OPGW光缆金具产品介绍

一、背景介绍

光纤复合架空地线（OPGW），是将光纤单元放进架空地线中，把光缆和地线有机地结合在一起，在保证架空地线原有的电气和机械性能前提下，可进行音频、视频、数据等信息的传输。与其它类型的光缆相比具有可靠性高；适合在各种电压等级的电力线上架设，施工安装简便；可以承受较大应力，对大风、冰凌等具有较强的承受能力；被外层金属保护，可有效避免传统的电力通信系统由雷击、短路电流所导致的通信线路故障；可以容纳较大的光纤芯数；使用寿命较长，一般在25～30年以上。由于以上优点，在电力系统中，OPGW光纤通信作为一种较理想的通信手段已经被广泛使用。

二、理论与技术调研

（一）光纤

光纤通信是以激光作为信息载体，以光纤作为传输介质的通信方式。光纤作为光纤通信的传输媒介。

1. 光纤的基本结构

光纤由两层或多层透明介质拉制而成，一般包含纤芯、包层和涂覆层三部分。

2. 通信光纤的类型

通信光纤通常可分为三大类：阶跃折射多模石英光纤、渐变折射多模石英光纤和单模石英光纤。G.652最简单的单模光纤，其亦被称为常规单模光纤或标准单模光纤。基于传输速率的不同，G.652光纤又被细分为了几类：

G.652A型光纤：10Gb/s系统传输距离可达400km，40Gb/s系统传输距离可达2km。

G.652B型光纤：10Gb/s系统传输距离可达3000km以上，40Gb/s系统传输距离可达80km。

G.652C型光纤：与G.652A型光纤相似，但可以工作在1360~1530nm波段。

G.652D型光纤：与G.652A型光纤相似，但可以工作在1360~1530nm波段。

3. 光纤特性分析

光纤损耗是指光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率的衰减。光纤损耗的因素主要有本征损耗、制造损耗和附加损耗等。由于通信系统所采用的光纤纤芯主要成分是石英玻璃，即SiO2，且石英光纤本身对温度并不敏感，因此在极寒条件下，要保证光纤的传输性能，光纤涂层的性能就成为了关键因素。涂层材料的性能容易随温度发生变化，这就使得光纤损耗在温度偏离室温的环境下增大。

（二）光缆

经过涂覆与套塑的光纤虽然已具有一定的抗压强度，但仍不能承受弯折、扭曲、强拉伸以及侧向压力等，也不能承受极端温度、湿度等恶劣环境的影响。光纤成缆即是将多根光纤与各种保护元件组合起来，封装成捆，组成光缆的过程。

1.光纤成缆的必要性

通信光纤在实际应用中之所以要成缆，主要有以下几个方面的原因：

1）光缆在工程中安装、敷设、检查与维修操作便利。

2）光缆能够更好地保护光纤，使其免受敷设过程中各种力对其产生的机械作用。

3）光纤成缆可以避免恶劣环境对光纤的性能造成影响。

2.光缆的结构

光缆是由若干根光纤与各种保护元件组合起来、封装成捆的实用导光线缆制品。通常情况下，光缆由缆芯、强度元件、阻水材料及护套四部分构成。其基本结构如图1所示。

电力通信光缆主要包括OPGW、OPPC、ADSS光缆以及光电复合缆。电力骨干网的配套通信系统主要使用OPGW光缆，其基本结构是由一根金属保护管与金属（铝包钢、铝合金等）铠装线绞合而成，除承担通信功能外，还需满足电力线路所需的机械及电气性能要求。

3.光纤填充油膏

光纤填充油膏是将一种（或几种）胶凝剂分散到一种（或几种）基础油中形成的一种粘稠性半固体物质。光纤油膏最主要的功能是防止光纤受水分侵蚀。除此之外，纤膏还可以起到衬垫作用，缓冲光纤所受的震动、冲击、弯曲等机械力。另外，纤膏的使用可以更好的保证光纤的机械性能，延长其使用寿命。

4. OPGW光缆中的铝包钢

铝包钢是OPGW光缆的重要组成部分。由于普通钢材具有低温脆性，温度的降低对其力学性能指标有很大的影响。随着温度的降低，钢材的屈服强度（fy）和极限强度（fu）会而提高，而钢材的塑性、伸长率（δ）、截面收缩率（Ψ）等指标则会下降。低温脆性是极端低温下体现钢材性能的主要指标，钢的低温脆性主要受到以下几个方面因素的影响：

1）合金元素

2）冶金工艺对低温脆性的影响

3）热处理对低温脆性的影响

（三）光缆金具

1. 金具金属构件

OPGW配套金具金属构件主要用于承受荷载，起到锚固或支撑OPGW光缆并使OPGW与杆塔进行联结的作用。常规OPGW金具铁质材料如Q235钢、35钢、中碳铸钢等，并非耐低温材料，并不适合在-70℃极端低温条件下使用（铝是非冷脆材料，可满足要求）。因此，通过研究钢材的临界脆性转变温度，选择合适的材料就显得尤为重要。

2. 金具高分子构件材料

OPGW接头盒盘纤板、密封圈以及OPGW悬垂线夹橡胶块等高分子材料也具有低温脆性，可用脆化温度作为指标进行考察。随着温度降低，聚合物分子链的活动性变得愈来愈小，故而高分子材料会变的硬且脆。脆化温度是指材料在冲击载荷作用下变为脆性破坏的温度，是材料能够正常使用的温度下限。低于脆化温度，材料就失去了柔韧性，性脆易折，无法正常使用。