CN111180117A - 一种智能安全高压单芯电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能安全高压单芯电缆，包括导体线芯，导体线芯的内部沿着轴线中空设有散热通道，导体线芯的外表面由内至外一次设有绝缘层、金属屏蔽层、纵向阻水缓冲层、防腐层、护套层，防腐层与护套层之间设有一组撕开线；导体线芯分为多段，多段导体线芯之间首尾依次通过保险端子电连接，每段导体线芯均由多根规格相同的导线和一根空心无缝钢管绞合形成，且多段无缝钢管的内部首尾依次连接形成散热通道。本发明通过设置散热通道可辅助热量散发，尤其是局部温度过高时可快速散热以降温，多段导体线芯通过保险端子电连接，在温度超过设定温度阈值时自动断开，并在温度降低至设定温度阈值时自动恢复，安全性能非常高，双重保护，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及一种智能安全高压单芯电缆。
背景技术
随着社会的发展，城市越来越大，用电负荷越来越高，供电的安全要求越来越重要。城市供电线路越来越密、越来越复杂，同时因城市市容需要，要求尽可能美观，尽量不采用架空线路，尽可能地采用电缆入地。由于高压电缆在通电时不可避免的要产生大量的热量，而地下通常空气流通较差，散热较差，导致高压单芯电缆温度长期维持在较高温度，加速了电缆的老化，尤其是局部温度超过安全温度，容易引发安全事故。现有的高压单芯电缆，大部分已经无法满足实际使用时的安全性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能安全高压单芯电缆。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能安全高压单芯电缆，包括导体线芯，所述导体线芯的内部沿着轴线中空设有散热通道，所述导体线芯的外表面包覆有体积电阻率不小于1016Ω·cm的绝缘层，所述绝缘层的外表面包覆有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层的外表面设有纵向阻水缓冲层，所述纵向阻水缓冲层的外表面设有防腐层，所述防腐层的外表面设有护套层，所述防腐层与所述护套层之间设有一组撕开线；
所述导体线芯分为多段，多段所述导体线芯之间首尾依次通过保险端子电连接，且所述保险端子位于所述散热通道内壁，每段所述导体线芯均由一根空心无缝钢管以及绞合于所述空心无缝钢管表面的多根规格相同的导线组成，且多段所述无缝钢管的内部首尾依次连接形成所述散热通道。
本发明的有益效果是：本发明的智能安全高压单芯电缆，通过在所述导体线芯的内部设置散热通道，可以辅助所述导体线芯工作时产生的热量散发，尤其是局部温度过高时可以快速散热以降低局部温度，并且将所述导体线芯设置为多段，并通过保险端子电连接，可以在导体线芯温度超过设定温度阈值时自动断开，并在温度降低至设定温度阈值时自动恢复，安全性能非常高，双重保护，延长其使用寿命，同时通过设置撕开线可以轻易撕开端部护套层，方便电缆连接。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述金属屏蔽层与所述纵向阻水缓冲层之间设有耐热层。
上述进一步方案的有益效果是：通过在所述金属屏蔽层与所述纵向阻水缓冲层之间设置所述耐热层，可以进一步增强整个高压单芯电缆的耐热性能，能满足高压单芯电缆正常使用时的温升要求，提高了高压单芯电缆使用的安全性。
进一步：所述耐热层至少包括耐热底层、耐热中间层和耐热面层，所述耐热底层涂覆在所述金属屏蔽层的表面，所述耐热中间层设置在所述耐热底层表面与所述耐热中间层之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置多层耐热层，可以进一步提高整个高压单芯电缆的耐热性能，避免在升温过程中出现异常情况，提高整个单芯电缆工作的稳定性。
进一步：所述耐热底层为聚酯亚胺材质，所述耐热面层采用聚酰亚胺材质，所述耐热中间层采用陶瓷微粉材质，所述耐热底层和耐热面层的厚度为0.45-0.5mm，耐热中间层的厚度为0.5mm。
上述进一步方案的有益效果是：聚酯亚胺材质、陶瓷微粉和聚酰亚胺材质均为极佳的耐高温材料，可以在温度较高时依然具有较高的稳定性，这样在高压单芯电缆出现局部温度超高的情况下，依然可以保持整个电缆的稳定性。
进一步：所述的智能安全高压单芯电缆还包括防氧化层，所述防氧化层设置在所述耐热层与所述纵向阻水缓冲层之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述防氧化层，可以有效防止所述导体线芯被氧化，尤其在是工作散发较高的热量时，进一步提高整个高压单芯电缆的质量，确保高压单芯电缆在温升幅度较大时也能正常工作，延长其使用寿命。
进一步：所述防氧化层采用镁铝合金材质，且所述防氧化层的厚度为0.15-0.2mm。
上述进一步方案的有益效果是：镁铝合金材质具有较好的抗氧化能力，并且在高压担心电缆弯折时能具有较好的抗弯折性能，对所述导体纤芯起到有效保护作用。
进一步：所述的智能安全高压单芯电缆还包括至少一根连接至光纤光栅传感器控制系统的感温光纤，所述感温光纤设置在所述金属屏蔽层与所述耐热层之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述感温光纤可以实时监测高压单芯电缆内部的温度信号，并且通过外部光纤光栅传感器控制系统进行实时显示，非常方便。
进一步：相邻两段所述导体线芯之间通过与其材质相同的连接部连接，且所述连接部的外径小于所述绝缘层的外径，所述连接部的内径与所述绝缘层的内径相等。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述连接部可以使得相邻两段所述导体线芯之间连接更加稳固，这样在高压单芯电缆弯折时相邻两段所述导体线芯之间依然具有较好的电连接稳定性，保证高压单芯电缆可靠稳定地工作。
进一步：所述连接部的两端分别设有圆筒状的延伸部，所述延伸部的外径与所述连接部的外径相等，所述延伸部的内径大于所述导体线芯的外径。
上述进一步方案的有益效果是：通过在所述连接部的两端分别设置延伸部，可以使得所述连接部与两侧的所述导体线芯端部连接更加稳定。并且在高压单芯电缆弯折时有效分散应力，避免出现损伤影响高压单芯电缆工作的稳定性。
附图说明
图1为本发明的智能安全高压单芯电缆的结构示意图；
图2为本发明的相邻两段导体线芯之间通过连接部连接的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、导体线芯，2、散热通道，3、绝缘层，4、金属屏蔽层，5、纵向阻水缓冲层，6、防腐层，7、护套层，8、撕开线，9、保险端子，10、耐热层，11、防氧化层，12、感温光纤，13、连接部，14、延伸部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种智能安全高压单芯电缆，包括导体线芯1，所述导体线芯1的内部沿着轴线中空设有散热通道2，所述导体线芯1的外表面包覆有体积电阻率不小于1016Ω·cm的绝缘层3，所述绝缘层3的外表面包覆有金属屏蔽层4，所述金属屏蔽层4的外表面设有纵向阻水缓冲层5，所述纵向阻水缓冲层5的外表面设有防腐层6，所述防腐层6的外表面设有护套层7，所述防腐层6与所述护套层7之间设有一组撕开线8；
所述导体线芯1分为多段，多段所述导体线芯1之间首尾依次通过保险端子9电连接，且所述保险端子9位于所述散热通道2内壁，每段所述导体线芯1均由一根空心无缝钢管以及绞合于所述空心无缝钢管表面的多根规格相同的导线组成，且多段所述无缝钢管的内部首尾依次连接形成所述散热通道2。
本发明的智能安全高压单芯电缆，通过在所述导体线芯1的内部设置散热通道2，可以辅助所述导体线芯1工作时产生的热量散发，尤其是局部温度过高时可以快速散热以降低局部温度，并且将所述导体线芯1设置为多段，并通过保险端子9电连接，可以在导体线芯1温度超过设定温度阈值时自动断开，并在温度降低至设定温度阈值时自动恢复，安全性能非常高，双重保护，延长其使用寿命，同时通过设置撕开线可以轻易撕开端部护套层，方便电缆连接。
本发明的实施例中，所述每段所述导体线芯1均由多根规格相同的铜导线绞合与空心无缝钢管的表面，且所述空心无缝钢管位于整个所述导体线芯1的中心轴线上，具体的绞合方向和节距比不做限定。
在本发明的实施例中，所述绝缘层3为聚全氟乙丙烯材质，且所述绝缘层6的厚度为0.15-0.25mm。
优选地，在本发明提供的一个或多个实施例中，所述金属屏蔽层4与所述纵向阻水缓冲层5之间设有耐热层10。通过在所述金属屏蔽层4与所述纵向阻水缓冲层5之间设置所述耐热层10，可以进一步增强整个高压单芯电缆的耐热性能，能满足高压单芯电缆正常使用时的温升要求，提高了高压单芯电缆使用的安全性。这里的金属屏蔽层4采用铜带材质，其后厚度范围为0.5-1.5mm。
更优选地，在本发明提供的一个或多个实施例中，所述耐热层10至少包括耐热底层、耐热中间层和耐热面层，所述耐热底层涂覆在所述金属屏蔽层4的表面，所述耐热中间层设置在所述耐热底层表面与所述耐热中间层之间。通过设置多层耐热层，可以进一步提高整个高压单芯电缆的耐热性能，避免在升温过程中出现异常情况，提高整个单芯电缆工作的稳定性。
在本发明提供的一个或多个实施例中，所述耐热底层为聚酯亚胺材质，所述耐热面层采用聚酰亚胺材质，所述耐热中间层采用陶瓷微粉材质，所述耐热底层和耐热面层的厚度为0.45-0.5mm，耐热中间层的厚度为0.5mm。聚酯亚胺材质、陶瓷微粉和聚酰亚胺材质均为极佳的耐高温材料，可以在温度较高时依然具有较高的稳定性，这样在高压单芯电缆出现局部温度超高的情况下，依然可以保持整个电缆的稳定性。
本发明中，所述纵向阻水缓冲层5采用半导电吸水膨胀带，起到纵向阻水的作用，同时还可以避免外力造成的护套层7对导体纤芯1的压力导致导体纤芯1损伤，最外层的护套层7为辐照交联无卤阻燃聚烯烃材质，起到径向阻水作用，辐照交联无卤阻燃聚烯烃材质，可以提高线缆的拉伸强度和耐环境应力，既具有一定的结构强度，起到保护作用，也具有一定的柔性，可以进行弯曲。
本发明中，所述撕开线8数量为四根，并均匀对称环绕设置在所述防腐层6与所述护套层7之间的圆周上，这样更加方便撕开电缆的端部，方便接线和检测。
本发明中，所述保险端子采用自恢复贴片保险丝，当所述导体纤芯1的温度超过设定温度阈值时，所述自恢复贴片保险丝自动断开，并在温度降低至设定温度阈值时自动恢复导通，大大提高了高压单芯电缆的安全性。
优选地，在本发明提供的一个或多个实施例中，所述的智能安全高压单芯电缆还包括防氧化层11，所述防氧化层11设置在所述耐热层10与所述纵向阻水缓冲层5之间。通过设置所述防氧化层11，可以有效防止所述导体线芯1被氧化，尤其在是工作散发较高的热量时，进一步提高整个高压单芯电缆的质量，确保高压单芯电缆在温升幅度较大时也能正常工作，延长其使用寿命。
在本发明提供的一个或多个实施例中，所述防氧化层11采用镁铝合金材质，且所述防氧化层7的厚度为0.15-0.2mm。镁铝合金材质具有较好的抗氧化能力，并且在高压担心电缆弯折时能具有较好的抗弯折性能，对所述导体纤芯1起到有效保护作用。
优选地，在本发明提供的一个或多个实施例中，所述的智能安全高压单芯电缆还包括至少一根连接至光纤光栅传感器控制系统的感温光纤12，所述感温光纤12设置在所述金属屏蔽层4与所述耐热层10之间。通过设置所述感温光纤12可以实时监测高压单芯电缆内部的温度信号，并且通过外部光纤光栅传感器控制系统进行实时显示，非常方便。比如在发现高压单芯电缆的温度超过设定阈值时，此时可以检测所述保险端子9是否断开，如果保险端子9没有断开，则可以通过控制中心调度控制，保证高压单芯电缆的安全。
优选地，在本发明提供的一个或多个实施例中，相邻两段所述导体线芯1之间通过与其材质相同(本发明的实施例中为铜)的连接部13连接，且所述连接部13的外径小于所述绝缘层3的外径，所述连接部13的内径与所述绝缘层3的内径(导体线芯1的外径)相等。通过设置所述连接部14可以使得相邻两段所述导体线芯1之间连接更加稳固，这样在高压单芯电缆弯折时相邻两段所述导体线芯1之间依然具有较好的电连接稳定性，保证高压单芯电缆可靠稳定地工作。在实际中，所述连接部13和所述延伸部14一体成型设置。
当然，所述绝缘层3靠近每段所述导体线芯1端部位置处也分别设有与所述延伸部14相匹配的让位缺口，这样所述连接部13置于相邻两端所述导体线芯1连接处时，所述延伸部14恰好与所述让位缺口相匹配，从而使得所述延伸部14内壁之间与所述绝缘层3的外壁之间由所述绝缘层3填充满，不厚留有间隙，保证了连接处的结构强度。
优选地，在本发明提供的一个或多个实施例中，所述连接部13的两端分别设有圆筒状的延伸部14，所述延伸部14的外径与所述连接部13的外径相等，所述延伸部14的内径大于所述导体线芯1的外径。通过在所述连接部13的两端分别设置延伸部14，可以使得所述连接部14与两侧的所述导体线芯1端部连接更加稳定。并且在高压单芯电缆弯折时有效分散应力，避免出现损伤影响高压单芯电缆工作的稳定性。比如，当所述连接部13的外径与所述绝缘层3的外径相等时，所述延伸部14的厚度为所述绝缘层3厚度的二分之一，当所述连接部13的外径小于所述绝缘层3的外径时，所述连接部13的厚度为所述绝缘层3厚度的四分之三，所述延伸部14的厚度为所述绝缘层3厚度四分之一。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能安全高压单芯电缆,其特征在于：包括导体线芯(1)，所述导体线芯(1)的内部沿着轴线中空设有散热通道(2)，所述导体线芯(1)的外表面包覆有体积电阻率不小于1016Ω·cm的绝缘层(3)，所述绝缘层(3)的外表面包覆有金属屏蔽层(4)，所述金属屏蔽层(4)的外表面设有纵向阻水缓冲层(5)，所述纵向阻水缓冲层(5)的外表面设有防腐层(6)，所述防腐层(6)的外表面设有护套层(7)，所述防腐层(6)与所述护套层(7)之间设有一组撕开线(8)；
所述导体线芯(1)分为多段，多段所述导体线芯(1)之间首尾依次通过保险端子(9)电连接，且所述保险端子(9)位于所述散热通道(2)内壁，每段所述导体线芯(1)均由一根空心无缝钢管以及绞合于所述空心无缝钢管表面的多根规格相同的导线组成，且多段所述无缝钢管的内部首尾依次连接形成所述散热通道(2)。
2.根据权利要求1所述的智能安全高压单芯电缆,其特征在于：所述金属屏蔽层(4)与所述纵向阻水缓冲层(5)之间设有耐热层(10)。
3.根据权利要求2所述的高压单芯电缆,其特征在于：所述耐热层(10)至少包括耐热底层、耐热中间层和耐热面层，所述耐热底层涂覆在所述金属屏蔽层(4)的表面，所述耐热中间层设置在所述耐热底层表面与所述耐热中间层之间。
4.根据权利要求3所述的高压单芯电缆,其特征在于：所述耐热底层为聚酯亚胺材质，所述耐热面层采用聚酰亚胺材质，所述耐热中间层采用陶瓷微粉材质，所述耐热底层和耐热面层的厚度为0.45-0.5mm，耐热中间层的厚度为0.5mm。
5.根据权利要求2所述的智能安全高压单芯电缆,其特征在于：还包括防氧化层(11)，所述防氧化层(11)设置在所述耐热层(10)与所述纵向阻水缓冲层(5)之间。
6.根据权利要求5所述的智能安全高压单芯电缆,其特征在于：所述防氧化层(11)采用镁铝合金材质，且所述防氧化层(7)的厚度为0.15-0.2mm。
7.根据权利要求1所述的智能安全高压单芯电缆,其特征在于：还包括至少一根连接至光纤光栅传感器控制系统的感温光纤(12)，所述感温光纤(12)设置在所述金属屏蔽层(4)与所述耐热层(10)之间。
8.根据权利要求1-7任一项所述的智能安全高压单芯电缆,其特征在于：相邻两段所述导体线芯(1)之间通过与其材质相同的连接部(13)连接，且所述连接部(13)的外径小于等于所述绝缘层(3)的外径，所述连接部(13)的内径与所述绝缘层(3)的内径相等。
9.根据权利要求8所述的智能安全高压单芯电缆,其特征在于：所述连接部(13)的两端分别设有圆筒状的延伸部(14)，所述延伸部(14)的外径与所述连接部(13)的外径相等，所述延伸部(14)的内径大于所述导体线芯(1)的外径。
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