申请/专利权人：广西广缆科技集团有限公司

申请日：2018-09-27

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109148028B

主分类号：H01B7/32

分类号：H01B7/32;H01B11/22;H01B7/18;H01B7/02;H01B7/22;H01B13/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.01.29#实质审查的生效;2019.01.04#公开

摘要：本发明公开了一种智能电缆，所述智能电缆包括电力电缆单元和包覆在电力电缆单元内的测温光缆单元和通信光缆单元，测温光缆单元均匀分布在通信光缆单元圆周外围，且在通信光缆单元外依次通过高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层将测温光缆单元包覆在通信光缆单元的圆周外围，在所述内绝缘屏蔽层的外围均匀分布有加强件，所述电力电缆单元包括绕包带保护层以及由绕包带保护层包覆的多根缆芯导体和依次包覆在每根缆芯导体外的硅橡胶绝缘层和外绝缘屏蔽层。本发明的智能电缆提高了测温光缆单元和通信光缆单元应变力，保证光纤传输性能不受影响，实现电缆负载运行情况的实时智能在线监测，保证供电、通信、在线监测同步进行，而且结构简单，成本低。

主权项：1.一种智能电缆，其特征在于：所述智能电缆包括电力电缆单元和包覆在电力电缆单元内的测温光缆单元和通信光缆单元，所述测温光缆单元均匀分布在通信光缆单元圆周外围，且在通信光缆单元外依次通过高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层将所述测温光缆单元包覆在通信光缆单元的圆周外围，在所述内绝缘屏蔽层的外围均匀分布有加强件，所述电力电缆单元包括绕包带保护层以及由绕包带保护层包覆的多根缆芯导体和依次包覆在每根缆芯导体外的硅橡胶绝缘层和外绝缘屏蔽层，每根缆芯导体之间通过加强件分隔后均匀分布于绝缘屏蔽层的外围，所述硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成绝缘保护层与高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成屏蔽层之间且呈两圆相交方式设置，且所述高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成的屏蔽层相互嵌入在硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层内，在每根缆芯导体外的硅橡胶绝缘层和外绝缘屏蔽层依次共挤在高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层内形成相互混合交错的绝缘屏蔽体，在所述绕包带保护层与内绝缘屏蔽层之间形成的缝隙中填充有填充层所述缆芯导体的数量为三条，所述加强件的数量为三个，三条缆芯导体之间以及三个加强件之间都分别呈120°分布在绕包带保护层与内绝缘屏蔽层之间；在所述加强件的表面边缘设置有沿轴向方向的通孔，所述加强件由一条或两条以上的钢丝与纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶在260℃～280℃高温熔融挤出形成的长条状或长片状；所述通信光缆单元至少包括一条多模光纤和两条光栅光纤，所述测温光缆单元的数量为三个，每个测温光缆单元中至少包括一根测温传感光纤，所述测温传感光纤设置在高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层以及在硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层内，且以正弦波方式呈纵向延伸设置而成。

全文数据：一种智能电缆技术领域本发明属于电力电缆技术领域，尤其涉及一种智能电缆。背景技术电力电缆powercable，用于传输和分配电能的电缆，常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及翻山、过江、过海的水下输电电缆，当受到冰雪或承受强风作用，现有的电缆抵抗外力能力变差，给电力电缆输送带来了极大的成本负担，并影响到电能的正常输送。随着智能电网建设的发展与推进，配电网的自动化控制、电力传输信息远程采集、电缆运行状况的在线检测以及电网与电力用户的双向互动等智能电网的智能化建设，都需要电力信息通信向高速、可靠、安全的方向发展。为此电力电缆应当具有通信光纤与电力电缆复合在一起的复合型智能电缆，则可做到供电线路与信息通信网络线路进行同步敷设，实现供电、通信、在线监测同步进行，以达到一缆多用的目标。目前国内还没有专业生产复合型智能电缆的厂家；传统生产工艺落后，结构设计不合理，敷设面积大，生产成本高，而且成品率低；加上近年来对电缆的高阻燃、环保的要求越来越高，致使许多厂家由于现有技术，不能设计、生产出满足技术要求的智能环保的中压电力电缆产品。发明内容本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种智能电缆，本发明的智能电缆提高了测温光缆单元和通信光缆单元应变力，保证光纤传输性能不受影响，实现电缆负载运行情况的实时智能在线监测，保证供电、通信、在线监测同步进行，而且结构简单，成本低。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供了一种智能电缆，所述智能电缆包括电力电缆单元和包覆在电力电缆单元内的测温光缆单元和通信光缆单元，所述测温光缆单元均匀分布在通信光缆单元圆周外围，且在通信光缆单元外依次通过高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层将所述测温光缆单元包覆在通信光缆单元的圆周外围，在所述内绝缘屏蔽层的外围均匀分布有加强件，所述电力电缆单元包括绕包带保护层以及由绕包带保护层包覆的多根缆芯导体和依次包覆在每根缆芯导体外的硅橡胶绝缘层和外绝缘屏蔽层，每根缆芯导体之间通过加强件分隔后均匀分布于绝缘屏蔽层的外围，所述硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成绝缘保护层与高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成屏蔽层之间且呈两圆相交方式设置，且所述高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成的屏蔽层相互嵌入在硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层内，在每根缆芯导体外的外绝缘屏蔽层之间通过，在所述绕包带保护层与内绝缘屏蔽层之间形成的缝隙中填充有填充层。优选的，所述电力电缆单元还包括防火绝缘层和外护套层，所述防火绝缘层和外护套层由外绝缘屏蔽层向外依次包覆形成一整体。上述方案进一步优选的，所述缆芯导体的数量为三条，所述加强件的数量为三个，三条缆芯导体之间以及三个加强件之间都分别呈120°分布在绕包带保护层与内绝缘屏蔽层之间。上述方案进一步优选的，在所述加强件的表面边缘设置有沿轴向方向的通孔，所述加强件所述加强件的横截面的外形呈平滑的表面、凹凸起伏的表面或瓦楞状曲面。上述方案进一步优选的，所述测温光缆单元设置在所述硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层与高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成的屏蔽层之间且呈两圆相交的弧形体中。上述方案进一步优选的，所述绕包带保护层为包镀锌或镀铜带螺旋铠装层，所述外护套层为无卤低烟高阻燃聚烯烃外护套层。上述方案进一步优选的，所述高阻燃防护层为防火泥层或为玻璃纤维带制成的阻燃层，所述填充层由纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶制成。上述方案进一步优选的，所述通信光缆单元至少包括一条多模光纤和两条光栅光纤，所述测温光缆单元的数量为三个，每个测温光缆单元中至少包括一根测温传感光纤。上述方案进一步优选的，所述测温传感光纤设置在高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层以及在硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层内，且以正弦波方式呈纵向延伸设置而成。综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果是：1本发明采用多层连续共挤两层或3层以上方式挤出质量好智能电缆，挤出温度采用85℃～140℃温度以及250℃～290℃熔融共混挤出，确保电缆优异的绝缘、机械性能、输电性能和通信性能，所述内外绝缘屏蔽层不仅可有效防止漏电的发生，而且提高了电缆的内部和外部之间的电磁干扰，阻燃防护提高了测温光纤的阻燃性能和安全可靠性；并且减少外界或内部因素对测温光纤及通信光纤的电磁干扰，并使径向电场均匀分布；确保测温光纤及通信光纤的高效稳定传输，减少失真。2本发明智能电缆中的电力电缆单元、测温光缆单元、通信光缆单元和加强件之间的位置布局设置合理，缩小了电缆的整体外径，并且增强了电缆的紧凑性，节约材料；可以减少通信光纤的而外损耗，提高了测温光缆单元和通信光缆单元应变力，保证光纤传输性能不受影响，实现电缆负载运行情况的实时智能在线监测，保证供电、通信、在线监测同步进行。3本发明的电力电缆在高温火焰烧蚀条件下能确保电缆不受损伤，在本发明中，耐火性能实验要求符合高温防火阻燃电缆按照GBT19216.21-2003的标准，不仅能起到较好的阻燃效果隔绝火焰，而且还可以保证火灾情况下保证了电力、通讯的畅通，如有异常热量集中，会通过测温光纤或通信光纤通传递到远端的光检测设备上，可快速了解异常点的状况并进行及时地处理，可有效的延长电缆寿命并降低电力传输线路的故障率。附图说明图1是本发明的一种智能在线监测的电力电缆的结构示意图；图2是本发明的测温传感光纤的嵌入布局的结构示意图图3是本发明的在线监测装置的监测电路原理图；图4是本发明的电力电缆在线监原理图；附图中，1-电力电缆单元，2-测温光缆单元，3-通信光缆单元，4-加强件，20-高阻燃防护层，21-内绝缘屏蔽层，100-缆芯导体，101-硅橡胶绝缘层，102-外绝缘屏蔽层，103-填充层，104-防火绝缘层，105-防火绝缘层，106-外护套层，200-弧形体200，201-测温传感光纤。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。如图1和2所示，根据本发明的一种智能电缆，所述智能电缆包括电力电缆单元1和包覆在电力电缆单元1内的测温光缆单元2和通信光缆单元3，所述测温光缆单元2均匀分布在通信光缆单元3圆周外围，且在通信光缆单元3外依次通过高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21将所述测温光缆单元2包覆在通信光缆单元3的圆周外围，在所述内绝缘屏蔽层21的外围均匀分布有加强件4，所述电力电缆单元1包括绕包带保护层104以及由绕包带保护层104包覆的多根缆芯导体100和依次包覆在每根缆芯导体100外的硅橡胶绝缘层101和外绝缘屏蔽层102，每根缆芯导体100之间通过加强件4分隔后均匀分布于绝缘屏蔽层21的外围。在本发明中，所述电力电缆单元1还包括防火绝缘层105和外护套层106，所述防火绝缘层104和外护套层106由外绝缘屏蔽层102向外依次包覆形成一整体，所述绕包带保护层104为包镀锌或镀铜带螺旋铠装层，也可以使用镀锌带或镀铜带编织而成，其编织密度不小于80％，大大增加了电缆机械强度以防止来自径向或纵向外力对电缆的破环，也能间接的了减少外界或内部对电缆的电磁干扰，确保测温传光纤及通信光纤的高效稳定传输，减少失真。所述外护套层106为无卤低烟高阻燃聚烯烃外护套层，采用交联聚烯烃绝缘材料制成，具有良好绝缘效果，还可以有效地确保电力电缆具有无卤低烟阻燃性能，而且还有效提高了电力电缆的散热效果。所述硅橡胶绝缘层101和绝缘屏蔽层102形成的绝缘保护层与高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21形成的屏蔽层之间呈两圆相交的方式设置，且所述高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21形成的屏蔽层相互嵌入在硅橡胶绝缘层101和绝缘屏蔽层102形成的绝缘保护层内，在每根缆芯导体100外的硅橡胶绝缘层101和外绝缘屏蔽层102依次共挤在高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21内形成相互混合交错的绝缘屏蔽体，在所述绕包带保护层104与内绝缘屏蔽层21之间形成的缝隙中填充有填充层103，所述高阻燃防护层20为防火泥层或为玻璃纤维带制成的阻燃层，本发明采用玻璃纤维带作为高阻燃防护层20具有高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，拉伸强度大于25MPa，弯曲强度性能大于98MPa，永久变形率小于1.8％，还具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。所述填充层103由纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶制成，纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶制成在常温下具备硅橡胶的基本特性，无味、耐高低温、耐老化和良好的加工性能等，在高温火焰烧蚀条件下形成坚硬的陶瓷化保护层，确保电缆不受损伤，不仅能起到较好的阻燃效果隔绝火焰，而且还可以保证火灾情况下保证了电力、通讯的畅通。在本发明中，如图2所示，所述测温光缆单元2设置在所述硅橡胶绝缘层101和绝缘屏蔽层102形成的绝缘保护层与高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21形成的屏蔽层之间呈两圆相交的弧形体200弧形绝缘屏蔽体，所述测温光缆单元2设置在所述硅橡胶绝缘层101和绝缘屏蔽层102形成的绝缘保护层与高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21形成的屏蔽层之间且呈两圆相交的方式布局的弧形体200或交错方式相互混合共挤形成的弧形绝缘屏蔽体，然后再通过填充层103在电力电缆单元1与测温光缆单元2之外形成的空隙中进行填充包覆，填充层103可将电力电缆单元1与测温光缆单元2和通信光缆单元3进行隔离保护，由于填充层103采用纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶制成，而纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶制成在高温火焰烧蚀条件下形成坚硬的陶瓷化保护层，确保电缆不受损伤，不仅能起到较好的阻燃效果隔绝火焰，而且还可以保证测温光缆单元2和通信光缆单元3在火灾情况下进行正常的通信和温度检测。所述通信光缆单元3至少包括一条多模光纤和两条光栅光纤，所述测温光缆单元2的数量为三个，每个测温光缆单元2中至少包括一根测温传感光纤201，所述测温传感光纤201设置在高阻燃防护层20和内绝缘屏蔽层21以及硅橡胶绝缘层101和绝缘屏蔽层102形成的绝缘保护层之间内弧形体200即弧形绝缘屏蔽体，且以正弦波方式呈纵向延伸设置而成，如图2所示，不仅增加了测温传感光纤200检测的接触面积和增加了测温传感光纤201在弧形体200内的韧性，还能更好地检测电力电缆单元1的受环境影响时的运行温度。在本发明中，如图1所示，所述缆芯导体100的数量为三条，所述加强件4的数量为三个，所述硅橡胶绝缘层101的厚度不超过2.5mm，所述外绝缘屏蔽层102的厚度不超过1mm，所述缆芯导体100由多股镀锡软铜丝导体绞合而成，所述镀锡软铜丝导体的直径为0.05mm～0.15mm，本发明的智能电缆导体符合GBT3956第5类软导体的要求，镀锡软铜丝符合GBT4910-2009标准；三条缆芯导体100之间以及三个加强件4之间都分别呈120°分布在绕包带保护层104与内绝缘屏蔽层21之间，从而将电力电缆单元1包含三条缆芯导体100、测温光缆单元2和通信光缆单元3均匀地由外之内排布形成120°的几何空间，通信光缆单元3位于几何中心，所述加强件4位于通信光缆单元3之外并将其支撑在内绝缘屏蔽层21与绕包带保护层104之间；所述三根缆芯导体100及其外围的包覆层与包覆在内绝缘屏蔽层21内的测温光缆单元2和通信光缆单元3呈两圆相交形式设置，而且每根缆芯导体100与对应的测温光缆单元2和通信光缆单元3三者之间的圆心在同一直线上，从而保证测温光缆单元2更好地进行温度检测。为满足电力智能化要求，本发明采用多芯智能电缆的结构设计，多缆芯混合紧包组成，通过配接有关光电设备可以测量电缆的温度变化，对出线异常温度变化的电缆或异常的位置进行提前的维护及时整改，避免电缆问题导致的大范围停电等严重的事故；该电缆具有温度探测、应力强和光纤通信等特殊智能功能。在本发明中，如图3所示，在所述加强件4的表面边缘设置有沿轴向方向的通孔40，在对高阻燃防护层20进行挤压或共挤包覆时，防火泥层或为玻璃纤维带制成的阻燃层通过通孔40从加强件4的一面渗透到另一面，从而使填充层103将加强件4稳固地挤压包覆于通信光缆单元3与绕包带保护层104之间，所述加强件4所述加强件4的横截面的外形呈平滑的表面，在本发明中，图4所示，加强件4还可以设置成凹凸起伏的表面或瓦楞状曲面，以及使高阻燃防护层20和填充层103以及其他层在共挤包覆时，增加了与加强件4的接触面积，从而增加加强件4以及整个智能电缆的韧性和强度。所述加强件4材料由一条或两条以上的钢丝与纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶在260℃～280℃高温熔融挤出形成的长条状或长片状。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种智能电缆，其特征在于：所述智能电缆包括电力电缆单元和包覆在电力电缆单元内的测温光缆单元和通信光缆单元，所述测温光缆单元均匀分布在通信光缆单元圆周外围，且在通信光缆单元外依次通过高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层将所述测温光缆单元包覆在通信光缆单元的圆周外围，在所述内绝缘屏蔽层的外围均匀分布有加强件，所述电力电缆单元包括绕包带保护层以及由绕包带保护层包覆的多根缆芯导体和依次包覆在每根缆芯导体外的硅橡胶绝缘层和外绝缘屏蔽层，每根缆芯导体之间通过加强件分隔后均匀分布于绝缘屏蔽层的外围，所述硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成绝缘保护层与高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成屏蔽层之间且呈两圆相交方式设置，且所述高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成的屏蔽层相互嵌入在硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层内，在每根缆芯导体外的外绝缘屏蔽层之间通过，在所述绕包带保护层与内绝缘屏蔽层之间形成的缝隙中填充有填充层。2.根据权利要求1所述的一种智能电缆，其特征在于：所述电力电缆单元还包括防火绝缘层和外护套层，所述防火绝缘层和外护套层由外绝缘屏蔽层向外依次包覆形成一整体。3.根据权利要求1所述的一种智能电缆，其特征在于：所述缆芯导体的数量为三条，所述加强件的数量为三个，三条缆芯导体之间以及三个加强件之间都分别呈120°分布在绕包带保护层与内绝缘屏蔽层之间。4.根据权利要求3所述的一种智能电缆，其特征在于：在所述加强件的表面边缘设置有沿轴向方向的通孔，所述加强件所述加强件的横截面的外形呈平滑的表面、凹凸起伏的表面或瓦楞状曲面。5.根据权利要求1所述的一种智能电缆，其特征在于：所述通信光缆单元至少包括一条多模光纤和两条光栅光纤，所述测温光缆单元的数量为三个，每个测温光缆单元中至少包括一根测温传感光纤。6.根据权利要求1或5所述的一种智能电缆，其特征在于：所述测温光缆单元设置在所述硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层与高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层形成的屏蔽层之间且呈两圆相交的弧形体中。7.根据权利要求2所述的一种智能电缆，其特征在于：所述绕包带保护层为包镀锌或镀铜带螺旋铠装层，所述外护套层为无卤低烟高阻燃聚烯烃外护套层。8.根据权利要求5所述的一种智能电缆，其特征在于：所述测温传感光纤设置在高阻燃防护层和内绝缘屏蔽层以及在硅橡胶绝缘层和绝缘屏蔽层形成的绝缘保护层内，且以正弦波方式呈纵向延伸设置而成。9.根据权利要求1所述的一种智能电缆，其特征在于：所述高阻燃防护层为防火泥层或为玻璃纤维带制成的阻燃层，所述填充层由纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶制成。

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