CN116153567A - 一种智能矿物绝缘电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能矿物绝缘电缆，包括内芯结构、护套结构、光纤传感器单元和通信光缆单元，所述内芯结构包括中心骨架，所述中心骨架内部安装有若干个依次连接的中心气囊，所述中心骨架外设有至少三组缆芯，两两相邻所述缆芯之间设有抗压组件。本发明电缆受到挤压力时，会致使中心气囊形变，中心气囊内部的气体向周围气腔排放，使得中心气囊变小，为缆芯腾出一定空间，避免缆芯损坏，同时由于弹性件的支撑，在外界压力撤走之后，可以快速复原，使得电缆具备良好的抗压抗弯曲特性，同时保证传感器的有效使用。

Description

一种智能矿物绝缘电缆

技术领域

本发明主要涉及电缆的技术领域，具体为一种智能矿物绝缘电缆。

背景技术

矿物绝缘电缆是一种以铜护套包裹铜导体芯线，并以氧化镁粉末为无机绝缘材料隔离导体与护套的电缆，最外层可按需选择适当保护套。通称MICC或MI电缆。有一种类似的电缆以金属代替铜护套包裹芯线和绝缘材料，称为矿物绝缘金属护套电缆。由于这种电缆的全部材料都是采用无机材料，所以它就具有一些其他电缆所不可能具有的优点。

而由于我国矿物绝缘电缆运行时间短，没有任何完整的运行经验，只能根据国外的经验和每年的线路检测来确认电缆是否存在安全隐患，检测过程繁琐，周期又长，一旦出现故障，对国民经济会造成很大的损失。而随着科技的发展，智能电缆问世，将极为轻便隐蔽的智能芯片或传感器植入电缆，例如光纤传感器，以实现电缆的在线监测，但是，智能矿物绝缘电缆在使用过程中，因受到频繁弯曲和各种机械挤压等多种应力作用，易使电缆缆芯受到破坏，同时还会容易使智能芯片或传感器受到损坏，影响电缆的使用。

发明内容

本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，主要提供了一种智能矿物绝缘电缆，用以解决上述背景技术中提出现有智能矿物绝缘电缆抗压性能不佳，无法对电缆缆芯和智能传感器进行防护的技术问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种智能矿物绝缘电缆，包括内芯结构、护套结构、光纤传感器单元和通信光缆单元，所述内芯结构包括中心骨架，所述中心骨架内部安装有若干个依次连接的中心气囊，所述中心骨架外设有至少三组缆芯，两两相邻所述缆芯之间设有抗压组件；所述抗压组件包括固定套，所述固定套内部设有和中心气囊连接的气腔，所述气腔内部滑动有活塞板，所述活塞板远离中心气囊一侧和气腔侧壁之前连接有弹性件，所述弹性件旁设有和活塞板连接的传动杆，所述传动杆另一端连接有位于固定套外的抗压块；所述护套结构内置有防护套，所述防护套包括缠绕安装的云母绕包带，所述云母绕包带表面设有若干个卡槽，部分所述卡槽内部卡合有胶囊颗粒，所述胶囊颗粒内部填充有干粉。

优选的，所述中心骨架包括若干个等距分布的支撑圆环，所述抗压组件安装在支撑圆环上，两两相邻所述支撑圆环之间连接有连杆。

优选的，所述中心气囊为隔热气囊。

优选的，每组所述缆芯由内到外依次为绞合导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层和金属屏蔽层，所述光纤传感器单元沿绞合导体的长度方向植入绞合导体内，所述通信光缆单元和缆芯并排设置，且安装在固定套上。

优选的，所述光纤传感器单元为柔性特种光纤，所述通信光缆单元为多芯通信光缆。

优选的，所述弹性件为弹簧。

优选的，所述护套结构由内到外依次为绕包护套层、石英网层、矿物绝缘层、陶瓷化聚烯烃护层、尼龙护套层、无卤低烟阻燃聚烯烃护套层、防护套和铠装层。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本电缆在正常状态下，由于弹性件的弹力支撑，使得中心气囊内部的气体不会外泄到气腔中，保证中心气囊的有效支撑，当外界压力袭来时，电缆受到挤压力，致使中心气囊形变，中心气囊内部的气体向周围气腔排放，使得中心气囊变小，为缆芯腾出一定空间，避免缆芯损坏，同时由于弹性件的支撑，在外界压力撤走之后，可以快速复原，使得电缆具备良好的抗压抗弯曲特性，避免电缆在使用过程中损坏，同时保证传感器的有效使用；

（2）当电缆遇到火灾时，火焰将胶囊颗粒融化，使得胶囊颗粒内部的干粉流出，干粉覆盖电缆，同时阻止火焰的蔓延，提高电缆整体的阻燃性，避免火焰直接焚烧电缆，导致电缆维持工作时间短，不能保证应急需要，增大火灾造成的损失；

（3）缆芯内置光纤传感器单元和通信光缆单元，光纤传感器单元通过布里渊光时域反射技术进行传感系统设计，因此不仅可以检测到绞合导体的温度，还可以实现对电缆实现空间定位，并获取定位信息，形成电缆的智能化，通信光缆单元用于传递系统信号，在架设电缆的同时也实现了通信线路的架设，实现了电力与通信的融合。

以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的护套结构剖面结构示意图；

图3为本发明的防护套俯视结构示意图；

图4为本发明的内芯结构剖面结构示意图；

图5为本发明的中心骨架结构示意图；

图6为本发明的缆芯结构示意图。

附图说明：

1、内芯结构；101、中心气囊；

11、中心骨架；111、支撑圆环；112、连杆；

12、缆芯；121、绞合导体；122、导体屏蔽层；123、绝缘层；124、绝缘屏蔽层；125、金属屏蔽层；126、光纤传感器单元；127、通信光缆单元；

13、抗压组件；131、固定套；132、气腔；133、活塞板；134、弹性件；135、传动杆；136、抗压块；

2、护套结构；201、绕包护套层；202、石英网层；203、矿物绝缘层；204、陶瓷化聚烯烃护层；205、尼龙护套层；206、无卤低烟阻燃聚烯烃护套层；207、铠装层；

21、防护套；211、云母绕包带；212、胶囊颗粒。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请着重参照附图1和4，本发明提供一种技术方案：一种智能矿物绝缘电缆，包括内芯结构1、护套结构2、光纤传感器单元126和通信光缆单元127，所述内芯结构1包括中心骨架11，所述中心骨架11包括若干个等距分布的支撑圆环111，所述抗压组件13安装在支撑圆环111上，两两相邻所述支撑圆环111之间连接有连杆112。所述中心骨架11内部安装有若干个依次连接的中心气囊101，所述中心气囊101为隔热气囊，防止电缆内部热量导致气体膨胀，所述中心骨架11外设有至少三组缆芯12，两两相邻所述缆芯12之间设有抗压组件13。

请着重参照附图1、4和5，所述抗压组件13包括固定套131，所述固定套131内部设有和中心气囊101连接的气腔132，所述气腔132内部滑动有活塞板133，所述活塞板133远离中心气囊101一侧和气腔132侧壁之前连接有弹性件134，所述弹性件134为弹簧，但不仅限于弹簧，所述弹性件134旁设有和活塞板133连接的传动杆135，所述传动杆135另一端连接有位于固定套131外的抗压块136。在正常状态下，由于弹性件134的弹力支撑，使得中心气囊101内部的气体不会外泄到气腔132中，保证中心气囊101的有效支撑，当外界压力袭来时，电缆受到挤压力，致使中心气囊101形变，中心气囊101内部的气体向周围气腔132排放，使得中心气囊101变小，为缆芯12腾出一定空间，避免缆芯12损坏，同时由于弹性件134的支撑，在外界压力撤走之后，可以快速复原，使得电缆具备良好的抗压抗弯曲特性。

请着重参照附图1、4和6，每组所述缆芯12由内到外依次为绞合导体121、导体屏蔽层122、绝缘层123、绝缘屏蔽层124和金属屏蔽层125，所述光纤传感器单元126位于缆芯12内部，所述光纤传感器单元126沿绞合导体121的长度方向植入绞合导体121内，所述通信光缆单元127位于缆芯12外，且在内芯结构1内部，所述通信光缆单元127和缆芯12并排设置。

所述光纤传感器单元126为柔性特种光纤，柔性特种光纤包括柔性特种单模光纤或者柔性特种多模光纤，采用柔性光纤，可以方便将光纤传感器单元126植入绞合导体121内。沿绞合导体121布设的光纤传感器单元126，可以分布式在线监控整条成缆绞合导体121的温度。绞合导体121是实现电缆导电的主要结构，也是电缆在导电过程中的主要发热部分，绞合导体121的温度决定了整条电缆的温度，因此，将光纤传感器单元126植入绞合导体121中，可以最直接检测到电缆的温度。光纤传感器单元126采用布里渊光时域反射技术(BOTDR)进行传感系统设计，BOTDR分布式光纤传感器使用了布里渊散射光探测技术及先进的OTDR技术进行空间定位，因此不仅可以检测到绞合导体121的温度，还可以实现对电缆实现空间定位，并获取定位信息，形成智能电缆。绞合导体121可以采用铜线或者铝线绞合合成，光纤传感器单元126布设在相互绞合的铜线或者铝线之间的任意任意位置，具体对其位置不做限定，只要绞合导体121长度方向任意设置光纤传感器单元126，均可。

通信光缆单元127可采用多芯通信光缆，用于传递系统信号，所述通信光缆单元127和缆芯12并排设置，且安装在固定套131上，这种设置方法利用对通信光缆单元127的布设，实现对通信光缆单元127的保护，通过设置通信光缆单元127，在架设电缆的同时也实现了通信线路的架设，实现了电力与通信的融合。

请着重参照附图1-3，所述护套结构2内置有防护套21，所述防护套21包括缠绕安装的云母绕包带211，所述云母绕包带211表面设有若干个卡槽，部分所述卡槽内部卡合有胶囊颗粒212，所述胶囊颗粒212内部填充有干粉。当遇到火灾时，火焰将胶囊颗粒212融化，使得胶囊颗粒212内部的干粉流出，干粉覆盖电缆，同时阻止火焰的蔓延，提高电缆整体的阻燃性，避免火焰直接焚烧电缆，导致电缆维持工作时间短，不能保证应急需要，增大火灾造成的损失。

请着重参照附图1-3，所述护套结构2由内到外依次为绕包护套层201、石英网层202、矿物绝缘层203、陶瓷化聚烯烃护层204、尼龙护套层205、无卤低烟阻燃聚烯烃护套层206、防护套21和铠装层207。护套结构2为多层结构，在保证电缆绝缘效果的同时，使其具有诸多优异的物理、化学性能，如：械强度高、硬度大、耐磨、抗撕裂、电气绝缘性能优越，且耐酸(包括蚁酸)、碱、大部分无机盐溶液，同时可以防白蚁、防老鼠、耐磨、耐腐蚀、经久耐用、无毒环保。

上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能矿物绝缘电缆，包括内芯结构（1）、护套结构（2）、光纤传感器单元（126）和通信光缆单元（127），其特征在于：所述内芯结构（1）包括中心骨架（11），所述中心骨架（11）内部安装有若干个依次连接的中心气囊（101），所述中心骨架（11）外设有至少三组缆芯（12），两两相邻所述缆芯（12）之间设有抗压组件（13）；

所述抗压组件（13）包括固定套（131），所述固定套（131）内部设有和中心气囊（101）连接的气腔（132），所述气腔（132）内部滑动有活塞板（133），所述活塞板（133）远离中心气囊（101）一侧和气腔（132）侧壁之前连接有弹性件（134），所述弹性件（134）旁设有和活塞板（133）连接的传动杆（135），所述传动杆（135）另一端连接有位于固定套（131）外的抗压块（136）；

所述护套结构（2）内置有防护套（21），所述防护套（21）包括缠绕安装的云母绕包带（211），所述云母绕包带（211）表面设有若干个卡槽，部分所述卡槽内部卡合有胶囊颗粒（212），所述胶囊颗粒（212）内部填充有干粉。

2.根据权利要求1所述的一种智能矿物绝缘电缆，其特征在于：所述中心骨架（11）包括若干个等距分布的支撑圆环（111），所述抗压组件（13）安装在支撑圆环（111）上，两两相邻所述支撑圆环（111）之间连接有连杆（112）。

3.根据权利要求1所述的一种智能矿物绝缘电缆，其特征在于：所述中心气囊（101）为隔热气囊。

4.根据权利要求1所述的一种智能矿物绝缘电缆，其特征在于：每组所述缆芯（12）由内到外依次为绞合导体（121）、导体屏蔽层（122）、绝缘层（123）、绝缘屏蔽层（124）和金属屏蔽层（125），所述光纤传感器单元（126）沿绞合导体（121）的长度方向植入绞合导体（121）内，所述通信光缆单元（127）和缆芯（12）并排设置，且安装在固定套（131）上。

5.根据权利要求4所述的一种智能矿物绝缘电缆，其特征在于：所述光纤传感器单元（126）为柔性特种光纤，所述通信光缆单元（127）为多芯通信光缆。

6.根据权利要求1所述的一种智能矿物绝缘电缆，其特征在于：所述弹性件（134）为弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种智能矿物绝缘电缆，其特征在于：所述护套结构（2）由内到外依次为绕包护套层（201）、石英网层（202）、矿物绝缘层（203）、陶瓷化聚烯烃护层（204）、尼龙护套层（205）、无卤低烟阻燃聚烯烃护套层（206）、防护套（21）和铠装层（207）。

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