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TW202145265A - 強度構件總成及併有光纖之高架電氣纜線 - Google Patents

強度構件總成及併有光纖之高架電氣纜線 Download PDF

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TW202145265A
TW202145265A TW110115662A TW110115662A TW202145265A TW 202145265 A TW202145265 A TW 202145265A TW 110115662 A TW110115662 A TW 110115662A TW 110115662 A TW110115662 A TW 110115662A TW 202145265 A TW202145265 A TW 202145265A
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威廉 韋伯
曉遠 董
克里斯多弗 王
伊恩 Ｍ 皮林
道格拉斯 Ａ 皮林
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美商Ｃｔｃ全球公司
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Abstract

強度構件總成包括強度構件及可操作地耦合至強度構件的至少一個玻璃光纖。光纖以將強度構件經受的機械應變轉移至光纖的方式耦合至強度構件，以便對光纖進行詢問，以評估強度構件的狀態。

Description

強度構件總成及併有光纖之高架電氣纜線
相關申請案之交互參照
本申請案要求於2020年4月29日提交的美國臨時專利申請案第62/704,242號的優先權權益。
本揭示內容涉及高架電氣纜線領域，尤其涉及用於將光纖併入高架電氣纜線的組態及方法。
無
依據本發明之一實施例，係特地提出一種高架電氣纜線，包含：一強度構件總成，包含至少一第一強度元件及沿該第一強度元件的一外表面設置的至少一第一光纖；及一電導體，圍繞該強度構件總成，其中，該光纖設置在沿著該強度元件的一外表面延伸的一凹槽內。
高架電氣纜線(例如，用於電力傳輸及/或分配)傳統上使用鋼強度構件構造，該鋼強度構件由多個導電鋁絞線圍繞，該等導電鋁絞線螺旋地纏繞在鋼強度構件周圍，組態稱為「鋼芯鋁絞線」(aluminum conductor steel reinforced，ACSR)。近來，具有纖維強化複合強度構件的高架電氣纜線已製造並部署在許多電線中。與鋼相比，用於強度構件的纖維強化複合材料具有更輕的重量及更低的熱膨脹。
圖1A 及隨後的許多圖式示出了電氣纜線的透視圖，其中移除一部分電導體以示出底層的部件，例如包括強度構件的強度構件總成。在圖 1A 所示的組態中，纖維強化複合強度構件包括單個纖維強化複合強度元件(例如，單個桿)。Hiel等人在美國專利案第7,368,162號中揭示此組態的實例，其全部內容以引用的方式併入本文中。或者，複合強度構件可由多個單獨的纖維強化複合強度元件(例如，單獨的桿)組成，該等纖維強化複合強度元件可操作地組合(例如，撚曲或絞合在一起)以形成強度構件，如圖 1B 所示。該等多元件複合強度構件的實例包括但不限於：McCullough等人在美國專利案第6,245,425號中描述的多元件鋁基複合強度構件；Tosaka等人在美國專利案第6,015,953號中描述的多元件碳纖維強度構件；及Daniel等人在美國專利案第9,685,257號中描述的多元件強度構件。此等美國專利案中的每一者的全部內容以引用的方式併入本文中。如本領域技術人員已知，可實施用於纖維強化複合強度構件的其他組態。
參考圖 1A 所示的高架電氣纜線，電氣纜線110A 包括電導體112A ，該電導體112A 包括第一導電層114a 及第二導電層114b ，每一導電層包含多個單獨的導電絞線(例如，絞線115a 及115b )，該等多個單獨的導電絞線螺旋地纏繞在纖維強化複合強度構件118A 。應當理解，該等高架電氣纜線可包括單個導電層或兩個以上導電層，這取決於高架電氣纜線的期望用途。導電絞線可由導電金屬例如銅或鋁製成，並且用於通常由鋁製成的裸高架電氣纜線，例如硬化鋁、退火鋁或鋁合金。圖 1A 所示的導電絞線具有實質上梯形的橫剖面，但亦可採用其他組態，例如圓形橫剖面。例如，與具有圓形橫剖面的絞線相比，使用諸如梯形橫剖面的多邊形橫剖面有利地增加了對於相同有效電氣纜線直徑的導電金屬的截面積。
導電材料，例如鋁，不具有足夠的機械性質(例如，足夠的拉伸強度)以在支撐塔之間串起以形成用於電力傳輸及/或分配的高架電線時自支撐。就此而言，當高架電氣纜線110A 在高機械張力下串在支撐塔之間時，強度構件118A 支撐導電層114a /114b 。在圖 1A 所示的實施例中，強度構件118A 包括單個(例如，僅一個)強度元件120A 。強度元件119A 包括黏合基質中的高強度碳強化纖維的纖維強化複合芯120A ，及設置在纖維強化複合芯120A 周圍以防止碳纖維與第一導電層114a 接觸的電鍍層121A 。
圖1B 示出了類似於圖 1A 所示的電氣纜線的高架電氣纜線110B 的實施例，其中強度構件118B 包含多個單獨的強度元件(例如，強度元件119B )，該等強度元件絞合或撚曲在一起以形成強度構件118B 。儘管在圖 1B 中示出包括七個單獨的強度元件，但應理解，多元件強度構件可包括適合於特定應用的任何數量的強度元件。
如上所述，構成強度元件(例如，高抗拉強度芯)的纖維強化複合材料可包括可操作地設置在黏合基質中的強化纖維。強化纖維可為沿纖維強化複合材料的長度延伸的實質上連續的強化纖維，及/或可為分散在黏合基質中的短強化纖維(例如，纖維鬚晶或短切纖維)。強化纖維可選自各種材料，包括但不限於碳、玻璃、硼、金屬氧化物、金屬碳化物、高強度聚合物，諸如芳香族聚醯胺纖維或含氟聚合物纖維、玄武岩纖維等。由於極高的拉伸強度及/或由於相對較低的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)，碳纖維在許多應用中特別有利。
黏合基質可包括例如塑膠(例如聚合物)，諸如熱塑性聚合物或熱固性聚合物。例如，黏合基質可包括熱塑性聚合物，包括半結晶熱塑性塑膠。可用熱塑性塑膠的具體實例包括但不限於聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醯亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)、聚甲醛(POM，或縮醛)、聚醯胺(PA或尼龍)、聚乙烯(PE)、氟聚合物及熱塑性聚酯。
黏合基質亦可包括熱固性聚合物。可用熱固性聚合物的實例包括但不限於環氧樹脂、雙馬來醯亞胺、聚醚醯胺、苯并惡嗪、熱固性聚醯亞胺(PI)、聚醚醯胺樹脂(PEAR)、酚醛樹脂、環氧基乙烯基酯樹脂、聚氰酸酯樹脂及氰酸酯樹脂。在一個例示性實施例中，乙烯基酯樹脂用於黏合基質中。另一實施例包括使用環氧樹脂，諸如作為表氯醇及雙酚A、雙酚A二縮水甘油醚(DGEBA)的反應產物的環氧樹脂。環氧樹脂的固化劑(例如硬化劑)可根據纖維強化複合材料強度構件的所需性質及處理方法進行選擇。例如，固化劑可選自脂肪族多胺、聚醯胺及此等化合物的改性形式。酸酐及異氰酸酯亦可用作固化劑。可用於黏合基質的熱固性聚合物材料的其他實例可包括加成固化的酚醛樹脂、聚醚醯胺及各種酸酐或醯亞胺。
黏合基質亦可為金屬基質，諸如鋁基質。鋁基纖維強化複合材料的一個實例在上文提到的McCullough等人的美國專利案第6,245,425號中進行了描述。
當強度構件包括電鍍層時，電鍍亦可由黏合基質中的強化纖維例如玻璃纖維形成。或者，電鍍層可由塑膠形成，例如具有耐高溫性及良好介電性質的熱塑性塑膠，以使底層的碳纖維與鋁層絕緣。
特別有利的用於高架電氣纜線的複合強度構件的一種組態為ACCC® 複合組態，可自加利福尼亞州歐文市的CTC Global Corporation獲得並且在上文提到的Hiel等人的美國專利案第7,368,162號中進行了描述。在ACCC® 電氣纜線的商業實施例中，強度構件為具有實質上圓形橫剖面的單個元件強度構件，該強度構件包括設置在聚合物基體中的實質上連續的強化碳纖維芯。碳纖維芯由韌性的玻璃纖維絕緣層包圍，該玻璃纖維絕緣層亦設置在聚合物基體中，且經選擇以將碳纖維與周圍的導電鋁絞線絕緣。參見圖 1A 。玻璃纖維亦具有比碳纖維更高的彈性模數且提供彎曲性，使得強度構件及電氣纜線可以纏繞在線軸上用於存儲及運輸。
已經表達了對併有光纖的高架電氣纜線的期望，用於在安裝期間及/或之後對纜線的詢問(例如，檢查)，或者用於電信(例如，資料傳輸)。對於包括纖維強化複合強度構件的高架電氣纜線，諸如上述彼等高架電氣纜線，希望在安裝後詢問纜線以確保纜線沿其長度的完整性。由於此等纜線的長度極長，亦需要藉由詢問識別任何異常的位置，例如缺陷或斷裂，諸如藉由使用光時域反射法(optical time domain reflectometry，OTDR)、布裡淵光時域反射法(Brillouin optical time domain reflectometry，BOTDR)或類似的分析技術。參見例如Wong等人的PCT公開案第WO2020/181248號，其全文以引用方式併入本文中。
本揭示內容涉及包括在高架電氣纜線的結構內置放一或多個光纖(例如玻璃光纖)的組態。更特別地，該等組態包括強度構件總成，該等強度構件總成包括至少一個光纖，該光纖例如在一或多個強度元件的外表面上可操作地耦合至強度構件。一個目的在於揭示強度構件總成及高架電氣纜線的組態，該等組態保持光纖的完整性，例如，在製造及使用期間防止或最小化對光纖的損壞。另一目的在於揭示強度構件總成及高架電氣纜線的組態，該等組態使一或多個光纖能夠容易地定位在高架電氣纜線的一端或兩端，並且使光纖能夠在末端至少部分地與高架電氣纜線分開，以便光傳輸及/或檢測裝置可操作地附接至一或多個光纖。
圖2 示出高架電氣纜線210 的實施例的透視圖。纜線210 包括強度構件總成216 ，該強度構件總成216 包括強度構件218 ，該強度構件218 包括單個強度元件219 ，即強度元件219 為強度構件218 。強度元件包含高抗拉強度纖維強化複合芯220 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯220 包括碳纖維及黏合基質中的玻璃纖維電鍍層221 。電導體212 圍繞強度構件總成216 並且包括第一導電層214a 及第二導電層214b 。
在圖 2 所示的實施例中，強度構件總成216 包括沿著強度元件219 的外表面線性設置的光纖250 ，例如，光纖250 平行於強度元件219 的中心軸置放。光纖250 直接設置在強度元件220 上(即，其間沒有材料層)並且與導電層214a 直接接觸(即，其間沒有材料層)。如圖 2 所示，光纖的端部250a 與強度元件220 分離，例如用於連接至詢問裝置。
應注意，在圖 2 及隨後的圖式中，出於說明的目的，光纖未按相對於電氣纜線的比例示出。
圖3 示出了高架電氣纜線310 及強度構件總成316 的另一實施例的透視圖。電氣纜線310 包括強度構件總成316 ，該強度構件總成316 包括由單個強度元件319 組成的強度構件318 。強度元件319 包含高抗拉強度纖維強化複合芯320 及黏合基質中的玻璃纖維電鍍層321 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯320 包括黏合基質中的碳纖維。電導體312 圍繞強度構件總成316 並且包括第一導電層314a 及第二導電層314b 。在圖 3 所示的實施例中，光纖350 不沿著強度元件319 的外表面線性地設置，如圖 2 所示，但螺旋地纏繞在強度元件319 周圍以形成強度元件總成316 。與沿著強度元件線性地設置光纖相比，將光纖350 纏繞(例如，捲繞)至強度元件319 上可便於製造並且亦可增強光纖350 的詢問能力。
圖2 及圖 3 所示的高架電氣纜線及強度構件總成的缺點為，相對易碎的玻璃光纖由於與強度元件及內導電層的直接接觸而在電氣纜線的製造及使用期間承受高位準的應力。
圖4 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線410 的實施例的透視圖及強度構件總成416 的橫剖面圖。電氣纜線410 包括強度構件總成416 ，該強度構件總成416 包含強度構件418 ，該強度構件418 由單個強度元件419 組成。強度元件419 包含高抗拉強度纖維強化複合芯420 及黏合基質中的玻璃纖維電鍍層424 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯420 包括黏合基質中的碳纖維。電導體412 圍繞強度構件總成416 並且包括第一導電層414a 及第二導電層414b 。在圖 4 所示的實施例中，光纖450 沿著強度元件418 的外表面線性地設置。帶層430 沿光纖450 的長度置放在光纖450 上。具體地，帶層430 直接置放在光纖450 上方並且與光纖450 平行，使得帶層430 沿著電氣纜線410 的長度位於光纖450 與導電層414a 之間。
圖5 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線510 的另一實施例的透視圖。纜線510 包括強度構件518 ，該強度構件518 包括單個強度元件519 ，例如，如圖 4 所示。電導體512 圍繞強度元件520 並且包括第一導電層514a 及第二導電層514b 。在圖 5 所示的實施例中，光纖550 螺旋地纏繞在強度元件519 周圍。光纖550 直接設置在強度元件519 上，並且螺旋纏繞的帶層530 沿著光纖的長度置放在光纖550 上以形成強度構件總成516 。具體地，帶層530 直接置放在光纖550 上方，使得帶層530 沿著電氣纜線510 的長度位於光纖550 與導電層514a 之間。
在圖 4 及圖 5 所示的實施例中，例如，帶層可包含背襯材料上的壓敏黏合劑(pressure-sensitive adhesive，PSA)。在一種組態中，帶層由耐熱間位芳香族聚醯胺纖維構成，諸如NOMEX帶(美國特拉華州威爾明頓市的DuPont de Nemours, Inc.)，例如芳香族聚醯胺纖維基材，在基材的一個表面上具有黏合劑。帶層可具有足以防止光纖免受實質性損壞的厚度。例如，帶層可具有至少約0.05 mm，諸如至少約0.1 mm，並且不大於約3 mm，諸如不大於約2 mm的厚度。
圖6 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線610 的另一實施例的透視圖及強度構件總成616 的橫剖面圖。纜線610 包括強度構件618 ，該強度構件618 包括高抗拉強度纖維強化複合芯及黏合基質中的玻璃纖維電鍍層，該高抗拉強度纖維強化複合芯包括碳纖維。電導體612 圍繞強度構件618 並且包括第一導電層614a 及第二導電層614b 。在圖 6 所示的實施例中，強度構件總成616 包括沿強度構件618 的外表面線性設置的光纖650 。帶層630 螺旋地纏繞在強度構件618 及光纖650 周圍以形成強度構件總成616 。具體地，帶層630 包含帶條，該帶條以帶沿著接縫632 重疊在自身上的方式螺旋地纏繞在強度元件620 周圍，使得帶層630 覆蓋整個強度元件(例如，沒有實質性間隙)及光纖，並且使得帶層630 沿其長度位於光纖650 與導電層614a 之間。
圖7 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線710 的另一實施例的透視圖。類似於圖 6 所示的實施例，電氣纜線710 包括強度構件718 (即，單個強度元件)，該強度構件718 包含高抗拉強度纖維強化複合芯及電鍍層。電導體712 圍繞強度元件720 並且包括第一導電層714a 及第二導電層714b 。在圖 7 所示的實施例中，光纖750 螺旋纏繞在強度構件718 周圍。光纖750 直接設置在強度構件718 上，並且螺旋纏繞的帶層730 沿著光纖的長度置放在強度構件718 及光纖750 上，以形成強度構件總成716 。在圖 6 所示的實施例中，帶層730 包含帶條，該帶條以帶沿著接縫732 自身重疊並且覆蓋整個強度構件(例如，沒有實質性間隙)及光纖，並且帶層730 沿著纜線710 的長度設置在光纖750 與導電層714a 之間的方式螺旋纏繞在強度元件718 周圍。
在圖 4 及圖 5 所示的實施例中，例如，圖 6 及圖 7 的實施例中使用的帶層可包含背襯材料上的壓敏黏合劑(pressure-sensitive adhesive，PSA)。在一種組態中，帶層由耐熱間位芳香族聚醯胺纖維構成，諸如NOMEX帶(美國特拉華州威爾明頓市的DuPont de Nemours, Inc.)，例如芳香族聚醯胺纖維基材，在基材的一個表面上具有黏合劑。或者，由於帶層自身螺旋纏繞，因此可能不需要黏合劑層來將帶層固定至底層的支撐構件總成。帶層可具有足以防止光纖免受實質性損壞的厚度。例如，帶層可具有至少約0.05 mm，諸如至少約0.1 mm，並且不大於約3 mm，諸如不大於約2 mm的厚度。
圖8 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線810 的另一實施例的透視圖及強度構件總成816 的橫剖面圖。電氣纜線810 包括強度構件818 ，該強度構件818 包含高抗拉強度纖維強化複合芯822 及玻璃纖維電鍍層824 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯822 包括碳纖維。電導體812 圍繞強度構件818 並且包括第一導電層814a 及第二導電層814b 。在圖 8 所示的實施例中，光纖850 沿強度構件818 的外表面線性設置，並且帶層830 沿光纖的長度置放在光纖850 上，例如，如圖 4 所示。在圖 8 所示的實施例中，強度構件總成816 包括設置在強度構件818 、光纖850 及帶層830 上方的保形金屬層834 (例如，金屬塗層)。儘管未具體示出，但圖 8 示出的強度構件總成的實施例可藉由將光纖850 及帶層830 螺旋地纏繞在強度元件820 周圍，例如以圖 5 所示的方式來修改。
儘管本揭示內容不限於使用鋁，但圖 8 所示的保形金屬層834 可由鋁形成，例如由鋁或鋁合金形成。在一個特性分析中，層834 的厚度為至少約0.4 mm，諸如至少約0.6 mm。通常，層834 的厚度將不超過約1.5 mm，諸如不大於約1.2 mm，諸如不大於約1.0 mm。僅作為實例，保形金屬層834 可藉由連續擠壓或類似的塗覆方法設置在強度構件總成816 上。亦可使用沿其接縫焊接的金屬條來形成保形金屬層，例如，如Meyer等人的美國專利公開案第2012/0090892號中所示，其全文以引用方式併入本文中。
圖9 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線910 的另一實施例的透視圖及強度構件總成的橫剖面圖。纜線910 包括強度構件918 ，該強度構件918 包括單個強度元件。強度元件包含高抗拉強度纖維強化複合材料922 ，該高抗拉強度纖維強化複合材料922 包括設置在黏合基質中的碳纖維。電導體912 圍繞強度構件918 並且包括第一導電層914a 及第二導電層914b 。在圖 9 所示的實施例中，光纖950 沿強度構件918 的外表面線性地設置，並且塑膠層936 設置在強度構件918 及光纖950 上方以形成強度構件總成916 。因此，塑膠層936 完全圍繞並保護光纖950 及強度構件918 的整個圓周。
圖10 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線1010 的另一實施例的透視圖。纜線1010 包括強度構件1018 ，該強度構件1018 包括高抗拉強度纖維強化複合材料1022 ，該高抗拉強度纖維強化複合材料1022 包括黏合基質中的碳纖維。電導體1012 圍繞強度構件1018 並且包括第一導電層1014a 及第二導電層1014b 。在圖 10 所示的實施例中，光纖1050 沿著強度元件1020 的外表面螺旋地設置，並且塑膠層1036 沿著強度元件1020 的長度置放在光纖1050 及強度元件1020 上方，例如，使得塑膠層1036 圍繞光纖及強度元件的整個圓周。
在圖 9 及圖 10 所示的實施例中，塑膠層可包含高性能塑膠，例如具有至少約150℃的連續使用溫度，諸如至少約180℃、至少約200℃或甚至至少約220℃。在一個特性分析中，高性能塑膠層為熱塑性塑膠，例如半結晶熱塑性塑膠。在另一特性分析中，高性能塑膠層由選自聚醚醚酮(PEEK)及聚苯硫醚(PPS)的熱塑性塑膠形成。其他塑膠材料，諸如氟碳聚合物，例如聚四氟乙烯，以及高性能非晶形塑膠，諸如非晶形聚醚醯亞胺(PEI)，亦可能為有用的。塑膠層亦可由具有良好耐熱性質的彈性體製成，諸如彈性矽樹脂。塑膠層可具有至少約____mm的厚度，諸如至少約____mm。通常，塑膠層的厚度將不大於約____mm。
圖11 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線1110 的另一實施例的透視圖及強度構件總成1116 的橫剖面圖。電氣纜線1110 包括強度構件1118 ，該強度構件1118 包含高抗拉強度纖維強化複合材料1122 ，該高抗拉強度纖維強化複合材料1122 包括碳纖維。電導體1112 圍繞強度元件1120 並且包括第一導電層1114a 及第二導電層1114b 。在圖 11 所示的實施例中，光纖1150 沿強度構件1118 的外表面線性設置，並且塑膠層1136 沿強度構件1118 的長度設置在光纖1150 及強度構件1118 上方。因此，塑膠層1136 以類似於圖 9 所示的方式圍繞光纖及強度構件的整個圓周。在圖 11 的實施例中，保形金屬層1134 設置在塑膠層1136 上方，例如，以形成強度構件總成1116 。塑膠層1136 可由諸如上文關於圖 9 及圖 10 討論的彼等塑膠材料製成。儘管本揭示內容不限於使用鋁，但保形金屬層1134 可由鋁形成，例如由純鋁或鋁合金形成。
圖12 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線1210 的另一實施例的透視圖。纜線1210 包括強度構件1218 ，該強度構件1218 包含高抗拉強度纖維強化複合芯1220 及圍繞芯的電鍍層1221 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯1220 包括碳纖維。電導體1212 圍繞強度構件1218 並且包括第一導電層1214a 及第二導電層1214b 。在圖 12 所示的實施例中，光纖1250 沿著強度元件1220 的外表面螺旋地設置，並且塑膠層1236 沿著強度構件1218 的長度置放在光纖1250 及強度構件1218 上方，以形成強度構件總成1216 。塑膠層可由諸如上文關於圖 9 及圖 10 描述的彼等材料組成。
圖13 示出了根據本揭示內容的高架電氣纜線1310 的另一實施例的透視圖及強度構件總成1316 的橫剖面圖。纜線1310 包括強度構件1318 ，該強度構件1318 包含高抗拉強度纖維強化複合芯1320 及電鍍層1321 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯1320 包括黏合基質中的碳纖維，並且電鍍層1321 包含黏合基質中的玻璃纖維。電導體1312 圍繞強度構件1318 並且包括第一導電層1314a 及第二導電層1314b 。在圖 13 所示的實施例中，光纖1350 沿強度構件1318 的外表面線性設置。帶層1330 螺旋纏繞在強度構件1320 周圍及光纖1350 上方，例如，如圖 6 所示。在該實施例中，保形金屬層1334 設置在帶層1330 周圍以封裝整個總成，例如封裝強度構件1318 、光纖1350 及帶層1330 ，以形成強度構件總成1316 。帶層1330 可包含材料，並且具有上文關於圖 4 至圖 7 所描述的厚度。
在前述實施例中，尤其如圖 4 至圖 13 所示，一或多個材料層用於將光纖黏合至強度構件(例如，將光纖耦合至強度構件)並防止光纖在電氣纜線的製造及使用期間受到損壞。儘管對於許多應用，該等材料層可為光纖提供一定程度的保護，但進一步減小施加在光纖上的可能損壞光纖的應力及應變可能為合乎需要的或必要的。
就此而言，圖 14 示出了根據本揭示內容的實施例的強度構件1420 的實施例。強度構件1418 包括高抗拉強度纖維強化複合芯1422 及由黏合基質中的玻璃纖維構成的電鍍層1421 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯1422 包括黏合基質中的碳纖維。強度元件包括沿著強度構件1418 的長度延伸的凹槽1424 。凹槽1424 (例如，經定尺寸及經定形狀)用以將一或多個光纖保持在凹槽1424 內。以此方式，所有或實質上所有光纖可設置在凹槽1426 中，而實質上不突出於強度構件1418 的表面。圖 15 示出了強度構件1518 ，該強度構件1518 包括與圖 14 中示出的凹槽相似的凹槽1524 ，但凹槽圍繞強度構件1520 螺旋設置。
在任一實施例中，凹槽的寬度應足以使至少一個光纖能夠置放在凹槽內，並且凹槽的深度應足以使光纖能夠實質上設置在強度構件的表面下方。除了下面討論之外，典型的玻璃光纖具有約250 µm至約500 µm的外徑，包括通常圍繞光纖的玻璃芯的一或多個塑膠護套。例如，凹槽可具有至少約100 µm的寬度，諸如至少約120 µm。然而，凹槽不應大於容納光纖或多根光纖所需的尺寸(若需要)，並且在一種組態中，凹槽的寬度不大於約500 µm，諸如不大於約400 µm。類似地，凹槽的深度通常具有與寬度相似的尺寸。凹槽的形狀可為圓形(例如，具有圓形底部及側壁)或可為多邊形(例如，具有方形側壁及底部)。
諸如圖 14 及圖 15 所示的彼等光纖槽可用以上所示的任何實施例來實現，包括圖 2 所示的實施例。例如，圖 16 示出了使用諸如圖 14 中所示的強度構件的電氣纜線1610 及強度構件總成1616 的實施例。電氣纜線1610 包括強度構件1618 ，該強度構件1618 包括單個強度元件，該強度元件包含高抗拉強度纖維強化複合芯1622 及黏合基質中的玻璃纖維電鍍層，該高抗拉強度纖維強化複合芯1622 包括黏合基質中的碳纖維。電導體1612 圍繞強度構件1620 並且包括第一導電層1614a 及第二導電層1614b 。在圖 16 所示的實施例中，光纖1650 線性地設置在沿著強度構件1618 的外表面形成的凹槽1624 中，以形成強度構件總成1616 。以此方式，儘管光纖1650 設置在強度構件1618 的表面上，在光纖1650 與導電層1614a 之間沒有中間材料層，但凹槽1624 實質上可防止光纖在例如導電層1614a 絞合在強度構件1618 上時受到顯著損壞。類似於圖 16 所示的強度構件組件組態可由螺旋耦合的光纖例如使用圖 15 所示的強度構件來實現。
儘管將光纖設置在如圖 16 所示的凹槽中可以為光纖提供一些保護，但例如使用如上圖 4 至圖 13 所示的層及層組合提供附加材料層以進一步保護光纖可能為合乎需要的或必要的。僅作為實例，圖 17 示出了電氣纜線1710 的透視圖及強度構件總成1716 的橫剖面圖，該強度構件總成1716 包括強度構件1718 及設置在凹槽1724 中的光纖1750 。強度構件1718 包含高抗拉強度纖維強化複合芯1720 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯1720 包括黏合基質中的碳纖維。電導體1712 圍繞強度構件1720 並且包括第一導電層1714a 及第二導電層1714b 。在圖 17 所示的實施例中，光纖1750 線性地設置在沿著強度元件1720 的外表面形成的凹槽1724 中。塑膠層1736 設置在強度元件1718 及光纖1750 上方且圍繞強度元件1718 及光纖1750 ，以形成強度構件總成1716 。塑膠層1736 可由材料形成並且具有如上文關於圖 9 及圖 10 描述的尺寸。
作為另一實例，圖 18 示出了電氣纜線1810 的透視圖及強度構件總成1816 的橫剖面圖，該強度構件總成1816 包括強度構件1820 及設置在凹槽1826 中的光纖1850 。強度構件1818 包含高抗拉強度纖維強化複合芯1820 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯1820 包括黏合基質中的碳纖維。電導體1812 圍繞強度構件1818 並且包括第一導電層1814a 及第二導電層1814b 。在圖 18 所示的實施例中，光纖1850 線性地設置在沿著強度構件1818 的外表面形成的凹槽1824 中。金屬保形層1834 設置在強度構件1818 及光纖1850 上方且圍繞強度構件1818 及光纖1850 ，以形成強度構件總成1816 。
圖19 示出了電氣纜線1910 的透視圖及強度構件總成的橫剖面圖，該強度構件總成包括強度構件1918 及設置在凹槽1924 中的光纖1950 。強度元件包含高抗拉強度纖維強化複合物1920 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯1920 包括黏合基質中的碳纖維。電導體1912 圍繞強度構件1920 並且包括第一導電層1914a 及第二導電層1914b 。在圖 19 所示的實施例中，光纖1950 線性地設置在沿著強度元件1920 的外表面形成的凹槽1924 中。塑膠層1936 設置在強度構件1918 及光纖1950 上方並圍繞強度構件1918 及光纖1950 。金屬保形層1934 設置在塑膠層1936 上方並圍繞塑膠層1936 以形成強度構件總成1916 。
圖20 示出了電氣纜線2010 的另一實施例的透視圖及強度構件總成2016 的橫剖面圖，該強度構件總成2016 包括強度構件2018 及設置在凹槽2024 中的光纖2050 。強度元件包含高抗拉強度纖維強化複合芯2022 及圍繞複合物2022 的電鍍層2024 ，該高抗拉強度纖維強化複合芯2022 包括碳纖維。電導體2012 圍繞強度構件2018 並且包括第一導電層2014a 及第二導電層2014b 。在圖 20 所示的實施例中，光纖2050 線性地設置在沿著強度構件2018 的外表面形成的凹槽2024 中。帶層2030 螺旋纏繞強度構件2018 及光纖2050 在周圍並且圍繞強度構件2018 及光纖2050 ，以形成強度構件總成2016 。帶層2030 可由材料形成並且具有如上文關於圖式描述的尺寸。
在強度構件中併入凹槽的前述實施例中的任一者中，藉由相對於光纖的直徑仔細選擇凹槽寬度，一或多個光纖可緊密配合，例如摩擦配合在凹槽內。替代地或另外地，可使用諸如黏合劑(例如，可流動的黏合劑或膠帶)之類的手段將光纖固定在凹槽中。
在另一實施例中，強度構件總成包括藉由黏合至保形金屬層，例如，黏合至保形金屬層的外表面上或下面可操作地耦合至強度構件的一或多個光纖。圖 21A 至圖 21C 示出了此實施例的橫剖面圖。強度構件總成2116 包括強度構件2118 ，該強度構件2118 具有高抗拉強度芯2120 及圍繞高抗拉強度芯2120 的電鍍層2121 。例如由鋁形成的保形金屬層2134 圍繞強度構件2118 。凹槽2126 形成在保形金屬層2134 中，例如，沿著保形層2134 的表面形成。光纖2150 沿著強度構件總成2116 的長度可操作地設置在凹槽內。
藉由相對於光纖2150 的直徑仔細選擇凹槽寬度，光纖2150 可緊密配合，例如摩擦配合在凹槽2126 內。替代地或另外地，可使用諸如黏合劑(例如，可流動的黏合劑或膠帶)的手段將光纖2150 固定在凹槽中。如圖 21B 所示，一段塑膠材料2136 諸如熱塑性或彈性材料可緊密地置放在凹槽內及光纖2150 上方。在圖 21C 所示的實施例中，保形金屬層2134 的一部分2134a 塌陷在凹槽上以將光纖2150 固定在凹槽中並將光纖耦合至總成2102 。在圖 21C 所示的實施例的替代案中，保形金屬層2134 表面上的凹槽可以在凹槽的一側或兩側形成有小塊，例如凸起部分，然後在將光纖設置在凹槽中之後折疊在凹槽上。
在本揭示內容的又一實施例中，玻璃光纖包括相對厚的塑膠塗層(例如，層或護套)以對光纖的玻璃芯提供保護。如圖 22A 所示，塗覆的光纖2252a 可直接耦合至強度構件，例如，耦合至電鍍層2234 。例如，大直徑塗覆光纖2252a 可設置在沿著強度構件2218 的長度延伸的凹槽內。或者，相對厚的塑膠塗層可使得光纖2252a 能夠與強度構件2218 一體地形成，例如，藉由與形成強度構件2218 的強化纖維一起拉擠成型。如圖 22A 所示，強度構件總成2216 包括在構造上與光纖2252a 相似的第二光纖2252b 。圖 22B 示出了替代構造，其中大直徑塗覆光纖2252 例如以類似於圖 21A 所示實施例的方式設置在保形金屬層2234 內。
與大多數市售光纖相比，大直徑塗覆光纖可具有相對較大的外徑。例如，光纖可具有至少約500 µm的外徑，諸如至少約700 µm或甚至至少約900 µm。通常，外徑將不大於約2 mm，諸如不大於約1.5 mm，以避免自強度構件移出大量材料(例如，強化纖維)。塑膠塗層可為圍繞光纖的高性能塑膠塗層。例如，高性能塑膠塗層可具有至少約150℃的連續使用溫度，諸如至少約180℃、至少約200℃或甚至至少約220℃。在一個特性分析中，高性能塑膠塗層為熱塑性塑膠，例如半結晶熱塑性塑膠。在另一特性分析中，高性能塑膠塗層為選自聚醚醚酮(PEEK)塗層及聚苯硫醚(PPS)塗層的熱塑性塑膠。其他塑膠塗層，諸如氟碳聚合物，例如聚四氟乙烯，以及高性能非晶形塑膠，諸如非晶形聚醚醯亞胺(PEI)，亦可能為有用的。
前述實施例關於用於部件的組態及材料選擇具有各種特性分析，其中一些特性分析在上文已經提及。圖 2 至圖 13 及圖 16 至圖 21 中揭示的光纖可以若干方式表徵。本文使用的術語「光纖」係指長形且連續的光纖，該光纖用以沿光纖的整個長度傳輸入射光。通常，光纖將包括玻璃透射芯及圍繞芯的玻璃包覆層，該玻璃包覆層由不同材料(例如，具有不同的折射率)製成，以減少來自透射芯的光損失，例如，穿過光纖的外部。這與例如結構纖維(例如，結構玻璃纖維)相反，該結構纖維具有均質的組成並且通常作為纖維束(即，單個細絲的未加撚束)置於複合材料中。
強度元件中使用的光纖可為例如單模光纖或多模光纖。單模光纖具有小直徑的透射芯(例如直徑約9 µm)，該透射芯由直徑約125 µm的包覆層圍繞。單模光纖用以僅允許一種模式的光傳播。多模光纖具有更大的透射芯(例如，直徑約50 µm或更大)，該透射芯允許多模光傳播。典型的玻璃光纖亦提供有圍繞玻璃包覆層的一或多個塗層，例如塑膠塗層，該等塗層將典型直徑增加至約250 µm至約500 µm。
例如，在圖 4 至圖 8 、圖 13 及圖 20 中，本文所述的一或多個帶層可以壓敏黏合劑(pressure-sensitive adhesive，PSA)帶，該等PSA帶包括在帶的一側，例如在置放在強度元件上的一側上的黏合劑層。實例包括但不限於耐熱芳香族聚醯胺纖維帶，諸如Nomex®及玻璃纖維帶。儘管上文描述為帶，但該層不一定包括黏合劑，特別是當帶層緊緊地纏繞在強度元件的周圍時。例如，帶層可包含漫向性分佈纖維墊，例如聚酯纖維。該等纖維墊可特別用於將一或多個光纖保持在強度構件上，直至隨後的材料層(例如，塑膠層及/或金屬保形層)設置在強度構件及光纖上。在另一特性分析中，帶層包括經粗糙化(例如，包括砂礫)的表面(例如，接觸強度元件的表面)以強化帶層在強度元件上的抓緊力，例如藉由增加膠帶層與強度元件之間的摩擦力。在另一特性分析中，帶層可包含熱收縮至強度構件上的塑膠帶。在另一特性分析中，帶層可包含圓柱形的、螺旋纏繞的雙軸編織物，當編織物被拉上時，該編織物會變長及變窄，例如類似於「中國指銬」或凱藍斯緊線器。
例如關於圖 9 至圖 12 、圖 17 及圖 19 揭示的塑膠層可由多種塑膠(即，聚合物)形成，該等聚合物包括熱固性或熱塑性聚合物，包括但不限於聚醚醚酮(PEEK)及聚苯硫醚(PPS)。具有良好耐熱性及高介電常數的塑膠特別有用。塑膠層通常具有至少約1.0 mm且不大於約10 mm的厚度。
圖8 、圖 11 、圖 13 、圖 18 及圖 19 所示的金屬保形層可由多種金屬形成，其中鋁及鋁合金特別有用。通常，金屬保形層將具有至少約1.0 mm且不大於約15 mm的厚度。
將一或多個光纖置放在強度元件的外表面上的一個優點為此組態有助於在強度元件的末端識別及隔離光纖，例如，如以上的圖式所示。在切割強度元件之後，可輕輕地分割(例如剝離)該等層(例如帶層、塑膠層及/或金屬保形層)以定位光纖。此後，光纖可操作地連接至詢問裝置(例如，OTDR裝置)或電信裝置。
與使用玻璃光纖相關的困難在於，儘管玻璃光纖失效的理論應變通常為約6%至8%，但沿玻璃光纖隨機形成的缺點(例如，表面缺陷)顯著減少由於彼等缺點處的應力集中而導致的實際失效應變，例如，在缺點產生的薄弱點的情況下，該薄弱點在明顯較低的應變下容易失效。此在高架電氣纜線的極端長度(例如數百至數千米)上為重要問題。儘管玻璃光纖可針對最小拉伸應變進行保證試驗，但已發現這對於與高架電氣纜線一起使用所需的光纖長度為不夠的。例如，當強度構件緊緊地纏繞在線軸上進行存儲及運輸時，強度構件的整個長度處於恆定應變下，若單個足夠大的缺點受到該應變，這可能會導致光纖失效。
在本揭示內容的一個實施例中，當玻璃光纖耦合(例如，可操作地接合)至強度構件時，玻璃光纖處於，例如有意處於應力狀態。如本文所用，術語耦合或可操作地接合係指玻璃光纖以施加至強度構件的應力負荷傳遞至玻璃光纖的方式置放在強度構件上或強度構件內。根據該實施例，耦合至強度構件的玻璃光纖處於壓縮應變狀態並且例如藉由黏合至強度構件而保持在壓縮應變狀態。例如，即使當強度構件本身處於實質上中性應變狀態時，光纖亦可能處於壓縮應變狀態。
因此，當諸如藉由將強度構件纏繞在存儲線軸上將拉伸應變施加至強度構件時，在光纖受到拉伸應變之前，施加的張力將必須克服玻璃光纖中的壓縮應變。僅作為實例，若光纖經受約0.7%的壓縮應變，而強度構件經受約1.2%的拉伸應變，則光纖將僅經受約0.5%的拉伸應變。
因此，在一個實施例中，揭示了一種用作高架電氣纜線中的中心支撐件的長形強度構件總成。強度構件總成包括至少一個強度構件及耦合至強度構件的至少一個光纖。具體地，強度構件總成包括具有高抗拉強度芯的長形強度構件及可操作地耦合至強度構件的光纖，其中耦合至強度構件的至少一段光纖處於壓縮應變狀態。應當理解，光纖處於壓縮應變下的該實施例可由以上揭示的強度構件總成中的任何一者(例如，與圖 2 至圖 22 中所示的強度構件總成中的任何一者)來實施。
在一個特性分析中，光纖長度處於至少約0.2%的壓縮應變下，諸如至少約0.5%，或甚至至少約0.75%。通常，壓縮應變將不大於約2%。在一個特定特性分析中，壓縮應變為至少約0.75%且不大於約1.5%。處於壓縮應變下的光纖長度可實質上沿強度構件的整個長度延伸。例如，壓縮應變下光纖的長度可為至少約100米、至少約250米、至少約500米、至少約1000米或甚至至少約2500米。
如上所述，光纖以實質上將光纖保持在壓縮應變狀態的方式及以光纖承受的施加應變，例如施加的拉伸應變轉移至光纖而黏合至強度構件。光纖可黏合至高抗拉強度芯的表面，例如黏合至強度元件，或者可黏合至保形金屬層，諸如鋁保形層。僅作為實例，可使用黏合劑(諸如藉由設置在光纖上的黏合帶，例如壓敏黏合帶)將光纖黏合至高抗拉強度芯。光纖長度亦可設置在沿著高抗拉強度芯的表面的長度形成的凹槽內。光纖可以用黏合劑或塑膠材料(諸如彈性體)設置在凹槽內，或者可以不用黏合劑或塑膠材料設置在凹槽內。在一種組態中，保形金屬層置放在高抗拉強度芯及光纖上。
在替代構造中，光纖長度可黏合至金屬保形層，例如黏合至保形金屬層的表面。例如，金屬保形層可包括沿其表面形成的凹槽，其中光纖長度設置在凹槽內。光纖的長度可藉由在凹槽上方延伸的保形層的一部分機械地黏合在凹槽內，例如，如圖 21C 所示。替代地或附加地，可以使用黏合劑(諸如膠帶)或使用與光纖一起置放在凹槽中的塑膠(諸如熱塑性塑膠)將光纖長度黏合至保形金屬層。
在一種實施方式中，光纖包括圍繞光纖的高性能塑膠塗層。例如，高性能塑膠塗層可具有至少約150℃的連續使用溫度，諸如至少約180℃、至少約200℃或甚至至少約220℃。在一個特性分析中，高性能塑膠塗層為熱塑性塑膠，例如半結晶熱塑性塑膠。在另一特性分析中，高性能塑膠塗層為選自聚醚醚酮(PEEK)塗層及聚苯硫醚(PPS)塗層的熱塑性塑膠。
在另一實施例中，揭示了一種高架電氣纜線，其中高架電氣纜線包括如上所揭示的強度構件總成，即，包括具有處於壓縮應變下的玻璃光纖的強度構件總成，並且具有纏繞在支撐總成上的至少第一層導電絞線。
在另一實施例中，揭示了一種用於製造包括處於壓縮應變下的玻璃光纖的強度構件總成的方法。該方法包括以下步驟：將長形強度構件的一部分置於拉伸應變下；將光纖可操作地耦合至處於拉伸應變下的強度構件的該部分；及釋放強度構件的該部分上的拉伸應變，其中當釋放強度構件的該部分上的拉伸應變時，光纖置於壓縮應變狀態。
在一種實施方式中，方法包括：使用彎曲輪在光纖耦合至強度構件時將強度構件置於張力下。如圖 23 所示，例如，當線軸2352 旋轉時，玻璃光纖2350 自線軸2352 分配。或者，如本領域技術人員已知的，光纖可自不需要線軸旋轉的封裝分配。隨著分配光纖2350 並且在光纖與強度構件2318 接觸之前，光纖2350a 優選地處於實質上無應變的狀態。亦即，光纖在分配時處於很小的反張力下，僅施加足夠的張力以確保控制線軸的放線。當彎曲輪旋轉時強度構件2318 與彎曲輪2360 接觸並且靠著彎曲輪2360 張緊，此舉將強度構件2318 (例如強度構件的頂表面)置於張緊狀態。可藉由選擇彎曲輪2360 的直徑來控制施加至強度構件的張力大小。
當光纖2350 接觸強度構件2318 時，藉由自分配器2362 施加黏合劑將光纖黏合至強度構件。例如，黏合劑可為紫外線(ultraviolet，UV)固化黏合劑，在此情況下，紫外線源2364 可用於快速固化黏合劑。可使用替代方法將光纖2350 黏合(例如，耦合)到強度構件2318 。例如，可採用熱固化黏合劑。在另一實施方式中，光纖2350 包括熱塑性塗層以使得光纖能夠熔融黏合至強度構件2318 。如上所述，光纖2350 可置放在形成在強度構件2318 中的凹槽中。強度構件2318 及現在耦合至強度構件的光纖2350 自彎曲輪2360 釋放，強度構件拉直並使黏合的光纖進入壓縮應變狀態，例如光纖2350c 的部分。
雖然已經詳細描述了用於在高架電氣纜線內實現光纖的組態及方法的各種實施例，但是顯然，本領域技術人員將想到彼等實施例的修改及適應。然而，應當清楚地理解，該等修改及適應在本揭示內容的精神及範圍內。
110A,110B,210,310,410,510,610,710,810,910,1010,1110,1210,1310:高架電氣纜線 112A,212,312,412,512,612,712,812,912,1012,1112,1212,1312,1612,1712,1812,1912,2012:電導體 114a,214a,314a,414a,514a,614a,714a,814a,914a,1014a,1114a,1214a,1314a,1614a,1714a,1814a,1914a,2014a:第一導電層 114b,314b,414b,514b,614b,714b,814b,914b,1014b,1114b,1214b,1314b,1614b,1714b,1814b,1914b,2014b:第二導電層 115a, 115b:絞線 118A,118B,218,318,418,518,618,718,818,918,1018,1118,1218,1318,1418,1420,1518,1618,1620,1818,1918,2018,2118,2218:強度構件 119A,119B,120A,219,319,419,519,820,1020,1120,1718: 強度元件 121A,1221,1321,1421,2024,2121,2234:電鍍層 216,316,416,516,616,716,816,916,1116,1216,1316,1616,1716,1816,1916,2016,2116,2216:強度構件總成 220,320,420,822,1220,1320,1422,1622,1720,1820,1920,2022:高抗拉強度纖維強化複合芯 221,321,424:玻璃纖維電鍍層 250,350,450,550,650,750,850,950,1050,1150,1250,1350,1650,1750,1850,1950,2050,2150,2252,2252a,2350a,2350c:光纖 250a:端部 430,530,630,730,830,1330,2030:帶層 632,732:接縫 834,1134,1334,2134:保形金屬層 922,1022,1122:高抗拉強度纖維強化複合材料 936,1036,1136,1236,1736,1936:塑膠層 1424,1524,1624,1724,1824,1924,2126:凹槽 1610,1710,1810,1910,2010:電氣纜線 1834,1934:金屬保形層 2120:高抗拉強度芯 2134a:部分 2136:塑膠材料 2252b:第二光纖 2350:玻璃光纖 2352:線軸 2360:彎曲輪 2362:分配器 2364:紫外線源
圖1A 及圖 1B 示出了根據先前技術的具有複合強度構件的高架電氣纜線的兩個實例。
圖2 至圖 20 示出了根據本揭示內容的強度構件總成的各種實施例，該強度構件總成具有耦合至強度構件的光纖及併有強度構件總成的電氣纜線。
圖21A 至圖 21C 示出了根據本揭示內容的實施例的強度構件總成的橫剖面圖。
圖22A 及圖22B 示出了根據本揭示內容的實施例的強度構件總成的橫剖面圖。
圖23 示意性地示出了根據本揭示內容的實施例的用於製造強度構件總成的方法。
210:高架電氣纜線
212:電導體
214a:第一導電層
216:強度構件總成
218:強度構件
219:強度元件
220:高抗拉強度纖維強化複合芯
221:玻璃纖維電鍍層
250:光纖
250a:端部

Claims (53)

  1. 一種高架電氣纜線，包含： 一強度構件總成，包含至少一第一強度元件及沿該第一強度元件的一外表面設置的至少一第一光纖；及 一電導體，圍繞該強度構件總成， 其中，該光纖設置在沿著該強度元件的一外表面延伸的一凹槽內。
  2. 如請求項1所述之高架電氣纜線，其中該強度構件包含一單個強度元件。
  3. 如請求項2所述之高架電氣纜線，其中該強度構件包含多個強度元件。
  4. 如請求項2至3中任一項所述之高架電氣纜線，其中該或該等強度元件包含一纖維強化複合材料。
  5. 如請求項4所述之高架電氣纜線，其中該纖維強化複合材料包含多個碳纖維。
  6. 如請求項4至5中任一項所述之高架電氣纜線，其中該或該等強度元件包含圍繞該纖維強化複合材料的一電鍍層。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之高架電氣纜線，其中該第一光纖沿該強度元件的該外表面線性設置。
  8. 如請求項1至6中任一項所述之高架電氣纜線，其中該第一光纖圍繞該強度元件的該外表面螺旋設置。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之高架電氣纜線，其中在該光纖上方設置有一帶層。
  10. 如請求項9所述之高架電氣纜線，其中該帶層設置在該光纖正上方且與該光纖平行。
  11. 如請求項9所述之高架電氣纜線，其中該帶層螺旋纏繞在該強度元件周圍。
  12. 如請求項9至11中任一項所述之高架電氣纜線，其中一塑膠層設置在該強度元件周圍且圍繞該帶層。
  13. 如請求項1至12中任一項所述之高架電氣纜線，包含圍繞該強度元件的一保形金屬層。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之高架電氣纜線，其中該光纖設置在形成於該強度元件的該表面中的一凹槽中。
  15. 一種用作一高架電氣纜線中的一中心支撐件的強度構件總成，包含： 一長形強度構件，包含一高抗拉強度芯；及 一光纖，可操作地耦合至該強度構件，其中耦合至該強度構件的該光纖的至少一長度處於一壓縮應變狀態。
  16. 如請求項15所述之強度構件總成，其中該光纖包含一高性能塑膠塗層。
  17. 如請求項16所述之強度構件總成，其中該高性能塑膠塗層選自一聚醚醚酮(PEEK)塗層及一聚苯硫醚(PPS)塗層。
  18. 如請求項15至17中任一項所述之強度構件總成，其中該光纖之長度處於至少約0.25％的一壓縮應變下。
  19. 如請求項18所述之強度構件總成，其中該光纖之長度處於至少約0.5％的一壓縮應變下。
  20. 如請求項18所述之強度構件總成，其中該光纖長度處於不大於約2％的一壓縮應變下。
  21. 如請求項15至20中任一項所述之強度構件總成，其中該光纖黏合至該強度構件。
  22. 如請求項21所述之強度構件總成，其中該光纖黏合至該高抗拉強度芯。
  23. 如請求項22所述之強度構件總成，其中使用一黏合劑將該光纖黏合至該高抗拉強度芯。
  24. 如請求項23所述之強度構件總成，其中使用設置在該光纖上的一膠帶將該光纖黏合至該高抗拉強度芯。
  25. 如請求項22至24中任一項所述之強度構件總成，其中該高抗拉強度芯包含沿著該芯的一表面的一長度設置的一凹槽，並且其中該光纖之長度設置在該凹槽內。
  26. 如請求項25所述之強度構件總成，其中一塑膠材料設置在具有該光纖之長度的該凹槽中。
  27. 如請求項22至25中任一項所述之強度構件總成，其中該強度構件包含設置在該高抗拉強度芯上方的一金屬保形層。
  28. 如請求項21所述之強度構件總成，其中該強度構件包含設置在該高抗拉強度芯上方的一金屬保形層，並且其中該光纖之長度黏合至該金屬保形層。
  29. 如請求項28所述之強度構件總成，其中該金屬保形層包含沿著該保形層的一長度設置的一凹槽，並且其中該光纖之長度設置在該凹槽內。
  30. 如請求項29所述之強度構件總成，其中該光纖之長度藉由在該凹槽上方延伸的該保形層的一外部分機械地黏合在該凹槽中。
  31. 如請求項29至30中任一項所述之強度構件總成，其中使用一黏合劑將該光纖之長度黏合至該保形層。
  32. 如請求項29至31中任一項所述之強度構件總成，其中一塑膠材料設置在具有該光纖之長度的該凹槽中。
  33. 如請求項15至32中任一項所述之強度構件總成，其中該光纖之長度為至少約250米。
  34. 一種高架電氣纜線，包含： 如請求項15至33中任一項所述之強度構件總成；及 至少一第一層導電絞線，纏繞在該強度構件總成周圍。
  35. 一種用於製造一強度構件總成的方法，該強度構件總成經組配成用於一高架電氣纜線中，該方法包含以下步驟： 將一長形強度構件的一部分置於拉伸應變下； 將一光纖可操作地耦合至處於拉伸應變下的該強度構件的該部分；及 釋放該強度構件的該部分上的該拉伸應變，其中當釋放該強度構件的該部分上的該拉伸應變時，該光纖置於一壓縮應變狀態。
  36. 如請求項35所述之方法，其中該強度構件的該部分在該黏合步驟期間置於至少約0.25％的一拉伸應變下。
  37. 如請求項36所述之方法，其中該強度構件的該部分在該黏合步驟期間置於至少約0.5％的一拉伸應變下。
  38. 如請求項35至37中任一項所述之方法，其中在該黏合步驟期間，將該強度構件置於不大於約2.0％的一拉伸應變下。
  39. 如請求項35所述之方法，其中藉由使該強度構件通過一彎曲輪，將該強度構件的該部分置於拉伸應變下。
  40. 如請求項40所述之方法，其中當該強度構件的該部分與該彎曲輪接觸時，該光纖黏合至該強度構件的該部分。
  41. 如請求項39或40中任一項所述之方法，其中使用一黏合劑將該光纖黏合至該強度構件的該部分。
  42. 如請求項41所述之方法，其中使用一紫外線固化黏合劑將該光纖黏合至該強度構件的該部分。
  43. 如請求項41所述之方法，其中藉由將包含該黏合劑的一帶置放在該光纖上而將該光纖黏合至該強度構件的該部分。
  44. 如請求項35至43中任一項所述之方法，其中該強度構件的該部分包含一凹槽，並且其中該黏合步驟包含將該光纖黏合至該凹槽中。
  45. 如請求項44所述之方法，其中該強度構件包含一纖維強化複合材料，並且其中該凹槽形成在該複合材料中。
  46. 如請求項45所述之方法，進一步包含以下步驟：在該釋放步驟之後用一金屬材料保形地塗覆該纖維強化複合材料。
  47. 如請求項35至44中任一項所述之方法，其中該強度構件包含圍繞一高抗拉強度芯設置的一金屬保形層，並且其中該黏合步驟包含將該光纖黏合至該保形層。
  48. 如請求項47所述之方法，其中該金屬保形層包含沿著該保形層的一長度設置的一凹槽，並且其中該黏合步驟包含將該光纖黏合至該凹槽中。
  49. 如請求項48所述之方法，其中該黏合步驟包含：藉由將該保形層的一部分塌陷在該凹槽上方而將該光纖機械黏合至該凹槽中。
  50. 如請求項48或49中任一項所述之方法，其中該黏合步驟包含：使用一黏合劑將該光纖黏合至該保形層。
  51. 如請求項35至50中任一項所述之方法，其中黏合至該強度構件的該光纖之長度為至少約250米。
  52. 如請求項35至51中任一項所述之方法，其中該光纖包含一高性能塑膠塗層。
  53. 如請求項52所述之方法，其中該高性能塑膠塗層選自一聚醚醚酮(PEEK)塗層及一聚苯硫醚(PPS)塗層。
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