一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜的制作方法
【專利摘要】一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，由內(nèi)到外依次是芯層、包層、涂覆層、緊包層、加強層與外護層；所述芯層為實心結(jié)構(gòu)，芯層的外壁包裹有包層，包層的外壁包裹有涂覆層，涂覆層的外壁包裹有緊包層，緊包層的外壁包裹有加強層，加強層的外壁包裹有外護層；所述緊包層采用阻燃級別的Hytrel材料制造，外護層采用氟塑料制造，加強層由芳綸填充而成，且芯層的折射率大于包層的折射率。本設(shè)計不僅能在最大限度保證產(chǎn)品整體耐超高壓等級和阻燃等級的前提下，不影響光纖在800nm–1400nm范圍內(nèi)近紅外波段的傳輸性能，而且耐腐蝕、耐高低溫、阻燃、絕緣、耐超高電壓、耐踩踏、不破損。
【專利說明】一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種輸電領(lǐng)域的傳輸觸發(fā)光纜，尤其涉及一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，具體適用于提供一種耐特高電壓、高阻燃、高絕緣、耐污穢、高強度的觸發(fā)光纜，屬于高壓、特高壓直流輸電光纜傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在特高壓直流輸電領(lǐng)域中，晶閘管的觸發(fā)已經(jīng)由光纖來代替，由于晶閘管的光敏面積較大，因此國際上通用的是使用大芯徑的石英芯層塑料包層光纖來進行觸發(fā)，以保證接觸面的觸發(fā)效率。在使用的光纜結(jié)構(gòu)選型中，目前主流設(shè)計仍為PVC材料護層，主要原因是由于此種材料的良好的阻燃性能；同時為了在高壓絕緣性能上取得效果，光纜整體采用全緊套結(jié)構(gòu)，但該種設(shè)計具有以下缺陷:
[0003]首先，PVC材料護套在室內(nèi)應(yīng)用中有著較大的局限，其高溫下散發(fā)的有毒物質(zhì)和低溫下材料變質(zhì)等本征材料性能劣勢將限制其應(yīng)用環(huán)境；
[0004]其次，光纜無抗拉強度材料全緊套設(shè)計降低了光纜設(shè)計的整體強度和端頭連接器的強度，影響了組件在實際應(yīng)用中的使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的采用PVC材料護套、抗拉強度較弱的缺陷與問題，提供一種不采用PVC材料護套、抗拉強度較強的用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，包括芯層、包層與涂覆層，所述芯層為實心結(jié)構(gòu)，芯層的外壁包裹有包層，該包層的外壁包裹有涂覆層；
[0007]所述觸發(fā)光纜還包括緊包層、加強層與外護層；所述涂覆層的外壁包裹有緊包層，該緊包層的外壁包裹有加強層，該加強層的外壁包裹有外護層。
[0008]所述緊包層采用阻燃級別的Hytrel材料制造,其厚度為0.3mm - 0.5mm。
[0009]所述外護層采用氟塑料制造而成，其厚度為0.2mm - 0.5mm。
[0010]所述加強層由芳綸填充而成，填充股數(shù)為2 - 6股，填充方式為直放或編織；所述加強層的厚度為0.2mm - 0.4mm。
[0011]所述芯層的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層的折射率為1.43 -1.49,芯層的直徑為 0.06mm - 0.1lmm ；
[0012]所述包層的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層的折射率為1.42 -1.46，包層的直徑為 0.123mm-0.126mm ；
[0013]所述芯層的折射率大于包層的折射率。
[0014]所述涂覆層的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層的折射率為1.5 - 1.7，涂覆層的厚度為0.05mm - 0.07mm。[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為:
[0016]1、本實用新型一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜一共包括六層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次是芯層、包層、涂覆層、緊包層、加強層與外護層，其中，芯層、包層、涂覆層主要負責(zé)光的傳遞精度與響應(yīng)速度，緊包層、加強層與外護層主要負責(zé)光纜的強度，即耐超高壓、阻燃、抗拉強度、耐踩踏，不破損等；前述觸發(fā)光纜的六層結(jié)構(gòu)，既使本設(shè)計實現(xiàn)了 SOOnm-1400nm近紅外功率光信號長期穩(wěn)定可靠地傳輸和高效率穩(wěn)定的耦合兩個重要指標(biāo)保證，又能使本設(shè)計滿足耐超高壓、耐環(huán)境變化、絕緣、阻燃、強度等實際工程使用中的需求，保證了光纜產(chǎn)品在工程中的長期穩(wěn)定可靠工作。因此，本實用新型不僅能確保800nm- 1400nm范圍內(nèi)近紅外功率光信號的傳輸效果，而且強度較強。
[0017]2、本實用新型一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜中的緊包層采用阻燃級別的Hytrel材料制造，從而能在最大限度保證產(chǎn)品整體耐超高壓等級和阻燃等級的前提下，不影響光纖在800nm - 1400nm范圍內(nèi)近紅外波段的傳輸性能，同時，Hytrel材料也不會像現(xiàn)有技術(shù)采用的PVC材料產(chǎn)生種種缺陷，具備較大的應(yīng)用范圍。因此，本實用新型不僅耐超高壓、阻燃、在800nm - 1400nm范圍內(nèi)近紅外波段的傳輸性能較好，而且應(yīng)用范圍較廣。
[0018]3、本實用新型一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜中的外護層采用氟塑料制造而成，該材料不僅具有耐腐蝕、耐高低溫、阻燃、絕緣等優(yōu)良性能，而且能滿足抗外界踩踏、不破損、阻燃、耐超高電壓等要求，是外護材料的完善選擇。因此，本實用新型耐腐蝕、耐高低溫、阻燃、絕緣、耐超高電壓、耐踩踏、不破損。
[0019]4、本實用新型一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜中芯層、包層的制造材料均為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層的折射率大于包層的折射率，且芯層采用較大芯層直徑多模設(shè)計，該設(shè)計不僅能夠兼顧高測溫精度、高溫度響應(yīng)性能、高可靠傳輸、長壽命工作等需求，而且能滿足接續(xù)方面通用的要求，提高接頭、熔接產(chǎn)品互換性能，延長使用壽命。因此，本實用新型不僅傳輸信號穩(wěn)定、傳輸效率較高，而且使用壽命較長。
[0020]5、本實用新型一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜中的加強層由芳綸填充而成，填充股數(shù)為2 - 6股，填充方式為直放或編織；該處采用多股高強性能芳綸填充的設(shè)計，不僅保證了光纜整體的強度，延長了使用壽命和工作可靠性，而且較滿的填充率也確保了絕緣的要求。因此，本實用新型不僅抗拉強度較強，而且絕緣效果較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:芯層1、包層2、涂覆層3、緊包層4、加強層5、外護層6。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0024]參見圖1，一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，包括芯層1、包層2與涂覆層3，所述芯層I為實心結(jié)構(gòu)，芯層I的外壁包裹有包層2，該包層2的外壁包裹有涂覆層3 ；
[0025]所述觸發(fā)光纜還包括緊包層4、加強層5與外護層6 ;所述涂覆層3的外壁包裹有緊包層4，該緊包層4的外壁包裹有加強層5，該加強層5的外壁包裹有外護層6。
[0026]所述緊包層4采用阻燃級別的Hytrel材料制造,其厚度為0.3mm - 0.5mm。[0027]所述外護層6采用氟塑料制造而成，其厚度為0.2mm - 0.5_。
[0028]所述加強層5由芳綸填充而成，填充股數(shù)為2 - 6股，填充方式為直放或編織；所述加強層5的厚度為0.2mm - 0.4mm。
[0029]所述芯層I的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層I的折射率為1.43 - 1.49，芯層 I 的直徑為 0.06mm - 0.1lmm ;
[0030]所述包層2的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層2的折射率為1.42 - 1.46，包層 2 的直徑為 0.123mm - 0.126mm ；
[0031]所述芯層I的折射率大于包層2的折射率。
[0032]所述涂覆層3的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層3的折射率為1.5 - 1.7，涂覆層3的厚度為0.05mm - 0.07mm。
[0033]本實用新型的原理說明如下:
[0034]在特高壓直流輸電領(lǐng)域中，主流設(shè)計仍為PVC材料護層，同時為了在高壓絕緣性能上取得效果，光纜整體采用全緊套結(jié)構(gòu)，但該種設(shè)計具有以下缺陷:首先，PVC材料護套在室內(nèi)應(yīng)用中有著較大的局限,其高溫下散發(fā)的有毒物質(zhì)和低溫下材料變質(zhì)等本征材料性能劣勢將限制其應(yīng)用環(huán)境；其次，光纜無抗拉強度材料全緊套設(shè)計降低了光纜設(shè)計的整體強度和端頭連接器的強度，影響了組件在實際應(yīng)用中的使用性能。
[0035]此外，在特高壓直流輸電領(lǐng)域的觸發(fā)傳輸應(yīng)用中，所使用的光波段一般為近紅外800nm -1OOOnm范圍之內(nèi)，在此傳輸波段范圍之內(nèi)，低摻雜石英芯層或純石英芯層的傳輸效
率較高。
[0036]為克服以上缺陷和滿足以上要求，本實用新型在光纖的設(shè)計選型、光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計選型等關(guān)鍵技術(shù)上進行了綜合考慮，從而設(shè)計出能滿足特高壓直流輸電應(yīng)用所需求的耐特高電壓、高阻燃、高絕緣、耐污穢、高強度、長使用壽命等嚴苛要求的一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜。
[0037](一)、芯層:
[0038]芯層一折射率為1.43 - 1.49 (超出這個范圍，在工藝上比較難實現(xiàn)，需要調(diào)整摻雜量較大)，直徑為0.06mm -0.1lmm (這個設(shè)計取決于光纖耦合的效率，太小耦合效率不高，太大容易產(chǎn)生彎曲損耗漏光)，由均質(zhì)摻雜石英玻璃(摻氟、摻鍺、摻磷或摻硼等)或純石英玻璃組成，所使用的光波段一般為近紅外800nm-1OOOnm范圍之內(nèi)，在此傳輸波段范圍之內(nèi)，低摻雜石英芯層或純石英芯層的傳輸效率較高。
[0039]本芯層為實心結(jié)構(gòu)，采用較大芯層直徑多模設(shè)計，較普通多模光纖的芯層直徑較大，提高了光纖的測溫效率和精度(芯層大，包層厚度減少，阻擋效果變?nèi)?，外層的溫度就能更快傳到芯層進行作用)，確保了長期穩(wěn)定導(dǎo)光的效果，延長了產(chǎn)品的使用壽命，同時芯層采用均質(zhì)摻雜材料設(shè)計，區(qū)別于普通多模光纖的漸變摻雜材料設(shè)計，避免了芯層截面在導(dǎo)光過程中，光功率能量的聚焦燒壞芯層局部的問題，確保了長期穩(wěn)定導(dǎo)光的效果，延長了產(chǎn)品的使用壽命，最終兼顧高耦合效率、低耦合損耗、均勻芯層功率密度、導(dǎo)光功率均勻分配、高可靠傳輸、長壽命工作等需求，實現(xiàn)了 800nm - 1400nm近紅外功率光信號長期穩(wěn)定可靠地傳輸和高效率穩(wěn)定的耦合兩個重要指標(biāo)保證。
[0040](二)、包層:
[0041]包層——折射率為1.42-1.46，直徑為0.123mm-0.126mm (超出這個范圍，熔接或做接頭進行耦合的時候，工藝上很難實現(xiàn)，也會增大耦合損耗)，由均質(zhì)摻雜石英玻璃(摻氟、摻鍺、摻磷或摻硼等)或純石英玻璃組成，且芯層的折射率大于包層的折射率。包層的直徑范圍的設(shè)計能滿足接續(xù)方面通用的要求，提高接頭、熔接產(chǎn)品互換性能，延長使用壽命。此外，芯層的折射率大于包層的折射率是形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的必要條件，對光纖傳光性能有作用。
[0042](三)、涂覆層:
[0043]涂覆層——折射率為1.5-1.7，厚度為0.05mm - 0.07mm,由丙烯酸樹脂或硅橡膠等制成。涂覆層的折射率較高，主要起著保護包層表面的作用，同時還應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選擇不同的耐溫等級的材料，比如丙烯酸樹脂或硅橡膠等，并綜合考慮阻燃的要求，對涂覆層的厚度做一定的要求，以完善產(chǎn)品整體的耐超高壓和阻燃性能需求。
[0044](四)、緊包層:
[0045]緊包層-厚度為0.3mm - 0.5mm,采用阻燃級別的Hytrel材料制造。緊包層采用
阻燃等級的Hytrel材料進行設(shè)計，能在最大限度保證產(chǎn)品整體耐超高壓等級和阻燃等級的前提下，不影響光纖在800nm - 1400nm范圍內(nèi)近紅外波段的傳輸性能(跟Hytrel材料的材料特性有關(guān)，在加工過程中這種材料的收縮比不會太大，不會對光纖的傳輸造成明顯的影響)。根據(jù)不同的使用環(huán)境的要求，緊包層的厚度有一定的區(qū)別，以保證使用環(huán)境、絕緣、阻燃等多方面的性能需求。
[0046]Hytrel材料——熱塑聚酯彈性體嵌段共聚物，包含結(jié)晶的聚丁烯對苯二酸鹽和非結(jié)晶的長鏈乙二醇兩種結(jié)構(gòu)；強韌性和彈性、防變形、防沖擊、抗撓曲性、低溫彈性、抗烴類化合物等。
[0047](五)、加強層:
[0048]加強層——厚度為0.2mm - 0.4mm (加強層的厚度主要是要配合股數(shù)，達到一定的股數(shù)方能實現(xiàn)足夠的抗拉強度，但過厚又會增加工藝難度和產(chǎn)品成本)，由芳綸填充而成，填充股數(shù)為2 - 6股，填充方式為直放或編織。加強層采用芳綸材料填充，保證光纜產(chǎn)品的抗拉強度，加強層厚度的要求主要是為了滿足芳綸股數(shù)填充的體積要求，較滿的填充率也確保了絕緣的要求。
[0049](六)、外護層:
[0050]外護層-厚度為0.2mm - 0.5mm (若外護層的厚度太薄,則強度不夠,抗彎折、摩
擦、刮擦等外界環(huán)境影響的能力下降；厚度太厚又會增加工藝難度和產(chǎn)品成本)，采用氟塑料(杜邦公司)或聚氨酯制造而成，該材料具有耐腐蝕、耐高低溫、阻燃、絕緣等優(yōu)良性能，是外護材料的較完善選擇。外護層的厚度取決于性能整體需求，滿足抗外界踩踏，不破損，抗刮擦，耐酸，耐堿，阻燃(UL94-V0等級)，耐超高電壓等要求，厚度達到設(shè)計要求方能保證光纜在施工和使用的過程中不會出現(xiàn)破損的現(xiàn)象。
[0051]實施例:
[0052]參見圖1，一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，由內(nèi)到外依次是芯層1、包層2、涂覆層3、緊包層4、加強層5與外護層6 ;所述芯層I為實心結(jié)構(gòu)，芯層I的外壁包裹有包層2，該包層2的外壁包裹有涂覆層3，該涂覆層3的外壁包裹有緊包層4，該緊包層4的外壁包裹有加強層5，該加強層5的外壁包裹有外護層6 ；
[0053]所述緊包層4采用阻燃級別的Hytrel材料制造,其厚度為0.3mm - 0.5mm ;所述外護層6采用氟塑料制造而成,其厚度為0.2mm - 0.5mm ;所述加強層5由芳纟侖填充而成,填充股數(shù)為2 - 6股，填充方式為直放或編織，加強層5的厚度為0.2mm - 0.4mm ；
[0054]所述芯層I的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層I的折射率為
1.43 - 1.49,芯層I的直徑為0.06mm - 0.1lmm ;所述包層2的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層2的折射率為1.42 - 1.46，包層2的直徑為0.123mm - 0.126mm ;所述芯層I的折射率大于包層2的折射率；所述涂覆層3的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層3的折射率為1.5 - 1.7，涂覆層3的厚度為0.05mm - 0.07mm。
[0055]上述設(shè)計一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜中:芯層、包層設(shè)計實現(xiàn)了800nm - 1400nm近紅外功率光信號長期穩(wěn)定可靠地傳輸和高效率穩(wěn)定的耦合兩個重要指標(biāo)保證，有利于提高耦合效率、耦合穩(wěn)定性、長期可靠性等特高壓輸電觸發(fā)需求；涂覆層、緊包層、加強層、外護層的設(shè)計確保了產(chǎn)品整體的耐超高壓、耐環(huán)境變化、絕緣、阻燃、抗腐蝕、抗踩踏刮擦、高強度等實際工程使用中的需求，保證了光纜產(chǎn)品在工程中的長期穩(wěn)定可靠工作；此外，本設(shè)計整體結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制作，產(chǎn)品性能易于檢測，性價比高。
【權(quán)利要求】
1.一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，包括芯層(I)、包層(2)與涂覆層(3)，所述芯層(I)為實心結(jié)構(gòu)，芯層(I)的外壁包裹有包層(2)，該包層(2)的外壁包裹有涂覆層(3)，其特征在于: 所述觸發(fā)光纜還包括緊包層(4)、加強層(5)與外護層(6);所述涂覆層(3)的外壁包裹有緊包層(4 )，該緊包層(4 )的外壁包裹有加強層(5 )，該加強層(5 )的外壁包裹有外護層(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，其特征在于:所述緊包層(4)采用阻燃級別的Hytrel材料制造,其厚度為0.3mm - 0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，其特征在于:所述外護層(6)采用氟塑料制造而成,其厚度為0.2mm - 0.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，其特征在于:所述加強層(5)由芳綸填充而成，填充股數(shù)為2-6股，填充方式為直放或編織；所述加強層(5)的厚度為0.2謹-0.4謹。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，其特征在于: 所述芯層(I)的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，芯層(I)的折射率為1.43 - 1.49，芯層(I)的直徑為 0.06mm-0.1lmm; 所述包層(2)的制造材料為均質(zhì)摻雜石英玻璃或純石英玻璃，包層(2)的折射率為1.42 - 1.46，包層(2)的直徑為 0.123mm-0.126mm ; 所述芯層(I)的折射率大于包層(2)的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于特高壓輸電領(lǐng)域的觸發(fā)光纜，其特征在于:所述涂覆層(3)的制造材料為丙烯酸樹脂或硅橡膠，涂覆層(3)的折射率為1.5 - 1.7，涂覆層(3)的厚度為 0.05mm - 0.07mm。
【文檔編號】G02B6/44GK203587861SQ201320718232
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】但錦, 方可 申請人:武漢鑫光年光電技術(shù)有限公司