一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜的製作方法
2023-05-16 13:17:11 1
專利名稱：一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力輸送領域，尤其涉及一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜。
背景技術：
電力遠距離輸送，通常採用電纜，一種常見的高架電纜通常採用鋼芯鋁絞線，它由鋼絲和導電鋁絲兩個重要部分組成。鋼絲的作用是承擔整個電纜的懸空載荷，鋁絲起導電作用。鋼絲的優點是具有強的承載能力，但缺點是自身的重量大，抗拉強度小，鋼芯的熱膨脹係數大。如果再考慮電線附有冰雪或承受強風作用，抵抗外力能力差，對帶有沉重電纜的懸空支架有很高的要求，要求懸空支架不僅強，而且剛度要好，並且懸空支架的高度足夠 高，這個電力輸送帶來了極大的成本負擔。現有光電複合纜，具有光纖通信功能和電力傳輸功能，可以實現各種控制信號、網絡信號以及電力的傳輸，適應電信網、廣電網、網際網路、電力網多網融合的使用需要。但是，這種光電複合纜在運行中溫升情況無法監測，容易發生因電力導線負載增加引起升溫導致整個電纜損壞的現象。
發明內容本實用新型的目的是提供一種有測溫功能的碳纖維光電複合電纜，能夠對運行中的光電複合纜的升溫情況實行監測，一旦發現電纜溫度超出規定值，可以及時減少電力導線負載，避免電纜的損壞，並且克服鋼芯鋁線重量大、熱膨脹係數大等缺陷。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜，包括多股鋼芯鋁絞線和不鏽鋼光單元，多股鋼芯鋁絞線形成絞合層，在絞合層內部容納不鏽鋼光單元；所述的不鏽鋼光單元為由若干條光纖置於一個不鏽鋼保護管內組成，不鏽鋼保護管採用松套結構，不鏽鋼保護管空隙內連續填充的阻水物；所述的不鏽鋼光單元與鋼芯鋁絞線複合，並沿鋼芯鋁絞線延伸，其中，至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖；所述的絞合層內還設置一根或多根支撐芯材，所述支撐芯材包括縱向延伸的高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束主芯，和呈螺旋狀連續纏繞主芯的高強玻璃纖維束，以及將高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束、高強玻璃纖維束固結為一體的改性熱塑性樹脂；光柵光纖上每間隔預定的距離形成一個光柵測溫點，預定的距離為300-500米。本實用新型的有益效果是實際生產中如使用本實用新型的光纖測溫複合導線，既可以正常輸送電能，又能進行通訊，還能自身進行溫度測量。這樣就節省了為了電力通訊而增加的ADSL、0PGW等設備，也能減少因為OPGW引起的雷擊等事故威脅。另外還能節省目前工作中採取的使用很高成本的GPS導線測溫設備，節省巨大的成本。在將光纖測溫複合導線作為傳輸電力的線路時，工作人員可以根據光纖測溫複合導線測量到線路溫度來直接確定線路的實際承載狀況。本實用新型對加強導線在線監測、掌握溫度變化、提高導線傳輸容量、降低線損、提高電網運行安全、增加通信備份、解決全方位通信方案等等方面都顯示出具大的經濟效益和社會效 益，尤其在當下國家全力建設環保型、經濟型社會的主潮流中更加顯示出強大的現實意義。
圖I是本實用新型的具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜示意性截面圖。圖2是碳纖維光電複合電纜的結構示意圖。圖3是碳纖維光電複合電纜內不鏽鋼光單元與光柵光纖位置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。圖I示出了具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜的示意性截面圖。本實用新型是在導線的鋼芯鋁絞線I中的一股鋼芯2換成內部穿有數十根光纖4的不鏽鋼光單元，利用其中的光纖進行電力的通訊、保護、自動裝置；並且在其中的幾根光纖上進行刻寫光柵，通過經刻寫光柵的光纖直接對導線進行溫度測量。不鏽鋼光單元為由若干條光纖4置於一個不鏽鋼保護管內組成，不鏽鋼保護管採用松套結構，對光纖起機械緩衝、防止絞合金屬線的側向壓力並起隔熱保護作用；不鏽鋼保護管空隙內連續填充合適的阻水物，阻水物能有效防止潮氣或水份滲進光單元，不損害光纖傳輸特性和使用壽命；不鏽鋼保護管外擠包一層鋁層，有效防止防止不同材料形成的電位腐蝕。圖2示出了光纖測溫複合導線結構示意圖。參照圖2，本實用新型提供了一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜，包括多股鋼芯鋁絞線1，還包括光纖4，該光纖與鋼芯鋁絞線複合，並沿鋼芯鋁絞線延伸，其中至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖。其中，多股鋼芯鋁絞線形成絞合層，在絞合層內部容納光纖。其中，絞合層內還設置一根或多根支撐芯材2。所述支撐芯材2包括縱向延伸的高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束主芯，和呈螺旋狀連續纏繞主芯的高強玻璃纖維束，以及將高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束、高強玻璃纖維束固結為一體的改性熱塑性樹脂另外，本實用新型還具有測溫功能。其中，光柵光纖上每間隔預定的距離形成一個光柵測溫點，預定的距離為300-500米。本實用新型採用直接在光纖上製作刻錄光柵的方法進行測溫導體製造。用光纖刻錄成的光柵光纖是利用光纖材料的光敏性，通過特殊的加工方式，使纖芯內形成空間相位光柵，局部形成一個窄帶的反射鏡面，對特定波長的光形成反射。當光纖的溫度發生變化時，光柵的周圍會隨著光纖的熱脹冷縮發生變化，該變化會改變反射波長，通過測量反射光的波長變化，便可測量出光柵所處位置的光纖感應溫度。同樣，通過測量反射光的延遲，可得知光柵的位置。這就是利用光柵光纖測溫的原理。直接刻光柵的方式不產生附加損耗，不會影響測量距離，這種製作方式要好於熔接的製作方式。通過光纖刻錄成的光柵光纖測溫方式由於是特製有針對性的光纖，反射信號強，因此對設備的發射功率和接收靈敏度要求都低於拉曼反射測溫方式，且設備的穩定性好。同時帶來的好處是測量距離遠，測量距離可以在IOOkm以上，測量精度在±2°C以內。[0018]圖3示出了光纖測溫複合導線內光纖與光柵光纖位置示意圖。參照圖3，根據本實用新型的一個具體實施例，在普通導線的鋼芯鋁絞線I中的一股鋼芯2改為內部可以穿有高達數十根光纖的不鏽鋼光單元3，並在這些光纖中的幾根光纖5上進行刻寫光柵。將其中幾根光纖5在設定的位置進行刻寫光柵，通過發射光信號測量不同位置光柵的感應溫度。這就是實現了利用光柵光纖測溫。本實用新型不需要測量整條線路的連續溫度分布，可以選用每300 500米一個測量點，或在弧垂最低點加大分布光柵點，選用光柵光纖的測溫方式監控線路溫度變化，可隨時通過掌握的溫度調整輸傳容量。優選地，可選擇300米、400米、500米作為相鄰測溫點的間隔距離。根據本實用新型的一個具體實施例，將普通鋼芯鋁絞線I的7根鋼芯2中的I根替換為內部穿有24根光纖的不鏽鋼光單元3，並在這24根光纖中的8根光纖5上進行刻寫光柵。在這8根光纖中的每根上都刻錄15個光柵，即每根上共15個測溫點。在該實施例中，使用24根光纖中的16根光纖進行通訊，利用24根光纖中的8根刻錄有光柵的光纖進行測溫。實踐證明，該方法能夠達到較好的效果。實際生產中如使用本實用新型的光纖測溫複合導線，既可以正常輸送電能，又能進行通訊，還能自身進行溫度測量。這樣就節省了為了電力通訊而增加的ADSL、OPGW等設備，也能減少因為OPGW引起的雷擊等事故威脅。另外還能節省目前工作中採取的使用很高成本的GPS導線測溫設備，節省巨大的成本。在將光纖測溫複合導線作為傳輸電力的線路時，工作人員可以根據光纖測溫複合導線測量到底線路溫度來直接確定線路的實際承載狀況。
權利要求1.一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜，其特徵在於，包括多股鋼芯鋁絞線和不鏽鋼光單元，多股鋼芯鋁絞線形成絞合層，在絞合層內部容納不鏽鋼光單元；所述的不鏽鋼光單元為由若干條光纖置於一個不鏽鋼保護管內組成，不鏽鋼保護管採用松套結構，不鏽鋼保護管空隙內連續填充的阻水物；所述的不鏽鋼光單元與鋼芯鋁絞線複合，並沿鋼芯鋁絞線延伸，其中，至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖；所述的絞合層內還設置一根或多根支撐芯材，所述支撐芯材包括縱向延伸的高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束主芯，和呈螺旋狀連續纏繞主芯的高強玻璃纖維束，以及將高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束、高強玻璃纖維束固結為一體的改性熱塑性樹脂；光柵光纖上每間隔預定的距離形成一個光柵測溫點，預定的距離為300-500米。
專利摘要本實用新型涉及一種具有測溫光柵的碳纖維光電複合電纜，包括多股鋼芯鋁絞線和不鏽鋼光單元，多股鋼芯鋁絞線形成絞合層，在絞合層內部容納不鏽鋼光單元；所述的不鏽鋼光單元與鋼芯鋁絞線複合，並沿鋼芯鋁絞線延伸，其中，至少一根光纖為刻寫有測溫光柵的光柵光纖；所述的絞合層內還設置一根或多根支撐芯材，所述支撐芯材包括縱向延伸的高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束主芯，和呈螺旋狀連續纏繞主芯的高強玻璃纖維束，以及將高性能碳纖維束、高強度玄武巖纖維束、高強玻璃纖維束固結為一體的改性熱塑性樹脂；光柵光纖上每間隔預定的距離形成一個光柵測溫點，預定的距離為300-500米。本實用新型的電纜既可以實時測溫，同時具有強度高、重量輕、低懸垂等優點。
文檔編號H01B9/00GK202512945SQ20122017028
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者不公告發明人 申請人:河南科信電纜有限公司