技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電纜導(dǎo)體領(lǐng)域，具體是一種中心內(nèi)置光纖的分割導(dǎo)體。

背景技術(shù)：

伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，對城市電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要求日益提高，發(fā)達(dá)地區(qū)城市與省會城市紛紛要求城市中心區(qū)域使用地下電力電纜傳輸電能。同時，電力是是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求劇增，電網(wǎng)容量驟增，電機(jī)功率增加，電力設(shè)施朝著大容量（高電壓、大電流、高頻）傳輸方向發(fā)展。為了提高電纜的載流量，通常采用增大導(dǎo)體截面的辦法。

導(dǎo)體的直流電阻是考核電纜電性能的一個重要參數(shù)。但是對于交流傳輸?shù)拇蠼孛骐娎|，由于集膚效應(yīng)的存在，導(dǎo)體中的電流密度并不是均勻分布，而是沿電纜導(dǎo)體徑向自表面到中心逐漸減小，導(dǎo)致導(dǎo)體中的載流量并不是隨電纜導(dǎo)體截面的增大而成正比例增加，而是當(dāng)導(dǎo)體直徑增大到一定程度時，集膚效應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致交流電力線路中導(dǎo)體產(chǎn)生損耗而發(fā)熱的有效電阻即交流電阻會明顯大于其直流電阻，外徑越大，集膚效應(yīng)就越明顯，導(dǎo)致交流電阻增加的比例也就越大，單靠增大截面也就失去了其實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

為了最大限度地減輕因集膚效應(yīng)引起的導(dǎo)體交流電阻增大，有效地減小導(dǎo)體的損耗發(fā)熱，增加導(dǎo)體的載流量，人們不得不將大截面導(dǎo)體以不同的方式進(jìn)行分割加工成為由幾個相互絕緣的獨(dú)立部分構(gòu)成的導(dǎo)體，每個部分的外形尺寸明顯減小，以達(dá)到減小交流電阻的目的。電力電纜行業(yè)內(nèi)常把交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜銅芯導(dǎo)體做成分割導(dǎo)體，一般有四分割、五分割、六分割和七分割等幾種結(jié)構(gòu)，分割股塊也有扇形和瓦楞形等形狀，以五分割扇形股塊居多。由于單個扇形股塊的截面積只有導(dǎo)體總截面積的若干分之一，所以單個股塊的“集膚效應(yīng)”和“鄰近效應(yīng)”大大減小，從而達(dá)到了減小導(dǎo)體交流電阻的目的。如在GB/T11017和GB/Z 18890中，以800mm²作為分水嶺：800mm²以下的電纜導(dǎo)體采用常規(guī)緊壓絞合排列結(jié)構(gòu)形式；800mm²及以上的電纜導(dǎo)體采用五分割導(dǎo)體成纜絞合排列的結(jié)構(gòu)形式。這種形式包括五個大小和截面形狀均相同的銅芯股塊，由該五個銅芯股塊按一定方向扭合成纜，所述的大截面銅芯五分割導(dǎo)體還包括設(shè)置在該銅芯股塊之間、將各股塊隔離開來的絕緣皺紋紙，以及包裹在該銅芯股塊外圍的半導(dǎo)電尼龍帶。通過將大截面銅芯導(dǎo)線化整為零，將原來的銅芯截面均勻分割成五個相互隔離的股塊，從而將“集膚效應(yīng)”和“臨近效應(yīng)”的不利影響降到最低限度，大大提高了導(dǎo)線的傳輸容量。

現(xiàn)有技術(shù)扇形股塊分割導(dǎo)體的方式，在結(jié)構(gòu)和壓型模具設(shè)計(jì)時要充分考慮到成纜后的外觀圓整及導(dǎo)體的電性能，就要保證扇形面的兩個角、扇形的圓心角（頂角）越尖，則成纜后每兩個扇形塊結(jié)合處過渡越平整，無明顯凹縫，外觀圓整，中心無空隙。但角越尖加工難度越大，過于尖銳加工過程中會造成導(dǎo)體表面的不光滑，容易造成局部電場的集中，引起尖端放電。

隨著我國超高壓和高壓電力電纜敷設(shè)量的大量增加，電力電纜的運(yùn)行安全和質(zhì)量監(jiān)控越來越重要，需要利用分布式光纖測量系統(tǒng)（DTS）進(jìn)行溫度、傳輸負(fù)荷實(shí)時監(jiān)控，對超高壓和高壓電力電纜實(shí)現(xiàn)內(nèi)置或外置特種測溫光纜成為光纖復(fù)合高壓電纜，即所謂的“智能電纜”。同時，電力公司已將“三網(wǎng)融合”納入智能電網(wǎng)的試點(diǎn)建設(shè)，國家電網(wǎng)在全國力推電力光纖入戶，要求實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)末端電力和通信“一體化”的電力光纖到戶的光電復(fù)合電纜。

由于扇形股塊分割導(dǎo)體的加工需要經(jīng)過單線絞制、預(yù)扭、股塊的集合絞合等，過程中均會產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)力、拉伸力，特別是分割導(dǎo)體截面較大，產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力、拉伸力等也更大，在這種分割導(dǎo)體中內(nèi)置光纖極易被扭斷或者拉斷，起不到溫度、傳輸負(fù)荷實(shí)時監(jiān)控的作用。現(xiàn)有技術(shù)中有在光纖外設(shè)置不銹鋼管或其他金屬管的結(jié)構(gòu)，如中國專利CN201220468863.8公開了一種運(yùn)行狀態(tài)可檢測電纜，光纖用于傳輸信號，不銹鋼管包覆在光纖外，不銹鋼管絞合在電纜導(dǎo)體中心。這種結(jié)構(gòu)不銹鋼管厚度越大、外徑越大，需要的空間也越大，扇形股塊的圓心角（頂角）也越大，加工難度增加，不銹鋼管與扇形股塊之間的間隙也越大；不銹鋼管外徑過小，其鋼管的直徑也必然會小，可以承受的扭轉(zhuǎn)力、拉伸力也仍然較小，會被壓癟，壓斷光纖，或者扭斷、拉斷光纖，而該專利也只是普通的中低壓、小截面電纜，限制了在大截面扇形分割導(dǎo)體中的應(yīng)用。同時，不銹鋼管或其他金屬管還會造成電場不均勻、增加線路損耗。

水分的侵入往往是電力電纜遭到破壞、使用壽命受到影響的主要原因。水分浸入途徑主要是從電纜的護(hù)層和電纜的端部侵入電纜，造成導(dǎo)體的氧化、腐蝕，從而影響電纜的電性能，甚至發(fā)生異常斷線事故；水分滲入絕緣層，在強(qiáng)電場的作用下，絕緣層會產(chǎn)生“水樹枝”，加速電纜的電老化，導(dǎo)致電纜擊穿事故，降低電纜使用壽命。為了防止水分的侵入，要求電纜各結(jié)構(gòu)之間緊密沒有間隙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種中心無空隙、光纖不容易被拉斷的，可以用于超高壓和高壓電力電纜，能夠?qū)囟?、傳輸?fù)荷實(shí)時監(jiān)控、集膚效應(yīng)低，載流量大、阻水性能好、耐腐蝕、耐氧化的分割導(dǎo)體。

本發(fā)明所述的一種阻水型中心內(nèi)置光纖的分割導(dǎo)體，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由若干個扇形導(dǎo)體股塊集合而成，并且在每個扇形導(dǎo)體股塊外設(shè)有扇形股塊阻水層；所述的每個扇形導(dǎo)體股塊內(nèi)均設(shè)有圓形導(dǎo)體，圓形導(dǎo)體的邊與扇形股塊股塊的外弧邊以及兩直角邊相擠貼；在多個扇形導(dǎo)體阻水層外擠包阻水紗，在阻水紗外擠包阻水帶，形成雙層阻水結(jié)構(gòu)；在各個扇形導(dǎo)體股塊集合的中心設(shè)有一個中心直拖有光纖單元的絲線束；在各個扇形導(dǎo)體股塊與絲線束外的空隙處填充阻水塊。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的光纖單元為一根或多根。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的光纖單元為多根時，光纖間設(shè)有絲線進(jìn)行隔離。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的絲線為阻水繩或阻水紗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明導(dǎo)體中心內(nèi)置光纖單元，可以對電力電纜進(jìn)行溫度、傳輸負(fù)荷實(shí)時監(jiān)控，能夠用于“三網(wǎng)融合”、“智能電纜”超高壓和高壓電力電纜中作大截面導(dǎo)體。中心絲線束包圍直拖的光纖單元，光纖不會被拉斷，絲線束對光纖單元也進(jìn)行了有效保護(hù)，在加工、敷設(shè)時不會被擠壓，特別是當(dāng)電纜運(yùn)行時，勢必要發(fā)熱和膨脹，可以保證有空間容納光纖，彈性材質(zhì)又對膨脹的內(nèi)部提供了緩沖的空間，保證了光纖不會被損傷，能夠正常運(yùn)行。使用阻水繩或阻水紗，遇到水分的進(jìn)入時，可以迅速地膨脹，吸收水分，起到阻水的作用。中心絲線束包圍直拖的光纖單元，加工過程中，扇形股塊的圓心角不需要加工的很尖，即可將中心填充滿，使中心無空隙，減少了扇形股塊的加工難度。光纖外沒有不銹鋼管，需要的空間小，不需增大扇形股塊的圓心角（頂角），電場均勻，不會增加線路損耗。

2、在每個扇形導(dǎo)體股塊內(nèi)設(shè)有圓形導(dǎo)體，增加了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，增加了導(dǎo)體的載流量。

3、在股塊導(dǎo)體外都設(shè)有雙層阻水層，并在股塊導(dǎo)體內(nèi)外以及集合的空隙處均設(shè)有阻水層，在各個扇形導(dǎo)體股塊與絲線束外的空隙處填充阻水塊，使得整體導(dǎo)體被阻水層保護(hù)，使得導(dǎo)體具有很強(qiáng)的阻水功能，不會因?yàn)樗纸朐斐蓪?dǎo)體的氧化、腐蝕，從而影響電纜的電性能，甚至發(fā)生異常斷線事故。

4、在各個扇形導(dǎo)體股塊與絲線束外的空隙處填充阻水塊，不僅保護(hù)了光纖不遭雨水的破壞，而且更好的將光纖固定在導(dǎo)體的中心，不會發(fā)生位移。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的絲線束內(nèi)光纖單元為多根時的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示的一種阻水型中心內(nèi)置光纖的分割導(dǎo)體，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由若干個扇形導(dǎo)體股塊2集合而成，并且在每個扇形導(dǎo)體股塊外設(shè)有扇形股塊阻水層3；所述的每個扇形導(dǎo)體股塊內(nèi)均設(shè)有圓形導(dǎo)體1，圓形導(dǎo)體的邊與扇形股塊股塊的外弧邊以及兩直角邊相擠貼；在多個扇形導(dǎo)體阻水層外擠包阻水紗4，在阻水紗外擠包阻水帶8，形成雙層阻水結(jié)構(gòu)；在各個扇形導(dǎo)體股塊集合的中心設(shè)有一個中心直拖有光纖單元6的絲線束7；在各個扇形導(dǎo)體股塊與絲線束外的空隙處填充阻水塊5。

如圖2所示，所述的絲線束7內(nèi)的光纖單元6為2根，光纖單元6之間的空隙通過絲線9填充。

本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。