CN111477400A

CN111477400A - 分布式光纤测温电力电缆

Info

Publication number: CN111477400A
Application number: CN202010422042.XA
Authority: CN
Inventors: 王子纯; 吴荣美; 王立忠; 于浜; 邵秀琴; 王明媚
Original assignee: Jiangsu Dongqiang Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Dongqiang Co Ltd
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-07-31
Also published as: CN112837858A; CN112837858B

Abstract

本发明公开了一种分布式光纤测温电力电缆，包括金属丝铠装层，在依次排列的铠装钢丝中至少插排有一测温光纤；该测温光纤包括有测温纤芯，以及包覆于测温纤芯外侧的光纤包层，在光纤包层上包覆有导热层，在导热层外周间隔地套装有金属外管，在导热层和金属外管之间填充有导热填充膏；该导热填充膏的重量百分比组份为：胶凝剂18%—20%，分油抑制剂3%—5%，抗氧化剂1%—2%，吸水剂2%—2.5%，消泡剂0.0015%—0.002%，余为导热油；所述屏蔽层由导热屏蔽带绕包而成，该导热屏蔽带包括有石墨膜片，在石墨膜片的一侧面上镀覆有金属镀层，石墨膜片的另一侧面上设有导热胶层。该电力电缆能够对电缆运行情况实时并准确监测。

Description

分布式光纤测温电力电缆

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及一种包括有导电缆芯和测温光纤的电力电缆，该电力电缆不仅能进行电能传输，而且能适时监测电缆的运行温度。

背景技术

电力电缆广泛应用于城市地下电网、铁路电网、工矿企业内部供电及水下电力输送线路；随着电力电缆应用领域的不断拓展，电力电缆的敷设环境也变得更加复杂，电力电缆已从单纯的电力电能传输向耐腐、阻燃、阻水防潮等多功能多用途方向发展。

随着高铁建设的大力发展，电力电缆在铁路供电线路中的应用数量也在与日俱增，电力电缆的工作运行状态在很大程度上决定着供电质量和供电的安全性。预防电缆故障、降低电缆运行中的故障率，提高电缆供电的可靠性，对铁路的安全、高效运行显得尤为重要。

不管是用于铁路供电系统的电力电缆，还是用于其他供电系统的电力电缆，其电缆的缆芯由于通过较大的电流会在自身电阻的作用下发热，时间越久、温度越高，电阻越大、越容易发热，这不仅会引起电力传输损耗，更会导致绝缘材料退化，毁损电缆，甚至造成火灾等安全事故，故而电缆的运行温度是表征电力电缆运行状态的一个极其重要的参数，当电缆发生故障时，故障点附近的温度值也随之上升或下降。由于电力电缆往往处于埋设状态具有极大的隐蔽性，给故障的检测以及距离的准确定位带来较大的难度。重视电力电缆的故障检测和诊断，运用先进检测技术准确定位电力电缆的故障点，及时维修，做好安全保护措施，对电力系统的整体运行极其重要。

光纤测温技术已在电力电缆运行温度的监测中得到运用，光纤测温技术是一项实时、在线和多点光纤温度测量技术，能够实时地监测空间温度场，可以对光纤沿线的测量点进行连续的实时测量，且抗电磁干扰。但是当测温光纤置入电力电缆中进行温度测量时，由于电力电缆在敷设或使用过程中会发生拉伸、挤压和弯曲等现象，不仅可能对光纤形成各种机械损伤，而且还会破坏光纤的工作姿态，使测温光纤产生偏振光，产生较大的测温误差，为此现有用于电力电缆在线测温的光纤往往均有较为复杂的护套层，而这种护套层又会阻断或延缓电缆热量的传递或形成不均匀传导，使得光纤测量产生较大误差。同时现有的屏蔽结构多采用金属屏蔽结构，这不仅需要耗费较多贵金属，增加电缆的重量和成本，而且也影响着电缆的热传导和温度的准确测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对电缆运行情况实时并准确监测的分布式光纤测温电力电缆。

为了解决上述技术问题，本发明的分布式光纤测温电力电缆，包括导体缆芯，该导体缆芯由若干金属导体单丝绞合而成，在导体缆芯外依次设置有导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，在绝缘屏蔽层上设置有屏蔽层，该屏蔽层上设置有隔离套，在隔离套的外周设置有金属丝铠装层，在金属丝铠装层上绕包有绕包带层，所述金属丝铠装层包括有若干沿隔离套外周依次排列的铠装钢丝，在依次排列的铠装钢丝中至少插排有一测温光纤；该测温光纤包括有测温纤芯，以及包覆于测温纤芯外侧的光纤包层，在光纤包层上包覆有导热层，在导热层外周间隔地套装有金属外管，在导热层和金属外管之间填充有导热填充膏；该导热填充膏的重量百分比组份为：胶凝剂18%—20%，分油抑制剂3%—5%，抗氧化剂1%—2%，吸水剂2%—2.5%，消泡剂0.0015%—0.002%，余为导热油；所述屏蔽层由导热屏蔽带绕包而成，该导热屏蔽带包括有石墨膜片，在石墨膜片的一侧面上镀覆有金属镀层，石墨膜片的另一侧面上设有导热胶层。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下显著优点：

本发明在金属丝铠装层中插排有测温光纤，该测温光纤能准确地监测到电缆运行温度，实现大范围、多点的温度测量，精准度高，能够实现自动测量和在线温度监测，有利于电缆的智能化管理；本发明中测温光纤单元的外护层采用了导热结构和护套结构，护套结构有效地增强了光纤的抗拉抗压等机械性能，形成了可靠稳定的保护功能，尤其是导热结构中的导热层和导热填充膏提高了光纤护层的导热效果，增强光纤的热敏感性和监测灵敏度，其导热油不仅具有良好的导热性能，也使得光纤受热均匀，测温数据更加准确，而且有效地阻止了水和潮气渗入到内部，避免光纤传输损耗，确保光纤的温度监测质量和使用寿命。导热填充膏在满足良好导热性的同时，又增强了光纤的减振、抗弯曲、抗拉伸等机械性能，具有导热和保护的双重技术效果。

本发明的屏蔽层采用具有复合结构的导热屏蔽带绕包而成；该导热屏蔽带以石墨膜片为基材，在石墨膜片的一侧面镀覆有金属镀层，另一侧则设有导热胶层；由于石墨具有超高的导热率，并且具有良好的低频屏蔽作用，不仅能极好地均匀电缆内部的温度场，增强光纤的测温效果，使测量数据更加准确，而且能与金属镀层形成高低频的宽频屏蔽作用；采用这种复合结构的导热屏蔽带还降低了屏蔽贵金属的损耗，减轻电缆重量，方便敷设、使用，具有较好的经济性。

本发明的优选实施方式，所述金属丝铠装层依次排列的铠装钢丝中插排有两根测温光纤。该结构保证了测温光纤的可靠稳定运行。

本发明优选实施方式，所述石墨膜片为人工合成石墨膜，或者天然石墨膜，或者人工合成石墨和天然石墨的混合膜。所述金属镀层为镀银或镀铜层，所述导热胶层为导热胶涂覆层。具有极佳的导热性和屏蔽性。

本发明的优选实施方式，所述导热填充膏的重量百分比组份为：导热油72%，胶凝剂20%，分油抑制剂4%，抗氧化剂1.5%，消泡剂0.0018%，余为吸水剂。所述导热油为合成导热油，所述胶凝剂为气相二氧化硅，所述抗氧化剂为烷基酚抗氧化剂，所述分油抑制剂为乙丙橡胶或双嵌段高聚物，所述吸水剂为硅胶，所述消泡剂为乳化硅油。具有良好的传热性和导热效果。

本发明的优选实施方式，所述导体屏蔽层和绝缘屏蔽层均由过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包而成，所述绝缘层由过氧化物交联聚乙烯绝缘料挤包而成。所述绕包带层上挤包有内护套，该内护套上挤包有外护套。所述隔离套由低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤包而成。所述绕包带层由玻璃纤维带绕包而成。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明分布式光纤测温电力电缆作进一步详细说明。

图1是本发明分布式光纤测温电力电缆一种具体实施方式的截面结构示意图；

图2是图1所示结构中测温光纤的截面结构示意图；

图3是图1所示结构中屏蔽层的导热屏蔽带截面结构示意图。

图中，1—导体缆芯，2—导体屏蔽层，3—绝缘层，4—绝缘屏蔽层，5—屏蔽层、51—金属镀层、52—石墨基层、53—导热胶层，6—隔离套，7—金属丝铠装层，8—测温光纤、81—测温纤芯、82—测温包层、83—导热层、84—导热填充膏、85—金属外管，9—绕包带层，10—内护套，11—外护套。

具体实施方式

如图1所示的分布式光纤测温电力电缆，该电力电缆的导体缆芯1由多根纯铜质的金属导体单丝绞合而成，如导体缆芯1由14根、19根或60根铜质单丝绞合而成，单丝导体的直径2.6mm或2.93mm，铜质单丝分别多层绞合，相邻两层的单丝导体的绞合方向和节径比不相同。在导体缆芯1的外周从里向外依次包覆有导体屏蔽层2、绝缘层3和绝缘屏蔽层4，该导体屏蔽层2和绝缘屏蔽层4均由过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包而成，绝缘层3则由过氧化物交联聚乙烯绝缘料挤包而成，导体屏蔽层2、绝缘层3和绝缘屏蔽层4采用三层共挤包工艺实现。导体屏蔽层2和绝缘屏蔽层4具有均化电场、稳定电缆性能的作用。

在绝缘屏蔽层4上的设置有屏蔽层5，在屏蔽层5上设置有隔离套6，隔离套6由低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤包而成，具有阻燃防水的作用。在隔离套6的外周设置有金属丝铠装层7，金属丝铠装层7为碳素钢钢丝，还可以是铝合金丝或不锈钢丝等。在金属丝铠装层7的钢丝间插排有两根测温光纤8，该两根测温光纤8大体位于电缆截面的同一直径上。在金属丝铠装层7上绕包有绕包带层9，该绕包带层9由玻璃纤维带绕包而成。在绕包带层9上挤包有内护套10，该内护套10上挤包有外护套11；内护套10由低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤包而成，外护套11由尼龙材料挤包而成。

如图2所示的测温光纤，该测温光纤8包括有测温纤芯81，在测温纤芯81外包覆有测温包层82，在测温包层82上包覆有导热层83，该导热层83由导热硅胶涂覆而成，在导热层83外周有间隔地套装有金属外管85，该金属外管85为铜质波纹管，在金属外管85与导热层83之间填充有导热填充膏84。

所述的导热填充膏84由以下的组份配制而成，其实施例如下：

实施例一：导热填充膏84的重量百分比组份为：导热油72%，胶凝剂20%，分油抑制剂4%，抗氧化剂1.5%，消泡剂 0.0018%，其余为吸水剂。上述的导热油为合成导热油，胶凝剂为气相二氧化硅，抗氧化剂为烷基酚抗氧化剂，分油抑制剂为乙丙橡胶或，吸水剂为硅胶，消泡剂为乳化硅油。

实施例二：导热填充膏84的重量百分比组份为：导热油72.5%，胶凝剂18%，分油抑制剂5%，抗氧化剂2%，消泡剂 0.002%，其余为吸水剂。上述导热油为合成导热油，胶凝剂为气相二氧化硅，抗氧化剂为烷基酚抗氧化剂，分油抑制剂为双嵌段高聚物，吸水剂为硅胶，消泡剂为乳化硅油。

如图3所示，绕包成屏蔽层5的导热屏蔽带采用多层复合结构，其基片层采用石墨基层52，石墨基层52采用人工合成的石墨膜，其厚度为45μm，或采用厚度为100μm的天然石墨膜，或者为人工合成石墨和天然石墨的混合膜。在石墨基层52的一面上镀有镀铜层，也可以是镀锒层或其他常用的屏蔽金属镀层；在石墨基层52的另一面上通过涂覆导热胶而形成的导热胶层53，其厚度为10—20μm。

以上举出了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不限于上述实施例，在不违背本发明基本原理的前提下还可以作出许多的改进和变换。如插排于金属丝铠装层中的测温光纤不限于两根，也可以是一根、三根或四根等；导体缆芯外的包覆层也不限于上述实施例，还可以根据电缆的使用要求和环境，可以在层与层之间插包其它的功能包覆层，等等。这些改进和变换均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种分布式光纤测温电力电缆，包括导体缆芯（1），该导体缆芯（1）由若干金属导体单丝绞合而成，在导体缆芯（1）外依次设置有导体屏蔽层（2）、绝缘层（3）和绝缘屏蔽层（4），在绝缘屏蔽层（4）上设置有屏蔽层（5），该屏蔽层（5）上设置有隔离套（6），在隔离套（6）的外周设置有金属丝铠装层（7），在金属丝铠装层（7）上绕包有绕包带层（9），其特征在于：所述金属丝铠装层（7）包括有若干沿隔离套（6）外周依次排列的铠装钢丝，在依次排列的铠装钢丝中至少插排有一测温光纤（8）；该测温光纤（8）包括有测温纤芯（81），以及包覆于测温纤芯（81）外侧的光纤包层（82），在光纤包层（82）上包覆有导热层（83），在导热层（83）外周间隔地套装有金属外管（85），在导热层（83）和金属外管（85）之间填充有导热填充膏（84）；该导热填充膏（84）的重量百分比组份为：胶凝剂18%—20%，分油抑制剂3%—5%，抗氧化剂1%—2%，吸水剂2%—2.5%，消泡剂0.0015%—0.002%，余为导热油；所述屏蔽层（5）由导热屏蔽带绕包而成，该导热屏蔽带包括有石墨膜片（52），在石墨膜片（52）的一侧面上镀覆有金属镀层（51），石墨膜片（52）的另一侧面上设有导热胶层（53）。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述金属丝铠装层（7）依次排列的铠装钢丝中插排有两根测温光纤（8）。

3.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述石墨膜片（52）为人工合成石墨膜，或者天然石墨膜，或者人工合成石墨和天然石墨的混合膜。

4.根据权利要求1或3所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述金属镀层（51）为镀银或镀铜层，所述导热胶层（53）为导热胶涂覆层。

5.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述导热填充膏（84）的重量百分比组份为：导热油72%，胶凝剂20%，分油抑制剂4%，抗氧化剂1.5%，消泡剂0.0018%，余为吸水剂。

6.根据权利要求5所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述导热油为合成导热油，所述胶凝剂为气相二氧化硅，所述抗氧化剂为烷基酚抗氧化剂，所述分油抑制剂为乙丙橡胶或双嵌段高聚物，所述吸水剂为硅胶，所述消泡剂为乳化硅油。

7.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述导体屏蔽层（2）和绝缘屏蔽层（4）均由过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包而成，所述绝缘层（3）由过氧化物交联聚乙烯绝缘料挤包而成。

8.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述绕包带层（9）上挤包有内护套（10），该内护套（10）上挤包有外护套（11）。

9.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述隔离套（6）由低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤包而成。

10.根据权利要求1所述的分布式光纤测温电力电缆，其特征在于：所述绕包带层（9）由玻璃纤维带绕包而成。