一种架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线制造技术

本发明专利技术涉及一种架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线。本发明专利技术的目的是解决光纤复合架空地线的断股问题，同时还将达到的目的包括节能降损、减少潜供电流、融冰除雪、野外取电。本发明专利技术的技术方案是：地线由内而外依次为光纤单元、导电磁性体内层、复合绝缘层和导电磁性体外层，其中：光纤单元为光纤套于光纤套管内；导电磁性体内层由多根镀锌钢丝绞制而成，所述光纤单元夹设于多根镀锌钢丝的中间；复合绝缘层由绝缘内层、主绝缘层和绝缘外层覆合而成，其中绝缘内层和绝缘外层为半导电层；导电磁性体外层由多根镀锌钢丝绞制而成，包覆于绝缘外层的外面。本发明专利技术适用于高压架空交流输电线路。

Double conductor insulated ground wire for lightning protection type optical fiber on overhead line

The present invention relates to a double conductor insulated ground wire for lightning protection type optical fiber on overhead transmission line. The purpose of the invention is to solve the problem of the broken stock of the optical fiber composite overhead ground wire, and the purpose of the invention is to reduce energy loss, reduce the potential supply current, melt the ice and snow, and take out the electricity in the field. The technical scheme of the invention is as follows: ground from the inside of fiber unit, magnetic conductive layer, an insulating layer and a composite body guide electromagnetic body outer layer, which is set in the optical fiber unit: optical fiber casing; the magnetic conductive body layer is composed of a plurality of galvanized steel wire is twisted, the middle of the optical fiber unit is arranged a plurality of galvanized steel wire; composite insulating layer composed of insulating layer, insulating layer and insulating layer covered together, wherein the insulating layer and the insulating layer is semi conductive layer; the outer layer is composed of a plurality of magnetic conductive galvanized steel wire is twisted, the insulating layer is coated on the outside. The invention is suitable for high voltage overhead AC transmission lines.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统高压架空线路中的地线，尤其是一种架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线。适用于高压架空交流输电线路。
技术介绍
现有技术中，光纤复合架空地线Opticalfibercompositeoverheadgroundwires(OPGW)是集光纤通信功能与输电线路避雷功能于一体的复合架空地线，属于电力系统专用的一种特种光缆线路。随着电力系统光纤通信网络的建设，光纤复合架空地线(OPGW)越来越大规模采用。目前使用的光纤复合架空地线结构如图1、图2所示，基本结构大致相同，光纤1套在光纤套管2内形成光纤单元(用于通信)，光纤单元夹设于呈梅花型的铝包钢线101中(铝包钢线提供机械强度)，最外层是铝合金线102(铝合金线易于导电)。但是由于过去对雷击造成光纤复合架空地线(OPGW)断股影响的认识不足，造成目前运行中的光纤复合架空地线(OPGW)耐雷击性能低下，在运行中的OPGW遭雷击而发生断股现象频繁发生。按照国际电工技术委员会IEC-60794-4-1(1999)光缆第4部份高压电力线架空光缆(OPGW)、IEEE美国电子和电气工程师协会、IEEEStd-1138-1994《用于公用电力线路的光纤架空地线复合缆(OPGW)的试验和性能使用标准》的要求，现有光纤复合架空地线中的外层金属线规定采用铝包钢线和铝合金线，由于铝的熔点较底，在受到雷击时容易烧熔断，采用这种结构的抗雷击性能较差，在高雷暴地区更加容易造成外层铝熔化损坏，影响光纤复合架空地线的作用，对高压输电线路以及电力通讯构成了严重威胁。事实上，自20世纪90年代以来，复合光纤地线的断线问题已经是一个国际性的技术难题：日本在1983～1992年十年间共发生10次，约为0.08次/年百千米；德国每年都有OPGW雷击断股事件发生，一般断1～2股，最多断7股；据报导，在我国500kV线路上，每年都有OPGW雷击断股事件发生，从2000年至2005年3月，在21条500kV线路上共发生47次雷击断股事件，一般断1～2股，最多断10股，有的线路甚至每年都有断股事件发生。据申请人的检索，目前在该领域有所改进的方案有：1、中天日立光缆有限公司申请的“一种外缠式融冰光纤复合架空地线”，专利号：201320492612.8，是针对冰灾多发地区设计的一种外缠式融冰光纤复合架空地线，在地线覆冰时，利用绝缘扁线进行通电流升温融冰，杜绝线缆覆冰后的线缆杆塔断倒导致的长时间停电事故。2、江苏中天科技股份有限公司、中国电力科学研究院、国家电网公司、国网四川省电力公司申请的“一种内嵌式可融冰光纤复合架空地线”，专利号：201420251323.3，针对冰雪灾害多发地区设计的一种嵌入式可融冰光纤复合架空地线，地线中嵌有绝缘导体，可以在地线覆冰时，对导体进行通电融冰；通过内嵌的绝缘导体给各种智能化监测设备、通信中继设备远端供电。3、广东电网公司电力调度控制中心、中国电力科学研究院、中国能源建设集团广东省电力设计研究院申请的“耐雷击光纤复合架空地线”，专利号：201220570388.5。耐雷击光纤复合架空地线主要用于电力系统光纤通信网络的建设，兼具避雷分流的功能和光纤通讯等功能，并且具有良好的抗雷击性能，能够适用高雷暴地区。以上三个专利与传统的光纤复合架空地线相比在融冰方面有了改进，但由于仍然是沿用了以铝包钢+铝合金作为导电体的方式，在受到雷击后还是频繁断股，因此，至今国家层面的电力通信主管部门仍没有大规模推广应用这些方案。申请人认为，上述现有的和改进的技术方案为什么仍然没有解决光纤复合架空地线的断股问题，其根本原因是用错了材料，即使用了铝包钢线和铝合金。经研究，雷电流是一个非周期的瞬态电流，通常是很快上升到峰值，然后较为缓慢的下降。雷电流的波头非常地陡。由于在雷电流波的起始和峰值处常常叠加有振荡，很难确定其真实零点和到达峰值的时间，因此，通常用视在波头时间t1和视在波长时间t2来表示雷电流的上升时间和半峰值宽度，一般记为t1/t2,如图3所示。通过对雷电流的频谱分析可知：1)雷电流的实质是一种高频脉冲，且随着频率的升高而递减。在波尾相同时，波前越陡高次谐波越丰富；在波前相同的情况下，波尾越长低频部分越丰富；2)雷电的能量主要集中在低频部分，约90％以上的雷电能量分布在频率为100kHz以下，这说明只要防止100kHz以下频率的雷电流窜入，就能把雷电流能量消减90％以上。对于高频脉冲而言，如使用了非铁磁材料或者是弱铁磁性材料(铝包钢线等)，由于铝为非导磁材料，在雷电流高频能量传递中因为没有导磁性而出现磁链断裂，即会引起磁能量的传递失败进而迫使雷电能量向光、热转换后将会产生巨大的热能，进而将铝线熔化。而现有实施的国际电工委员会IEC和美国电子电气学会IEEE在光纤复合地线的标准规程设计中，对最外层的要求恰恰规定了要采用铝包钢或者铝合金材料，这样在雷电流来临时，致使磁链不能有效传递，反而使铝层熔化，造成断线事故。这是造成近几十年来故障情况不断的根本原因。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术要解决的技术问题是：根据雷电流的特性和铁磁材料具有消纳雷电场能量的原理，提供一种架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线，其主要目的是解决光纤复合架空地线的断股问题，同时还将达到的目的包括节能降损、减少潜供电流、融冰除雪、野外取电。本专利技术所采用的技术方案是：架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线，其特征在于，所述地线由内而外依次为光纤单元、导电磁性体内层、复合绝缘层和导电磁性体外层，其中：所述光纤单元为光纤套于光纤套管内；所述导电磁性体内层由多根镀锌钢丝绞制而成，所述光纤单元夹设于多根镀锌钢丝的中间；所述复合绝缘层由绝缘内层、主绝缘层和绝缘外层覆合而成，其中绝缘内层和绝缘外层为半导电层；所述导电磁性体外层由多根镀锌钢丝绞制而成，包覆于绝缘外层的外面。所述光纤套管采用带磁性的不锈钢制成，优选马氏体不锈钢。所述镀锌钢丝采用软磁性钢丝镀锌；或者马氏体不锈钢丝镀锌。所述导电磁性体内层和导电磁性体外层的导体截面积均不小于50mm2。所述半导电层厚度为1～3mm，半导电层的原料按以下重量％配制：石墨10～20铁粉5～10交联聚乙烯余量。所述主绝缘层厚度为3～25mm，主绝缘层的原料按以下重量％配制：镁锌铁氧体粉末20～30交联聚乙烯余量。本专利技术的有益效果是：1)、采用双层带有磁性的镀锌不锈钢丝作为导体后，可迅速将雷电能量引排入大地，从根本上解决了光纤复合架空地线的断股问题，保护了光纤的正常通信。2)、复合绝缘层的设置使得内外两层导体与绝缘层之间形成了电容效应，相当于给具有高频特性的雷电波提供了一个能量传递通道，有助于地线快速排雷，保护地线不被打断。3)、外层导体因绝缘层的存在而悬空，这样就切断了地线与大地之间的电流通路，消除了架空地线上的电能损耗，达到节能降损目的。4)、减少潜供电流，提高供电的可靠性。5)、解决了输电线路监测装置在运行中野外取电困难的问题，同时可供照明用电。附图说明图1、图2分别是本专利技术
技术介绍
光纤复合架空地线的两种结构图。图3是雷电流的波形示意图。图4是本专利技术光纤复合架空地线的截面图。图5是本专利技术光纤复合架空地线的立体分解图。具体实施方式如图4、图5所示，本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线，其特征在于：所述地线由内而外依次为光纤单元、导电磁性体内层(3)、复合绝缘层(4)和导电磁性体外层(5)，其中：所述光纤单元为光纤(1)套于光纤套管(2)内；所述导电磁性体内层(3)由多根镀锌钢丝绞制而成，所述光纤单元夹设于多根镀锌钢丝的中间；所述复合绝缘层(4)由绝缘内层(4－1)、主绝缘层(4－2)和绝缘外层(4－3)覆合而成，其中绝缘内层(4－1)和绝缘外层(4－3)为半导电层；所述导电磁性体外层(5)由多根镀锌钢丝绞制而成，包覆于绝缘外层(4－3)的外面。

【技术特征摘要】
1.一种架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线，其特征在于：所述地线由内而外依次为光纤单元、导电磁性体内层(3)、复合绝缘层(4)和导电磁性体外层(5)，其中：所述光纤单元为光纤(1)套于光纤套管(2)内；所述导电磁性体内层(3)由多根镀锌钢丝绞制而成，所述光纤单元夹设于多根镀锌钢丝的中间；所述复合绝缘层(4)由绝缘内层(4－1)、主绝缘层(4－2)和绝缘外层(4－3)覆合而成，其中绝缘内层(4－1)和绝缘外层(4－3)为半导电层；所述导电磁性体外层(5)由多根镀锌钢丝绞制而成，包覆于绝缘外层(4－3)的外面。2.根据权利要求1所述的架空线路上防雷击型带光纤的双导体绝缘地线，其特征在于：所述光纤套管(2)采用带磁性的不锈钢制成，优选马氏体不锈钢。3.根据权利要求1所述的架空线路上防雷击型带光纤的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，张京伦，
申请(专利权)人：张兴莲，张京伦，
类型：发明
国别省市：浙江;33