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CN202534423U - 一种防雷碳纤维光电复合导线 - Google Patents

一种防雷碳纤维光电复合导线 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种防雷碳纤维光电复合导线,包括传输光信号和电力的缆芯,其特征在于,还包括被覆所述缆芯的被覆层;其中,所述被覆层包括:屏蔽所述缆芯的屏蔽层;包覆所述屏蔽层的外护套;和设置在所述缆芯与所述屏蔽层之间的接地层;所述缆芯包括:至少一根绝缘线芯;至少一根光纤单元。本实用新型的导线集电力输送、电力通信为一体,具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀与韧性好等优点,并且可以防雷。

Description

一种防雷碳纤维光电复合导线
技术领域
本实用新型涉及电力输送领域,尤其是涉及一种用于长距离输电的防雷碳纤维光电复合导线。
背景技术
随着国民经济的高速发展,国家电网公司提出加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。智能电网建设就必须推行一网(电力网)多线(添附光纤线)的转型战略,即在现有电力线的基础上,发展一网(电力网)多线(添附光纤线),解决的包括数据网、通信网、视频网等多目标的合成,最大限度地利用好我国电力网资源。 
目前,我国内电力系统普遍使用光纤复合架空地线(OPGW)、全介质自承式光缆(ADSS)作为通信解决方案,应用技术相对成熟。但随着智能电网的建设,电力通信网络的逐步延伸OPGW、ADSS光缆不能完全适用。为解决这些难题,需设计一种可实现电力传输、光纤通信及线路运行情况监测集于一体的智能导线。
常见的高架电缆通常采用钢芯铝绞线,它由钢丝和导电铝丝两个重要部分组成。钢丝的作用是承担整个电缆的悬空载荷,铝丝起导电作用。钢丝的优点是具有强的承载能力,但缺点是自身的重量大,抗拉强度小,钢芯的热膨胀系数大。如果再考虑电线附有冰雪或承受强风作用,抵抗外力能力差,对带有沉重电缆的悬空支架有很高的要求,要求悬空支架不仅强,而且刚度要好,并且悬空支架的高度足够高,这个电力输送带来了极大的成本负担。
基于基站建设选址多为空旷、高地或山区,地形复杂且工作环境恶劣,基站的设备容易遭到雷电天气的损害,基站户外用的电缆尤其在北方地区冬季气温低且直接受到紫外线照射,易老化和破损,从而影响基站工作。而作为通信基站使用的电缆,应有一定的屏蔽抗干扰性,确保其本身的电磁场不对其他信号造成干扰以及不被外部电磁场对缆芯的干扰。 
另外,由于电缆有可能遭受雷击,一旦雷击事件发生,将会造成通信设施的严重损失。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种强度高、弧垂小,能够防雷和传输光、电信号的防雷碳纤维光电复合导线。 
防雷碳纤维光电复合导线,包括传输光信号和电力的缆芯,其特征在于,还包括被覆所述缆芯的被覆层;其中,所述被覆层包括:屏蔽所述缆芯的屏蔽层;包覆所述屏蔽层的外护套;和设置在所述缆芯与所述屏蔽层之间的接地层;所述接地层被配置成:由多股铜丝束绞的束绞铜丝斜向绕包所述缆芯,其绕包节距是所述缆芯外径的18~28倍;所述接地外层是接地外导体,它斜向绕包所述内护套,其绕包节距是所述缆芯外径的18~28倍;所述缆芯包括:至少一根绝缘线芯;至少一根光纤单元;以及包覆所述绝缘线芯和光纤单元的内护套;所述光纤单元包括:紧套光纤;加强件;加强钢芯,以及包覆所述紧套光纤、加强件和所述加强钢芯的保护层,其中所述紧套光纤和所述加强件绞合在位于中心的所述加强钢芯上;所述屏蔽层采用铜带绕包所述外导体而成,绕包重叠率为25%以上;所述绝缘线芯包括碳纤维复合材料芯和包覆所述碳纤维复合材料芯的绝缘层,所述绝缘层采用聚烯烃材料;所述碳纤维复合材料芯是由环氧树脂、膨胀倍数在100倍以上的纳米膨胀石墨和增强体碳纤维组成的高强导电复合材料构成;所述增强体碳纤维是碳纤维丝、陶瓷纤维丝和玻璃纤维毡由热固性树脂固化定型制成的碳纤维复合丝,其中所述碳纤维丝是由聚丙烯腈基碳纤维混合纤维素碳纤维制成的纤维丝。
本实用新型的外护套采用耐寒低烟无卤聚烯烃类材料,能保证电缆在低温环境下正常工作。 
本实用新型的缆芯的内护套和光电缆的外护套的内侧都采用具有环保性能的聚酯材料绕包电缆。 
另外,本实用新型还在缆芯中填充具有环保性的诸如PP纤维或岩棉绳的填充材料。 
本实用新型的有益效果: 
1)本实用新型适用电压在10-500kv,与相同线径的铜芯铝绞线相比载流量增加。
2)由于采用了碳纤维复合材料芯,重量减小,故架空弧度小,跨距长,减少了塔杆数量,节约了成本。 
3)工作温度范围增大,达到-80℃-200℃。 
4)碳纤维的使用使得本实用新型的耐腐蚀性大大强于钢芯,使用寿命长,安全性能好,并且环保节能。 
5)由于采用光电复合模式,可以传输并检测线路上的信号,实现对电缆的实时监控,为智能电网实现智能化控制打好基础。
本实用新型所述起到接地线作用的外导体位于内护套和屏蔽层之间,由多股铜丝斜包排列组成,有效传导了瞬时高压,避免雷电对通信设备造成损害。且所述外导体外围有铜带屏蔽层,可以有效屏 蔽电缆产生的电磁场对其他通信电缆信号的干扰,以及外部电磁场对缆的干扰。在电缆内部加入了有加强钢芯的光纤单元,提高了光缆部分的抗机械牵拉的能力,且而无需另行架设光缆来解决基站的需要,减轻敷设成本。所述外护套采用耐寒低烟无卤聚烯烃类材料,其低烟无卤,有利环保,且抗紫外线还耐寒,因此本实用新型的一种防雷碳纤维光电复合导线可以满足通信基站在环境恶劣的工作场所正常工作,其环境适应能力强,多性能,低成本。
附图说明
图1是显示本实用新型的防雷碳纤维光电复合导线的第一实施例的示意图。
图2是显示本实用新型的防雷碳纤维光电复合导线的第二实施例的示意图。 
附图标记说明:1-光线单元;11-紧套光纤;12-加强件;13-加强钢芯;14-保护层;2-绝缘线芯;21-碳纤维复合材料芯;22-绝缘层;3-缆芯填充物;4-内护套;5-接地层或外导体;6-屏蔽层;7-外护套;9-缆芯。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1显示了本实用新型的防雷碳纤维光电复合导线第一实施例,图2显示了本实用新型的防雷碳纤维光电复合导线第二实施例。在第一实施例中,防雷碳纤维光电复合导线的光纤单元1设有加强件12。在第二实施例中,防雷碳纤维光电复合导线的光纤单元1不设加强件12。 
概括地说,本实用新型的防雷碳纤维光电复合导线包括:传输光信号和电力的缆芯9和被覆缆芯9的被覆层,其中所述被覆层包括: 
屏蔽所述缆芯9的屏蔽层6; 
包覆所述屏蔽层6的外护套7;以及 
设置在所述缆芯9与所述屏蔽层6之间的用来防雷的接地层5。 
接地层5被配置成:由多股铜丝束绞的束绞铜丝斜向绕包所述内护套4,其绕包节距是所述缆芯外径的18~28倍,这样有助于减小电缆的综合电感 值。 
接地层5也可以被配置成其它能够导电的结构,比如网状接地层。 
在图1和图2所示的具体实施例中,本实用新型的防雷碳纤维光电复合导线包括: 
外覆内护套4的缆芯9。 
用于屏蔽所述缆芯9的屏蔽层6,该屏蔽层6不仅能够屏蔽缆芯9本身产生的电磁场以免对其它通信电缆信号的干扰,而且还能够屏蔽外界电磁场对缆芯9的缆的干扰;和 
包覆所述屏蔽层6的外护套7,外护套7采用具有低烟无卤特性的聚烯烃类材料,不仅有利于环保,而且耐寒和抗紫外线。 
本实用新型的一个重要特点是,还包括:设置在所述内护套4与所述屏蔽层6之间的接地外导体5。 
从理论上说,接地外导体5可以在任何地点接地,但在实际情况中,接地外导体5最好在有人或无人机房接地。外导体5能够有效传导瞬时高压,从而能够避免雷电对通信设备造成损害。 
接地外导体5可以是多股铜丝束绞的束绞铜丝,并且斜向绕包所述内护套4,例如左向绕包内护套4,以便在内护套4上形成多股铜丝斜包。接地外导体5的绕包节距最好是所述外径的18~28倍。 
在图1所示的第一实施例中,缆芯9包括:至少一根绝缘线芯2,例如两根;至少一根光纤单元1,例如一根;以及包覆所述绝缘线芯2和光纤单元1的内护套4。 
本实用新型的一个特点是,在缆芯9中设置光纤单元1,这样无需另行架设光缆来解决基站的通信需要,而且能够减轻敷设成本。 
本实用新型的光纤单元1包括:至少一根紧套光纤11,例如采用两根紧套光纤11;至少一根加强件12,例如采用两个加强件12;加强钢芯13;以及包覆所述紧套光纤11、加强件12和所述加强钢芯13的保护层14;其中所述紧套光纤11和所述加强件12绞合在位于中心的所述加强钢芯13上。紧套光纤11和加强件12最好如图1所示的那样,两两对称排列。 
在光纤单元1中加入加强钢芯13是本实用新型的一个特点,它可以提高光缆部分的抗机械牵拉的能力。 
本实用新型的绝缘线芯的碳纤维复合材料芯21是由环氧树脂、膨胀倍数在100倍以上的纳米膨胀石墨和增强体碳纤维组成的高强导电复合材料构成;所述增强体碳纤维是碳纤维丝、陶瓷纤维丝和玻璃纤维毡由热固性树脂固化定型制成的碳纤维复合丝,其中所述碳纤维丝是由聚丙烯腈基碳纤维混合纤维素碳纤维制成的纤维丝。为了便于制造,绝缘线芯的碳纤维复合材料芯21和接地外导体5的线径最好相同。 
屏蔽层6可以采用例如0.1mm的铜带绕包所述外导体5而成,绕包重叠率为25%以上。这样的屏蔽层6可以有效屏蔽电缆产生的电磁场对其他通信电缆信号的干扰,以及外部电磁场对缆的干扰。铜带绕包方向与接地外导体5的绕包方向相反, 
另一方面,由于由铜带制成的屏蔽层6直接绕包所外导体5,使得屏蔽层6与外导体5连接成接地导体,从而增强了本实用新型传导瞬时雷电高压的能力。也就是说,由于利用屏蔽层6和外导体5这两个接地导体引雷,大大减小了引雷接地导体的电阻率,从而提高了防雷效果。 
本实用新型的外护套7采用耐寒低烟无卤聚烯烃类材料制成,其低烟无卤,不仅有利环保,而且抗紫外线和耐寒,能够保证电缆在低温环境下正常工作。 
本实用新型的绝缘线芯2包括碳纤维复合材料芯21和包覆所述碳纤维复合材料芯21的绝缘层22。 
另外,本实用新型的绝缘层22、内护套4均可以采用低烟无卤聚烯烃类材料,具有阻燃环保性。 
在内护套4和外护套7的内侧采用具有环保性能的聚酯材料绕包电缆。 
为了加强缆芯9的强度,在缆芯9中可以填充诸如PP纤维或岩棉绳的填充材料3。 
在图2所示的第二实施例中,光纤单元1包括:多个紧套光纤11,例如图2中所示的4个;加强钢芯13;以及包覆所述紧套光纤11和所述加强钢芯13的保护层14;其中多个紧套光纤11绞合在位于中心的所述加强钢芯13上。相对于第一实施例,第二实施例,可以增加光通信的能力(容量)。 
第二实施例的其它部分与第一实施例相同。 

Claims (1)

1.一种防雷碳纤维光电复合导线,包括传输光信号和电力的缆芯,其特征在于,还包括被覆所述缆芯的被覆层;其中,所述被覆层包括:屏蔽所述缆芯的屏蔽层;包覆所述屏蔽层的外护套;和设置在所述缆芯与所述屏蔽层之间的接地层;所述接地层被配置成:由多股铜丝束绞的束绞铜丝斜向绕包所述缆芯,其绕包节距是所述缆芯外径的18~28倍;所述接地外层是接地外导体,它斜向绕包所述内护套,其绕包节距是所述缆芯外径的18~28倍;所述缆芯包括:至少一根绝缘线芯;至少一根光纤单元;以及包覆所述绝缘线芯和光纤单元的内护套;所述光纤单元包括:紧套光纤;加强件;加强钢芯,以及包覆所述紧套光纤、加强件和所述加强钢芯的保护层,其中所述紧套光纤和所述加强件绞合在位于中心的所述加强钢芯上;所述屏蔽层采用铜带绕包所述外导体而成,绕包重叠率为25%以上;所述绝缘线芯包括碳纤维复合材料芯和包覆所述碳纤维复合材料芯的绝缘层,所述绝缘层采用聚烯烃材料;所述碳纤维复合材料芯是由环氧树脂、膨胀倍数在100倍以上的纳米膨胀石墨和增强体碳纤维组成的高强导电复合材料构成;所述增强体碳纤维是碳纤维丝、陶瓷纤维丝和玻璃纤维毡由热固性树脂固化定型制成的碳纤维复合丝,其中所述碳纤维丝是由聚丙烯腈基碳纤维混合纤维素碳纤维制成的纤维丝。
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