专利名称：结合光纤的电导体的制作方法
技术领域：
本发明涉及结合通信用的光纤的电导体，特别是(虽然并非仅仅)涉及在架空电源线路中用作接地导体、或愿意的话用做相导体的非绝缘导体。为简单起见，本文中这类导体用习惯性简称“OPGW”(表示光学接地线，不是很准确)来指代。
第一个成功的OPGW设计(例如前人以商标FIBRAL所推出的)将光纤或光纤带缆松散地置于铝管中，该铝管从U型管变形而来，通常填充有防水凝胶。之后出现了其他的设计，甚至受到一些经营者的青睐。
最近的一项技术将光纤置入焊接的金属管中(通常是不锈钢)，该金属管截面较小，具体来讲，直径几毫米，壁厚几分之一毫米。此类子单元通常称为“金属管光纤”(或“钢管光纤”)，可缩写为“FIMT”。FIMT可以与导线一起环绕中心导线，但这就需要在制造电缆时扭转FIMT，这样可能会使光纤畸变，破坏管的机械完整性(有必要在FIMT层上置一层裸导线用于安装前及安装后的机械保护)。如果FIMT用这种方式缠绕中心导线，它的直径必须与夹着它的金属线的直径一样或稍小。为什么最好将FIMT置于轴线上并用裸导线缠绕它，该限制便是原因之一。然而，这也极大限制了导体的设计，因为FIMT的直径和壁厚不易调整，尤其是难于达到整个直径大于6mm，这么小的直径要求离FIMT最近的导线层使用比所述希望的较少和/或较小的导线，有时需要添加导线层，制作成本会高很多。
因此，最好能够经济地增加FIMT的有效总直径，并且最好增大导体的每单位面积的总导电性。
依据本发明，一种结合至少一根光纤的OPGW或其他电导体包括中心轴元件，后者具有至少一层以螺旋方式缠绕该中心轴元件的元件层，这些元件中的至少一个元件包括至少一根装入纵向伸展的焊接金属管中的光纤，其特点在于环绕所述焊接的金属管的是比它更厚、导电性更好的第二金属管，所述第二金属管具有纵向未焊接的接缝。
如果只有一个包含光纤的元件，所述元件最好是中心轴元件。
焊接管最好是不锈钢管，因为它防锈性能良好且易于焊接；第二金属管最好是导电性能良好且密度小的铝管(如果设计用于长的跨度，也可以使用导电性强的、弥散增强的铝合金)，特殊情况下也可选用铜管，例如导体暴露在腐蚀严重的环境中时。
其他元件通常是裸导线，它们可以类似地是铝、铝合金或铜裸导线，但是也可以是包铝(或包铜)的钢裸导线，其中一些(通常不是全部)也可以是电镀钢的裸导线，但它除抗张强度外，没别的作用。
作为选项，可以用非金属粘结剂封闭第二金属管的纵向接缝，和/或将第二金属管与焊接金属管粘合，以求更好的防锈。
最好通过以下方法形成第二金属管先挤压形成U形管(最好是半圆的底，直边)，在插入FIMT之后包裹所述U形管的各边、使得它们彼此靠近或几乎彼此靠近；接合时使所述边的边缘成为闭锁的形状。最好采用CONFORM技术(可以买到机器，例如HoltonMachinery Ltd)来挤压形成所述U形管，因为该技术有连贯性，不会产生传统ram挤压技术的特性间断。有时也可采用液力静挤压。如果第二管壁厚没比焊接管厚多少，可选择弯曲原本平展的金属根。
以下参照附图举例进一步说明本发明，附图中
图1是根据本发明的OPGW的最佳形式的截面图。
图1中所示的OPGW包括激光焊接的不锈钢管1，管内有很多光纤2以及凝胶填充物3(任选)。光纤长度通常大于管长(“超”长)以确保即使管子因张力而被拉长，光纤长度在设计限度内也有足够的扩张余地。光纤可以有任何适当的涂层或其他保护。
环绕管2的是有未焊接缝5的第二管4。粘结剂6将所述接缝和两管之间的接口封闭。作为选项，添加一层导线7以完成导体制作前，可涂敷润滑脂层(不排除添加一层或多层导线和/或一个塑料套用于防腐)。导线7可以是包铝的钢、铝、铝合金，其中一些也可以是电镀钢导线。
实例1图1所示的OPGW包括24根光纤(额定0.10(±0.05)％长度余量)，置于外径3.4mm壁厚0.2mm的不锈钢管中；壁厚1.0mm的第二铝管；以及9根包铝的钢质导线，每根直径2.7mm，铝的额定半径厚度为0.27mm。这些导线排列成单层，使总截面积达到65mm2。OPGW额定抗张强度为64.4kN，电过载容量为28k(A2)s。
对这种设计的40m OPGW样品进行如下的电短路测试取样品15m作测试，做一对螺旋死结，用连锁棘轮机构拉伸至负载6.6kN(670kgf或额定抗张强度的18％)。贴3个热电偶在导体表面上，所述测试部分的中间设置一个，另两个分别设置在距死结1m处(从标记在所述结上的“交叉”点量起，规定在螺旋线的外轴端部)。
总是这样开始向处在近40℃温度(用预备脉冲取得第一次测试的起始温度)的样品施加持续1秒的取值范围在4.76～6.07kA的电流脉冲；每在脉冲期间观察达到的最高温度(3个热电偶的平均值)；测量每个脉冲前1分钟、脉冲期间以及脉冲后2分钟和4分钟的输入和输出光功率。
温度测量结果如下
*脉冲1用于设置起始温度，脉冲4因温度下降太多而放弃测量结果。
观察到的最高温度显著低于根据对其他OPGW设计类型(包括在裸芯线和外导线层之间的绞合层中包含FIMT单元的设计)的测试结果所预期的温度；这一结果令人费解。
没有观察到光性能有大幅下降；实际上衰减似有小幅降低；这种现象尚未有解释，可能是因为张力，或短路测试产生的松弛。
其他实例图1中所示的OPGW包括置于外径3.4mm壁厚0.2mm的不锈钢管中的光纤，第二铝管壁厚1.0mm，再利用圆的裸导线作外层，可得如下构造
不采用第二金属管，只用一层绞合圆导线时唯一几何可能且可行的构造
权利要求
1.一种结合至少一根光纤的电导体，所述电导体包括中心轴元件，后者具有至少一层以螺旋方式缠绕该中心轴元件的元件层，这些元件中的至少一个包括装入纵向伸展的焊接金属管中的至少一根光纤，其特征在于环绕该金属管的是比它更厚、导电性更高的第二金属管，后者具有未焊接的纵向接缝。
2.如权利要求1所述的电导体，其特征在于所述元件中的所述至少一个是中心轴元件。
3.如权利要求1或2所述的电导体，其特征在于所述焊接管用不锈钢制作。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的电导体，其特征在于所述第二金属管用铝制作。
5.如权利要求1到3中任何一个所述的电导体，其特征在于所述第二金属管用导电性好且弥散增强的铝合金制作。
6.如权利要求1到5中任何一个所述的电导体，其特征在于其它元件是铝、铝合金或铜的裸导线，包铝或包铜的钢的裸导线，或者其中一些(但不是全部)是电镀钢的裸导线。
7.如权利要求1到6中任何一个所述的电导体，其特征在于用非金属粘结剂封闭所述第二金属管的纵向接缝、和/或将所述第二金属管与所述焊接金属管粘合。
8.一种制造如权利要求1到7中任何一个所述的导电体的方法，所述方法包括以下步骤通过挤压成形U形管来形成第二金属管；在所述U形管的各边之间插入预制的金属管中光纤(FIMT)；以及包裹所述U形管的各边，使它们彼此靠近或几乎彼此靠近。
9.如权利要求8所述的制造导电体的方法，其特征在于包括以下步骤先挤压形成具有半圆底和直边的U形管。
10.如权利要求8或9所述的制造导电体的方法，其特征在于包括以下步骤当接合时，使所述各边的边缘形成闭锁的形状。
11.如权利要求8到10中任何一个所述的制造电导体的方法，其特征在于包括以下步骤用CONFORM技术挤压形成所述U形管。
12.一种基本上如参考实例所述的结合至少一根光纤的电导体。
13.一种制造基本上如参考实例所述的电导体的方法。
全文摘要
一种结合至少一根光纤的电导体,所述电导体包括中心轴元件,后者具有至少一层以螺旋方式缠绕所述中心轴元件的元件层。这些单元中的至少一个、最好是中心轴元件包括装入纵向伸展的焊接金属管中(例如不锈钢)的至少一根光纤。环绕该金属管的是比它更厚、导电性更强的第二金属管,后者具有未焊接的纵向接缝。第二金属管、典型的是铝管、用于增大元件直径,以便利用所述第二金属管、与适当地选择导线直径结合、增大导体的实用面积。
文档编号H01B11/22GK1387630SQ0081433
公开日2002年12月25日 申请日期2000年8月17日 优先权日1999年8月18日
发明者S·M·罗兰, D·J·瓦克 申请人:Ccs技术公司