OPGW光缆结构设计Word下载.docx
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OPGW兼具有地线和光缆的双重功能。
它结构简单可靠,可以与现有的地线相匹配,被安装在电力架空线杆的顶部,无须考虑最佳挂点与电腐蚀因素。
OPGW光缆作为输电线路的屏蔽线和防雷线,为电力线抗雷击放电提供保护。
在输电线路发生短路时起屏蔽作用,并减小短路电流对电网的相互干扰,同时,通过复合在地线中的光纤,可传递音频、视频、数据和各种控制信号,进行多路宽带通信。
随着经济的发展,科技的进步,一切与之相关的设施和技术水平也在提高,
这决定着它更大的利用价值。
由于工作环境的特殊性,光纤单元结构除考虑阻水之外,还须高度重视震动疲劳、蠕变及雷击问题。
它的结构简单,可以与现有地线相匹配,被安装在架空杆塔顶部无须考虑最佳挂点与电磁腐蚀等因素。
再加上现代工艺成熟,OPGW在我国将得到一定的推广和发展,具资料显示,每年OPGW年用量在1.5万公里以上,从发展的形势上看,还将得到一定的提高。
第二章OPGW的结构特点
第一节不锈钢管式OPGW
不锈钢管式OPGW光缆采用不锈钢管式层绞式结构,着色光纤套入密封无缝钢管中,管内填充阻水化合物,将含有光纤的不锈钢管同铝包钢线绞合成缆芯,缆芯外再绞合一层铝包钢线或铝合金线,这种OPGW光缆因具有简单的结构,高的抗拉强度和特殊的短路电流统计等特点,而适用于各种新建电力线路和已建电力线路的改建,该产品的主要特点有:
1采用先进的不锈钢管生产技术,管内充满阻水化合物以有效地保护光纤。
2通过不锈钢管内光纤余长和成缆绞合节距的优化设计,使光缆中的光纤获得二次余长,以保证OPGW光缆在受到最大运行张力时光纤不受力。
3结构紧凑性好,既降低了冰荷和风荷,又确定了在短路情况下产生的热量易散去
4OPGW光缆的外径和拉力单重比与常用地线规格相近,可以用来直接替换原有地线而不须更换铁塔。
5由于与传统架空地线基本一致,因而OPGW光缆的架设非常方便。
第二节铝管式OPGWt缆
铝管式OPGW光缆缆芯采用层绞式结构,多根光纤松套管成缆后包敷一层无缝铝管作为光纤金属保护管,金属保护管外再绞合一层或多层铝包钢或铝合金线,该产品除具备不锈钢管式OPGW光缆的优点外,同时具备以下优点:
1无缝铝管质地均匀,与整个地线铝包钢线的材质协调一致,无电化学腐蚀之虑。
2由于整个地线的材质及结构均匀一致,所以耐疲劳性能较好。
第三节两者的性能比较
不锈钢光纤松套管通常由0.2mm厚的不锈纲带纵包焊接而成,对于贯穿整个OPGW的大长度焊缝很难做到百分之百完好一致,万一有一处漏焊或焊不牢,就会给整个OPGW的使用带来致命的伤害,而铝管经连续挤制而成,无缝结构与不锈钢管式OPGW相比它有如下优点:
(一)抗腐蚀性能好
除光单元外,整个地线的其他材质由铝包钢线或铝合金线构成。
与不锈钢材质不同,它们绞合在一起会发生电化学反应,尤其是贯穿于整根地线的焊缝更是耐腐蚀的薄弱环节,解决的方法是在成缆时涂抹防腐油膏,但是这会带来施工中的防腐油膏清理不干净影响地线接地效果的新问题。
(二)耐振动疲劳特性好
由于OPGW其工作环境的特殊性,振动疲劳是影响架空地线寿命的重要因素,振动疲劳的起因是应力集中,构件材质和结构尺寸的不均匀则是产生应力集中的根源。
焊缝是容易产生应力集中的区域,焊缝的缺陷则必然会产生应力集中,从而成为振动疲劳的起点。
而铝管式OPGW材质均匀一致,所以耐振动疲劳性能好。
(三)短路电流对光纤的影响小
不锈钢光纤单元通常没有塑料内护套,(假如有内护套,存在内护套与不锈钢粘接不好及两者材料的热膨胀系数相差太大,且管径变小进而影响光纤余长等更大的缺陷。
)光纤直接放在不锈钢管内,管里面只有光纤和纤膏,隔热效果不好;
而铝管式OPGW中的光纤在PBT松套管内,成缆后缆芯外绕包一层隔热材料。
这种结构隔热较好,对光纤的保护也更加完善。
(四)不锈钢管式的余长难控制
“单层不锈钢管”的光纤单元:
在单层不锈钢管光纤单元中,光纤的余长难以控制。
其原因是大直径不锈钢管在冷拔过程中将大量消耗光纤余长,使光纤的余长难以达到指定的范围。
这一问题在国外各家进口的光纤单元中已有多次事件发生。
光纤的余长时长时短,对光缆的整体光纤余长带来问题,具体反映在光缆的光纤损耗直线上升。
相比之下,铝管结构也有它的缺点即管壁厚,与相同外径的不锈钢管比较,管内光纤的根数较小。
存在这一缺点可以由OPGW整体设计来弥补。
第三章
电缆行业标准和技术要求
第一节行业标准
本标准对光纤复合架空地线OPGW的产品型号、结构、技术要求、特性参
数以及其他。
根据电缆行业标准引用以下文件:
GB/T1179-1999
圆线同心绞架空导线
GB/T7421.1-1998
通信用单模光纤系列
GB/T17048-1997
架空单线用硬铝线
GB/T17937-1999
电工用铝包钢线
YD/T839.3-2000
通信电缆光缆用填充和涂覆复合物
YD/T1115.1-2000
通信电缆光缆用阻水材料
IEC60794-4-1-1999
用于高压架空电力线光缆
IEC61312-1-1995
抗雷击波冲击的保护
IEEEStd1138-1994
用于公用电力线路的光纤复合架空地线IEEE标准。
第二节技术要求
(一)OPGW中的单模光纤特性参数
OPGV中的单模光纤特性参数如表1所示:
表1单模光纤的特性参数
序号
技术参数名称
规范值
几何
特性
1
模场直径(在1310nm下)
9.30±
0.50m
2
模场不圆度
<
6%
3
包层直径
125.0±
2.0im
4
包层不圆度
2.0%
5
模场/包层冋心度偏差
1.0im
6
涂层直径
245.0±
10im
7
包层/涂层同心度偏差
w12.5im
光学
运行波长
1310nm或1550nm
衰减:
1310nm
1550nm
0.37dB/km
0.25dB/km
零色散波长
1300nm〜1320nm
色散:
1285〜1330nm
1270〜1340nm
3.5Ps/(nm2km)
6.0Ps/(nm2km)
零色散斜率
0.092Ps/(nm2km)
光纤截止波长—2m样品
1190nm〜1310nm
环境
使用温度范围
—30C〜+80C
衰减-温度关系
w0.05dB/km
加速老化(70C)的诱导衰减
对光纤,一般推荐采用单模光纤,并有较多芯数,为保持光纤长期工作可靠性,
需进行光纤的强度筛选。
同时制造时保证合理的光纤余长,以满足线路运行中的光纤最小应力要求。
考虑到因短路或雷击引起的短时温升,对光纤的耐热性能有较高要求,对光纤涂覆材料和护套材料进行优化选择。
(二)OPGWfi机械特性
1OPGV对地线应具有兼容性,即OPGV外径、重量和机械特性与原有地线相配合以保证在风荷、冰荷情况下安全可靠运行。
2保证OPG具有较高的机械强度,使在允许的张力范围内,光纤不会因OPGW的伸长而受拉,影响寿命,增大损耗。
3具有良好的热稳定性。
(三)规程要求
线路要求规定电线的强度设计安全系数不小于2.5;
电线的平均应力(年平
均气温状态下)的上限不超过拉断力的25%防雷要求,在档距中央导地线间的距离,应大于或等于0.012倍档距加1米的间隙,此状态为大气过电压或雷电过电压:
气温为15C、无风、无冰。
以导地线配合公式得到的应力为已知条件,解状态方程求出控制状态下地线最大使用应力;
年平均运行应力。
对照OPG强度选择
型号。
OPGV®
经得起不小于90%RTS勺拉力而无任何的断裂。
OPGV在承受40%RTS拉力时,光纤无应变,也无附加衰减。
在承受60%RT拉力时,光纤的应变应小于
0.25db/km,附加衰减小于0.05db/km。
第四章结构设计
第一节光单元结构的确定
(一)光纤单元
由标准选用B1.1类单模光纤,8根光纤分成四对进行二次被覆。
其颜色均用:
红、白表示,松套管的全色谱识辨的优先顺序为:
红、绿、白1、白2。
(二)松套管(PBT)
PBT为脂类聚合物,有脂类高聚物的特性,PBT材料有良好的耐溶剂性、耐油性、耐化学腐蚀性等优点且与光纤填充油膏和光缆填充油膏有很好的相容性。
在工艺上,PBT是连续挤制,这就决定它有着良好的机械性能。
在本设计中,由光纤的芯数(2芯)确定其内径和外径分别为di=1.60mmd2=2.00mm采用四根松套管层绞。
(三)中心加强件
中心加强件可以是金属材料也可以是非金属材料。
在设计中,由于松套管的
直径较小,根数也少,由其理论值来定。
由节距配合,中心加强件与松套管直径
比为:
0.414:
1。
而工艺上,中心加强件的最小直径为1.00mm所以在绞合时就
会产生间隙。
在选材时,我们选择非金属材料FRR它与松套有较好的附着力,不使其移动,起到保护的作用。
其材料也有较好的机械性能,又能减轻OPGV的整体
重量。
(四)隔热层(玻璃丝带)
在OPGV的设计制造中,温升对光单元的影响特别大,这也是铝管式的一大缺点,所以在设计时,特别注重对光单元的保护。
采用玻璃丝带,其耐热性好、机械强度大、热传递性能差等优点,用在OPGV中
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- 关 键 词:
- OPGW 光缆 结构设计