OPGW光缆的应用

OPTICAL　COMMUNICATION　TECHNOLOGY

中国无线电电子学、电信技术类核心期刊

.25VolNo.4

OPGW光缆的应用

张建明

α

(江苏中天日立光缆有限公司　如东　2263)

摘要　简要介绍了OPGW光缆的结构、选择以及OPGW光缆结构参数计算方法。

关键词　　OPGW光缆　结构　参数计算中图分类号　TN818　　文献标识码　A

1　引言

随着电力通信的发展,ADSS光缆和OPGW光缆已得到广泛的应用。电力部门运用光纤通信,不但可实现电力调度的自动化,更主要的是电力通信从单纯的电力调度,迈向了远程监控、网络数据TV会议、传输等新领域。OPGW光缆的应用,起到了地线和通信的双功能,有效地提高了电力杆塔的利用率。

图2　中心塑管+铝管的缆芯结构

2　OPGW光缆的结构

从70年代后期到2000年的发展里程,世界各国先后研制开发、生产了数十种OPGW光缆结构,其光缆的主要缆芯有:(1)塑管层绞+铝管的结构;(2)中心塑管+铝管的结构;(3)铝骨架结构;(4)螺旋铝管结构;(5)单层不锈钢管结构(中心不锈钢管结构、不锈钢管层绞结构);(6)复合不锈钢管结构(中心不锈钢管结构、不锈钢管层绞结构)等不同的OPGW光缆的缆芯结构,而缆芯外的绞线线材主要以AA线材(铝合金线)和AS线材(铝包钢线)组成。图1～6示出各年代的OPGW光缆代表结构图。

图3　铝骨架+铝管的缆芯结构

图4　螺旋铝管的缆芯结构

图1　塑管层绞+铝管的缆芯结构

α张建明　男,1959年生,高级工程师

2000208225收稿

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2001年第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　张建明:　OPGW光缆的应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　287　

线结构一致;(2)充分运用了线材的物理特性和电气

特性;(3)在钢管规格的光纤容纳范围内,光纤芯数的增减不影响光缆的外径;(4)光缆结构紧凑,机械强度大,光缆外经小;(5)光缆的施工方法与传统地线施工方法相似。

2　OPGW光缆的选择

图5　中心钢管的缆芯结构

不锈钢管式OPGW光缆结构与传统地线结构相似,因此,光缆缆芯外的绞线(AS线、AA线)组合不同,可得到不同的结构技术参数。光纤单元不锈钢管的规格尺寸不同,其钢管容纳的光纤芯数也不同。图9说明了在同一不锈钢管规格、光缆外径不变的情况下,OPGW光缆的结构参数不同。

图6　层绞钢管的缆芯结构

(a)

　　光缆外径12.6mm;光缆重量367kg󰃗km;标称抗拉强度(RTS)

　55.1kN;短路电流容量66.9kA2s

图7　单层不锈钢管(光纤单元)结构

(b)

　　光缆外径12.6mm;光缆重量444kg󰃗km;标称抗拉强度(RTS)

　72.4kN;短路电流容量56.1kA2s

图9　在光缆外径不变、AA线和AS线组合不同的情况下

图8　复合不锈钢管(光纤单元)结构

两种GPGW的结构

目前,在世界各地较为采纳的是不锈钢管的

OPGW光缆结构,而不锈钢管的光纤单元结构分为2种:单层不锈钢管的光纤单元和复合不锈钢管的光纤单元,结构如图7、8所示。

复合不锈钢管光纤单元的主要特点有:(1)光纤在线余长控制,能够得到并保证一个非常精确及规则的余长;(2)在不锈钢管内壁增加一层内衬管,有效地提高了不锈钢的机械强度;(3)光纤单元的生产无需进行钢管的冷拔工艺,避免了因冷拔而产生的内应力缺陷;(4)复合不锈钢管使光纤免除焊接弧光烫伤,光滑内塑管,光纤免受焊缝锐边的磨损。不锈钢管OPGW光缆的主要特点有:(1)产品结构与传统的地

对从图9的OPGW光缆的技术参数而言,由于

面积不同,OPGW光缆的机AS线和AA线的根数、

械性能和电气性能也不同。因此,在不锈钢管规格的光纤容纳芯数范围内,光缆外经不变,调整铝包钢线(AS线)和铝合金线(AA线)面积比,可以得到不同的机械性能和电气性能参数,但机械性能和电气性能的参数成反比,则要提高机械性能(光缆的抗拉强度),势必降低电气性能(短路电流)。

要选择OPGW光缆型号,应具备的技术条件为:(a)OPGW光缆的标称抗拉强度(RTS)(kN);(b)OPGW光缆的光纤芯数(SM);(c)短路电流(kA);(d)短路时间(s);(e)温度范围(℃)。

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3　OPGW光缆的结构参数计算方法

各公司在OPGW光缆结构参数的计算方法上略有差异,但基本原理是一致的。在计算中,AS线材和AA线材的强度参数一般采用IEC标准,以下为OPGW光缆的计算方法,供参考。

(1)标称抗拉强度(RTS)　OPGW光缆的RTS

Rmm=

Θm6AmiFi

式中:Rmn为各线材的线性直流电阻;Θm为各线材的电阻率;Ami为各线材的截面积;Fi为线材各层的绞合系数。

(7)短路电流　短路电流的计算以IEC865规范为依据,其计算方法:

Is=Sthst×Ast+SthAL×AALSthst=SthAL=

KstTsKALTs

Ast=0.25×AAS

AAL=AAA+0.75×AAS

Kst=KAL=

Kst(20)×Cst×Θst计算方法:

RTS(kN)=90%～95%的综合破断力(UTS)=

∆AS×AAS×0.9+∆AA×AAA

AS为铝包钢线RTS一般取90%的UTS。式中∆

(1)(2)(3)(4)(5)(6)

(AS线)的断裂强度;AAS为铝包钢线(AS线)的截面

积;∆AA为铝合金线(AA线)的断裂强度;AAA为铝合

金线(AA线)的截面积。

(2)杨氏模量(E2Modulus)　计算OPGW光缆

的杨氏模量,主要以线材为参数,其计算方法为:

EModulus=

E1×A1+E2×A2+…+En×An=

A1+A2+…+An

Αst(20)

・In

)1+Αst(20)(Ηe-20°)1+Αst(20)(Ηb-20°

6积。

(En×An)

6A

n

)1+ΑAl(20)(Ηe-20°(7))Α1+ΑAL(20)Al(20)(Ηe-20°

式中Is为OPGW光缆的短路电流(kA);Kst为钢的

KAL(20)×CAL×ΘAL・In

式中:En为和线材的杨氏模量;An为各线材的截面

(3)热膨胀系数　OPGW光缆的热膨胀系数计

短路特性系数;KAL为铝的短路特性系数;Ts短路时

间(s);Sthst为钢的电流密度;SthAl为铝的电流密度;Ast为钢的截面积;AAL为铝的截面积;AAA为AA线的截面积;AAS为AS线的截面积。

(7)短路电流容量　短路电流容量:

kAs=It

2

2

算方法为:Β=

Β1×E1×A1+Β2×E2×A2+…+Βn3En×An=

E1×A1+E2×A2+…+En×An

6(Βn×En×An)

6(En×An)

式中:I为短路电流值(kA);t为短路时间(s)。

(8)OPGW光缆的重量　OPGW光缆重量计算方法:　W

OPGW

式中:Βn为各线材的热膨胀系数;En为各线材的杨氏模量;An为各线材的截面积。

(4)最大工作应力(MAT)　OPGW光缆的最大工作应力(MAT)一般取:

2

MAT(N󰃗mm)=42%的RTS

=Θ0×A0+k1×Θ1×A1+…+kn×Θn×A

n

式中:Θ0为中心线材的导线密度;A0为中心线材的导线面积;k1为第1层线材的绞合系数;Θ1为第1层线的导线密度;A1为第1层线材的导线面积;kn为第n层线材的绞合系数;Θn为第n层线材的导线密度;A为第n层线材的导线面积。

n

(5)每日应力(EDS)　OPGW光缆的每日应力

一般取:

2EDS(N󰃗mm)=18%的RTS

(6)直流电阻　OPGW光缆的直流电阻计算方

4　结束语

随着OPGW光缆应用范围的不断扩展,人们对它的认识也在不断的提高,电力通信随着新产品、新技术的应用预示,其应用领域大有作为。

法:

R(8󰃗km)=

16

1Rmn

　,

n

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2001年第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　张建明:　OPGW光缆的应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　

ApplicationofOPGWopticalcable

ZhangJianmin

(JiangsuZhongtianHitachcableCompany,Ltd.200025)

Abstract　ItisbrieflyintroducedtothestructureofOPGWOpticalcable,selectionandmethodsofcable.structureparamefers

Keywords　OPGWopticalcable;structure;parametercalculation

《光通信技术》2002年征订启事

光纤通信是现代通信的支柱,是最具市场潜力,最有发展前途的高新技术产业。它的应用从根本上改变了世界通信的面貌,带动了中国通信事业的迅速发展。

《光通信技术》自1977年创刊以来,根据我国光纤通信发展的不同阶段,推出了许多高水准的技术论文、应用情况介绍和市场信息等,为推动我国的光通信起到了积极作用,为此,曾多次获得中国期刊管理部门的奖励和部、省优秀期刊奖,并被连续确定为国家无线电电子学、电信技术类核心期刊。《光通信技术》的主要内容有:国内外光通信市场,国家相关与重大消息,工程信息与开发、光纤通信与光纤传感的技术研究、新产品与新技术介绍、相关消息报道等等。

国际刊号ISSN1002-5561本刊将改为双月,大16开本,每期约15万字。

国内统一刊号CN45-1160󰃗TN

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世界移动通信市场潜力巨大

近期,英国Analysys公司发布一项调查报告中表明,去年世界移动通信市场规模为59亿美元。并预计到2011年,移动通信市场将达到1100亿美元。

今后移动通信将以3G为主导地位。由于人们在3G网络的构建与应用开发等领域方面投入了大量资金,成本加大,使得用户群增长速度滞缓,预计销量将在2003年后开始回升。

《通信商情报》报道了这一消息。

(炎子)

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