長光通信科技深入探討：OPGW電力光纜的技術(shù)特點及應(yīng)用解析
時間:2014-08-25 10:13:44 來源：
解析一：熱量對光纖單元的影響
在OPGW光纜中，光纖單元是極為重要的主體。目前不銹鋼管光纖單元被人們認為是目前最佳的OPGW光纜的光纖單元。
1.“層絞纜芯+鋁管”的光纖單元：該結(jié)構(gòu)的光纖單元是利用普通光纜的纜芯，在外層增加鋁管而形成早期的OPGW光纜的光纖單元。OPGW光纜 由于光纖單元的纜芯采用普通光纜的纜芯，特別是外層的鋁管為良導(dǎo)體，鋁管的管壁厚度一般為1.5mm～5.0mm，在OPGW光纜受到短路電流沖擊時，在其鋁管上產(chǎn)生很大的電流，并由此產(chǎn)生高溫。 又由于纜芯被密封在鋁管內(nèi)，而鋁管所產(chǎn)生的高溫很大部分向內(nèi)傳遞，使纜芯直接受溫，嚴重時可使纜芯受熱變形，最終使光纖傳輸性能下降或斷纖。
2.“鋁骨架+鋁管”的光纖單元：該光纖單元結(jié)構(gòu)是將經(jīng)涂敷(耐溫材料涂敷)的光纖直接絞合在鋁骨架槽內(nèi)+鋁管而形成的，而光纖一般多采用緊包結(jié)構(gòu)的光纖。該結(jié)構(gòu)的光纖單元具有較強的抗側(cè)壓力，與“層絞纜芯+鋁管”的光纖單元相比較，由于采用了耐溫材料涂敷光纖，在鋁材產(chǎn)生高溫時，光纖受溫現(xiàn)象有了較大的改善。但由于光纖單元基本由鋁材組成，在OPGW光纜受到短路電流沖擊時，鋁材所產(chǎn)生的高溫仍密封在鋁管內(nèi)，高溫對光纖的影響始終存在隱患。在短路電流的沖擊下，造成光纖斷纖以及光纖傳輸性能下降事件時有發(fā)生。
3.“不銹鋼管”的光纖單元：不銹鋼管用于作為光纖單元的松套管，是充分運用了不銹鋼材料的物理性能，即不銹鋼材料具有不良導(dǎo)體性和抗腐蝕性的特點，而這一特點，也正是光纖單元所希望的。在以不銹鋼管光纖單元為主體的OPGW光纜結(jié)構(gòu)中，其光纜結(jié)構(gòu)主要材料為：不銹鋼管光纖單元、AS線(鋁包鋼線)和AA線(鋁合金線)三種材料，并且充分運用了這三種材料的物理性能。在光纜結(jié)構(gòu)中，將導(dǎo)電性能最佳的AA線安置在光纜結(jié)構(gòu)的最外層，在光纜受到短路電流沖擊時，AA線將承擔(dān)大部分的短路電流并散發(fā)大部分的熱量，充分保護了光纖單元免受熱量的影響。 從大量的試驗結(jié)果驗證，以不銹鋼管光纖單元為主體的OPGW光纜，在受到短路電流沖擊時，熱量對光纖單元的影響遠遠小于以上二種光纖單元，這有效地保證了OPGW光纜的光纖傳輸性能的穩(wěn)定性，這一技術(shù)的先進性已被人們所接受，以不銹鋼管光纖單元為主體的OPGW光纜已經(jīng)成為世界各地電力通信的主流產(chǎn)品。
不銹鋼管光纖單元分為：單層不銹鋼管光纖單元和復(fù)合不銹鋼管光纖單元兩種結(jié)構(gòu)。通過大量試驗驗證，無論是單層不銹鋼管光纖單元還是復(fù)合不銹鋼管光纖單元，在短路電流的沖擊下，其不銹鋼管的管壁受溫溫度基本一致，其管壁的受溫溫度一般在145℃～168℃范圍內(nèi)，由于不銹鋼管光纖單元的結(jié)構(gòu)有所不同，管壁受溫后的熱量散發(fā)對光纖的影響也有所不同。對于單層不銹鋼管光纖單元而言，管壁溫度直接向纖膏和光纖散發(fā)，而對于復(fù)合不銹鋼管光纖單元而言，由于有內(nèi)襯管的存在使管壁溫度向纖膏和光纖散發(fā)熱量大大減少，提高了光纖的溫度性能。OPGW光纜的同行們擔(dān)心，復(fù)合不銹鋼管光纖單元在高溫時，內(nèi)襯管是否會收縮。這大可不必擔(dān)心，因為復(fù)合不銹鋼管光纖單元在生產(chǎn)過程中，不銹鋼管與內(nèi)襯管的復(fù)合溫度在200℃～250℃。
解析二：OH-離子和H+離子對光纖的侵害
1.“層絞纜芯+鋁管”和“鋁骨架+鋁管”的光纖單元：
（1)鋁管在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生缺陷時或彎曲時的開裂：由于鋁管在生產(chǎn)過程中是通過擠鋁方式而形成鋁管，當(dāng)鋁材有細微雜質(zhì)時或鋁材脫節(jié)時就會在鋁管表面上產(chǎn)生缺陷(小氣孔、凹餡、裂痕等現(xiàn)象)。為降低生產(chǎn)成本，往往采取修補的方法對鋁管表面進行修補，而鋁管經(jīng)過修補后其修補點在受到彎曲時應(yīng)力釋放而容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，從而使OPGW光纜的產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保證。
（2)光纖單元的縱向滲水性能：由于鋁管的生產(chǎn)方式為擠鋁方式，為防止擠鋁的高溫對光纖單元纜芯的影響，擠鋁前在纜芯外層要繞包隔熱層。但隔熱層不具備滲水性能，因此以擠鋁方式而形成的鋁管其光纖單元的滲水性能難以解決。一旦鋁管開裂，水將通過開裂處滲入纜芯，OH-離子或H+離子滲透塑料松套管將影響到光纖，使光纖產(chǎn)生吸氫現(xiàn)象而使光纖的傳輸性能下降，直接體現(xiàn)在光纖的衰減直線上升。
2.單層不銹鋼管的光纖單元：由于單層不銹鋼管內(nèi)僅有纖膏保護的光纖，當(dāng)不銹鋼管表面受到細微的損傷時，將直接影響到光纖，對光纖的傳輸穩(wěn)定性帶來直接的危害。 對單層不銹鋼管而言，由于不銹鋼管經(jīng)過冷拔生產(chǎn)工序，其內(nèi)應(yīng)力較大。特別是當(dāng)管壁上有微量缺陷時(如不銹鋼帶表面有污跡造成焊接不充分等各種因素)，在經(jīng)過冷拔工序時由于內(nèi)應(yīng)力的作用，該微量缺陷有所增加，但有時目視也很難發(fā)覺。在形成光纜以后，存在質(zhì)量的隱患。存在的微量缺陷(又如微量小孔)會使OH-離子或H+離子直接侵入到不銹鋼管內(nèi)，對光纖產(chǎn)生危害而造成光纖傳輸性能的下降。
3.復(fù)合層不銹鋼管的光纖單元：由于復(fù)合層不銹鋼管內(nèi)有內(nèi)襯管和纖膏雙重保護光纖，所以當(dāng)不銹鋼管表面受到細微的損傷時，將受到內(nèi)襯管對光纖的保護，有效保證了光纖的傳輸穩(wěn)定性。
解析三：光纖單元中光纖余長的控制
1.“層絞纜芯+鋁管”的光纖單元：由于“層絞纜芯+鋁管”的光纖單元采用二次被覆松套結(jié)構(gòu)，因此光纖余長的控制比較容易并且余長分布也比較穩(wěn)定。
2.“鋁骨架+鋁管”的光纖單元：由于采用鋁骨架結(jié)構(gòu)，光纖單元余長僅有絞合余長，因此光纖的余長較小。在光纜受到外力拉力時，光纖受力較早，應(yīng)力對光纖影響較大。
3.“單層不銹鋼管”的光纖單元：在單層不銹鋼管光纖單元中，光纖的余長難以控制。其原因是大直徑不銹鋼管在冷拔過程中將大量消耗光纖余長，使光纖的余長難以達到指定的范圍。 不銹鋼管在冷拔前后，光纖的余長發(fā)生了很大的變化。既光纖的余長的生產(chǎn)控制中難以達到理想狀態(tài)。
4.“復(fù)合不銹鋼管”的光纖單元：在復(fù)合不銹鋼管光纖單元中，光纖的余長容易控制。其原因是不銹鋼管無需進行冷拔，而內(nèi)襯管就是采用二次被覆的成熟技術(shù)，使內(nèi)襯管與不銹鋼管相結(jié)合而形成復(fù)合不銹鋼管，在管內(nèi)的光纖余長不發(fā)生變化。
復(fù)合不銹鋼管光纖單元的工藝技術(shù)是將成熟的二次被覆(松套管)技術(shù)與不銹鋼管焊接技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它充分發(fā)揮了二次被覆(松套管)技術(shù)對光纖余長控制的成熟性。同時對于管壁對光纖的磨擦力而言，管壁內(nèi)的光滑度對光纖也有不同程度的影響。光滑度越好對光纖的磨擦力影響越小，因為光纖在管內(nèi)自由滑動時會與內(nèi)壁產(chǎn)生一定的磨擦。單層不銹鋼管的管內(nèi)壁，由于不銹鋼帶成型焊接時，內(nèi)壁上多少存在著微量的凹凸不平焊接點，光纖在滑動時與凹凸不平焊接點的磨擦對光纖的安全存在隱患。復(fù)合不銹鋼管的管內(nèi)壁是內(nèi)襯管的內(nèi)壁，內(nèi)壁光滑圓整有利光纖的自由滑動，保證了光纖的安全性。12芯光纜
OPGW光纜的技術(shù)在不斷發(fā)展，新的材料和新的光纜結(jié)構(gòu)也會不斷出現(xiàn)在人們的面前，隨著實踐的不斷加深和人們對OPGW光纜新技術(shù)的認識不斷提高，將不斷向OPGW光纜提出新的要求，以完善OPGW光纜在通信系統(tǒng)中的高可靠性和高穩(wěn)定性。
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