CN103985445B - 分离式防雷电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明属线缆技术领域，分离式防雷电缆，包含电单元、内护套、铠装层、外护套、接地层；内护套在第一保护层外，内护套外有第二保护层，接地层位于第二保护层外，铠装层在接地层外，外护套在铠装层外；第一/二保护层是云母带；其特征在于第一保护层内具有位置固定元件，位置固定元件上有多个两两互不相通的容纳孔，电单元分布在容纳孔中，每个容纳孔中仅有一个电单元；每个容纳孔都有一个位于位置固定元件边缘的开口，电单元可从开口处置入容纳孔中或从容纳孔中取出；除开口处外，位置固定元件的边缘在同一圆柱面上。本发明具以下主要有益效果：制作简单、生产速度快，接地层电阻率更低、维护成本更低；高负荷或雷击后仍能正常传输电力。
Description
技术领域
本发明属于线缆技术领域，尤其是涉及分离式防雷电缆。
背景技术
国内外对通信基站用电缆的考虑主要是阻燃、耐火、柔软性性能，并没有考虑到因电缆引入雷电而损坏通信设备或者是损坏电缆自身，造成通信网络电力中断，使通信网络瘫痪。通信基站电力系统一般为低压系统，对于低电系统的防雷而言，除雷电直击外，最具有破坏作用的是二次效应，由于雷电具有高电位、大冲击电流、瞬时性的特点，强大的闪电产生静电场、交变电磁场和电磁辐射，以雷电波侵入、地电位反击等形成雷电电磁脉冲LEMP，产生强大的变电磁场、使周围的金属特产生感应电势和感应电流；一方面严重地干扰无线、有线通信，另一方面侵入微电子设备的信号入口，将使微电子器件被击穿、烧毁，从而使网络瘫痪、商务报废。
国际智能工程学会指出：雷电是高科技的天敌。电子设备防护能力单薄，雷击释放的能量达到数百兆焦耳，能量差别相当悬殊，必须采取措施加以保护。雷电具有寻找阻抗最小路径以泄放雷云电荷与地下异性电荷中和的趋势。当雷击附近大地或建筑物时，落雷点的电位升高，而电缆延伸到很远，远端电位可视为O，所以雷击点附近的电缆电位也视为O。这样落雷点与电缆之间形成极大的电位差，这一电位差若超过雷点与电缆外护层间的耐压强度，便会击穿外护层，形成从落雷点到金属构件的电弧通道，使大量雷电流涌向电缆，造成电缆严重损坏。电缆线路在施工中难免损伤PE（聚乙烯）护套，另外鼠咬、外力等均可能造成电缆中金属元件暴露。这些暴露点易将强电或雷电荷引入缆中，再引入到设备中，造成设备与电缆的损害。
目前进出通信基站线、缆的防雷：进出通信基站的各种金属管、电缆、引入线应在进出口处与大楼防雷接地装置相连；电缆进出线应在进出口处将电源金属外皮、钢套管等与电气设备接地相连。如：电缆转换成架空线，应在转换入装置避雷器。 对通信基站的电源系统保护：应用电子避雷器进行分级保护，从高压柜、低压柜、主配电箱、分配电箱逐级保护，把雷电过电压降到设备能够承受的水平。根据历史统计分析资料，在雷击损坏设备事故中，有70％以上是从供电线路入侵的因此，对电源供电线路实施多级防雷是电子设备及整个系统防雷的重要环节。加强屏蔽减少感应效应；实行设备屏蔽、机房屏蔽、建筑物屏蔽；加装电子避雷器，限制侵入电子设备的雷电过电压的幅值。室外电缆有护层破损点，相同条件下雷电流易进入电缆，如果接地装置不好，雷电流不能迅速放掉，就起不到保护作用。
现在，对于通信电力系统的保护还远远不够，只通过对电源供电线路实施多级防雷措施并不够，而往往忽略了最薄弱的一点，就是与设备连接的电缆是最容易引入雷电的线材，雷电通过电缆将会对通信设备造成毁灭性的破坏；因为机房与铁塔连接的电缆，常年暴露在外，电缆外皮容易老化以及破损，容易将雷电引入；为了防止这种情况发生，需要传输电力、数据的线缆设计防雷层，使进入电缆的雷电流能被迅速引入地下，杜绝因为电缆引入雷电造成设备的损坏。
近20年来，我国信息产业以年均25%速度递增，领先于其他产业的发展，已成为工业中第一支柱产业。预计在未来10年中，信息产业将再翻一翻。在通信业产品中，具有安全性能更高的通信用特种防雷光电缆产品将有良好的市场前景。随着3G网络通信网络建设，也将考虑到通信基站机房的防雷措施，避免因雷电造成通信基站电源中断、机房着火，将带来大面积的通信中断，设备被雷击烧毁等重大事故，就需要在通信基站与铁塔之间的电力、信号传输产品上考虑更为安全的产品。随着3G业务的飞速发展，通信基站的建设规模逐渐扩大，3G通信网络技术建设，至少全国需要30万个3G通信网络的基站，如果每个基站需要长度为100米左右的电缆，则这将是一个较大的市场。
国内外对于电缆的防雷已进行了有效的研究并取得了较好的成果。国内的防雷电缆方面也作了大量的研发，如：名称为：自承式防雷电力电缆、专利号为：200920150584.5；名称为：防雷电力电缆、专利号为：200920150583.0；名称为：防雷光电缆、专利号为：200920150582.6；发明名称为：有加强层的防雷电力电缆、专利号为：200910140719.4；发明名称为：多组防雷光电缆、专利号为：200910140717.5；发明名称为：自承式防雷光电缆、专利号为：200910140715.6等专利。但是，它们还存在以下不足：（1）接地层采用斜包的方式，生产速度较慢；（2）铠装层仅起到了铠装的作用，（3）在经受雷击后，电缆中的部分接地层烧断，使内护层融化在缆芯间隔中使绝缘线芯融为一体，使绝缘线芯难于分离；只能作废品处理；上述不足加大了电缆雷击后的维护成本。
为此，国内还有一个名称为：防雷击综合电缆、专利号为：201320382810.9的实用新型专利，其虽然达到了其发明的目的，但是，申请人认为还存在着以下主要缺陷：电单元位于内护套之内，电单元在严重过负荷时或导体被雷电击中时，导体发热情况严重，导致绝缘层软化，甚至滴落，相邻的电单元中的导体相碰，造成次生灾害；因此，本申请人对于该发明创造作了进一步改进。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是揭示一种分离式防雷电缆，它是采用以下技术方案来实现的。
分离式防雷电缆，包含有多个电单元、内护套、铠装层、外护套、接地层，电单元由导体及包覆住导体的绝缘层构成；内护套挤塑包覆在第一保护层之外，内护套外包覆有第二保护层，接地层位于第二保护层之外，铠装层包覆在接地层外，外护套挤塑包覆在铠装层之外；铠装层为单面覆膜钢带，铠装层与接地层接触的面为非覆膜面；第一保护层、第二保护层都为云母带；其特征在于第一保护层内具有一个一体化的位置固定元件，位置固定元件上具有多个两两互不相通的容纳孔，所述电单元分布在容纳孔中，且每个容纳孔中仅有一个电单元；每个容纳孔都具有一个位于位置固定元件边缘的开口，电单元可从开口处置入容纳孔中或从容纳孔中取出；除开口处外，位置固定元件的边缘在同一圆柱面上；所述云母带依层由第一耐热层、第一粘结层、云母纸层、第二粘结层、第二耐热层，所述第一耐热层及第二耐热层的材料都为聚四氟乙烯，所述第一粘结层及第二粘结层按重量份计，包含有以下各原料：环氧树脂70～80份、聚乙烯树酯30～50份、聚乙酸乙烯酯20～40份、甘油5～10份、四氯甲烷16～35份。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述多个容纳孔的中心轴线在同一圆柱面上。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述多个容纳孔在位置固定元件上是对称分布的。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述位置固定元件的材料为陶瓷或聚四氟乙烯。
进一步地，上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于位置固定元件的中央还具有一加强件。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层由多根铜杆或铝杆构成。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层是以倾斜于缆芯轴线的方向或平行于缆芯轴线的方向包覆在第二保护层之外的。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层以倾斜于缆芯轴线的方向包覆在第二保护层之外时，包覆的节距是第二保护层直径的15-30倍。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述光单元和电单元是平行的方式分布在缆芯内或者是以单方向螺旋绞合的方式分布在缆芯内。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述第一保护层是纵向或螺旋的方式包覆在缆芯之外的；纵向包覆时，搭接的重叠宽度为2-4mm；螺旋包覆时，搭接重叠率为15%—30%。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述绝缘层的材料为聚氯乙烯或高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述外护套的材料为高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述内护套的材料为高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述第一保护层、第二保护层都是合成云母带,且云母带的厚度为0.1mm—2mm。
本发明中，接地层为金属，铠装层的内面即与接地层接触面为非覆膜层，故也是金属层，使接地层不仅相邻的接触，而且铠装层将其进行了并联，使接地层达到了更小的电阻值；在经受雷电时，接地层的短时发热量加小，因此雷击烧断的机率大大降低；此外，钢装层还起到了铠装、防压、防击的作用；第一保护层、第二保护层的存在，大大地隔离了热量，在雷击情况下，虽然可能会产生大量的热量，但此热量在第一保护层、第二保护层的隔离下，使缆芯内的光单元、电单元的工作不受影响；此外，雷击高温使内护套融化后不能进入缆芯间隙，因此，雷击后，温度下降时，内护层仍能固化，基本不影响电缆性能，维护相当方便；本发明中，采用位置固定元件将电单元进行了物理隔离，且位置固定元件的材料是耐高温的非金属、非导电的高绝缘材料，因此，即使在电单元在使用中负荷过载或受雷击造成的短时大电流冲击下，也不会影响电力的正常传输，经试验，即使绝缘层完全熔毁，由于位置固定元件的非导电性和高耐热性，仍然不会使任意两根绝缘线中的导体接触，从而产生两相或多相短路的现象，故仍能正常传输电力；本发明中，电单元可以方便地放入容纳孔或从容纳孔中取出，而位置固定元件的制作也非常简单；当位置固定元件采用聚四氟乙烯时，开口可以做得较小，利用聚四氟乙烯的弹性来实现电单元的放入与取出；当采用陶瓷时，开口可以适当做大；当然，采用聚四氟乙烯时，开口也可以做成比较大的，这样取出与放入更方便；本发明中，有加强件时，加强件宜采用非金属材料，如玻璃纤维增强塑料杆或玻璃纤维增强塑料杆的绞合体或芳纶纱或芳纶纱束或其它柔性或硬性加强材料；这样可以使本发明的承拉力大大增强。
本发明的电缆，接地层与缆芯轴线平行时，可以在外护套挤制工艺中一起生产，不需要另外的绞合工序，因此，生产速度更快、成本更低。
因此，本发明具有以下主要有益效果：制作简单、生产速度快，接地层电阻率更低、维护成本更低；高负荷或雷击后仍能正常传输电力。
附图说明
图1为本发明实施实例1的立体结构示意图。
图2为图1放大的横截面结构示意图。
图3为本发明实施实例2的立体结构示意图。
图4为图3放大的横截面结构示意图。
图5为本发明实施实例3的立体结构示意图。
图6为图5放大的横截面结构示意图。
具体实施方式
实施实例1
请见图1和图2，分离式防雷电缆，包含有三个电单元1、内护套4、铠装层7、外护套8、接地层6，电单元由导体11及包覆住导体的绝缘层12构成；内护套挤塑包覆在第一保护层3之外，内护套外包覆有第二保护层5，接地层位于第二保护层之外，铠装层包覆在接地层外，外护套挤塑包覆在铠装层之外；铠装层为单面覆膜钢带，铠装层与接地层接触的面为非覆膜面；第一保护层、第二保护层都为云母带；其特征在于第一保护层内具有一个一体化的位置固定元件2，位置固定元件上具有三个两两互不相通的容纳孔21，所述电单元分布在容纳孔中，且每个容纳孔中仅有一个电单元；每个容纳孔都具有一个位于位置固定元件边缘的开口，电单元可从开口处置入容纳孔中或从容纳孔中取出；除开口处外，位置固定元件的边缘在同一圆柱面上；所述云母带依层由第一耐热层、第一粘结层、云母纸层、第二粘结层、第二耐热层，所述第一耐热层及第二耐热层的材料都为聚四氟乙烯，所述第一粘结层及第二粘结层按重量份计，包含有以下各原料：环氧树脂70～80份、聚乙烯树酯30～50份、聚乙酸乙烯酯20～40份、甘油5～10份、四氯甲烷16～35份。
实施实例2
请见图3和图4，并参考图1和图2，分离式防雷电缆，包含有四个电单元1、内护套4、铠装层7、外护套8、接地层6，电单元由导体11及包覆住导体的绝缘层12构成；内护套挤塑包覆在第一保护层3之外，内护套外包覆有第二保护层5，接地层位于第二保护层之外，铠装层包覆在接地层外，外护套挤塑包覆在铠装层之外；铠装层为单面覆膜钢带，铠装层与接地层接触的面为非覆膜面；第一保护层、第二保护层都为云母带；其特征在于第一保护层内具有一个一体化的位置固定元件2，位置固定元件上具有四个两两互不相通的容纳孔21，所述电单元分布在容纳孔中，且每个容纳孔中仅有一个电单元；每个容纳孔都具有一个位于位置固定元件边缘的开口，电单元可从开口处置入容纳孔中或从容纳孔中取出；除开口处外，位置固定元件的边缘在同一圆柱面上；所述云母带依层由第一耐热层、第一粘结层、云母纸层、第二粘结层、第二耐热层，所述第一耐热层及第二耐热层的材料都为聚四氟乙烯，所述第一粘结层及第二粘结层按重量份计，包含有以下各原料：环氧树脂70～80份、聚乙烯树酯30～50份、聚乙酸乙烯酯20～40份、甘油5～10份、四氯甲烷16～35份。
实施实例3
请见图5和图6，并参考图1至图4，分离式防雷电缆，基本同实施实例2，不同之处为：位置固定元件的中央还具有一加强件9。
当然，上述任一实施实例中所述的分离式防雷电缆，其特征在于电单元还可为其它多个，容纳孔也还可以为其它多个，电单元的数量不大于容纳孔的数量，当电单元的数量比容纳孔的数量少时，有部分容纳孔中是空的，可以放置其它通信或输电介质或作预留。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述多个容纳孔的中心轴线在同一圆柱面上。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述多个容纳孔在位置固定元件上是对称分布的。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述位置固定元件的材料为陶瓷或聚四氟乙烯。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于位置固定元件的中央还具有一加强件9。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层由多根铜杆或铝杆构成。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层是以倾斜于缆芯轴线的方向或平行于缆芯轴线的方向包覆在第二保护层之外的。
上述所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层以倾斜于缆芯轴线的方向包覆在第二保护层之外时，包覆的节距是第二保护层直径的15-30倍。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述光单元和电单元是平行的方式分布在缆芯内或者是以单方向螺旋绞合的方式分布在缆芯内。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述第一保护层是纵向或螺旋的方式包覆在缆芯之外的；纵向包覆时，搭接的重叠宽度为2-4mm；螺旋包覆时，搭接重叠率为15%—30%。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述绝缘层的材料为聚氯乙烯或高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述外护套的材料为高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述内护套的材料为高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯。
上述任一实施实例所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述第一保护层、第二保护层都是合成云母带,且云母带的厚度为0.1mm—2mm。
本发明中，接地层为金属，铠装层的内面即与接地层接触面为非覆膜层，故也是金属层，使接地层不仅相邻的接触，而且铠装层将其进行了并联，使接地层达到了更小的电阻值；在经受雷电时，接地层的短时发热量加小，因此雷击烧断的机率大大降低；此外，钢装层还起到了铠装、防压、防击的作用；第一保护层、第二保护层的存在，大大地隔离了热量，在雷击情况下，虽然可能会产生大量的热量，但此热量在第一保护层、第二保护层的隔离下，使缆芯内的光单元、电单元的工作不受影响；此外，雷击高温使内护套融化后不能进入缆芯间隙，因此，雷击后，温度下降时，内护层仍能固化，基本不影响电缆性能，维护相当方便；本发明中，采用位置固定元件将电单元进行了物理隔离，且位置固定元件的材料是耐高温的非金属、非导电的高绝缘材料，因此，即使在电单元在使用中负荷过载或受雷击造成的短时大电流冲击下，也不会影响电力的正常传输，经试验，即使绝缘层完全熔毁，由于位置固定元件的非导电性和高耐热性，仍然不会使任意两根绝缘线中的导体接触，从而产生两相或多相短路的现象，故仍能正常传输电力；本发明中，电单元可以方便地放入容纳孔或从容纳孔中取出，而位置固定元件的制作也非常简单；当位置固定元件采用聚四氟乙烯时，开口可以做得较小，利用聚四氟乙烯的弹性来实现电单元的放入与取出；当采用陶瓷时，开口可以适当做大；当然，采用聚四氟乙烯时，开口也可以做成比较大的，这样取出与放入更方便；本发明中，有加强件时，加强件宜采用非金属材料，如玻璃纤维增强塑料杆或玻璃纤维增强塑料杆的绞合体或芳纶纱或芳纶纱束或其它柔性或硬性加强材料；这样可以使本发明的承拉力大大增强。
本发明中所述的云母带依层由第一耐热层、第一粘结层、云母纸层、第二粘结层、第二耐热层，所述第一耐热层及第二耐热层的材料都为聚四氟乙烯，所述第一粘结层及第二粘结层按重量份计，包含有以下各原料：环氧树脂75份、聚乙烯树酯40份、聚乙酸乙烯酯28份、甘油6份、四氯甲烷30份，据试验，该配方为最优的配方。
本发明中的云母带具有优良的抗潮性，具有拉伸强度高、弹性系数高、抗压强度大、耐火性能高、平整度好和不易分层、耐酸碱性、抗高电晕等优点；而且耐热层使得本发明的电缆更耐热。
本发明中的云母带和现有技术中的云母带作了对比试验，试验结果如下表。
由表可见，本发明中的云母带具有更低的单重、更高的抗张强度、更高的耐太及更长的耐高温时间；耐高温时间是在规定温度下，出现目力可见的熔解或熔化的时间。
本发明的电缆，接地层与缆芯轴线平行时，可以在外护套挤制工艺中一起生产，不需要另外的绞合工序，因此，生产速度更快、成本更低。
因此，本发明具有以下主要有益效果：制作简单、生产速度快，接地层电阻率更低、维护成本更低；高负荷或雷击后仍能正常传输电力。
本发明不局限于上述最佳实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式实施运用，它们同样落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.分离式防雷电缆，包含有多个电单元、内护套、铠装层、外护套、接地层，电单元由导体及包覆住导体的绝缘层构成；内护套挤塑包覆在第一保护层之外，内护套外包覆有第二保护层，接地层位于第二保护层之外，铠装层包覆在接地层外，外护套挤塑包覆在铠装层之外；铠装层为单面覆膜钢带，铠装层与接地层接触的面为非覆膜面；第一保护层、第二保护层都为云母带；其特征在于第一保护层内具有一个一体化的位置固定元件，位置固定元件上具有多个两两互不相通的容纳孔，所述电单元分布在容纳孔中，且每个容纳孔中仅有一个电单元；每个容纳孔都具有一个位于位置固定元件边缘的开口，电单元可从开口处置入容纳孔中或从容纳孔中取出；除开口处外，位置固定元件的边缘在同一圆柱面上；所述云母带依层由第一耐热层、第一粘结层、云母纸层、第二粘结层、第二耐热层，所述第一耐热层及第二耐热层的材料都为聚四氟乙烯，所述第一粘结层及第二粘结层按重量份计，包含有以下各原料：环氧树脂70～80份、聚乙烯树酯30～50份、聚乙酸乙烯酯20～40份、甘油5～10份、四氯甲烷16～35份；所述接地层是以倾斜于缆芯轴线的方向或平行于缆芯轴线的方向包覆在第二保护层之外的；所述接地层与缆芯轴线平行时，接地层在外护套挤制工艺中一起生产。
2.根据权利要求1所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述多个容纳孔的中心轴线在同一圆柱面上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述多个容纳孔在位置固定元件上是对称分布的。
4.根据权利要求3所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述位置固定元件的材料为陶瓷或聚四氟乙烯。
5.根据权利要求4所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述位置固定元件的中央具有一加强件。
6.根据权利要求5所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层由多根铜杆或铝杆构成。
7.根据权利要求6所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述接地层以倾斜于缆芯轴线的方向包覆在第二保护层之外时，包覆的节距是第二保护层直径的15-30倍。
8.根据权利要求7所述的分离式防雷电缆，其特征在于所述绝缘层的材料为聚氯乙烯或高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯；所述外护套的材料为高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯；所述内护套的材料为高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或低烟无卤聚乙烯；所述第一保护层、第二保护层都是合成云母带,且云母带的厚度为0.1mm—2mm。
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