[发明专利]一种圆整型内置光纤的分割导体

说明书

 

技术领域

    本发明涉及电缆导体领域，具体是一种圆整型内置光纤的分割导体。

背景技术

伴随着中国经济的快速增长以及工业化、城镇化进程的进一步加快，对城市电网等基础设施的建设要求日益提高，发达地区城市与省会城市纷纷要求城市中心区域使用地下电力电缆传输电能。同时，电力是是国民经济发展的前提和基础，随着国民经济的快速发展，电力需求剧增，电网容量骤增，电机功率增加，电力设施朝着大容量（高电压、大电流、高频）传输方向发展。为了提高电缆的载流量，通常采用增大导体截面的办法。

导体的直流电阻是考核电缆电性能的一个重要参数。但是对于交流传输的大截面电缆，由于集肤效应的存在，导体中的电流密度并不是均匀分布，而是沿电缆导体径向自表面到中心逐渐减小，导致导体中的载流量并不是随电缆导体截面的增大而成正比例增加，而是当导体直径增大到一定程度时，集肤效应严重，导致交流电力线路中导体产生损耗而发热的有效电阻即交流电阻会明显大于其直流电阻，外径越大，集肤效应就越明显，导致交流电阻增加的比例也就越大，单靠增大截面也就失去了其实用性和经济性。

为了最大限度地减轻因集肤效应引起的导体交流电阻增大，有效地减小导体的损耗发热，增加导体的载流量，人们不得不将大截面导体以不同的方式进行分割加工成为由几个相互绝缘的独立部分构成的导体，每个部分的外形尺寸明显减小，以达到减小交流电阻的目的。电力电缆行业内常把交联聚乙烯绝缘电力电缆铜芯导体做成分割导体，一般有四分割、五分割、六分割和七分割等几种结构，分割股块也有扇形和瓦楞形等形状，以五分割扇形股块居多。由于单个扇形股块的截面积只有导体总截面积的若干分之一，所以单个股块的“集肤效应”和“邻近效应”大大减小，从而达到了减小导体交流电阻的目的。如在GB/T11017和GB/Z 18890中，以800mm²作为分水岭：800mm²以下的电缆导体采用常规紧压绞合排列结构形式；800mm²及以上的电缆导体采用五分割导体成缆绞合排列的结构形式。这种形式包括五个大小和截面形状均相同的铜芯股块，由该五个铜芯股块按一定方向扭合成缆，所述的大截面铜芯五分割导体还包括设置在该铜芯股块之间、将各股块隔离开来的绝缘皱纹纸，以及包裹在该铜芯股块外围的半导电尼龙带。通过将大截面铜芯导线化整为零，将原来的铜芯截面均匀分割成五个相互隔离的股块，从而将“集肤效应”和“临近效应”的不利影响降到最低限度，大大提高了导线的传输容量。

现有技术扇形股块分割导体的方式，在结构和压型模具设计时要充分考虑到成缆后的外观圆整及导体的电性能，就要保证扇形面的两个角、扇形的圆心角（顶角）越尖，则成缆后每两个扇形块结合处过渡越平整，无明显凹缝，外观圆整，中心无空隙。但角越尖加工难度越大，过于尖锐加工过程中会造成导体表面的不光滑，容易造成局部电场的集中，引起尖端放电。

随着我国超高压和高压电力电缆敷设量的大量增加，电力电缆的运行安全和质量监控越来越重要，需要利用分布式光纤测量系统（DTS）进行温度、传输负荷实时监控，对超高压和高压电力电缆实现内置或外置特种测温光缆成为光纤复合高压电缆，即所谓的“智能电缆”。同时，电力公司已将“三网融合”纳入智能电网的试点建设，国家电网在全国力推电力光纤入户，要求实现电网末端电力和通信“一体化”的电力光纤到户的光电复合电缆。

由于扇形股块分割导体的加工需要经过单线绞制、预扭、股块的集合绞合等，过程中均会产生较大的扭转力、拉伸力，特别是分割导体截面较大，产生的扭转力、拉伸力等也更大，在这种分割导体中内置光纤极易被扭断或者拉断，起不到温度、传输负荷实时监控的作用。现有技术中有在光纤外设置不锈钢管或其他金属管的结构，如中国专利CN201220468863.8公开了一种运行状态可检测电缆，光纤用于传输信号，不锈钢管包覆在光纤外，不锈钢管绞合在电缆导体中心。这种结构不锈钢管厚度越大、外径越大，需要的空间也越大，扇形股块的圆心角（顶角）也越大，加工难度增加，不锈钢管与扇形股块之间的间隙也越大；不锈钢管外径过小，其钢管的直径也必然会小，可以承受的扭转力、拉伸力也仍然较小，会被压瘪，压断光纤，或者扭断、拉断光纤；另外该专利所述的结构只适用于中心放置光纤的结构，也只是普通的中低压、小截面电缆，限制了在大截面扇形分割导体中的应用。同时，不锈钢管或其他金属管还会造成电场不均匀、增加线路损耗。

发明内容