CN201886828U - 一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆 - Google Patents
一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆 Download PDFInfo
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Abstract
一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，包括内部的仅对温度变化敏感的传感光缆、对温度和应力同时敏感的传感光缆、若干电力系统输送电缆以及包裹于所有光缆与电缆外部的混合缆套体；其仅对温度变化敏感的传感光缆的光缆铠装层为远大于紧固光纤尺寸的螺旋钢带松套管以使紧固光纤松弛置于螺旋钢带松套管内。本实用新型可克服如一般电缆长期处在超过正常的温度范围造成电缆老化、绝缘失效等引起电缆故障的情况以及如遭遇恶劣冰冻自然灾害时其电缆外部覆冰而使张力拉断输电线缆的情况，从而既可用于电力传输，又能配合布里渊分布式光纤传感系统实时监测电缆温度和应力的变化，能有效防止电力事故的发生，保障国民的生命财产安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤技术领域，尤其涉及一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆。
背景技术
电力行业是国民经济发展的重要支柱，它是社会稳定、工业生产和居民生活的重要保证。近年来，随着我国城市整体规划进程，城市内部杆塔供电的方式正在逐渐被电力电缆替代，但由于电缆基本都是通过架空、直埋或管道等形式进行敷设，很难对运行情况进行直观的巡视检查，对于运行中出现的故障很难定位、监测。温度是反映电缆运行状况的重要参数，电缆必须在额定温度内使用，如果电缆长期处在超过正常的温度范围，就会造成电缆老化、绝缘失效等，引起电缆故障；再比如遭遇恶劣冰冻自然灾害时，电缆外部会覆上厚厚的一层覆冰，对电缆产生拉伸张力，当张力达到一定程度时会拉断输电线缆，造成电力中断，给国民经济带来巨大损失；供电企业为了电力安全运行，需要随时掌握电力电缆温度应力情况。
首先，分布式光纤传感系统可感知传输路径上温度、应力的空间分布和随时间变化的信息，使其在多层建筑、桥梁、水坝、飞行器、油井等重大结构与设备的安全检测方面有重要的应用前景。基于布里渊散射的分布式传感技术在温度、应变测量上能达到测量精度、测量范围以及空间分辨率均高于其它传感技术，因此这种技术在目前得到广泛关注。
其次，几乎所有电缆线路电气绝缘性故障发生前都会引起电缆或附件局部温度的上升，进而导致绝缘破坏加速直至击穿引起电缆着火。因此，我们非常有必要采取措施对电缆温度及异常温升进行监测。分布式光纤测温在电缆上的应用可以很好的解决对电缆全线温度的监测问题，相比其它测温方法来说(如热电耦)具有不受电缆敷设环境影响、测距长、连续分布式测量等优点，是对电缆监测的最佳手段。将分布式温度应力监测系统用在输电线缆安全监测上，可以有效地监测电缆全长的温度和应力变化，对异常点进行定位，有效地防止电力事故的发生，保障国民生命财产安全。
由于基于布里渊的分布式光纤传感系统是对温度和应力同时敏感的，现有技术还没有能很好解决该问题的方法。例如名为传感光纤(专利号：200720040952.1)的专利介绍了一种传感光纤，该传感光缆是由纤芯、粘结层、发泡缓冲层以及刚性外护层组成；其特征是发泡缓冲层具有多个泡孔，且所述的多个泡孔各自封闭。该专利描述了一种较高灵敏度和较强防护性能的传感光纤，其缺点是它监测的是各个物理量的综合影响，而不能将单个物理量如温度或应力的信息区分开来。另一种微带应变传感光缆(专利号：200920042218.8)采用的技术方案是单模光纤外包覆聚酰亚胺涂层，并被紧密敷设于由上下两条玻璃纤维增强的聚苯硫醚塑料片压制为一体的光缆护层中；可以看出它并没有温度补偿光纤部分，所以从本质上讲它是对温度和应力同时敏感的，同样不能单独得到温度和应变信息。
实用新型内容
针对以上缺陷，本实用新型的目的是设计一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，使其成为适用于布里渊分布式光纤传感系统、可用于电力传输并能够实时监控电力运行状况的混合缆；同时其结构克服了传统传感光缆的不足，通过两根传感光缆，用其中一根只对温度变化敏感的传感光缆的测量值作为参考量对另一根进行温度补偿即可实现同时对温度和应力进行测量。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，包括内部的仅对温度变化敏感的传感光缆、对温度和应力同时敏感的传感光缆、若干电力系统输送电缆以及包裹于所有光缆与电缆外部的混合缆套体，其中的混合缆套体由内向外依次设置混合缆内护套、芳纶混合缆加强层、混合缆防水层以及阻燃混合缆外护套；所述混合缆套体所包裹的内腔中心位置设有采用玻璃纤维增强型塑料制成并作为中心张力元件和防折元件的中心加强件。
所述混合缆套体内部的仅对温度变化敏感的传感光缆其结构由内向外依次包括光纤、涂覆层、紧固层、光缆铠装层、光缆外护套；混合缆套体内部的对温度和应力同时敏感的传感光缆其结构由内向外依次包括光纤、涂覆层、紧固层。
所述光缆铠装层直径为3.0mm且为远大于紧固光纤尺寸的螺旋钢带松套管以使紧固光纤松弛置于螺旋钢带松套管内，紧固层直径为0.9mm，光缆外护套直径为5.0mm。
本实用新型既可用于电力传输，又能配合布里渊分布式光纤传感系统实时监测电缆温度和应力的变化，能有效防止电力事故的发生，保障国民的生命财产安全，具体的有益效果体现为：
(1)只对温度敏感的传感光缆部分，其光纤由耐高温材料涂覆，有效扩展了传感光纤的工作范围，外有刚性材料铠装保护，光纤松弛地置于之中，刚性材料承受了外界应力同时起到传导热量的作用，使光纤只对温度敏感；
(2)对温度和应力同时敏感的传感光缆，其光纤由耐高温材料涂覆，其外是紧固层保护，最外层是外护套，一方面传导热量，另一方面当电缆遭受人为破坏等外界应力时，又起到传导应力的作用；
(3)电力系统输电线缆，既是电力输送介质，又是传感光缆的监测对象。
附图说明
下面根据实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆的结构示意图。
图中：
1、光纤；2、涂覆层；3、紧固层；4、光缆铠装层；5、光缆外护套；6、中心加强件；7、填充物；8、电缆；9、混合缆内护套；10、混合缆加强层；11、混合缆防水层；12、混合缆外护套。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，包括内部的仅对温度变化敏感的传感光缆、对温度和应力同时敏感的传感光缆、若干电力系统输送电缆以及包裹于所有光缆与电缆外部的混合缆套体，其中的混合缆套体由内向外依次设置由高密度聚乙烯制成的混合缆内护套9、芳纶混合缆加强层10、混合缆防水层11以及阻燃混合缆外护套12，混合缆套体所包裹的内腔中心位置设有采用玻璃纤维增强型塑料制成并作为中心张力元件和防折元件的中心加强件6，此中心加强件6周围布置若干电缆8，每根光缆及电缆外部与混合缆套体之间设有由阻水油膏组成的填充物7。
如图1所示，本实用新型所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，所述混合缆套体内部的仅对温度变化敏感的传感光缆其结构由内向外依次包括光纤1、涂覆层2、紧固层3、光缆铠装层4、光缆外护套5，其中的光纤1(纤芯、包层)为单模光纤，纤芯直径为9um，包层直径为125um；其中的涂覆层2直径为250um并采用聚酰亚胺材料制成，聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，短期耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200℃～300℃，具有很好的温度特性，未填充塑料的抗张强度都在100Mpa以上，具有优良的机械性能；其中的紧固层3直径为0.9mm且采用聚酰胺纤维材料，具有耐磨、耐热、耐辐射和突出的电绝缘性能，在95％相对湿度下不受影响，能在200℃下长期工作，此部分松弛置于螺旋钢带松套管内，使光纤不因光缆弯曲或外力的影响；其中的光缆铠装层4直径为3.0mm且为螺旋钢带松套管，它承受外力和传导热量的作用，铠装保护内部光缆，使其只对温度敏感，螺旋钢带松套管远大于紧固光纤的尺寸，使得紧固光纤松弛置于螺旋钢带松套管内，使光纤不受光缆弯曲或外力的影响，只对温度敏感；其中的光缆外护套5直径为5.0mm且采用高密度聚乙烯，其热传导系数在高分子材料中相对较高，可将热量有效传递给内部光纤。
如图1所示，本实用新型所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，所述混合缆套体内部的对温度和应力同时敏感的传感光缆其结构由内向外依次包括光纤1、涂覆层2、紧固层3，其中的光纤1(纤芯、包层)为单模光纤，其纤芯直径为9um，包层直径为125um；其中的涂覆层2直径为250um且采用聚酰亚胺材料；其中的紧固层3直径为0.9mm且采用聚酰胺纤维材料。
以上本实用新型所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，可知只对温度变化敏感的传感光缆，螺旋钢带松套管相对而言远大于紧固光纤的尺寸，使得紧固光纤松弛置于螺旋钢带松套管内，使光纤不受光缆弯曲或外力的影响，只对温度敏感；光缆外护套采用高密度聚乙烯，其热传导系数在高分子材料中相对较高，可将热量有效地传递给内部光纤，从而消除外界应力影响，实现单独的温度测量；而对温度和应力同时敏感的传感光缆采用紧固光缆，对应力和温度同时敏感；再用只对温度变化敏感的传感光缆的测量值作为参考量，就可得到应变的信息，实现对应力的测量。
Claims (7)
1.一种可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：包括内部的仅对温度变化敏感的传感光缆、对温度和应力同时敏感的传感光缆、若干电力系统输送电缆以及包裹于所有光缆与电缆外部的混合缆套体，其中的混合缆套体由内向外依次设置混合缆内护套、芳纶混合缆加强层、混合缆防水层以及阻燃混合缆外护套。
2.根据权利要求1所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：所述混合缆套体内部的仅对温度变化敏感的传感光缆其结构由内向外依次包括光纤、涂覆层、紧固层、光缆铠装层、光缆外护套。
3.根据权利要求1所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：所述混合缆套体内部的对温度和应力同时敏感的传感光缆其结构由内向外依次包括光纤、涂覆层、紧固层。
4.根据权利要求2所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：所述光缆铠装层直径为3.0mm且为远大于紧固光纤尺寸的螺旋钢带松套管以使紧固光纤松弛置于螺旋钢带松套管内。
5.根据权利要求2或3任一项所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：所述紧固层直径为0.9mm。
6.根据权利要求2所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：所述光缆外护套直径为5.0mm。
7.根据权利要求1任一项所述的可温度与应力同时分布式监测的光电混合缆，其特征在于：所述混合缆套体所包裹的内腔中心位置设有采用玻璃纤维增强型塑料制成并作为中心张力元件和防折元件的中心加强件。
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