OPGW光缆产品结构

不锈钢管型OPGW的性能特点

据我们对中国国家电力公司系统所属用户所作的调査：大部分用户不特别要求OPGW 的结构型式，只要能满足使用要求，具有充分的稳定性与可靠性的产品都可以被接受。但如 果要选择为大多数用户所倾向的产品结构，那就是不锈钢管型松套结构，它代表了 OPGW 光缆的发展方向。据了解，在近几年已架设的OPGW中超过50%是不锈钢管型，不锈钢管 型OPGW已成为主流产品。它具有以下几点性能特点：

（1） 不锈钢管型OPGW光缆结构，无论光纤单元或整根光缆均比中心铝管结构具有更 高的（约为2.5倍）抗侧压和抗冲击能力。

（2） 不锈钢管内填充特殊性能的光纤油膏，能够防止潮气或水分渗入及氢损老化，并调 节光纤余长使光缆具有良好的温度特性。

（3） 采用缆芯间隙填充防腐缆膏技术使OPGW具有优良的抗电化腐蚀性能。

（4） 优异的野外环境（覆冰、积雪、大风）适应性。

 OPGW设计

• 3.1 OPGW产品的设计必须遵循以下设计理念

1） 保证产品质量的前提下采用最优化的产品结构；

2） 适合工业化生产、便于质量控制；

3） 高可靠性的产品使用寿命和产品性能。

3.2 OPGW结构设计

OPGW产品都是根据用户的具体要求进行针对性设计，这些具体要求基本包括OPGW 机械、电气和光纤方面的要求。设计人员可利用专用设计软件进行缆的结构设计。下面给出 了 OPGW设计的基本流程。

在OPGW结构设计中材料的选择是主要内容之一。OPGW的导体材料主要有:

a） 铝包钢线，它在 GB/T 17937-1999、ASTM B416-98 和 IEC 61232： 1993 对 OPGW 所用铝包钢线作出了明确规定，比较而言ASTM标准要求要高一些。根据实际的设计要求， 可以选择不同导电率的铝包钢线。

b） 铝合金线，它在 GB/T 81344997、ASTM B398-99 和 EC 60104： 1987 对 OPGW 所 用铝包钢线作出了明确规定，比较而言ASTM标准要求要高一些。

其次是光单元的结构性能要求。不锈钢管光单元是由薄壁不锈钢带通过激光焊接成型 并通过冷拉拔而成，因此必须保证足够的焊接强度和合理的光纤余长。光纤容纳在不锈钢带 焊接而成的保护管内，不但可以防止潮气和水分的侵入，还可以防止与金属单线在绞合成缆 时的侧向压力对光纤带来的损伤。OPGW外层绞线的感应电流，特别是输电线路发生事故 时产生的故障电流会使光单元承受较高的温度。通过OPGW结构的合理化设计，不锈钢管 型OPGW中的光单元能承受由短路电流弓|起的温升。

依据以上设计流程可以看出，OPGW结构设计的关键点是通过选择AA线和AC线的 规格和它们的匹配比例来计算OPGW的关键技术指标，如缆径、缆重、抗拉强度、弹性模 量、短路电流容量等等。应用专门的设计软件可以准确、快捷得出讨傅结果，同时设计软件 可以进行OPGW应用性能的计算，如短路故障时缆的温升计算、在各种工况条件下各种弛 度和张力的计算以及不同应力条件下缆的应变讨算，全面了解OPGW结构设计的可行性和 合理性。

3.3 OPGW工艺设计

3.3.1 绞合节距

OPGW各层绞线的绞合节距应确保OPGW的拉伸性能符合相关标准规定。层绞式结构 单线内层的节径比应在10到16的范围内，最外层的节径比应在10到14的范围内；中心束 管式结构外层节径比在10到14的范围内。

3.3.2光纤余长

光纤余长需通过光缆的尺寸、不锈钢管的尺寸、光纤芯数与绞合节距来综合考虑。在 实际工艺设计中，绞合节距与光纤余长设计关系比较密切。对于层绞式结构，含光单元的内 层节距的设计会直接影响到光纤余长。在绞合过程中合理的绞合节距使光纤获得二次绞合余 长，能够改善缆的最终光纤余长。

光单元的放线张力也能够影响光纤余长。对于中心管式结构，不锈钢管光单元处于缆 的中心。在放线张力作用下，光单元会被拉伸，拉伸量一般控制在1鬆以内，以至这样的拉 伸不会对光纤余长产生影响。对于层绞式结构，不锈钢骨光单元同样会受放线张力而影响光 纤余长。不同外径规格的光单元管受张力的影响程度不一样，一般外径小的光单元管容易被 拉伸而吃掉部分光单元原有光纤余长。

这里针对层绞式结构的OPGW引入一个光纤净余长的概念，就是取一段OPGW测量其 所含光纤的长度，在考虑光单元绞入率的情况下考察OPGW绞合后的光纤余长状况。光纤 净余长的讨筝公式如下：

光纤长度-光缆长度X绞入率 光缆长度x绞入率

X100% =光纤净余长

根据光单元外径和光纤芯数的大小，_般将光纤净余长控制在2~6%e范围内可以获得很 好的拉伸性能和高、低温性能。

3.3.3绞合方向

绞线相邻层的绞向应相反，最外层的绞向为右向。

3.3.4线间隙计算

OPGW在安装过程中，每根绞线的接触面受到滑轮的摩擦和紧压，以及OPGW受安装 张力所产生的预伸长，都会使缆节距增大。因此必须考虑绞线之间留一定量的线间隙。线间 隙的大小和绞线单丝的外径和根数有关，计算方法如下：

GAP=dxPD-dx[l+ (S x PD/P) ²]^1/2xn

其中：GAP–线间隙(mm)

PD–层心径(mm)

P–绞合节距(mm)

n——绞线单丝根数

一般将线间隙的大小控制在0.8~2.0mm的范围，OPGW绞合外观和拉伸性能就比较理 想。

3.3.5绞线放线张力

绞合设备的每个绞线单元都由直流电机驱动控制放线张力，保持放线张力的一致。由 于不同层的材料不同，放线张力引起的应变也不同，因此要根据绞线材料的不同合理设计放 线张力大小，以减小层间加工应力、减少层间收缩。

3.3.6绞线预成型

绞线预成型一般采取导轮式对绞线做预成型处理，这样能够使绞线绞合得服帖。切断 并敲打缆的断头，绞线不会出现散股现象。

根据生产设备和材料的情况，增加下压导轮的压下量或减小压下量能够增大或减小绞 线的成型深度，同时在保持下压导轮压下量不变的情况下，增加放线张力或减小放线张力也 能够改变绞线的成型深度。

绞线的成型深度要使用检测仪器测量深度值，并且计算绞线的成型率。计算方法如下： 绞线成豐兽值xlQO% =成型率

缆外径

必须将绞线的成型率控制在工艺设计要求的范围内。

3.3.7防腐缆膏

不锈钢管型OPGW用几种不同材料进行绞合，不锈钢管和铝相接触，其间有水或其他 电解质时，两种金属之间就会产生电流，形成原电池。铝的电极电位有-1.33,不锈钢的电 极电位有-0.44,处于低电位的铝不断地以离子状态经电解质向处于高电位的不锈钢管聚积, 使处于低电位的铝逐渐损失破坏，形成电化学腐蚀。为了减少发生电化学腐蚀的危险性，其 绞线内层有必要涂覆防腐油膏给予保护。

3.3.8防锈油

OPGW生产出来到用户安装架设必定有一段时间，期间包括运输、存储等环节，特别 是存储时间有可能较长。经过一段时间的日晒雨淋，OPGW的铝表面可能会产生变色等锈 蚀现象，为了防止这种现象可以在OPGW表面采最涂抹防锈油的处理办法。