CN106653153A - 一种用于智能电网的光电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能电网的光电缆，充分利用陶瓷化硅橡胶层以及陶瓷化硅橡胶复合带的耐火绝缘的原理，在不改变该耐火绝缘原理的前提下，将陶瓷化硅橡胶中的有机物橡胶去掉，且将陶瓷化硅橡胶中的无机粉料的配方进行优化，使得该光电缆中的电力芯的耐火绝缘层在燃烧高温下发生烧结瓷化反应，得到的是一个比粉末压坯更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，得到的是一个比传统陶瓷化硅橡胶层或陶瓷化硅橡胶复合带燃烧后得到的多孔网状硬壳更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，显著地提高了该电力芯以及光电缆在燃烧高温下的高温绝缘性和耐火性。

Description

一种用于智能电网的光电缆

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，尤其是涉及一种用于智能电网的光电缆。

背景技术

光电缆(Optical power cable,OPC)是将金属导线和光纤有机的结合起来，同时、同路、同走向传输电能与光信息的一体化传输介质，它实现了电力流、业务流、信息流的一体化融合，通过一次架设、一次施工、一次投入，在传输高压电能的同时传输语音、数据、视频等信息，大大缩短了工期，减少了施工成本，节约了资源，为智能电网建设奠定了坚实的基础。

随着经济发展与科技进步，对智能电网的光电缆的耐火要求越来越严苛。

对于光电缆中的光纤芯的耐火设计，目前，有现有技术公开了在光电缆中的光纤芯的结构中增设陶瓷化硅橡胶层作为耐火层，提高光电缆中光纤组件的耐火性。

对于光电缆中的电力芯的耐火设计，考虑到其功能与单一的电缆相同，多是用于电力输送，因此，在对光电缆中的电力芯作耐火设计时，可以参考现有技术中的耐火电缆的耐火方案设计。

目前的耐火电缆的耐火方案设计主要有三种形式：最早的云母带绕包耐火电缆、后来出现的矿物绝缘电缆以及近来出现的陶瓷化硅橡胶耐火电缆。

云母带绕包耐火电缆：耐火层普遍采用价格较高的耐火云母带绕包而成，绕包速度慢，绕包过程中云母粉容易脱落，影响耐火效果；被火烧焦后的耐火云母带发脆，遇到震动和喷淋时易脱落，耐火效果差，很难保证电力线路在火灾的情况下仍能安全畅通。

矿物绝缘电缆：矿物绝缘电缆简称MI电缆，采用高导电率的铜作导体，无机物氧化镁作绝缘，无缝铜管作护套，必要时，在退火铜护套外面挤包一层塑料外护层，特殊要求无烟无卤场合可以在外面加一层低烟无卤护套；由于其独特的结构和使用材料的无机绝缘本性，使得矿物绝缘电缆具有防火、防油、防爆、防水、无烟、无卤、无毒、耐高温、耐腐蚀、耐辐射、防电磁干扰、载流量大、过载能力强、机械强度高、体积小、重量轻、寿命长、接地性能好、安装方便，综合成本低等优于其他品种电缆的特性；矿物绝缘电缆是目前最安全的电缆。矿物绝缘电缆的结构虽然只有简单的三层，比其它耐火电缆都简单的多，但是制作工艺很复杂，制作难度很高，需要专门的生产设备以及生产线，前期设备投资较大，成品率及产量均较低，虽然包括安装在内的综合成本较低，但是其生产成本要比其他耐火电缆要高得多；是一种贵族化的耐火电缆，日常家居百姓承担不起。

陶瓷化硅橡胶耐火电缆：是为了解决云母带绕包耐火电缆与矿物绝缘电缆所存在的问题新近开发出的一种新型耐火电缆，其耐火层采用陶瓷化硅橡胶制作而成，其加工工艺为：加硫→挤出→硫化，挤出过程需要专门的硅橡胶电线电缆挤出机完成，硫化也需要专门的硫化设备，如：热空气硫化炉、微波硫化烘道等，耐火层加工工艺复杂，生产效率低。进一步的改进，先将陶瓷化硅橡胶与玻璃纤维布复合成陶瓷化硅橡胶复合带，然后像云母带那样绕包在导体上构成耐火绝缘层，以提高生产效率等等。

不管是挤包成型的陶瓷化硅橡胶层还是绕包成型的陶瓷化硅橡胶复合带，二者都包括陶瓷化硅橡胶，由于上述陶瓷化硅橡胶的基体为硅橡胶，为有机材料，当该陶瓷化硅橡胶遇到火焰燃烧后，里面的有机材料硅橡胶会降解或燃烧，燃烧后得到由陶瓷化硅橡胶中的无机颗粒烧结瓷化形成的一个硬壳，其具有一定的机械强度，继续绝缘和耐火保护其内的导体的正常输电使用。在陶瓷化硅橡胶中，有机材料硅橡胶与无机材料颗粒均占据各自一定的空间，由于有机材料硅橡胶被降解或燃烧，或变成烟灰，或变成气体挥发，其原本在陶瓷化硅橡胶中占据的空间就被空闲出来了，其余的无机材料颗粒也没有多余的能力去重新占据这部分空闲出来的空间，因此，陶瓷化硅橡胶烧结后得到的硬壳是一种多孔网状硬壳，具有大量通透的网格空洞，由于这些通透的网格空洞的存在，显然该硬壳的高温绝缘性和耐火性肯定不高；对于光纤芯这种多用于通信的线缆来说，其对绝缘性的要求较低，上述的多孔网状硬壳的高温绝缘性能够满足光纤芯的正常使用，但是，电力芯多用于电力输送，有的还是高压电，对高温绝缘性要求较高，上述的多孔网状硬壳的绝缘性仅能短时间内勉强维持导体的正常输电使用。

因此，如何提供一种在燃烧高温下，高温绝缘性和耐火性更好的光电缆是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于智能电网的光电缆，该光电缆在燃烧高温下，具有更高的高温绝缘性和耐火性。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种用于智能电网的光电缆，包括从内到外依次包裹的缆芯、阻水层以及外护套层；

所述缆芯包括光纤芯、电力芯、缆芯用填充物、缆芯用包扎带以及内护套层；

所述光纤芯、电力芯以及缆芯用填充物由缆芯用包扎带包扎成一束，所述内护套层包覆在所述缆芯用包扎带的外表面上；

所述光纤芯包括紧套光纤、加强钢芯、光纤用填充物、光纤用包扎带以及陶瓷化硅橡胶层；

所述紧套光纤、加强钢芯以及光纤用填充物由光纤用包扎带包扎成一束，所述陶瓷化硅橡胶层包覆在所述光纤用包扎带的外表面上；

所述紧套光纤包括光纤、光纤用填充物以及紧套管，所述光纤以及光纤用填充物由紧套管包裹成一束；

所述电力芯包括从内到外依次包裹的铜导体以及耐火绝缘层；

所述耐火绝缘层包括两个分别位于所述铜导体长度方向两端的端部以及一个位于两个所述端部之间的中间部；

所述耐火绝缘层的端部为陶瓷化硅橡胶复合带，所述陶瓷化硅橡胶复合带绕包在所述铜导体的两端上；

所述耐火绝缘层的中间部包括内玄武岩纤维布套、外玄武岩纤维布套、石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；

所述内玄武岩纤维布套以及外玄武岩纤维布套由内到外依次套设在所述铜导体上，且所述外玄武岩纤维布套的内径大于所述内玄武岩纤维布套的外径，以在所述内玄武岩纤维布套以及外玄武岩纤维布套之间形成一个用于储存石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的空腔，且所述外玄武岩纤维布套以及内玄武岩纤维布套的针织孔眼的大小小于所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的粒径大小，以防止粉末从所述外玄武岩纤维布套以及内玄武岩纤维布套的针织孔眼中漏出；

所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷混合均匀后压实在所述外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套之间的空腔中；

所述陶瓷化硅橡胶复合带将所述外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套的两端缠绕压紧密封在陶瓷化硅橡胶复合带与铜导体之间。

优选的，所述阻水层为双面阻水带以重叠绕包方式绕包在所述内护套层的外表面构成。

优选的，所述内护套层为聚氯乙烯材质。

优选的，所述外护套层为无卤低烟聚烯烃阻燃护套层。

与现有技术相比，本申请提供了一种用于智能电网的光电缆，包括从内到外依次包裹的缆芯、阻水层以及外护套层；所述缆芯包括光纤芯、电力芯、缆芯用填充物、缆芯用包扎带以及内护套层；所述电力芯包括从内到外依次包裹的铜导体以及耐火绝缘层；所述耐火绝缘层包括两个分别位于所述铜导体长度方向两端的端部以及两个所述端部之间的中间部；所述耐火绝缘层的端部为陶瓷化硅橡胶复合带，所述陶瓷化硅橡胶复合带绕包在所述铜导体的两端上；所述耐火绝缘层的中间部包括内玄武岩纤维布套、外玄武岩纤维布套、石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷混合均匀后压实在所述外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套之间的封闭空腔中；

优选的，石英粉为50重量份、硅灰石粉为6重量份(а-CaSiO3型，经甲基烷氧基硅烷偶联剂处理)、高岭土粉为45重量份(煅烧高岭土，经氨基硅烷偶联剂处理)、玻璃为5重量份，以及聚二甲基硅氧烷为3重量份；

所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉混合均匀后用10MPa～20MPa的压力压实在所述外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套之间的封闭空腔中；

外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套由于是玄武岩纤维材质，其抗拉强度等机械力学性能很好，在上述10MPa～20MPa的压实压力下不会把外玄武岩纤维布套胀破，保证了空腔中的四种粉末在火烧前始终处于紧实状态，使得耐火绝缘层具有较好的绝缘性，不会因为是粉末之间的孔隙而导电，且由于是玄武岩纤维材质，其熔点很高以及高温性能很好，在火灾燃烧下不会被烧破或烧漏，保证了空腔中的四种粉末在火烧过程中始终处于紧实状态，且控制四种粉末的粒径大于外玄武岩纤维布套的针织孔眼，使得粉末不至于从外玄武岩纤维布套的针织孔眼中漏出；

聚二甲基硅氧烷保证了上述的四种粉末在加工过程中、安装过程中以及后期的使用过程中不会吸水受潮，避免了压实的粉末吸潮后电绝缘性下降；

当该耐火绝缘层遇到高温火烧时，空腔中的石英粉与硅灰石粉、石英粉与高岭土粉之间会发生烧结瓷化反应，在硅灰石粉以及高岭土粉这些成瓷粉的边缘处形成低共熔混合物，这些低共熔混合物在石英颗粒与硅灰石粉以及高岭土粉颗粒之间起桥接作用，在火灾温度下固化，由于上述四种粉末在高温烧结前已经被压实在外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套之间的封闭空腔中，四种粉末各自占据各自的空间，构成一个电绝缘的粉末压坯，在高温烧结过程中四种粉末没有发生物理体积消耗，仍然占据原本各自的空间，再加上烧结过程中粉末压坯还有一定的收缩率，因此，烧结瓷化后得到的是一个比粉末压坯更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳；

玻璃作为助熔剂会降低石英粉与硅灰石粉、石英粉与高岭土粉之间的烧结瓷化反应发生的温度，使得该耐火绝缘层在较低的温度下即可以发生烧结瓷化保护其内的铜导体，不像传统的陶瓷化硅橡胶复合带需等到火灾火焰猛烈燃烧产生1000℃及以上的高温才可以发生瓷化反应，使得该耐火绝缘层既可以耐小型火灾又可以耐大型火灾；且玻璃的熔点比较低，熔化后可以将石英粉、硅灰石粉以及高岭土粉连接成一个密实体，虽然该密实体还不是瓷化物，但该密实体也能对处于低温的火灾初期中的铜导体进行保护；

由于烧结瓷化后得到的烧结瓷壳比粉末压坯更密实、孔隙率更低，因此，其高温绝缘性和耐火性要比粉末压坯的高温绝缘性和耐火性要高；与传统陶瓷化硅橡胶层或陶瓷化硅橡胶复合带燃烧后得到的多孔网状硬壳相比，显然上述由压紧紧实的石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉烧结瓷化得到的烧结瓷壳更加密实、孔隙率更低，使得该烧结瓷壳的高温绝缘性与耐火性显著高于上述多孔网状壳的高温绝缘性与耐火性，从而能够更好地长时间保护内侧的铜导体的正常输电使用。

综上，本申请提供了一种用于智能电网的光电缆，充分利用陶瓷化硅橡胶层以及陶瓷化硅橡胶复合带的耐火绝缘的原理，在不改变该耐火绝缘原理的前提下，将陶瓷化硅橡胶中的有机物橡胶去掉，且将陶瓷化硅橡胶中的无机粉料的配方进行优化，使得该光电缆中的电力芯的耐火绝缘层在燃烧高温下发生烧结瓷化反应，得到的是一个比粉末压坯更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，得到的是一个比传统陶瓷化硅橡胶层或陶瓷化硅橡胶复合带燃烧后得到的多孔网状硬壳更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，显著地提高了该电力芯以及光电缆在燃烧高温下的高温绝缘性和耐火性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光电缆的结构示意图；

图2为图1中光纤芯的结构示意图；

图3为图1中电力芯的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电力芯的制备方法的原理示意图。

图中：1铜导体，2耐火绝缘层，201内玄武岩纤维布套，202粉末压坯，203外玄武岩纤维布套，204外翻折线，3内护套层，4阻水层，5外护套层，6模具管，7缆芯用包扎带，8陶瓷化硅橡胶层，9光纤用包扎带，10紧套管，11光纤，12光纤用填充物，13缆芯用填充物，14加强钢芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1～图4，图1为本发明实施例提供的光电缆的结构示意图；图2为图1中光纤芯的结构示意图；图3为图1中电力芯的结构示意图；图4为本发明实施例提供的电力芯的制备方法的原理示意图。

本申请提供了一种用于智能电网的光电缆，包括从内到外依次包裹的缆芯、阻水层4以及外护套层5；

所述缆芯包括光纤芯、电力芯、缆芯用填充物13、缆芯用包扎带7以及内护套层3；

所述光纤芯、电力芯以及缆芯用填充物13由缆芯用包扎带7包扎成一束，所述内护套层3包覆在所述缆芯用包扎带7的外表面上；

所述光纤芯包括紧套光纤11、加强钢芯14、光纤用填充物12、光纤用包扎带9以及陶瓷化硅橡胶层8；

所述紧套光纤11、加强钢芯14以及光纤用填充物12由光纤用包扎带9包扎成一束，所述陶瓷化硅橡胶层8包覆在所述光纤用包扎带9的外表面上；

所述紧套光纤包括光纤11、光纤用填充物12以及紧套管10，所述光纤11以及光纤用填充物12由紧套管10包裹成一束；

所述电力芯包括从内到外依次包裹的铜导体1以及耐火绝缘层2；

所述耐火绝缘层2包括两个分别位于所述铜导体1长度方向两端的端部以及一个位于两个所述端部之间的中间部；

所述耐火绝缘层2的端部为陶瓷化硅橡胶复合带，所述陶瓷化硅橡胶复合带绕包在所述铜导体1的两端上；

所述耐火绝缘层2的中间部包括内玄武岩纤维布套201、外玄武岩纤维布套203、石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；

所述内玄武岩纤维布套201以及外玄武岩纤维布套203由内到外依次套设在所述铜导体1上，且所述外玄武岩纤维布套203的内径大于所述内玄武岩纤维布套201的外径，以在所述内玄武岩纤维布套201以及外玄武岩纤维布套203之间形成一个用于储存石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的空腔，且所述外玄武岩纤维布套203以及内玄武岩纤维布套201的针织孔眼的大小小于所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的粒径大小，以防止粉末从所述外玄武岩纤维布套203以及内玄武岩纤维布套201的针织孔眼中漏出；

所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷混合均匀后压实在所述外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201之间的空腔中；

所述陶瓷化硅橡胶复合带将所述外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201的两端缠绕压紧密封在陶瓷化硅橡胶复合带与铜导体1之间。

在本发明的一个实施例中，所述阻水层4为双面阻水带以重叠绕包方式绕包在所述内护套层3的外表面构成。

在本发明的一个实施例中，所述内护套层3为聚氯乙烯材质。

在本发明的一个实施例中，所述外护套层5为无卤低烟聚烯烃阻燃护套层。

本申请提供了一种用于智能电网的光电缆，包括从内到外依次包裹的缆芯、阻水层4以及外护套层5；所述缆芯包括光纤芯、电力芯、缆芯用填充物13、缆芯用包扎带7以及内护套层3；所述电力芯包括从内到外依次包裹的铜导体1以及耐火绝缘层2；所述耐火绝缘层2包括两个分别位于所述铜导体1长度方向两端的端部以及两个所述端部之间的中间部；所述耐火绝缘层2的端部为陶瓷化硅橡胶复合带，所述陶瓷化硅橡胶复合带绕包在所述铜导体1的两端上；所述耐火绝缘层2的中间部包括内玄武岩纤维布套201、外玄武岩纤维布套203、石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷混合均匀后压实在所述外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201之间的封闭空腔中；

优选的，石英粉为50重量份、硅灰石粉为6重量份(а-CaSiO3型，经甲基烷氧基硅烷偶联剂处理)、高岭土粉为45重量份(煅烧高岭土，经氨基硅烷偶联剂处理)、玻璃为5重量份，以及聚二甲基硅氧烷为3重量份；

所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉混合均匀后用10MPa～20MPa的压力压实在所述外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201之间的封闭空腔中；

外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201由于是玄武岩纤维材质，其抗拉强度等机械力学性能很好，在上述10MPa～20MPa的压实压力下不会把外玄武岩纤维布套203胀破，保证了空腔中的四种粉末在火烧前始终处于紧实状态，使得耐火绝缘层2具有较好的绝缘性，不会因为是粉末之间的孔隙而导电，且由于是玄武岩纤维材质，其熔点很高以及高温性能很好，在火灾燃烧下不会被烧破或烧漏，保证了空腔中的四种粉末在火烧过程中始终处于紧实状态，且控制四种粉末的粒径大于外玄武岩纤维布套203的针织孔眼，使得粉末不至于从外玄武岩纤维布套的针织孔眼中漏出；

聚二甲基硅氧烷保证了上述的四种粉末在加工过程中、安装过程中以及后期的使用过程中不会吸水受潮，避免了压实的粉末吸潮后电绝缘性下降；

当该耐火绝缘层2遇到高温火烧时，空腔中的石英粉与硅灰石粉、石英粉与高岭土粉之间会发生烧结瓷化反应，在硅灰石粉以及高岭土粉这些成瓷粉的边缘处形成低共熔混合物，这些低共熔混合物在石英颗粒与硅灰石粉以及高岭土粉颗粒之间起桥接作用，在火灾温度下固化，由于上述四种粉末在高温烧结前已经被压实在外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201之间的封闭空腔中，四种粉末各自占据各自的空间，构成一个电绝缘的粉末压坯，在高温烧结过程中四种粉末没有发生物理体积消耗，仍然占据原本各自的空间，再加上烧结过程中粉末压坯还有一定的收缩率，因此，烧结瓷化后得到的是一个比粉末压坯更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳；

玻璃作为助熔剂会降低石英粉与硅灰石粉、石英粉与高岭土粉之间的烧结瓷化反应发生的温度，使得该耐火绝缘层2在较低的温度下即可以发生烧结瓷化保护其内的铜导体1，不像传统的陶瓷化硅橡胶复合带需等到火灾火焰猛烈燃烧产生1000℃及以上的高温才可以发生瓷化反应，使得该耐火绝缘层2既可以耐小型火灾又可以耐大型火灾；且玻璃的熔点比较低，熔化后可以将石英粉、硅灰石粉以及高岭土粉连接成一个密实体，虽然该密实体还不是瓷化物，但该密实体也能对处于低温的火灾初期中的铜导体1进行保护；

由于烧结瓷化后得到的烧结瓷壳比粉末压坯202更密实、孔隙率更低，因此，其高温绝缘性和耐火性要比粉末压坯202的高温绝缘性和耐火性要高；与传统陶瓷化硅橡胶层或陶瓷化硅橡胶复合带燃烧后得到的多孔网状硬壳相比，显然上述由压紧紧实的石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉烧结瓷化得到的烧结瓷壳更加密实、孔隙率更低，使得该烧结瓷壳的高温绝缘性与耐火性显著高于上述多孔网状壳的高温绝缘性与耐火性，从而能够更好地长时间保护内侧的铜导体1的正常输电使用。

综上，本申请提供了一种用于智能电网的光电缆，充分利用陶瓷化硅橡胶层以及陶瓷化硅橡胶复合带的耐火绝缘的原理，在不改变该耐火绝缘原理的前提下，将陶瓷化硅橡胶中的有机物橡胶去掉，且将陶瓷化硅橡胶中的无机粉料的配方进行优化，使得该光电缆中的电力芯的耐火绝缘层2在燃烧高温下发生烧结瓷化反应，得到的是一个比粉末压坯202更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，得到的是一个比传统陶瓷化硅橡胶层或陶瓷化硅橡胶复合带燃烧后得到的多孔网状硬壳更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，显著地提高了该电力芯以及光电缆在燃烧高温下的高温绝缘性和耐火性。

本发明还提供了上述一种用于智能电网的光电缆的制备方法，包括以下步骤：

1)取一根铜导体1；

取一块条状的玄武岩纤维布，然后沿其长度方向上的中心线折叠，然后用玄武岩纤维线将所述玄武岩纤维布的两个长度方向上的边缝合在一起，然后去掉多余的缝合边，得到空心管状的内玄武岩纤维布套201，然后将内玄武岩纤维布套201的长度方向上的一端从内玄武岩纤维布套201的空心中穿过以使得内玄武岩纤维布套201的内外面互换且使得用于缝合的玄武岩纤维线内藏在所述内玄武岩纤维布套201的空心中，待用；

取一块条状的玄武岩纤维布，然后沿其长度方向上的中心线折叠，然后用玄武岩纤维线将所述玄武岩纤维布的两个长度方向上的边缝合在一起，然后去掉多余的缝合边，得到空心管状的外玄武岩纤维布套203，然后将外玄武岩纤维布套203的长度方向上的一端从外玄武岩纤维布套203的空心中穿过以使得外玄武岩纤维布套203的内外面互换且使得用于缝合的玄武岩纤维线内藏在所述外玄武岩纤维布套203的空心中，待用；

且控制所述内玄武岩纤维布套201的内径大小满足所述内玄武岩纤维布套201紧套在所述铜导体1上，且控制所述外玄武岩纤维布套203的内径大于所述内玄武岩纤维布套201的外径，且控制所述外玄武岩纤维布套203以及内玄武岩纤维布套201的针织孔眼的大小小于所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的粒径大小，以防止粉末从所述外玄武岩纤维布套203以及内玄武岩纤维布套201的针织孔眼中漏出；

将石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷混合均匀，待用；

取一个空心的模具管6，且控制所述模具管6的内径与所述外玄武岩纤维布套203的外径相同，且所述模具管6的长度为15cm，且所述模具管6的下端外圆周面上设置有螺纹，且所述模具管6呈竖直向固定在机架上；

取一个空心的初始引管，且所述初始引管的内径与所述模具管6的内径相同，且所述初始引管的外径与所述模具管6的外径相同，且所述初始引管的长度为5cm，且所述初始引管的上端外圆周面上设置有螺纹，且所述初始引管的下端设置有用于紧固所述外玄武岩纤维布套203、内玄武岩纤维布套201以及铜导体1的紧固端盖；

2)将步骤1)中的所述内玄武岩纤维布套201套设在步骤1)中的铜导体1上；

然后将步骤1)中的所述外玄武岩纤维布套203套设在所述内玄武岩纤维布套201上；

然后将套设在一起的所述外玄武岩纤维布套203、内玄武岩纤维布套201以及铜导体1插入所述模具管6中，再插入所述初始引管中，最终将所述外玄武岩纤维布套203、内玄武岩纤维布套201以及铜导体1固定在所述初始引管上的紧固端盖上，然后通过螺母配合所述初始引管的上端的螺纹与所述模具管6下端的螺纹将初始引管与模具管6螺纹连接；

然后将外玄武岩纤维布套203的长度方向上的自由端外翻，使其内外面互换，一直外翻直至外玄武岩纤维布套203上的外翻折线204接近所述模具管6的上边沿；

利用一连串的水平托辊支撑所述铜导体1的露出在所述模具管6之外的部分，所述铜导体1的水平部通过一个弯曲部与插入所述模具管6中的部分连接；

利用导向辊确保插入模具管6中的铜导体1始终位于所述模具管6的轴向中心线上；

3)向所述模具管6与初始引管中灌装混合均匀的石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；

然后用捣压管将所述模具管6与初始引管中的石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷压实，控制石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷的灌装量以使得压实后模具管6中的粉末压坯202距模具管6的上边沿4cm～5cm；

然后旋拧螺母断开模具管6与初始引管的螺纹连接；

然后利用卷取机牵引初始引管竖直向下移动5cm；

在初始引管竖直向下移动的过程中，带动外玄武岩纤维布套203的外翻折线204逐渐向上移动；

4)向所述模具管6中再次灌装混合均匀的石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；

然后用捣压管将所述模具管6中的石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷压实，控制石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷的灌装量以使得压实后模具管6中的粉末压坯202距模具管6的上边沿4cm～5cm；

然后利用卷取机牵引初始引管向远离模具管6的方向移动5cm；

然后按照灌装粉末—捣压粉末—牵引初始引管移动5cm重复进行；

5)当从模具管6中牵引出的带有耐火绝缘层2的铜导体1的长度满足弯曲半径后，带有耐火绝缘层2的铜导体1弯曲为水平方向，利用一连串的水平托辊进行支撑；

当制取的耐火绝缘层2临近铜导体1的自由端时，停止灌装粉末，然后将带有耐火绝缘层2的铜导体1从模具管6中沿原本铜导体1的牵引运动方向退出，然后取下紧固端盖以及初始引管，然后用陶瓷化硅橡胶复合带在铜导体1的没有粉末压坯202的两端绕包制作耐火绝缘层2，且控制将外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201绕包在陶瓷化硅橡胶复合带与铜导体1之间，至此得到电力芯；

6)取紧套光纤、加强钢芯14、光纤用填充物12以及光纤用包扎带9，然后用光纤用包扎带9将所述紧套光纤、加强钢芯14以及光纤用填充物12包扎成一束，然后在所述光纤用包扎带9的外表面上挤包陶瓷化硅橡胶层8，得到光纤芯；

然后用缆芯用包扎带7将所述光纤芯、电力芯以及缆芯用填充物13包扎成一束，然后在所述缆芯用包扎带7的外表面上挤包内护套层3；

然后在内护套层3的外表面从内到外依次挤包阻水层4以及外护套层5，最终得到光电缆。

现有技术中的矿物绝缘电缆的制备方法主要为三种：最开始的预制氧化镁瓷柱法、后来的氧化镁粉自动灌装法以及最新的铜带纵包氩弧焊焊接连续轧制法。本申请提供的电力芯的制备方法参考了矿物绝缘电缆的氧化镁自动灌装法，二者不同的地方在于粉末种类不同、包裹粉末的包裹物不同以及由于包裹粉末的是柔软的外玄武岩纤维布套203所导致的生产工艺中的部分步骤不同，生产工艺中的其它步骤以及相应的工艺参数均大致相同，本申请提供的电力芯的制备方法中未详尽描述的方法和装置可以参照矿物绝缘电缆的氧化镁自动灌装法，得到技术启示。

本申请的制备方法中，之所以用石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉，而不是像矿物绝缘电缆中那样使用氧化镁粉，是因为：1.二者耐火的原理不同，本申请中是石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉遇到火焰的高温发生了烧结瓷化反应，利用烧结瓷化反应的产物去保护其内的铜导体1免于火烧，烧结后得到的烧结瓷壳要比烧结前的粉末压坯202更致密，因此烧结后得到的烧结瓷壳要比烧结前的粉末压坯202的电绝缘性和耐火性更好，而氧化镁粉在遇到火焰的高温时是不发生烧结反应的，火烧前和火烧后没有发生物理化学变化，其全凭自己的高熔点(2852℃)来抵御火焰的高温燃烧；2.氧化镁粉极易吸潮，导致吸潮后其电绝缘性严重下降，即使是混掺了防潮有机物，吸潮现象也很明显，导致加工、运输以及储存成本很高。

本申请的制备方法中，之所以用外玄武岩纤维布套203包裹粉末压坯202，而不是像矿物绝缘电缆中那样使用铜管，是因为：如果一根铜管具有与目标电力芯等长的长度，例如几百米或几千米，其自然而然地就会发生挠度弯曲变形，此时是不可能把具有目标外径的铜导体1以始终保持同轴心的状态插入该铜管的，后面的灌粉压实在几百米或几千米的长度下更是无法实现，捣压装置根本就无法在铜管与铜导体1之间顺利移动，遇到挠度弯曲就会被卡死，所以，现有的矿物绝缘电缆的三种制备方法，全是先利用一根很短但较粗的铜导体1配合一根同样很短但较粗的铜管制成一根电缆中间产品，然后再机械拉拔或连续轧制，轧细变长，才得到目标外径大小以及长度的矿物绝缘电缆，例如：氧化镁粉自动灌装法中，最开始的铜管只有9米，装配好后拉拔，最长也就能达到700米，如此，也就导致了矿物绝缘电缆的长度不会很长；

而本发明中，外玄武岩纤维布套203质地柔软，可以外翻，在开始灌装前，先将外玄武岩纤维布套203的长度方向上的自由端外翻，内外面互换，一直外翻直至外玄武岩纤维布套203上的外翻折线204接近所述模具管6的上边沿，此时，能够盛装粉末的只有模具管6中的这一长度较小的空间，捣压管或者类似的捣压装置可以顺利地进出该模具管6内的较小的空间，捣压管每压实一次，然后抬起，然后初始引管拉着模具管6中已经压实的粉末压坯202向外出5cm，此时模具管6中还剩余大概5cm左右的粉末压坯202，用作下一次捣压的垫底，模具管6中的粉末压坯202在向外出的过程中，外玄武岩纤维布套203上的外翻折线204也会在模具管6的上边沿的作用下向上移动5cm，这样模具管6中又空出一个空间等待下一次的灌粉与捣压，如此按照灌装粉末—捣压粉末—牵引初始引管移动5cm重复进行，因此理论上电力芯的制取长度不受限制，也就导致本申请提供的光电缆的制取长度不受限制。

本申请中，外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201由于是玄武岩纤维材质，其抗拉强度等机械力学性能很好，比矿物绝缘电缆中包裹氧化镁粉的铜护套更加耐拉与耐压，在上述10MPa～20MPa的压实压力下不会把外玄武岩纤维布套203胀破，保证了空腔中的四种粉末在火烧前始终处于紧实状态，使得耐火绝缘层2具有较好的绝缘性，不会因为是粉末之间的孔隙而导电，且由于是玄武岩纤维材质，其熔点很高以及高温性能很好，比矿物绝缘电缆中包裹氧化镁粉的铜护套更加耐火烧，在火灾燃烧下不会被烧破或烧漏，保证了空腔中的四种粉末在火烧过程中始终处于紧实状态，且控制四种粉末的粒径大于外玄武岩纤维布套203的针织孔眼，使得粉末不至于从外玄武岩纤维布套203的针织孔眼中漏出。

本申请中，模具管6的作用是在捣压粉末的过程中充当模具的作用，如果没有模具管6，由于外玄武岩纤维布套203质地较软，其在捣压过程中会发生变形，捣压完成后整个铜导体1周向面上的粉末压坯202的厚度就会不均匀一致。

本申请中，初始引管的作用是作为最开始第一次捣压的一个承压装置，外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201的下端是开口的，如果没有初始引管，第一次灌装粉末，粉末就会从下面出口全部漏掉，为此本申请设置了初始引管，封堵外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201的之间的空间的下端开口，用于承接灌装的粉末，也用于捣压管第一次捣压的下垫板；其另外一个作用是利用其上的紧固端盖紧固所述外玄武岩纤维布套203、内玄武岩纤维布套201以及铜导体1，优选的，外玄武岩纤维布套203以及内玄武岩布套只有两端紧固在紧固端盖上，剩余部分保持内径与外径不变，以免影响捣压后得到的粉末压坯202的周向面上的厚度的一致性，然后，当模具管6内捣压完成后，初始引管还可以作为一个牵引头，拉着带有粉末压坯202的铜导体1向后移动。

本申请的制备方法中，最大的创新点就是将外玄武岩纤维布套203的长度方向上的自由端外翻，使其内外面互换，一直外翻直至外玄武岩纤维布套203上的外翻折线204接近所述模具管6的上边沿，配合模具管6，在模具管6内营造出一个长度很小的待捣压空间(第一次捣压是约为10cm，以后每次捣压是约为5cm)，这样捣压管或者类似的捣压装置可以顺利地进出该模具管6内进行捣压，彻底解决了上述矿物绝缘电缆的氧化镁粉自动灌装法中由于挠度弯曲变形而无法加工的问题，由于此时所用的铜导体1是目标粗细的铜导体1，外玄武岩纤维布套203的外径是目标耐火绝缘层2的外径，捣压完成后不用再拉拔或者轧制，省时省力，节省了大量成本。

当捣压一定长度后，未被粉末压坯202包裹的铜导体1呈水平状态由一连串的水平托辊支撑(即模具管6上游的铜导体1呈水平状态)，已经被粉末压坯202包裹的铜导体1也呈水平状态由一连串的水平托辊支撑(即模具管6下游的铜导体1呈水平状态)，而模具管6始终为竖直向，如此，从整根铜导体1的长度方向看，就构成了一个类Z字形，只占据水平空间，不占据竖直空间，方便建设厂房与安装生产设备。

既然是向两端都开口的玄武岩纤维布套中灌装粉末，就需要在外玄武岩纤维布套203的两端进行封口处理，也就导致了铜导体1的两端是无法被粉末压坯202进行包裹的：初始引管的存在使得铜导体1的一端是无法被粉末压坯202所包裹的，且当制取的耐火绝缘层2临近铜导体1的自由端时，也不太方便进行灌粉与捣压，因此，本申请中，当制取的耐火绝缘层2临近铜导体1的自由端时，停止灌装粉末，然后将带有耐火绝缘层2的铜导体1从模具管6中沿原本铜导体1的牵引运动方向退出，然后取下紧固端盖以及初始引管，然后用陶瓷化硅橡胶复合带在铜导体1的没有粉末压坯202的两端绕包制作耐火绝缘层2，且控制将外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201绕包在陶瓷化硅橡胶复合带与铜导体1之间，即利用陶瓷化硅橡胶复合带的缠绕将外玄武岩纤维布套203与内玄武岩纤维布套201的两端压紧密封在陶瓷化硅橡胶复合带与铜导体1之间。

综上，本申请先提供了一种用于智能电网的光电缆，充分利用陶瓷化硅橡胶层以及陶瓷化硅橡胶复合带的耐火绝缘的原理，在不改变该耐火绝缘原理的前提下，将陶瓷化硅橡胶中的有机物橡胶去掉，且将陶瓷化硅橡胶中的无机粉料的配方进行优化，使得耐火绝缘层2在燃烧高温下发生烧结瓷化反应，得到的是一个比粉末压坯202更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，一个比传统陶瓷化硅橡胶层或陶瓷化硅橡胶复合带燃烧后得到的多孔网状硬壳更密实、孔隙率更低的烧结瓷壳，显著地提高了该电力芯以及光电缆在燃烧高温下的高温绝缘性和耐火性。进一步的，本申请还提供了上述用于智能电网的光电缆的制备方法，该制备方法参考了矿物绝缘电缆的氧化镁自动灌装法，但与氧化镁自动灌装法并不完全相同，而是粉末种类不同、包裹粉末的包裹物不同以及由于包裹粉末的是柔软的外玄武岩纤维布套203所导致的生产工艺中的部分步骤不同，使得电力芯不用再拉拔或者轧制，理论上可以生产的电力芯以及光电缆的长度不受限制，省时省力，节省成本，提高产能。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于智能电网的光电缆，其特征在于，包括从内到外依次包裹的缆芯、阻水层以及外护套层；

所述缆芯包括光纤芯、电力芯、缆芯用填充物、缆芯用包扎带以及内护套层；

所述光纤芯、电力芯以及缆芯用填充物由缆芯用包扎带包扎成一束，所述内护套层包覆在所述缆芯用包扎带的外表面上；

所述光纤芯包括紧套光纤、加强钢芯、光纤用填充物、光纤用包扎带以及陶瓷化硅橡胶层；

所述紧套光纤、加强钢芯以及光纤用填充物由光纤用包扎带包扎成一束，所述陶瓷化硅橡胶层包覆在所述光纤用包扎带的外表面上；

所述紧套光纤包括光纤、光纤用填充物以及紧套管，所述光纤以及光纤用填充物由紧套管包裹成一束；

所述电力芯包括从内到外依次包裹的铜导体以及耐火绝缘层；

所述耐火绝缘层包括两个分别位于所述铜导体长度方向两端的端部以及一个位于两个所述端部之间的中间部；

所述耐火绝缘层的端部为陶瓷化硅橡胶复合带，所述陶瓷化硅橡胶复合带绕包在所述铜导体的两端上；

所述耐火绝缘层的中间部包括内玄武岩纤维布套、外玄武岩纤维布套、石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷；

所述内玄武岩纤维布套以及外玄武岩纤维布套由内到外依次套设在所述铜导体上，且所述外玄武岩纤维布套的内径大于所述内玄武岩纤维布套的外径，以在所述内玄武岩纤维布套以及外玄武岩纤维布套之间形成一个用于储存石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的空腔，且所述外玄武岩纤维布套以及内玄武岩纤维布套的针织孔眼的大小小于所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉以及玻璃粉的粒径大小，以防止粉末从所述外玄武岩纤维布套以及内玄武岩纤维布套的针织孔眼中漏出；

所述石英粉、硅灰石粉、高岭土粉、玻璃粉以及聚二甲基硅氧烷混合均匀后压实在所述外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套之间的空腔中；

所述陶瓷化硅橡胶复合带将所述外玄武岩纤维布套与内玄武岩纤维布套的两端缠绕压紧密封在陶瓷化硅橡胶复合带与铜导体之间。

2.根据权利要求1所述的光电缆，其特征在于，所述阻水层为双面阻水带以重叠绕包方式绕包在所述内护套层的外表面构成。

3.根据权利要求1所述的光电缆，其特征在于，所述内护套层为聚氯乙烯材质。

4.根据权利要求1所述的光电缆，其特征在于，所述外护套层为无卤低烟聚烯烃阻燃护套层。