碳纤维铝合金自测温光电复合电缆制造技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维铝合金自测温光电复合电缆，包括缆芯和从内到外依次包覆在所述的缆芯外的包带层、内衬层、铠装层和外护层；所述的缆芯包括碳纤维复合芯、三根扇环形铝合金电单元、一根光单元和扇环形的填充单元；所述光单元中的至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤。本发明专利技术的有益效果是：节省了相对更稀缺的铜资源，缩小了成品的外径，而且减少了填充物的填充量；不光能够通信，还能实时监测电缆温度；强度更大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电缆，尤其涉及一种碳纤维铝合金自测温光电复合电缆。
技术介绍
目前低压电力电缆与光单元相复合的电缆，其电缆缆芯中的电单元都为圆形结构，工艺控制和操作较为简单，但大截面的电单元之间的间隙很大，而为了保证成品电缆的外观圆整，在电单元之间的间隙中需要填充大量的填充材料，这使得缆芯的外径很大，导致钢带等辅助材料和外护层材料用量的相应增加，即增加了成本，也给包装、运输等带来不便。并且目前的电缆，多采用铜作为导体。而铜的储量有限，价格很高，我国是一个铝矿资源丰富的国家，据有关方面公布，铝矿储量为30亿吨，占世界总量的12%。此外，现有的导线抗拉强度还不够，对冰冻雨雪等自然灾害承受力低；现有光电复合电缆，具有光纤通信功能和电力传输功能，可以实现各种控制信号、网络信号以及电力的传输，适应电信网、广电网、互联网、电力网多网融合的使用需要。但是，这种光电复合电缆在运行中温升情况无法监测，容易发生因电力导线负载增加引起升温导致整个电缆损坏的现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种碳纤维铝合金自测温光电复合电缆，克服上述缺陷。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为: 一种碳纤维铝合金自测温光电复合电缆，其特征在于，包括缆芯和从内到外依次包覆在所述的缆芯外的包带层、内衬层、铠装层和外护层；所述的缆芯包括碳纤维复合芯、三根扇环形铝合金电单元、一根光单元和扇环形的填充单元；所述碳纤维复合芯由碳纤维丝和陶瓷纤维丝组成，在所述碳纤维复合芯外设置有护套；三根扇环形铝合金电单元和填充单元依次紧贴围成一个圆环，且扇环形铝合金电单元和填充单元的内侧面与碳纤维复合芯外的护套紧贴；所述的光单元设置在所述的填充单元中，所述碳纤维复合芯、扇环形铝合金电单元、光单元和填充单元全部绞合形成缆芯；所述的电单元包括导体和绝缘层。所述的光单元包括多根光纤和从内到外依次设置的松套管、非金属加强层和护套，所述的松套管套在所述的光纤外，所述的松套管内填充满干式阻水物，所述的非金属加强层内设置有多根均匀分布的阻水纱，所述的非金属加强层与所述的护套之间嵌有撕裂绳；至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。所述的非金属加强层的材料为高强度纤维纱。所述的填充单元的材料为聚烯烃。本专利技术的有益效果是: 采用了铝代替铜，极大地节省了相对更稀缺的铜资源。由于将缆芯中三根电单元和填充单元加工成扇环形，并紧贴在碳纤维复合芯上，使整根缆芯的结构紧凑，缩小了成品的外径，而且减少了填充物的填充量，也减少了钢带等辅助材料和外护层材料的用量，降低了成本；此外，光单元中采用高强度纤维纱做非金属加强层的材料，提高了光单元的机械性能，也延长了电缆的使用寿命。采用了陶瓷纤维和碳纤维复合结构，不仅具有碳纤维材料的优点，强度更大。实际生产中如使用本专利技术的电缆，既可以正常输送电能，又能进行通讯，还能自身进行温度测量。这样就节省了为了电力通讯而增加的ADSL、OPGW等设备，也能减少因为OPGW引起的雷击等事故威胁。另外还能节省目前工作中采取的使用很高成本的GPS导线测温设备，节省巨大的成本。在将本专利技术的电缆作为传输电力的线路时，工作人员可以根据所述导线测量到线路温度来直接确定线路的实际承载状况。本专利技术对加强导线在线监测、掌握温度变化、提高导线传输容量、降低线损、提高电网运行安全、增加通信备份、解决全方位通信方案等等方面都显示出具大的经济效益和社会效益，尤其在当下国家全力建设环保型、经济型社会的主潮流中更加显示出强大的现实意义。【附图说明】图1为本专利技术的横截面示意图； 图2为本专利技术中光单元的横截面示意图。【具体实施方式】如图所示，一种碳纤维铝合金自测温光电复合电缆，包括缆芯和从内到外依次包覆在所述的缆芯外的包带层4、内衬层3、铠装层2和外护层I ;所述的缆芯包括碳纤维复合芯6、三根扇环形铝合金电单元7、一根光单元5和扇环形的填充单元8 ;所述碳纤维复合芯6由碳纤维丝9和陶瓷纤维丝10组成，在所述碳纤维复合芯外设置有护套11 ;三根扇环形铝合金电单元7和填充单元8依次紧贴围成一个圆环，且扇环形铝合金电单元7和填充单元8的内侧面与碳纤维复合芯6外的护套11紧贴；所述的光单元5设置在所述的填充单元8中，所述碳纤维复合芯6、扇环形铝合金电单元7、光单元5和填充单元8全部绞合形成缆芯；所述的电单元7包括导体和绝缘层。所述碳纤维复合芯6包括碳纤维丝9和陶瓷纤维丝10，通过将成股的碳纤维丝9和陶瓷纤维丝10绞合后，采用树脂浸溃，而后采用烘箱固化而成。在本实施例中，所述碳纤维丝9为一根，所述陶瓷纤维丝10为六根。光单元5包括多根光纤51和从内到外依次设置的松套管52、非金属加强层53和护套54，松套管52套在光纤51外，松套管52内填充满干式阻水物55，非金属加强层53内设置有多根均匀分布的阻水纱56，非金属加强层53与护套54之间嵌有撕裂绳57 ;至少一根光纤为刻写有测温光栅的光栅光纤，光栅光纤上每间隔预定的距离形成一个光栅测温点，预定的距离为300-500米。非金属加强层53的材料为高强度纤维纱，填充单元8的材料为聚烯烃。本专利技术采用直接在光纤上制作刻录光栅的方法进行测温导体制造。用光纤刻录成的光栅光纤是利用光纤材料的光敏性，通过特殊的加工方式，使纤芯内形成空间相位光栅，局部形成一个窄带的反射镜面，对特定波长的光形成反射。当光纤的温度发生变化时，光栅的周围会随着光纤的热胀冷缩发生变化，该变化会改变反射波长，通过测量反射光的波长变化，便可测量出光栅所处位置的光纤感应温度。同样，通过测量反射光的延迟，可得知光栅的位置。这就是利用光栅光纤测温的原理。直接刻光栅的方式不产生附加损耗，不会影响测量距离，这种制作方式要好于熔接的制作方式。通过光纤刻录成的光栅光纤测温方式由于是特制有针对性的光纤，反射信号强，因此对设备的发射功率和接收灵敏度要求都低于拉曼反射测温方式，且设备的稳定性好。同时带来的好处是测量距离远，测量距离可以在10km以上，测量精度在±2°C以内。这些光纤中的至少一根光纤上进行刻写光栅，在设定的位置进行刻写光栅，通过发射光信号测量不同位置光栅的感应温度。这就是实现了利用光栅光纤测温。本专利技术不需要测量整条线路的连续温度分布，可以选用每300?500米一个测量点，或在弧垂最低点加大分布光栅点，选用光栅光纤的测温方式监控线路温度变化，可随时通过掌握的温度调整输传容量。优选地，可选择300米、400米、500米作为相邻测温点的间隔距离。根据本专利技术的一个具体实施例，光单元内部穿有24根光纤，在这24根光纤中的8根光纤上进行刻写光栅。在这8根光纤中的每根上都刻录15个光栅，即每根上共15个测温点。在该实施例中，使用24根光纤中的16根光纤进行通讯，利用24根光纤中的8根刻录有光栅的光纤进行测温。实践证明，该方法能够达到较好的效果。实际生产中如使用本专利技术的电缆，既可以正常输送电能，又能进行通讯，还能自身进行温度测量。这样就节省了为了电力通讯而增加的ADSL、OPGW等设备，也能减少因为OPGW引起的雷击等事故威胁。另外还能节省目前工作中采取的使用很高成本的GPS导线测温设备，节省巨大的成本。在将本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维铝合金自测温光电复合电缆，其特征在于，包括缆芯和从内到外依次包覆在所述的缆芯外的包带层、内衬层、铠装层和外护层；所述的缆芯包括碳纤维复合芯、三根扇环形铝合金电单元、一根光单元和扇环形的填充单元；所述碳纤维复合芯由碳纤维丝和陶瓷纤维丝组成，在所述碳纤维复合芯外设置有护套；三根扇环形铝合金电单元和填充单元依次紧贴围成一个圆环，且扇环形铝合金电单元和填充单元的内侧面与碳纤维复合芯外的护套紧贴；所述的光单元设置在所述的填充单元中，所述碳纤维复合芯、扇环形铝合金电单元、光单元和填充单元全部绞合形成缆芯；所述的电单元包括导体和绝缘层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦强启，王永祥，孟哲，姜新斌，刘平，欧阳斌，祝炳臣，高顺林，蒿军鹏，李习伟，
申请(专利权)人：河南中录电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41