光缆，以便在现场制作尾纤；c.光缆穿过光缆喇叭口橡胶密封圈的，其外护套应达到拉拔力要求。

矿用光纤电缆中的光缆在包括高压配电装置、低压馈电开关、电磁起动器的矿用隔爆型电气设备的连接中，其中：在其隔爆接线腔内的光缆引出端与主腔内的智能综合保护装置之间的连接方法为：在接线腔内，光缆引出端制成尾纤，尾纤经过光纤连接器与跳线一端连接，跳线另一端连接光端机的光接口，光端机的通讯接口通过线缆接主腔内智能综合保护装置的通讯接口；或者，尾纤不经过光纤连接器、而直接与光端机的光接口连接。光端机也包括光纤转换器在内。其中：跳线另一端与光端机的连接，要通过接线腔与主腔之间隔板上的光缆隔爆联腔装置；或者光端机与智能综合保护装置通讯接口之间的连接线缆，要通过接线腔与主腔之间隔板上的接线柱。

矿用光纤电缆的光缆在非隔爆电气设备中的连接以及在服务年限长、长期固定使用隔爆高压配电设备中长期固定不拆接的连接，采用光纤接头连接。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案还可以是：

兼作光纤通信用的矿用电缆由构成矿用电缆本体的导电线芯、绝缘层、护套，以及护套内的光缆组成。光缆设置在护套与各绝缘芯线之间的外侧间隙内，或各绝缘芯线之间的内侧间隙内、即橡胶填芯内，也可以在各绝缘芯线之间的外侧间隙和内侧间隙内均设置。光缆外护套的材料采用抗静电、阻燃材料。在光缆中要有紧套光缆，以便在隔爆设备中连接。

本发明的有益效果是：

①将光缆与电缆组合，可使井下光缆的敷设范围能像电缆的覆盖面同样大。井下所有重要生产场所，只要有电力电缆敷设的地方就有光缆。利用电缆的覆盖面解决光纤通信覆盖问题及电气设备因防爆带来的信息孤岛问题。

②光缆和电缆组合使用，可省去单独敷设光缆的麻烦。

③光缆和电缆组合使用，可节省费用，克服因防爆带来的光电信号在井下转换的不便，解决井下电气设备间的光纤通信，节省电缆连线和防爆设备。

④可以更好地解决多信息共用通道的问题。

⑤由于光纤细小又是绝缘体，可置于电缆芯线间隙中，不影响电缆本体的断面面积。能抗强电磁干扰和强电场。既传输电力又能实现光纤通信。

附图说明

图1、2是两种U型四芯矿用橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图3是UCP型七芯矿用橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图4是UC型六芯矿用橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图5是UY型矿用移动橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图6是UYP型矿用移动橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图7是UZ型矿用电钻电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图8是UZP型矿用电钻电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图9是三芯矿用移动轻型橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图10是二芯矿用移动轻型橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图11是粘性油浸纸绝缘铅套矿用电力电缆构成的矿用光纤电缆断面图。

图12是油浸纸绝缘分相铅包矿用电力电缆构成的矿用光纤电缆断面图。

图13是有绝缘屏蔽四芯矿用橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图14是有绝缘屏蔽三芯矿用橡套软电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图15是有绝缘屏蔽四芯橡套矿用电缆构成的矿用光纤电缆的断面图。

图16是油浸纸绝缘分相铅包矿用电力电缆构成的矿用光纤电缆断面图。

图17、18、19分别是单芯、双芯、六芯紧套光缆的断面图。

图20是松套光纤光缆的断面图。

图21、22分别是矿用光纤电缆外松套内两单芯、内双芯紧套光缆断面图。

图23是矿用低压馈电开关的结构示意图主视图。

图24是矿用低压馈电开关内光缆连接的示意图侧视图、即F-F剖视图。

图25～27是三种低压馈电开关接线腔光缆连接示意图、去顶盖E向视图。

图28、31是光缆联腔小喇叭口的结构示意图主、俯视图。

图29、32是第二种光缆联腔小喇叭口的结构示意图主、俯视图。

图30、33是联腔光纤连接器的结构示意图主、俯视图。

图34是图29所示光缆联腔小喇叭口另一种法兰盘的结构示意图。

图35是光缆联腔小喇叭口橡胶密封圈的结构示意图。

图36、37是第二种光缆联腔小喇叭口密封圈的结构示意图主、侧视图。

图38是光缆尾纤、光纤连接器、光纤跳线连接的结构示意图。

图39、41是SC型光纤连接器插头的结构示意图主、俯视图。

图40、42是SC型光纤连接器的结构示意图主、俯视图。

图43、44是两种外置光缆引出小喇叭口的结构示意图。

图45、46是在隔爆型高压馈电装置内光缆连接的示意图主、侧剖视图。

图47是隔爆型高压馈电装置联台使用时接线盒光缆连接的示意图。

图48、49是矿用动力变压器的光缆连接示意图主、俯视图。

图50、51分别是隔爆型低压、高压馈电开关与光端机连接的通讯原理图。

图中：1-外侧光缆、2-导电线芯、3-绝缘层或橡皮绝缘、4-护套或护套层、5-接地线芯、6-中心光缆、7-填芯或垫芯、8-半导电层或半导电橡皮、9-控制或信号线芯、10-绝缘屏蔽、11-油浸纸绝缘、12-铅套、13-钢带、14-金属屏蔽、15-涂覆光纤、16-紧套层、17-加强件或加强构件、18-内护套、19-填充、20-总护套、21-中心层、22-松套管、23-填充复合物或油胶、24-外松套管、25-内单芯紧套光缆、26-内双芯紧套光缆、28-接线端子排、29-控制线喇叭口、30-橇形底架、31-箱体或主腔、32-箱门、33-接线室或接线腔、34-进出线大喇叭口、35-光端机或光纤转换器、36-智能低压综合保护器、37-液晶显示屏、38-光纤跳线、39-隔板、40-光缆联腔小喇叭口、41-防护板、42-光纤尾纤、43-光纤连接器固定架、44-叉式接线柱、45-光纤连接器、46-七芯接线端子、47-联腔光纤连接器、48-光端机通讯口接线、49-光端机固定架、50-多芯接线端子、51-压紧螺母、52-金属垫圈、53-金属垫片、54-橡胶密封圈、55-联通节、56-紧固螺钉、57-法兰盘、58-防拔脱及防松装置、59-导线橡胶密封圈、60-电缆内的光缆、61-螺帽、62-精密套筒、63-对准套管、64-光纤、65-方形法兰盘、66-光纤连接器插头、67-空心圆锥橡胶塞、68-接线盒外壁、71-箱门面板、72-进线装置、73-液晶显示窗、74-按钮、75-运行状态显示窗、76-合闸手柄、77-接线筒、78-隔离开关手柄、79-绝缘座、80-贯穿母线、81-隔离插销静触头座、82-动触头、83-电流互感器、84-真空断路器、85-电压互感器、86-机芯小车、87-高压电脑综合保护装置、88-压敏电阻、89-隔离操作机构、90-零序电流互感器、91-控制线出线嘴、92-接线盒、93-连接导线、94-盖板、95-外置光缆小喇叭口、96-外置带护套跳线、97-低压接线盒、98-高压接线盒、99-高压瓷套管导杆、100-低压瓷套管导杆。(注：标号无27、69、70)

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

光缆与矿用电缆的组合使用方法包括：①光缆与矿用电缆组合一体的方法、即矿用光纤电缆的结构及制造；②矿用光纤电缆在井下隔爆型电气设备中的连接方法。先讲矿用光纤电缆的结构和制造。

一.兼作光纤通信用的矿用电缆的结构和制造：

将光缆作为芯线、置于矿用电缆内，使二者结合为一体，构成光缆和矿用电缆合二为一的复合缆，即兼作光纤通信用的矿用电缆；或称矿用光纤通信复合电缆、矿用光纤电缆。

矿用光纤电缆由矿用电缆本体与其内的光缆组成。矿用电缆本体主要由导电线芯2、绝缘层3、护套4等组成。其光缆主要由纤芯、护套组成。

矿用光纤电缆内的光缆在电缆护套4内，位于各绝缘芯线之间的外侧间隙处，或者在电缆各绝缘芯线之间的中心间隙处、即电缆中心的橡胶垫芯内，也可以在外侧间隙、中心间隙两处均设置。为叙述方便，位于外侧间隙的简称外侧光缆1、位于中心间隙的简称中心光缆6。

在需要的光缆数多时，矿用电缆内既设置外侧光缆1，也设置中心光缆6。

由于在煤矿井下有爆炸性危险气体和煤尘的场所使用的矿用电气设备有防爆要求，矿用光纤电缆的光缆外护套需要采用抗静电、阻燃材料制作。

矿用光纤电缆在隔爆型电气设备中连接时，尤其是应用最多的本体为矿用软橡套电缆，其光缆在隔爆接线腔内进行连接，光缆引出端要制成尾纤，并且光缆要穿过接线腔与主腔之间的隔板，与光端机或光纤转换器连接；光端机或光纤转换器需要和主腔内的智能综合保护装置连接。为此，接线腔与主腔之间要设置“光纤联腔小喇叭口”或“联腔光纤连接器”等，这要求使用紧套光缆，故矿用光纤电缆中需要有紧套光缆，并且对紧套光缆外护套在喇叭口橡胶密封圈中的拉拔力有一定要求。因此，外层护套可采用抗静电、阻燃橡胶材料，即与电缆本体护套材料相同。

如果穿过喇叭口的是连接光缆的跳线，那么，跳线的护套要符合抗静电、阻燃及拉拔力要求。

矿用光纤电缆中位于外侧间隙的紧套光缆有三种设置形式可供优选：

①设在各绝缘芯线横断面外包络圆周与绝缘芯线外圆周之间的间隙内；在一个或多个绝缘芯线外侧间隙内、每个间隙设一根双芯或四芯光缆。采用双芯数光缆，更便于与光端机或光纤转换器的光接收、光发射两个端口配接。

②设在各绝缘芯线横断面外包络线与绝缘芯线外圆周之间的间隙内，在一个或多个绝缘芯线外侧间隙内、每个间隙一组、每组三根单芯光缆，且呈倒“品”字形填充排布。

③设在一个或多个绝缘芯线外侧间隙内，外面套有外松套管24的内单芯紧套光缆25或内双芯紧套光缆26，外松套管24与内紧套光缆25或26之间填充有油胶23、即填充复合物。如图21、22所示。

外侧光缆1也可以是其它形式的，如：一根或多根单芯紧套光缆、一根多芯紧套光缆、一根多芯松套光缆，或者它们的组合。

电缆中心光缆6的设置：位于橡胶垫芯内的中心光缆6可以是一根或多根单芯紧套光缆、一根多芯紧套光缆、一根多芯松套光缆。电缆中心设有接地线芯5的，不能再设中心光缆。

由于煤矿井下作业条件恶劣，尽量在多个绝缘芯线外侧间隙内设置光缆，暂时不用的可作备用，以便出故障后及时替换。

矿用光纤电缆本体是与井下高压隔爆输配电设备连接用的6KV及以上的电力电缆，其内的光缆既要有紧套光缆，也要有多芯松套光缆。前者是与输配电开关设备的智能控制器连接；后者是为增加光纤芯数与后续设备连接。

矿用光纤电缆的实施例：

(一)0.66KV及以下矿用橡套软电缆作本体的矿用光纤电缆：

供0.66KV及以下井下移动电气设备及采掘机械的输配电线路用。U型供各种移动电气设备及采区动力线路用，UCP、UC型供各种采煤机及掘进机用。

图1中示出由U型四芯矿用橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、接地线芯5、填芯7，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是四组、每组一根双芯紧套光缆，中心光缆6是四芯紧套光缆。

图2中示出U型有专用接地线芯的、四芯矿用橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、填芯7、接地线芯5、半导电橡皮8，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是四组、每组三根单芯紧套光缆，中心光缆6是四芯紧套光缆。

图3中示出UCP型有控制或信号芯线的、七芯矿用橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由七芯电缆本体的导电线芯2、橡皮绝缘3、填芯7、橡皮护套4、控制或信号线芯9、接地线芯5，以及光缆1构成。其中的光缆：是外侧光缆1、为外松套内双芯紧套光缆；电缆中心已设接地线芯5，不能设光缆。

图4中示出UC型六芯矿用橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由六芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、填芯7及光缆1和6构成。其中光缆：外侧光缆1是外松套内单芯紧套光缆，中心光缆6是六芯紧套光缆。

(二)0.66～3.3KV矿用移动橡套软电缆及屏蔽橡套软电缆作本体的矿用光纤电缆：包括本体为0.66～1.14KV和3.3KV矿用移动橡套软电缆、0.66～3.3KV采煤机矿用移动橡套软电缆、1.14KV和3.3KV采煤机金属屏蔽橡套软电缆、1.14KV和3.3KV矿用屏蔽橡套软电缆的矿用光纤电缆。适用于煤矿井下输配电线路，供井下大功率移动电气设备及各种采煤机用。

图5中示出UY型矿用移动橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、接地线芯5、填芯7，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是外松套内两单芯紧套光缆，中心光缆6是四根单芯紧套光缆。

图6中示出由UYP型带绝缘屏蔽的四芯矿用移动橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、接地线芯5、填芯7、绝缘屏蔽10，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是外松套内双芯紧套光缆，中心光缆6是四根单芯紧套光缆。

(三)矿用电钻电缆作本体的矿用光纤电缆：

适用于0.3～0.5KV矿用电钻供电及控制线路用。

图7示出UZ型矿用电钻电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、接地线芯5、填芯7，以及光缆1和6构成。其中的光缆：是外侧光缆1，为四组、每组三根单芯紧套光缆；中心光缆6是四芯紧套光缆。

图8示出UZP型矿用电钻电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、填芯7、接地线芯5、半导电橡皮屏蔽层8及光缆1和6构成。其中的光缆：是外侧光缆1、为双芯紧套光缆，中心光缆6是四芯紧套光缆。

(四)矿用轻型橡套软电缆作本体的矿用光纤电缆：

适用于作0.3～0.5KV井下巷道与峒室照明线、运输机联锁线、机电设备控制线与信号线、小型电器电源连接线。

图9示出三芯矿用移动轻型橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由三芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、填芯7，以及光缆1构成。其中的光缆：是外侧光缆1，三组、每组一根双芯紧套光缆。

图10示出二芯矿用移动轻型橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由二芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4，以及光缆1构成。其中的光缆：是外侧光缆1，为两组、每组一根四芯紧套光缆。

(五)35KV以下粘性油浸绝缘铅套电力电缆作本体的矿用光纤电缆：

电缆本体油浸绝缘铅套电力电缆用于35KV以下电力线路中。铜芯或铝芯不滴油浸纸绝缘铅包电力电缆适用于6～10KV输配电线路中，作固定敷设用。

图11示出10KV以下电压级粘性油浸纸绝缘铅套矿用电力电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由三芯电缆本体的导电线芯2、油浸纸绝缘11、铅套12、护套4及光缆1构成。其中的光缆：是外侧光缆1，为两组多芯松套光缆和一组单根四芯紧套光缆。

图12示出20～35KV电压级不滴油浸纸绝缘分相铅套矿用电力电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由三芯电缆本体的导电线芯2、油浸纸绝缘11、铅套12、钢带13、填芯7，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是三组、每组一根四芯紧套光缆，中心光缆6是四芯紧套光缆。

图16中示出20～35KV电压级不滴油浸纸绝缘分相铅套矿用电力电缆作本体构成的矿用光纤电缆矿的另一种结构。其三芯电缆本体与图12相同。仅其中的光缆设置不同：外侧光缆1是三组、每组三根单芯紧套光缆，中心光缆6是多芯松套光缆。

(六)6KV矿用移动屏蔽橡套电缆作本体的矿用光纤电缆：

适用于交流6KV及以下移动变配电装置、移动变电站的供电线路。

图13中示出6KV电压级四芯移动屏蔽橡套电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由四芯电缆本体的导电线芯2、绝缘橡皮3、护套4、接地线芯5、填芯7、半导电橡皮8、绝缘屏蔽10，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是四组、每组三根单芯紧套光缆，中心光缆6是四芯紧套光缆。

图14中示出6KV电压级三芯矿用移动屏蔽橡套电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。由三芯电缆本体的导电线芯2、绝缘层3、护套4、填芯7、兼作地线的绝缘屏蔽层14，以及光缆1和6构成。其中的光缆：外侧光缆1是三组、每组一根外松套内两单芯紧套光缆，中心光缆6是多芯松套光缆。

图15中示出由6KV带绝缘屏蔽的四芯橡套软电缆作本体构成的矿用光纤电缆的结构。其电缆本体与图13相同。仅其中的光缆不同：外侧光缆1是四组、每组一根外松套内双芯紧套光缆，中心光缆6是多芯松套光缆。

图17～19分别示出矿用光纤电缆中单芯、双芯、六芯紧套光缆的结构。

单芯紧套光缆自里向外依次由涂覆光纤15、紧套层16、加强件17、光缆护套18构成。双芯紧套光缆由涂覆光纤15、紧套层16、加强件17、内护套18、填充件19、总护套20构成。六芯紧套光缆由涂覆光纤15、紧套层16、加强构件17、光缆内护套18、填充件19、总护套20、中心层21构成。电缆内紧套光缆除了上述三种也可以是四芯、八芯、十芯、十二芯等。

图20示出矿用光纤电缆中的多芯松套光缆的结构。由涂覆光纤15、加强构件17、内护套18、松套管22、填充复合物23构成。其光纤芯数为6～48芯。除了图示的中心套管式结构，还可采用层绞式、骨架式、带状式结构。

图21、22分别示出矿用光纤电缆中的两根单芯紧套光缆加外松套管、双芯紧套光缆加外松套管的光缆结构。二者是为适应煤矿防爆电器要求而用于电缆内的、紧套结构与松套结构相结合的结构，是将单芯紧套光缆25或双芯紧套光缆26再装入外松套管24内构成的外松套的紧套光缆。外松套管24与松套管22同样也采用高强度聚酰胺塑料套管。套管内填充触变胶状物23，或称油胶。当紧套光缆由外松套管24内剥离出来时，外松套管24的端口要塞上空心圆锥橡皮塞子堵住。橡皮塞子的内孔要与外松套管24内光缆的形式匹配。这种结构一方面满足光缆穿过隔爆腔隔板要求的紧套结构，另一方面又进一步提高电缆内光缆的抗侧压性能和抗拉性能以及抗砸和抗挤压性能。

实现外界压力和光纤隔离的有效方法之一是把光纤封闭在松套管内，使光纤在套管内有一定余长，能够适当自由移动，并取应力最小的位置。正是出于同样的考虑，该实施例把紧套光缆25或26置于外松套管24内。以便在煤矿井下恶劣工作条件下进一步保护光缆，使其尽量与外界压力隔离。

矿用光纤电缆中的光缆的加工制作：

除了因防爆对矿用光纤电缆的光缆护套有抗静电、阻燃及拉拔力要求外，其余与通用光缆相同，但避免用金属构件。由于光纤很细，比一般电缆芯线线径小很多，由它构成的光缆可放置在电缆芯线的间隙中，一般不会增加电缆本体的断面面积；而且，电缆的强度高，可以祢补光纤强度低的不足。光纤及其光缆又是绝缘体，不会影响电缆的电气性能。二者结合可谓相得益彰。在矿用光纤电缆中，光缆与电缆导电芯线一样，采用螺旋绞绞合结构。

1.光缆的结构：一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外加铠装；而矿用光纤电缆在护套外不加铠装，可以加外松套管24。

1)缆芯：通常包括被覆光纤和加强件两部分。被覆光纤又称芯线。

A.涂覆光纤15、或称被覆光纤：是用来传输信号的，是光缆的核心。光纤的材料多采用石英(SiO₂)。有单模光纤和多模光纤。

光纤的被覆层：增加光纤的机械强度，抑制微弯损耗。通常对光纤进行两次被覆。一次被覆：材料一般采用软塑料，如紫外固化的丙烯酸树脂或热固化的硅酮树脂。二次被覆光纤：为进一步保护光纤，使其尽量与外界压力隔离。一次涂覆的光纤在成缆芯之前一般均需加上二次被覆层、即紧套层16或套管，也可直接成缆芯，将一次涂覆光纤安放在骨架的开槽内或松套管内。

二次被覆层是由挤出的尼龙、聚苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚乙烯或氟塑料等材料构成。二次被覆层除了提高光纤抗侧压性能外，还可以改善光纤的抗拉性能。若二次被覆层与一次被覆层之间存在间隙或充填胶状物、即填充复合物23，即为松套结构。

二次被覆光纤有紧套和松套两种：

紧套光纤：是用模量大的尼龙12紧套在硅酮树脂一次被覆光纤的表面。二次被覆层也可以由挤出的聚苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚乙烯或氟塑料等材料构成；它除了提高光纤抗侧压性能外，还可以改善光纤的抗拉性能。

紧套结构只含一根光纤，光纤一次涂覆层的外径一般为400μm，紧套外径为0.8～0.9mm。

松套光纤：是把丙烯酸树脂一次被覆光纤放在高强度聚酰胺塑料套管，即松套管22内，套管与一次被覆光纤之间存在间隙或充填触变胶状物，即填充复合物23、又称油胶。光纤可在其中松动，这种被覆结构称为松套结构。松套结构的松套管22内可含单根光纤，也可以含多根光纤或光纤带。

松套结构一次涂覆的光纤的外径一般为250μm，松套外径可根据所含光纤或光纤带的数量、使用材料和特征要求的不同，选用1.5～10.0mm；为了保证光纤性能，套管内一般均充填触变胶状物。

B.加强件、或称加强构件：作为抗张元件加入光缆，使其承受绝大部分张力，通常限定加强件的应变不超过0.2％。通常采用杨氏模量大的钢丝或非金属材料例如芳纶纤维做成。矿用光纤电缆内光缆的加强件17因需要考虑绝缘问题，不易采用钢丝等金属材料作加强件。

2)护套：通常由聚乙烯或聚氯乙烯和铝带或钢带构成。矿用光纤电缆的光缆护套18因需要考虑绝缘问题，不易采用铝带或钢带等金属材料作护套。

2.制造矿用光纤电缆的光缆护套的抗静电、阻燃材料：

光缆护套为聚氯乙烯材料时，添加的阻燃剂可采用氧化锑、硼酸锌、液体氯化石蜡、氢氧化铝、三芳等；抗静电剂可采用TX-6、TC-90、NP-6等。

光缆护套为聚乙烯材料时，添加的阻燃剂可采用十溴连苯醚和三氧化二锑，其抗静电剂同上。

聚醋酸乙烯酯作护套可耐250℃以上的高温，适于在矿区作阻燃光缆用。

二.矿用光纤电缆在井下矿用隔爆型电气设备中的连接方法：

矿用光纤电缆的导电芯线在隔爆型电气设备中的连接与原矿用电缆相同，关键是解决其光缆的光纤通信信号传输及其与隔爆型电气设备之间的电信号转换问题，亦即解决电缆中光缆在矿用隔爆电气设备中的连接方法。

煤矿井下电气设备主要包括隔爆型的高压馈电开关、低压馈电开关、电磁起动器等。解决矿用光纤电缆中光缆的连接方法，也就是解决光缆在这些隔爆电气设备接线腔的连接以及与主腔之间的连接，亦即解决光缆接头的连接及其与主腔内的智能保护装置的连接方法。其连接方法可采用如下四种：

①通过“光缆联腔小喇叭口”和光端机或光纤转换器连接；

②通过“联腔光纤连接器”和光端机或光纤转换器连接；

③通过设置在接线腔内的光端机或光纤转换器和多芯接线端子连接；

④通过光纤接头和光端机或光纤转换器连接。

矿用隔爆型电气设备适用于具有爆炸性危险气体(甲烷)和煤尘的煤矿井下。对于隔爆型、经常移动的电气设备，易采用前三种。对于非隔爆电气设备，易采用第四种。对于隔爆型、服务年限长、长期固定的设备可前三种和第四种结合用。下面以隔爆高低压馈电开关及电磁起动器为主作具体说明。

实施例：在矿用隔爆型低压真空馈电开关中的连接方法

1.用途：矿用隔爆型真空馈电开关，简称低压馈电开关，适用作移动变电站开关用或在配电系统中作总馈电、中间馈电、分馈电或单台使用。当多台组成系统能实现三级漏电保护以及过载、短路、漏电、欠压和过压保护。

2.结构：以KBZ-630/1140型隔爆型低压馈电开关的结构为例说明。

图23～25中示出一种KBZ-630/1140型低压开关的结构。其隔爆外壳呈方型，分隔为上下两个空腔、即主腔31与接线腔33。隔爆外壳装在撬形底架30上。隔爆接线腔33在主腔31的上方，其内集中了全部主回路与控制回路的进出线接线端子。主回路电源进线叉式接线柱42罩有防护板41。接线腔33两侧各有两只主回路进出线大喇叭口34、即电缆引入装置，前侧有三只控制回路进出线小喇叭口。主腔由主腔箱体31与箱门32包容组成。

交流真空断路器安装在主腔壳体的中央，控制电源隔离开关装在壳体右侧，主腔的左侧有一控制芯架，芯架上装有控制器，过电压吸收装置RC，控制变压器T₁、T₂，三相电抗器及连接从断路器KM、箱门32、接线腔33内的七芯接线端子46来的控制线路、接线端子排等。接线腔内的接线柱X₁、X₂、X₃接电源电缆，接线腔内的接线柱D₁、D₂、D₃经电缆输出接负载。

主腔的箱门32内侧装有智能综合保护器36，为微电脑汉显网络通讯馈电开关用综合保护器，智能综保器36与箱门32上的液晶显示屏37连接。

我国煤矿使用的低压馈电开关，其智能低压综合保护器的通讯接口一般都采用RS-485串行通讯接口。利用RS-485接口与上位机组成网络，可实现遥测、摇控及遥调操作。网络通讯：遵循MODBUS通讯协议。

3.连接方法：有以下三种连接的方法。

1)通过“光缆联腔小喇叭口”和光端机或光纤转换器连接的方法：

图24、25中示出在低压馈电开关中通过联腔小喇叭口和光端机的连接。

①在馈电开关的接线腔33内设置光缆联腔小喇叭口40，穿过接线腔与主腔之间的隔板39，使两腔联通，为光缆穿过形成通路；将光端机或光纤转换器35设置在主腔内的智能保护器36附近；

②将由矿用光纤电缆内分出来的光缆的引出端制成尾纤42；

③将光缆尾纤42通过光纤连接器45与跳线38一端插头连接，跳线38的另一端穿过联腔喇叭口40，与光端机或光纤转换器35的光接口连接；将光纤转换器或光端机35的通讯口RS-485与主腔内智能综保器36的RS-485接口连接。

光缆联腔小喇叭口40：或称光缆引入装置，与电缆引入装置类似。不过电缆引入装置是将电缆由外部引入接线腔；光缆小喇叭口40是装在接线腔和主腔的隔板39上、将光缆由接线腔引入主腔的穿墙式装置且符合隔爆要求。

图28、31示出光缆联腔小喇叭口40的一种结构，即压紧螺母式。压紧螺母式光缆联腔小喇叭口40是由电缆小型压紧螺母式引入装置、即小喇叭口改造而来；与电缆小喇叭口的构成基本相同，如图43所示：都是由压紧螺母51、金属垫圈52、金属垫片53、橡胶密封圈54、联通节55构成。改造方法：

a.联通节55加长、增加联接段：在联通节原来与接线盒外壁68固联的一端增加法兰盘57和一段圆筒段；法兰盘57通过其安装孔的紧固螺钉56与两腔隔板39联接固定；圆筒段与两腔隔板39上的通孔配合形成隔爆接合面；圆筒段的下出口端应为平滑的弧面。

b.按规定螺纹段不能用塑料或轻合金材料制造，压紧螺母51、带内螺纹的联通节55需用钢制件。为防止光缆小喇叭口的金属件在接线腔外露，其外套上绝缘套管；或者除螺纹外，其余部分为外层塑料与内部钢芯注塑一体。

密封圈54如图35所示：带切割同心槽的橡胶密封圈、与电缆用的相似。

金属垫片53是防止在不引入电缆时、形成对外的通孔所用的公称厚度不小于2毫米的钢质堵板。光缆小喇叭口同样需要备用。

压紧螺母式小喇叭口适合公称外径不大于20mm电缆用，不带防止防拔脱及防松装置58。其法兰盘也可以采用方形的法兰盘65。

联通节与隔板另一固联方法：用固定耳代替法兰盘；联通节加长段末端加工螺纹。螺纹段安装垫圈、弹簧垫圈和喇叭口紧固螺母，构成双向喇叭口。

图29、32示出光缆联腔小喇叭口40的第二种结构，即由电缆钢管布线引入装置改造而成的光缆小喇叭口。这种光缆联腔小喇叭口40与电缆的钢管布线引入装置的构成大致相同，如图44所示：都是由压紧螺母51、金属垫圈52、导线密封圈59、联通节55构成。但其原压紧螺母是通过螺纹联接钢管、而不带喇叭口，也没有防拔脱及防松装置58。改造方法：

a.联通节55加长、增加联接部：在联通节原与接线室外壁68连接的一端增加法兰盘57和圆筒段；法兰盘57通过螺钉56与两腔隔板39紧固联接；圆筒段与两腔隔板的通孔形成隔爆接合面；圆筒段的出口内壁为平滑弧面。

b.原联接钢管的压紧螺母改成带喇叭口且有防拔脱及防松装置58的、即带压板和压紧螺钉。这与公称外径不大于30mm电缆用压紧螺母式引线装置的相同。同样，压紧螺母和联通节要用钢制件且外加绝缘套管，或者采用塑包钢制件。需备用金属垫片53，以备光缆小喇叭口不引入光缆时堵孔用。

如图36、37所示：密封圈59可采用四孔的，或双孔、其它多孔的橡胶密封圈、与电缆钢管布线引入装置的导线橡胶密封圈相似。密封圈的两面都要加金属垫圈52。其余与A相同：也可用固定耳代替法兰盘构成双向喇叭口。

联腔光缆小喇叭口的安装：在接线腔与主腔之间的隔板39上钻孔，包括隔板上的通孔和螺孔；把联通节55下端装配在通孔内，螺孔用于安装紧固螺钉56，将法兰盘57或65紧固于隔板39上。

电缆内光缆的引出端(或称端头)制成“尾纤”方法：

尾纤：指一端为插头，另一端为光纤的器件。

光纤跳线：是由一段经过加强封装的光纤和两端已与光纤连接好的插头构成。两端插头的型号可以一样也可以不一样。如：SC/PC-ST/PC型。

光纤连接器：是实现光纤与光纤之间可拆卸连接的器件。或称光纤活动连接器、光纤适配器、光纤法兰盘。连接类型有：SC型、ST型、FC型、AFC型、MT-RJ型、LC型、MU型、双锥型等；端面接触方式有PC、UPC、APC型。

图38中示出光缆的尾纤42通过光纤连接器45与光纤跳线38连接的结构。电缆内的光缆60在此应使用紧套光缆，如果该紧套光缆是内置于外松套管的一种，其引出端要套上空心圆锥橡胶塞67、塞入外松套管内封堵油胶。图示光缆引出端头的尾纤42用的插头66、光纤连接器45、光纤跳线38的插头66，都为SC型、即矩形塑料插拔式结构。尾纤42和跳线38的SC型插头66的结构如图39、41所示。SC型光纤连接器45的结构如图40、42所示。

尾纤与跳线的插头、光纤连接器也可采用金属圆型卡口式结构的ST型、

金属双重配合螺旋终止型结构的FC型、AFC型等金属结构的。采用金属结构的，要外加绝缘套管且应符合防爆要求。如：其塑料件用抗静电、阻燃材料；尾纤和跳线的护套要增加其在喇叭口密封圈内的拉拔力。

C.光缆的尾纤42通过其插头66与光纤连接器45一侧插接，跳线38一端通过其插头66与光纤连接器45的另一侧插接；跳线38另一端穿过联腔小喇叭口40，或者尾纤42加长——光缆端头与尾纤通过光纤接头连接，直接穿过联腔小喇叭口40，与设置在主腔内的光纤转换器或光端机35上的光接收、光发射端口插接。光纤转换器或光端机35上的RS-485串行通讯接口通过线缆与主腔内的智能保护器36的RS-485接口连接。智能保护器36设在主腔箱门32上。光端机或光纤转换器35应设置在靠近智能综保器36的地方，通过电源插孔的电源线与智能综保器相应的电源端连接。欲使光端机或光纤转换器的工作指示灯被观察，需在箱门上加透明观察窗。

尾纤42直接穿过联腔小喇叭口40需要将光纤接长，光纤通过接头接长需要热熔接，这种操作在井下现场必须在煤矿保安规程规定条件下才能进行。

光纤连接器45通常要用多个，因为除了与主腔内的光纤转换器或光端机35连接，还有的光缆要与接线腔内其它电缆的光缆端头进行连接、构成光纤通信。光纤连接器45成排组装、用绝缘固定架43固定在腔壁上，如图24、25所示。固定架43可以由卡线器代替，但要求体积小、用绝缘材料的。

4)光端机或光纤转换器的选择：因我国煤矿井下电气设备一般都采用RS-485串行通讯接口，故光端机或光纤转换器要选有RS-485接口的。

通讯节点少，易选光纤转换器。例如：武汉迈威光电技术公司的MWF201-S型(单模)、MWF201-P型(多模)的RS-232/RS-485/422串口通信光纤转换器。

通讯距离远、节点多且分散，易选光端机；例如迈威公司MWF301-S型(单模)或MWF301-P型(多模)RS-232/RS-485/422串口通信链型网络光端机。

光端机也可选用迈威公司的MWF204-S型(单模)或MWF301-P型(多模)四路光端机，或者MWF208型的八路RS-232/RS-485/422串口通信多路复用光端机。以解决外接传感器多的问题。此时外接传感器可采用光纤通信传递信号。

为适应井下潮湿环境，对井下使用的光端机或光纤转换器的电路板有爬电距离的要求，达不到要求时需要采用胶封等手段提高耐潮耐压性能。

5)光端机或光纤转换器接口与隔爆低压馈电开关的电路及光路连接：

图50示出KBZ-20-400/1140型矿用隔爆型真空馈电开关电路与光端机GDJ的电路及光路连接。该低压馈电开关采用ZNBH-II型智能保护器。

主回路由接电源电缆的接线柱X₁、X₂、X₃，经真空断路器KM至输出接负载的接线柱D₁、D₂、D₃；并与过电压吸收装置RC、变压器T₁和T₂、滤波器LBQ、电抗器等连接。智能综合保护器ZNBH-II与主回路的控制回路、主回路上的电流互感器DLHG和零序电流互感器LXHG、液晶显示屏YJXS、键盘JP、无电释放回路WDSF、电压互感器T3、经七芯接线端子QXDZ接入的瓦斯闭锁WSBS和风电闭锁FDBS回路、供电电源等连接。智能综合保护器ZNBH-II的A、B两接线端是RS-485通讯接口，与七芯接线端子QXDZ的A、B端子连接。

光端机GDJ光接口的接收端口C_RX、发射端口C_TX分别与电缆的光缆G₁、G₂连接。光端机GDJ的RS-485通讯口的接收端RX、发射端TX分别与智能综保器ZNBH-II的A、B端连接；光端机GDJ的DC5～30V电源电压由智能综保器供电电源取得。光端机GDJ与智能综保器ZNBH-II一起装在箱门门板MB上。

联腔小喇叭口同样适合隔爆接线腔之间或与本安接线腔之间光缆连接。

2.通过“联腔光纤连接器”和光端机或光纤转换器连接的方法：

图24、26示出低压馈电开关光缆通过联腔光纤连接器和光端机的连接。

①在馈电开关接线腔内设置隔爆型穿墙式联腔光纤连接器47，安装在接线腔与主腔之间隔板39上，使两腔的光纤通过联腔光纤连接器47实现对接。

a.将直接对接式光纤连接器改造成隔爆型穿墙式联腔光纤连接器47；

b.在接线腔与主腔的隔板39上打孔，包括通孔和螺孔。通孔装配联腔光纤连接器的套管63；螺孔安装螺钉56紧固光纤连接器套管63上的法兰盘65。

②在接线腔内，将光缆引出端制成联腔光纤连接器47的套筒62，将套筒62插接到联腔光纤连接器套管63的一侧。

③在主腔内，将光纤跳线38一端的插头与光纤转换器或光端机35的光接口插接，跳线38的另一端插接到联腔光纤连接器套管63的另一侧；跳线38的该端是与联腔光纤连接器47的套管63配套的套筒62。通过联腔光纤连接器47，接线腔和主腔的光纤通过套筒62实现对接。光纤转换器或光端机35与智能综合保护器36通过彼此的RS-485通讯口连接。

A.联腔光纤连接器47的结构：由普通光纤连接器改造成隔爆型。

图30、33示出联腔光纤连接器的一种结构。它是在金属双锥型连接器的基础上改造的。也可以用其它金属的端面直接对接式光纤活动连接器改造。

双锥型连接器：主要由用于插光纤用带螺纹的对准套管63、两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头形的精密套筒62构成。螺帽61安在套筒62上，顶着套筒62上的法兰盘，拧在对准套管63两端的螺纹上。

联腔光纤连接器47：由普通双锥型光纤连接器改成隔爆型。改造方法：

a.将双锥型光纤连接器对准套管63的中段改成外部带法兰盘65的形式；把套管63下部外圆、法兰盘65以下，加工成与隔板通孔配合的隔爆接合面。

b.增加与电缆引入装置即喇叭口相类似的结构：将联通节55套在对准套管63外围、法兰盘65的上侧，其下端与法兰盘65焊为一体；该侧设置在接线腔一侧。在联通节55上侧内部安装金属垫圈52、橡胶密封圈54、喇叭口压紧螺母51，并备有金属垫片53。

c.在接线腔把一根紧套光缆60的光纤64，通过其套筒62由上方插入对准套管63，与由主腔插入对准套管63的光纤跳线38的套筒62对接连通。

该联腔光纤连接器47一件只能对接一根光纤64，更适合与单芯紧套光缆、单纤双向串口通信光纤转换器配套使用。例如：MWF201S-S型RS-232/RS-485/422单纤双向串口通信光纤转换器；其接收和发射使用不同光频，可节省光纤及光纤连接器资源。若用单向串口通信光纤转换器，则接收和发射要用两件联腔光纤连接器47和两根光纤64。其余与“光缆联腔小喇叭口”相同。

3.通过在接线腔设置光端机或光纤转换器和多芯接线端子连接的方法：

图24、27示出在低压馈电开关中光缆通过光端机和多芯接线端子的连接形式。在接线腔内，光缆与光端机或光纤转换器实现光通信连接，通过多芯接线端子实现穿过接线腔与主腔之间的隔板、与主腔内智能综保器的连接。

①在隔爆接线腔内，设置光端机或光纤转换器35，用绝缘固定架49及螺钉将其固定于接线腔腔壁上，或设安放光纤转换器的专用隔间；在接线腔与主腔之间隔板上打孔安装穿墙式多芯接线端子50，如：七芯或九芯圆形的。

②将光缆引出端制成尾纤42，尾纤42通过光纤连接器45与跳线38与接线腔内光端机或光纤转换器35的光接口插接，或者由尾纤42直接插接；光端机光纤转换器的RS-485通讯口及电源插孔通过线缆48与多芯接线端子50连接。

③在主腔内，多芯接线端子50通过线缆与主腔箱门32上的智能保护器36的RS-485通讯接口连接，实现主腔与接线腔之间的电信号数据通讯。

其余与通过“光缆联腔小喇叭口”连接的方法相同。

实施例：在矿用隔爆型真空电磁起动器中的连接方法

以常州联力自动化公司QJZ系列矿用智能型真空电磁起动器为例说明。

1.用途：对1140V或660V三相交流鼠笼电动机直接或远距离启停及保护。

2.结构：QJZ系列电磁起动器为智能型，采用16位微控制器，存储程序智能控制，液晶汉字显示，电流检测及故障保护输出，数据传输接口RS-485或DEVICE NET，可选内置远控FLEXI/O模块实现远控。以下简称电磁起动器。

因具有RS-485通讯接口，可以与光纤转换器或光端机的RS-485通讯口直接连接，故可利用光纤转换器或光端机进行电光信号转换，实现光纤通信。

我国煤矿目前常用矿用隔爆型真空电磁起动器多为非智能型。这类电磁起动器中的电动机综合保护器为非智能型，如：JDB型、KDB型、ADB型等，它们由普通电子线路构成，不是由微控制器或单片机等构成，故没有通讯接口，不能直接与光纤转换器或光端机连接。对于这类电磁起动器需将其电动机综合保护器换成智能型、且带有RS-485通讯接口，以便实现数据通讯。

3.矿用光纤电缆的连接方法：与在低压馈电开关中连接方法基本相同。

1)通过“光缆联腔小喇叭口”和光端机或光纤转换器连接：

常州联力公司QJZ系列智能型隔爆电磁起动器的隔爆外壳为方形，外壳上部有隔爆兼本质安全型接线箱，接线箱两侧有电缆引入装置。因它主要是控制电动机启停、外接通讯线路相对简单，采用光纤转换器即可。

光纤转换器也装在主腔的前门内侧、靠近智能型电动机综合保护器。其：RS-485通讯口的连接、光缆与光纤转换器的连接，都和低压馈电开关相同，只是其联腔小喇叭口更适合采用小型压紧螺母式电缆引入装置改造型。

光纤转换器的选用：只控制电机起停时，可选用武汉迈威公司的RS-232/RS-485/422串口通信的光纤转换器：MWF201-S型(单模)、MWF201-P型(多模)及MWF201S-S型(单纤双向)；使用其RS-485接口。

2)通过联腔光纤连接器和光纤转换器连接。与低压馈电开关相同。

3)通过接线腔内的光纤转换器和多芯接线端子连接。与低压馈电开关同。

对于隔爆外壳为转盖式结构的隔爆电磁起动器，其电动机综合保护器装在主腔内的本体上。光纤转换器也只能装在主腔的本体上。

实施例：在矿用隔爆型高压真空配电装置中的连接方法

1.用途：用于煤矿井下中央变电所、采区变电所或采区配电点，作为受电、馈电、联络、控制高压电动机等使用。以下简称高压配电开关。

2.结构：以BGP9L-6G/10Y型隔爆高压真空配电装置的结构为例说明。

图45、46示出该隔爆型高压配电装置的一种结构。其壳体为一长方形箱体，箱体中间有一隔板，将箱体分为前后两腔；在前腔装有机芯小车86，真空断路器84、电压互感器85、电流互感器83、压敏电阻88、高压电脑综保装置87、隔离插销动触头82、熔断器等装在机芯小车86上。在箱体内装有导轨、托架、操作机构89、接地导杆装置，箱体右外侧还装有断路器84、隔离插销和门之间的闭锁装置，在箱体中间隔板上装有六个隔离插销静触头座81和穿墙式九芯接线柱。在引出电缆的端口装有零序电流互感器90，后腔底板上还装有控制线出线嘴91，可引出控制线实现远方控制。

箱门71采用双把手快开门结构。箱门71控制面板上装有中文液晶显示窗73、运行状态显示窗75、按钮74、行程开关及标牌和铭牌。

高压接线箱位于箱体的后部，其两侧各有一个电缆引入装置、可联台使用；后下侧装有高压电缆引出装置。电缆引入装置包括进线装置72、接线筒77；在接线筒77内，绝缘座79的导杆通过贯穿母线80与静触头座81的导杆连接。箱体外右侧有合闸手柄76、隔离开关手柄78。

机芯小车前门71内侧上的高压电脑综保装置87具有过载、短路、漏电、绝缘监视、风电闭锁、瓦斯闭锁、过压、欠压等保护功能，中文液晶显示、菜单操作方式，带有RS-485通讯接口，可组成井下电网综合自动化系统。

3.矿用光纤电缆中的光缆在隔爆高压配电开关中的连接方法：

1)通过“光缆联腔小喇叭口”和光端机连接：与低压馈电开关基本相同。

图46示出光缆在隔爆高压开关通过联腔小喇叭口和光端机的连接形式。

①在高压配电开关后部两侧的接线筒77的隔板上和前后腔之间的中间隔板上，设置光缆联腔小喇叭口40，使光缆通过联腔小喇叭口40，穿过两隔板进入前腔；将光端机35设置在箱门71内侧、靠近高压电脑综保装置87的位置。

②将由矿用光纤电缆内分出来的光缆引出端加插头制成尾纤。

③将光缆的尾纤通过光纤连接器45与跳线一端连接，跳线穿过联腔小喇叭口40，其另一端与光端机35的光接口连接；光端机的RS-485通讯接口与前腔内箱门上的高压电脑综保装置87的RS-485通讯接口连接。

④光端机选择：由于外接光路多，易选光路接口多的光端机。可选武汉迈威公司的MWF301-S型(单模)或MWF301-P型(多模)RS-232/RS-485/422串口通信链型网络光端机。也可选用迈威公司的MWF501-S型(单通道、单模)、MWF501-P型(单通道、多模)，或者RS-232/RS-485/422串口通信的双环自愈工业光端机；MWF5200-S型(单模)、MWF5200-P型(多模)多串口双环自愈工业光端机。若为了节省光纤资源，光端机可选用单纤双向传输的机型。

欲使光端机的工作指示灯能被观察，需在前腔前门上加装透明观察窗。

此时的光端机可采用外置方式，电缆的光缆由高压接线箱，通过其上的外置光缆小喇叭口、如图43、44所示，引出接线箱外，与光端机的光接口连接；高压电脑综保装置的RS-485串行接口接光端机的RS-485串行接口，再由光纤转换器的光接口通过高压接线箱上的外置光缆小喇叭口引出高压接线箱外，与光端机的光接口连接。

⑤光端机接口的电路连接：以BGP9L-6G型高压配电装置的电路为例。

图51示出BGP9L-6G型矿用隔爆型高压真空配电装置与光端机GDJ的电路连接。其高压电脑综保装置DNZB为ZBT-11型。

主回路由接电源电缆的接线柱A、B、C，经隔离插销QS、真空断路器QF至输出接负载的接线端；并与电压互感器TV、压敏电阻RV_1-3、绝缘监视电路等连接。高压电脑综合保护器DNZB与主回路控制电路、主回路上的电流互感器TA₁和TA₂与零序电流互感器TA₃、液晶显示屏XB₂、瓦斯闭锁回路WSBS和风电闭锁回路FDBS、供电电源等连接。其余有：电能表PJ、直流电机M。

高压电脑综保器DNZB的接线端J_3-1、J_3-2、J_3-3是RS-485通讯接口，分别与光端机GDJ的RS-485接口的接收端RX、发射端TX、接地端GND连接。光端机GDJ光接口的接收端口C_RX、发射端口C_TX分别与电缆的光缆G₁、G₂连接。光端机GDJ的DC5～30V电源电压可由高压电脑综保器的供电电源取得。

2)通过联腔光纤连接器和光端机连接。与隔爆低压馈电开关基本相同。

3)通过设置在接线腔内的光端机和多芯接线端子连接。与隔爆低压馈电开关基本相同。

4)通过光纤接头连接：

光纤接头：是实现光纤与光纤之间的永久性连接，即固定连接。通常借助专用自动熔接机在现场进行热熔接。适用于无瓦斯煤尘爆炸危险场所的电气设备，例如：井下中央变电所的非隔爆型高压真空配电设备，其电缆的光缆可全部采用光纤接头连接，在现场进行热熔连接。对于有瓦斯煤尘爆炸危险场所使用的隔爆型、服务年限长、长期固定的电气设备，其长期固定连接不动的光缆端头可在《煤矿保安规程》规定条件下进行现场热熔连接操作。

用光纤接头连接是最简单易行、方便快捷的连接方式，若条件允许，应优先采用。此外，还有机械连接、毛细管黏结连接等方式。

4.隔爆型高压真空配电装置联台工作时的连接方法：

图47示出两台高压配电开关联台工作时电路与光路的连接。高压配电开关经常为联台工作。两台相邻的高压配电开关的接线筒77通过接线盒92联接一体，它们之间由法兰和螺栓紧固联接。两接线筒77内绝缘座79的导杆通过连接导线93连接；两接线筒77隔板上的光缆联腔小喇叭口40供连接两台高压开关光纤跳线38穿过。其余有盖板94。

实施例：在矿用动力变压器中的连接方法

图48、49示出KSJ1型矿用动力变压器的电缆内的光缆的连接。

矿用动力变压器的高压接线盒98和低压接线盒97上，均设置接线外置光缆小喇叭口95、或称光缆引入装置。外置光缆小喇叭口95如图43或44所示的形式，与压紧螺母式电缆喇叭口的型式相同；其联通节55焊接在高、低压接线盒98、97的外壁上。在高、低压接线盒98、97内，电缆中的光缆均制成光纤尾纤，两尾纤分别与接线盒内的光纤连接器连接，两光纤连接器之间由接线盒外的跳线96穿过高、低压接线盒98、97上的外置光缆小喇叭口95连接。跳线96要套有加强护套且固定好，用抗静电、阻燃材料制作，并与外置光缆小喇叭口橡胶密封圈有足够的拉拔力。其余有：高压瓷套管导杆99、三个，分别标A、B、C；低压瓷套管导杆100、三个，分别标a、b、c。

矿用隔爆型干式变压器：自箱盖出线套引出电缆线，箱盖左侧为低压电缆，右侧为高压电缆，接线时打开箱盖在接线板上进行。高、低压电缆的光缆引出端制成尾纤后，直接在箱内通过光纤连接器连接即可，不出箱盖。

其它矿用电气设备：移动变电站、组合真空电磁起动器、矿用隔爆变频器、隔爆接线盒等，其电缆内的光缆连接可以参照上述实施例进行。

借助上述矿用光纤电缆中的光缆在矿用隔爆型电气设备中的连接方法，可利用矿用光纤电缆组成光纤通信的矿井井下分布式网络系统，或光纤通信的互连环形网络系统；进而与地面中心站、井下监控分站、各种传感器及局域网组成以光纤通信为信息传输手段的煤矿井下供电监控系统。利用矿用光纤电缆内的光缆也可以实现井下工业电视、井下音频通讯信号的传输。

Claims (9)

1.一种光缆与矿用电缆的组合使用方法，其特征在于：

将光缆置于矿用电缆内，使二者合为一体，构成光缆和电缆合二为一、含有光缆的矿用电缆；简称矿用光纤电缆；

在有爆炸性危险气体(甲烷)和煤尘的煤矿井下，矿用光纤电缆内的光缆要满足以下要求：

a.光缆的护套由抗静电、阻燃材料制造；

b.其光缆中要含紧套光缆，以便在现场制作尾纤；

c.光缆穿过光缆喇叭口橡胶密封圈的，其外护套应达到拉拔力要求；

A.矿用光纤电缆中的光缆在包括高压配电装置、低压馈电开关、电磁起动器的矿用隔爆型电气设备的连接中，其中：在其隔爆接线腔内的光缆引出端与主腔内的智能综合保护装置之间的连接方法为：

在接线腔内，光缆引出端制成尾纤(42)，尾纤(42)经过光纤连接器(45)与跳线(38)一端连接，跳线(38)另一端连接光端机(35)的光接口，光端机(35)的通讯接口通过线缆接主腔内智能综合保护装置的通讯接口；或者，尾纤(42)不经过光纤连接器(45)、而直接与光端机(35)的光接口连接；所说的光端机(35)，也包括光纤转换器在内；

其中：跳线(38)另一端与光端机(35)的连接，要通过接线腔与主腔之间隔板(39)上的光缆隔爆联腔装置；或者光端机与智能综合保护装置通讯接口之间的连接线缆，要通过接线腔与主腔之间隔板(39)上的接线柱；

B.矿用光纤电缆中的光缆在非隔爆电气设备中的连接，以及在服务年限长、长期固定使用的隔爆型高压配电设备中的长期固定不拆接的连接，采用光纤接头连接。

2.根据权利要求1所述的光缆与矿用电缆的组合使用方法，其特征在于：所说的光缆隔爆联腔装置是“光缆联腔小喇叭口”，光缆联腔小喇叭口(40)是采用压紧螺母式电缆引入装置的结构，并在其联通节上增加法兰盘及隔爆接合面，固联于接线腔与主腔的隔板(39)上。

3.根据权利要求1所述的光缆与矿用电缆的组合使用方法，其特征在于：所说的光缆隔爆联腔装置是“联腔光纤连接器”，联腔光纤连接器(47)是采用金属的端面直接对接式光纤连接器的结构——包括两端带螺纹的套管(63)、套筒(62)、螺帽(61)，并在其套管(63)中段增加法兰盘和隔爆接合面以及套在套管(63)外围的压紧螺母式电缆引入装置的结构，固联于接线腔与主腔的隔板(39)上；与联腔光纤连接器(47)两侧插接的跳线都用套筒(62)作插头。

4.根据权利要求1所述的光缆与矿用电缆的组合使用方法，其特征在于：所说的接线柱是穿墙式多芯接线端子(50)，与它连接的光端机(35)设置在接线腔内，光端机(35)的电源线也通过它与智能综保装置的电源连接。

5.根据权利要求1所述的光缆与矿用电缆的组合使用方法，其特征在于：所说的光缆矿用光纤电缆中的光缆在非隔爆电气设备中的光纤接头连接，是指接线腔内和接线腔与主腔间的光缆端头之间的连接以及光缆端头与尾纤之间的连接；

所说的服务年限长、长期固定使用的隔爆型高压配电设备的长期固定不拆接的光纤接头连接，是指隔爆接线腔内和隔爆接线腔与主腔间的光缆端头之间及光缆端头与尾纤之间的连接，隔爆设备的光纤接头连接需要在《煤矿保安规程》规定条件下进行现场热熔连接。

6.根据权利要求1所述的光缆与矿用电缆的组合使用方法专用的兼作光纤通信用的矿用电缆，包括构成矿用电缆本体的导电线芯(2)、绝缘层(3)、护套(4)；其特征在于：在护套(4)内有光缆，该光缆位于护套(4)与绝缘芯线之间的外侧间隙内、或/和绝缘芯线之间的内侧间隙内、即橡胶填芯内；光缆的外护套的材料为抗静电、阻燃材料；光缆中含紧套光缆。

7.根据权利要求6所述的兼作光纤通信用的矿用电缆，其特征在于：所说的外侧间隙内的光缆，是位于电缆本体的各绝缘芯线横断面外包络圆周线与绝缘芯线外圆之间的间隙内，在一个或多个绝缘芯线外侧间隙内、每个间隙一根的双芯数的紧套光缆。

8.根据权利要求6所述的兼作光纤通信用的矿用电缆，其特征在于：所说的外侧间隙内的光缆，是位于电缆本体的各绝缘芯线横断面外包络圆周线与绝缘芯线外圆之间的间隙内，在一个或多个绝缘芯线外侧间隙内、每个间隙一组、每组三根且呈倒“品”字形填充排布的单芯紧套光缆。

9.根据权利要求6所述的兼作光纤通信用的矿用电缆，其特征在于：所说的外侧间隙内的光缆，是在电缆本体一个或多个绝缘芯线外侧间隙内的外松套内紧套光缆；即，其外套有外松套管(24)的紧套光缆(25、26)，外松套管(24)与紧套光缆(25、26)之间填充有油胶、即填充复合物(23)。

Images