CN114914026A - 一种智能监测预警电缆、制造工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能监测预警电缆，包括电单元，电单元的外侧依次包覆有内护套层第一铠装层和第一外护套层，第一铠装层为非磁性不锈钢带；内护套层与电单元之间设置有呈S形分布的测温单元；测温单元包括光纤，光纤外侧套置有第二铠装层，第二铠装层为非磁性不锈钢管；光纤与第二铠装层之间填充有第一非金属加强件；第二铠装层外侧设置有第二非金属加强件，第二非金属加强件的外侧包覆有加强层，加强层外包覆有第二外护套层。本发明采用特殊结构的测温单元，增加测温单元内光纤的柔韧性和抗拉强度，保证检测信号传输的稳定性和可靠性；同时将测温单元设置在线缆内部，避免受到外界环境温度变化的干扰，保证检测结果的准确性。

Description

一种智能监测预警电缆、制造工艺及其装置

技术领域

本发明涉及电力光线传输监测技术领域，尤其是指一种智能监测预警电缆、制造工艺及其装置。

背景技术

电缆作为一个规模庞大的供电网络载体，由于电缆分布众多，环境、施工、电缆本身寿命均有可能引起电缆的事故，如何提高电缆运行效率和保障电缆运行安全，是用电部门所要面临的问题。因用电安全问题引发灾害可造成重大直接财产损失，并且修复周期长。而且电缆的敷设使用环境比较复杂，不能排除用电安全问题对其他管线、建筑、设施和人员安全的威胁。

电力电缆线路在运行的过程中，会产生一定的温度，进而对电网的整体稳定性产生影响。为了实现电网的正常稳定运行，需要实现对电力电缆线路运行温度的有效检测。

现有技术中，通常采用点式感温电缆探测技术和电缆表面分布式测温火灾报警系统。点式感温电缆探测技术由于电信号，易受电磁干扰，造成报警信号不灵敏；电缆表面分布式测温火灾报警系统，由于采用分布式测温光缆敷设在电缆表面进行监测，由于电缆表面受外界环境因素影响大、测温精度差等原因，容易造成系统误报警，影响系统的运维管理。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中电缆测温系统易受外界干扰，造成检测结果不准的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能监测预警电缆，包括电单元，

所述电单元的外侧包覆有内护套层，所述内护套层的外侧依次包覆有第一铠装层和第一外护套层，所述第一铠装层为非磁性不锈钢带；

所述内护套层与所述电单元之间设置有测温单元，所述测温单元在所述内护套层和电单元之间呈S形分布；

所述测温单元包括光纤，所述光纤外侧套置有第二铠装层，所述第二铠装层为非磁性不锈钢管；所述光纤与所述第二铠装层之间填充有第一非金属加强件；所述第二铠装层外侧设置有第二非金属加强件，所述第二非金属加强件的外侧包覆有加强层，所述加强层外包覆有第二外护套层。

在本发明的一个实施例中，所述第一非金属加强件、第二非金属加强件和加强层的材料均为凯夫拉。

在本发明的一个实施例中，所述第二外护套采用高弹性耐高温热塑性弹性体护套材料。

在本发明的一个实施例中，所述内护套层与所述第一外护套的材料均为热塑性材料。

在本发明的一个实施例中，所述电单元包括铜导体，所述铜导体的外侧包覆有绝缘层，所述绝缘层材料为交联聚乙烯。

一种智能监测预警电缆制造工艺，应用于所述的智能监测预警电缆，所述智能监测预警电缆制造工艺流程如下：

S1：电单元，所述铜导体与绝缘层共同挤出；

S2：内护套层，所述测温单元与所述电单元同步通过机头挤出，所述测温单元采用无张力放线或主动放线，且在挤出机机头进线口采用摇摆装置，使测温单元绕电单元左右摆动，摆动角度为120°，最后通过挤出机挤出热塑性材料将测温单元呈S形包覆在电单元外侧；

S3：第一铠装层，将所述非磁性不锈钢带双层间隙绕包在内护套层的外侧，内层非磁性不锈钢带的间隙为外层非磁性不锈钢带靠近中间的部位所覆盖，间隙率不大于非磁性不锈钢带宽度的50％；

S4：第一外护套，将第一外护套紧密的挤包在铠装层的外侧；

S5：成品检测，对成品线缆进行各项数据检测，检测合格后包装入库。

在本发明的一个实施例中，所述测温单元制作工艺如下：

S21：第二铠装层，将耐高温紧套光纤穿设在间隙式螺旋绕包钢管内，并在非磁性不锈钢管与耐高温紧套光纤之间填充凯夫拉；

S22：加强层，在第二铠装层的外侧通过凯夫拉加强，外围再用凯夫拉编织包覆；

S23：第二外护套，第二外护套层紧密挤包在加强层的外侧。

一种摇摆装置，用于制造所述的智能监测预警电缆，包括驱动部、穿线部和连杆，所述连杆的两端分别设置有第一销孔和第二销孔；

所述驱动部包括驱动源和旋转臂，所述旋转臂的一端与驱动源转动连接，所述旋转臂的另一端与第一销孔铰接；

所述穿线部包括支座和穿线摇臂，所述支座内设置有中心孔，所述穿线摇臂一端套设在所述中心孔内，所述穿线摇臂的另一端与第二销孔铰接；所述穿线摇臂上设置有第一穿线孔，所述第一穿线孔与所述中心孔同轴设置；所述第一穿线孔内切设置有第二穿线孔。

在本发明的一个实施例中，所述穿线摇臂与所述支座的贴合处设置有卡簧。

在本发明的一个实施例中，还包括底座，所述驱动部和穿线部均设置在所述底座上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种智能监测预警电缆，测温单元内的光纤起到传输信号和监测温度两种作用。测温单元紧贴内护套层和电单元，可以精确的监测到线缆内部温度的变化，避免外界环境对光纤温度的影响；

测温单元内的多层非金属加强层可以提高整个测温单元的柔韧性和抗拉强度，提高检测结果的可靠性；测温单元外侧的外护套层可以缓冲线缆内部对光纤造成的压力，减小线缆信号传输时的衰减；同时将测温单元呈S型植入线缆内部，可以使测温单元内的光纤有余量，避免线缆架设过程中光纤断裂，保证监测信号传输的稳定性；

线缆内部的铠装为非磁性钢铠，其他结构均为非金属材料，不会对线缆内信号的传输产生任何电磁干扰和影响，提高监测的精度和准确性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的整体内部结构示意图；

图2为图1中测温单元的内部结构示意图；

图3是本发明测温单元在线缆中的分布结构示意图；

图4是本发明的工艺流程图；

图5是本发明中实施例二的内部结构示意图；

图6为图5中电单元的内部结构示意图；

图7是本发明中实施例二的工艺流程图；

图8是本发明的生产设备结构主视图；

图9是本发明的生产设备结构侧视图；

说明书附图标记说明：1、电单元；2、测温单元；3、内护套层；4、第一铠装层；5、第一外护套层；6、驱动部；7、穿线部；8、连杆；9、底座；11、铜导体；12、绝缘层；13、导体屏蔽；14、绝缘屏蔽；15、金属屏蔽；21、光纤；22、第一非金属加强件；23、第二铠装层；24、第二非金属加强件；25、加强层；26、第二外护套层；61、驱动源；62、旋转臂；71、支座；72、穿线摇臂；73、卡簧；81、第一销孔；82、第二销孔；721、第一穿线孔；722、第二穿线孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：

参照图1-3所示，本发明公开了一种智能监测预警电缆，包括电单元1，

电单元1的外侧包覆有内护套层3，内护套层3用于保护内部的电单元1，防止电单元1受到湿气和机械损伤；内护套层3的外侧依次包覆有第一铠装层4和第一外护套层5，第一铠装层4为非磁性不锈钢带；这里第一铠装层4用于增强整个线缆的抗拉、抗压的机械强度，使内护套层3得到保护，免受机械损伤。同时采用非磁性不锈钢带，可以避免对电缆内部信号传输造成影响。

内护套层3与电单元1之间设置有测温单元2，本发明利用温度变化对光纤21信号传输的影响，温度升高，信号衰减增大。将测温单元2设置在内护套层3和电单元1之间，可以有效准确反映出线缆内布的温度变化，不受外界环境温度变化的影响。同时利用光纤21光时域反射原理可以精准的检测出故障点。测温单元2在内护套层3和电单元1之间呈S形分布，增加测温单元2内光纤21的余量，防止在线缆铺设过程中拉伸造成光纤21的断裂，进而影响信号传输和造成检测结果不准。

具体的，参照图2所示，测温单元2包括光纤21，光纤21外侧套置有第二铠装层23，光纤21与第二铠装层23之间填充有第一非金属加强件22；第二铠装层23的作用是保护光纤21，增加光纤21的抗拉强度，在第二铠装层23与光纤21之间填充第一非金属加强件22，与光纤21之间紧密贴合，增加光纤21的机械强度和韧性。第二铠装层23外侧设置有第二非金属加强件24，第二非金属加强件24的外侧包覆有加强层25，进一步增加测温单元2的机械强度和韧性，保证测温单元2在线束内呈S形分布。加强层25外包覆有第二外护套层26，第二外护套与内护套层3和电单元1直接接触，可以缓冲线缆内部的挤压，防止内部光纤21受到外侧线芯的机械压力，保证光纤21稳定传输信号。

可以看出，在本发明中的测温单元2，利用光纤21受温度变化对传输信号的影响，测温单元2内的光纤21既可以传输光信号，又可以进行温度的检测。将测温单元2植入在整个线缆的内护套层3和电单元1之间，当线缆内部温度变化，测温单元2可以精准的检测出温度的变化，不受外界温度变化的干扰。整个测温单元2的结构采用多层加强件结构，增加测温单元2内光纤21的机械强度，保证光纤21信号的稳定传输，精准的反馈整个内部的温度变化。同时，第一铠装层4采用非磁性不锈钢带，避免对线缆内部信号传输造成干扰。

进一步的，在本发明中，整个光纤21为特殊设计，具有超柔耐高温特性，光纤21为耐高温紧套光纤21，使用温度范围为-60℃—150℃，防止电缆过热对光纤21造成损伤，影响光信号反馈；。

进一步的，第二铠装层23为一根柔性钢管，柔性钢管为间隙式螺旋绕包钢管或环扣型钢管，套设在光纤21的外侧，增加整个光纤21的抗拉强度，防止光纤21在铺设过程中断裂，同时采用柔性钢管也能增加光纤21的柔韧性和可弯曲性，使整个测温单元2可以呈S形左右摆动。

进一步的，第一非金属加强件22、第二非金属加强件24和加强层25的材料均为凯夫拉，凯夫拉是一种芳纶纤维，主要成分是聚对苯二甲酰对苯二胺，具有非常好的柔韧性，作为加强件填充在测温单元2内部，可以有效缓冲光纤21受到外界的机械压力，防止测温单元2在摆动过程中，导致测温单元2内部光纤21的断裂。同时凯夫拉还能够承受较高的机械强度，作为加强层25还可以防止测温单元2被刺穿。

进一步的，第二外护套采用125℃高弹性耐高温热塑性弹性体护套材料，护套材料的高弹性、高物理机械性能和耐高温老化性能，克服了光纤21在电缆内部受机械应力挤压和电缆短期高温对光单元护套造成破坏和影响。

进一步的，内护套层3与第一外护套的材料均为热塑性材料，用于内护套层3的材料应适合电缆的运行温度并和电缆绝缘材料相容，优选的，可以选择聚氯乙烯，聚乙烯或无卤材料其中一种，具有很好的阻燃性和绝缘性，并且机械强度较高。

进一步的，电单元1包括铜导体11，铜导体11的外侧包覆有绝缘层12，绝缘层12材料为交联聚乙烯。具体的，对于导体的选型，导体符合GB/T3956-2008的第1种或第2种或第5中镀金属层或不镀金属层退火铜导体11、第1种或第2种铝或铝合金导体或其他金属结构大规格导体。绝缘层12的选型，其性能符合GB/T 12706标准的规定；绝缘要具有良好的电气性能和优异的机械物理性能，耐温等级必须满足-40℃～90℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用。

参照图4所示，一种智能监测预警电缆制造工艺，应用于智能监测预警电缆，智能监测预警电缆制造工艺流程如下：

S1：电单元1，将铜导体11与绝缘层12共同挤出；

S2：内护套层3，测温单元2与电单元1同步通过机头挤出，测温单元2采用无张力放线或主动放线，且在挤出机机头进线口采用摇摆装置，使测温单元2绕电单元1左右摆动，摆动角度为120°，最后通过挤出机挤出热塑性材料将测温单元2呈S形包覆在电单元1外侧；

在本步骤中，采用特殊摇摆装置，是为了将测温单元2以S形植入内护套层3和电单元1之间，增加整个测温单元2在线缆中的余量，即增加光纤21在整个线缆中的余量，防止在线缆铺设过程中，造成光纤21断裂进而影响信号的传输。采用无张力或主动放线是为了避免因为放线将整个测温单元2拉直，测温单元2就紧贴着电单元1呈S形走向。

S3：第一铠装层4，第一铠装层4用于增强电缆的抗拉、抗压的机械强度，使内护套层3得到保护，免受机械损伤。在本实施例中采用非磁性不锈钢带双层间隙绕包，且内层金属带的间隙为外层金属带靠近中间的部位所覆盖。其间隙率不大于金属带宽度的50％。且绕包平整，电气连续。

S4：第一外护套层5，第一外护套层5为热塑性材料(聚氯乙烯，聚乙烯或无卤材料等)，在制作过程中，电缆的第一外护套层5紧密挤包在第一铠装层4上，且容易剥离而不损伤绝缘体或内衬层，护套表面平整，色泽均匀；

S5：成品检测，对成品线缆进行各项数据检测，检测合格后包装入库。

对应检测的数据主要包括挤塑后的内护套层3和第一外护套层5，表面应圆整光滑，无目力可见的裂纹、鼓包、气泡和砂眼等缺陷。

进一步的，测温单元2制作工艺如下：

S21：第二铠装层23，将耐高温紧套光纤21穿设在间隙式螺旋绕包钢管或环扣型钢管内，并在第二铠装层23与耐高温紧套光纤21之间填充凯夫拉；

这里的采用的间隙式螺旋绕包钢管或环扣型钢管为均柔性钢管，增加内部光纤21的弯曲性，同时填充凯夫拉，进一步增加光纤21的柔韧性。

S22：加强层25，在第二铠装层23的外侧通过凯夫拉加强，外围再用凯夫拉编织包覆；可以增加整个测温单元2的柔韧性，防止在摆动过程中导致光纤21断裂。

S23：第二外护套层26，第二外护套层26紧密挤包在加强层25的外侧，在第二外护套层26挤包完成后，需要对其进行各项数据的检测，检测标准参考下表中的各项数据；

第二外护套层26的材料应满足高弹性、高物理机械性能和耐高温老化性能，克服了光纤21在电缆内部受机械应力挤压和电缆短期高温对第二外护套层26造成破坏和影响。

参照图8-9，一种摇摆装置，用于制造的智能监测预警电缆，包括驱动部6、穿线部7和连杆8，连杆8的两端分别设置有第一销孔81和第二销孔82；

驱动部包括驱动源61和旋转臂62，旋转臂62的一端与驱动源61转动连接，驱动源61带动旋转臂62旋转，旋转臂62的另一端与第一销孔81铰接；

穿线部7包括支座71和穿线摇臂72，支座71内设置有中心孔，穿线摇臂72一端套设在中心孔内，穿线摇臂72的另一端与第二销孔82铰接；通过连杆8的驱动，驱动源61转动带动穿线摇臂72在支座71的中心孔内转动。

穿线摇臂72上设置有第一穿线孔721，第一穿线孔721与中心孔同轴设置；第一穿线孔721内切设置有第二穿线孔722，由于第一穿线孔721与支座71中心孔同轴设置，穿线摇臂72在摆动时，在第一穿线孔721内的线束位置不动；而第二穿线孔722的位置与第一穿线孔721内切，与支座71中心孔不是同轴，则穿设在第二穿线孔722内的线束会跟着穿线摇臂72的摆动而摆动。

在具体线束穿过摆动装置时，将上述的测温单元2穿设在第二穿线孔722内，将电单元1穿设在第一穿线孔721内，启动摆动装置，测温单元2会在电单元1的表面呈S形，最后在通过热熔的内护套层3进行包覆。需要注意的是，在测温单元2穿线过程中需要保证无张力放线或主动放线，防止测温单元2被拉直，在线缆内部没有余量。

进一步的，穿线摇臂72与支座71的贴合处设置有卡簧73，具体的，卡簧73卡设在穿线摇臂72的外侧，且卡簧73的表面与支座71抵接，限制穿线摇臂72的轴向运动，防止穿线摇臂72在摆动过程中掉出支座71。

进一步的，还包括底座9，提供一个工作平台，驱动部6和穿线部7均设置在底座9上，为了保证穿线过程中摆动的稳定性，将驱动部6和穿线部7并排设置。

实施例二：

在实施例一中对应线缆的结构适用于低压线缆内部的温度监测，而对于中压线缆内部温度监测，需要考虑到电单元1在传输过程中电流较大，会产生较大的磁场，会对光纤21信号传输造成影响，因此结构上并不相同。

具体的，参照图5-7所示，首先电单元1包括铜导体11，铜导体11的外侧依次包覆有导体屏蔽13，绝缘层12、绝缘屏蔽14和金属屏蔽15，金属屏蔽15的外侧依次设置有内护套层3、第一铠装层4和第一外护套层5。将上述测温单元2设置在内护套层3和金属屏蔽15之间，使测温单元2紧贴金属屏蔽15，检测线缆内部温度变化。同上测温单元2呈S形紧贴在金属屏蔽15的外侧，增加测温单元2在线缆中的余量，防止在铺设过程中拉伸造成测温单元2内的光缆断裂，影响温度监测的准确性。

电单元1的绝缘层12为交联聚乙烯绝缘料，导体屏蔽13为交联型挤包半导电层。绝缘屏蔽14为交联型挤包可剥离半导电层，其性能符合GB/T12706标准的规定；绝缘要具有良好的电气性能和优异的机械物理性能，耐温等级必须满足-40℃～90℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用。导体屏蔽13可以防止导体与绝缘层12之间产生间隙而引起局部放电；绝缘屏蔽14的主要作用是均匀绝缘外表面电场，保护绝缘不受损伤。

金属屏蔽15由一层重叠绕包的软铜带组成，重叠包覆在电单元1的最外侧，重叠铜带标称搭盖率为15％，其最小搭盖率≥5％。单芯电缆铜带标称厚度≥0.12mm；三芯电缆铜带标称厚度≥0.10mm，铜带的最小厚度不小于标称值的90％，铜带绕包连续、均匀、光滑、平整。

在中压线缆制作工艺流程方面，电单元1部分铜导体11与导体屏蔽13、交联聚乙烯绝缘和绝缘屏蔽14三层共同挤出，再将金属屏蔽15的铜带绕包在绝缘屏蔽14的最外侧。再将测温单元2同步S形植入内护套层3和电单元1之间，之后步骤与实施例一中的步骤相同，在此不做过多描述。

综上，本发明中的测温单元2采用耐高温光纤21，在耐高温光纤21的外侧的非金属加强件可以增加光纤21的柔韧性，提高可弯曲强度，通过外侧的非磁性不锈钢管增加光纤21的抗拉强度；将测温单元2S形植入在内护套层3和电单元1之间，可以避免外界温度的影响，提高测温单元2的准确性，同时S形状可以增加内部光纤21的余量，防止在铺设过程中光纤21拉伸断裂影响信号传输；第一铠装层4和第二铠装层23均为非磁性钢铠，其他结构为非金属材料，不会对电缆产生任何电磁干扰和影响，进一步提升测温单元2信号检测的准确性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种智能监测预警电缆，其特征在于，包括电单元，

所述电单元的外侧包覆有内护套层，所述内护套层的外侧依次包覆有第一铠装层和第一外护套层，所述第一铠装层为非磁性不锈钢带；

所述内护套层与所述电单元之间设置有测温单元，所述测温单元在所述内护套层和电单元之间呈S形分布；所述测温单元包括光纤，所述光纤外侧套置有第二铠装层，所述第二铠装层为非磁性不锈钢管；所述光纤与所述第二铠装层之间填充有第一非金属加强件；所述第二铠装层外侧设置有第二非金属加强件，所述第二非金属加强件的外侧包覆有加强层，所述加强层外包覆有第二外护套层。

2.根据权利要求1所述的智能监测预警电缆，其特征在于：所述第一非金属加强件、第二非金属加强件和加强层的材料均为凯夫拉。

3.根据权利要求1所述的智能监测预警电缆，其特征在于：所述第二外护套采用高弹性耐高温热塑性弹性体护套材料。

4.根据权利要求1所述的智能监测预警电缆，其特征在于：所述内护套层与所述第一外护套的材料均为热塑性材料。

5.根据权利要求1所述的智能监测预警电缆，其特征在于：所述电单元包括铜导体，所述铜导体的外侧包覆有绝缘层，所述绝缘层材料为交联聚乙烯。

6.一种智能监测预警电缆制造工艺，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的智能监测预警电缆，其特征在于，所述智能监测预警电缆制造工艺流程如下：

S1：电单元，将铜导体与绝缘层共同挤出；

S2：内护套层，所述测温单元与所述电单元同步通过机头挤出，所述测温单元采用无张力放线或主动放线，且在挤出机机头进线口采用摇摆装置，使测温单元绕电单元左右摆动，摆动角度为120°，最后通过挤出机挤出热塑性材料将测温单元呈S形包覆在电单元外侧；

S3：第一铠装层，将所述非磁性不锈钢带双层间隙绕包在内护套层的外侧，内层非磁性不锈钢带的间隙为外层非磁性不锈钢带靠近中间的部位所覆盖，间隙率不大于非磁性不锈钢带宽度的50％；

S4：第一外护套，将第一外护套紧密的挤包在铠装层的外侧；

S5：成品检测，对成品线缆进行各项数据检测，检测合格后包装入库。

7.根据权利要求6所述的智能监测预警电缆制造工艺，其特征在于，所述测温单元制作工艺如下：

S21：第二铠装层，将耐高温紧套光纤穿设在非磁性不锈钢管内，并在非磁性不锈钢管与耐高温紧套光纤之间填充凯夫拉；

S22：加强层，在第二铠装层的外侧通过凯夫拉加强，外围再用凯夫拉编织包覆；

S23：第二外护套，第二外护套层紧密挤包在加强层的外侧。

8.一种摇摆装置，用于制造如权利要求1-5中任意一项所述的智能监测预警电缆，其特征在于，包括驱动部、穿线部和连杆，所述连杆的两端分别设置有第一销孔和第二销孔；

所述驱动部包括驱动源和旋转臂，所述旋转臂的一端与驱动源转动连接，所述旋转臂的另一端与第一销孔铰接；

所述穿线部包括支座和穿线摇臂，所述支座内设置有中心孔，所述穿线摇臂一端套设在所述中心孔内，所述穿线摇臂的另一端与第二销孔铰接；所述穿线摇臂上设置有第一穿线孔，所述第一穿线孔与所述中心孔同轴设置；所述第一穿线孔内切设置有第二穿线孔。

9.根据权利要求8所述的摇摆装置，其特征在于：所述穿线摇臂与所述支座的贴合处设置有卡簧。

10.根据权利要求8所述的摇摆装置，其特征在于：还包括底座，所述驱动部和穿线部均设置在所述底座上。

Images