CN104183328A - 一种碳纤维芯光电复合自测温电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维芯光电复合自测温电缆，包括若干组碳纤维复合芯、内绝缘层、外绝缘层和耐热阻燃材料；所述碳纤维复合芯包括碳纤维丝和玻璃纤维丝，通过将成股的碳纤维丝和玻璃纤维丝绞合后，采用树脂浸渍，而后采用烘箱固化而成；还包括有不锈钢光单元，所述的不锈钢光单元为由若干条光纤置于一个不锈钢保护管内组成，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：质地柔软，强度更大，制成的电缆比传统碳纤维电缆柔软性好，具有更小的弯曲半径；可以实时测温。

Description

一种碳纤维芯光电复合自测温电缆

技术领域

 本发明涉及电线电缆领域，尤其涉及一种碳纤维芯光电复合自测温电缆。

背景技术

随着我国经济建设的不断发展，电力需求的不断增长，电缆作为电能传输的载体的需求量也越来越大，而目前国内用的电缆导线多是钢芯铝绞线和钢芯铝合金导线，这些导线的重量较大，电阻较大，并且现有的导线电损高，能量损失大、输电容量低。各国均在研究新型架空输电路用导线，以取代传统的钢芯铝绞线，常用的有碳纤维复合芯电缆。但是，现有的碳纤维复合芯强度还不够，还不够柔软，弯曲半径大，做成的电缆弯曲性能不好。

此外，现有光电复合缆，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中导线的上述缺陷，提供一种碳纤维芯光电复合自测温电缆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维芯光电复合自测温电缆，其特征在于，包括若干组碳纤维复合芯、内绝缘层、外绝缘层和耐热阻燃材料；所述碳纤维复合芯包括碳纤维丝和玻璃纤维丝，通过将成股的碳纤维丝和玻璃纤维丝绞合后，采用树脂浸渍，而后采用烘箱固化而成；在每组碳纤维复合芯外紧包内绝缘层，在各组碳纤维复合芯外紧包外绝缘层；在所述内绝缘层和外绝缘层之间填充有耐热阻燃材料；还包括有不锈钢光单元，所述不锈钢光单元容纳在所述阻燃材料中；所述的不锈钢光单元为由若干条光纤置于一个不锈钢保护管内组成，不锈钢保护管采用松套结构，不锈钢保护管空隙内连续填充阻水物，不锈钢保护管外包覆一层铜层；所述不锈钢光单元沿着所述碳纤维复合芯延伸，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：采用了玻璃纤维和碳纤维复合结构，经过树脂浸渍并采用烘箱固化后，质地柔软，强度更大，制成的电缆比传统碳纤维电缆柔软性好，具有更小的弯曲半径，能更好的服务于输电线路。

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电缆测量到的线路温度来直接确定线路的实际承载状况。 

本发明对加强电缆在线监测、掌握温度变化、提高电缆传输容量、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为本发明的结构示意图。 

图2为本发明不锈钢光单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种碳纤维芯光电复合自测温电缆，包括若干组碳纤维复合芯2、内绝缘层1、外绝缘层4和耐热阻燃材料3；所述碳纤维复合芯2包括碳纤维丝11和玻璃纤维丝10，通过将成股的碳纤维丝11和玻璃纤维丝10绞合后，采用树脂浸渍，而后采用烘箱固化而成；在每组碳纤维复合芯2外紧包内绝缘层1，在各组碳纤维复合芯外紧包外绝缘层4；在所述内绝缘层1和外绝缘层4之间填充有耐热阻燃材料3；还包括有不锈钢光单元5，所述不锈钢光单元5容纳在所述阻燃材料3中。

如图2所示，不锈钢光单元5为由若干条光纤9置于一个不锈钢保护管6内组成，不锈钢保护管6采用松套结构，对光纤9起机械缓冲、防止绞合金属线的侧向压力并起隔热保护作用；不锈钢保护管6空隙内连续填充合适的阻水物8，阻水物8能有效防止潮气或水份渗进光单元，不损害光纤9传输特性和使用寿命；不锈钢保护管6外包覆一层铜层7，有效防止防止不同材料形成的电位腐蚀。所述不锈钢光单元5沿着所述碳纤维复合芯2延伸，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，不锈钢光单元内部穿有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自测温电缆，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。在将自测温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. 一种碳纤维芯光电复合自测温电缆，其特征在于，包括若干组碳纤维复合芯、内绝缘层、外绝缘层和耐热阻燃材料；所述碳纤维复合芯包括碳纤维丝和玻璃纤维丝，通过将成股的碳纤维丝和玻璃纤维丝绞合后，采用树脂浸渍，而后采用烘箱固化而成；在每组碳纤维复合芯外紧包内绝缘层，在各组碳纤维复合芯外紧包外绝缘层；在所述内绝缘层和外绝缘层之间填充有耐热阻燃材料；还包括有不锈钢光单元，所述不锈钢光单元容纳在所述阻燃材料中；所述的不锈钢光单元为由若干条光纤置于一个不锈钢保护管内组成，不锈钢保护管采用松套结构，不锈钢保护管空隙内连续填充阻水物，不锈钢保护管外包覆一层铜层；所述不锈钢光单元沿着所述碳纤维复合芯延伸，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。