OPGW光纜

  OPGW光纜的結構繁多，并不像普通光纜那樣結構簡單，這是由于OPGW光纜既要滿足光通信的要求，又要滿足電力系統的地線機械性能和電氣性能。所以說OPGW光纜是一種特種光纜，它集光纜和地線于一體。因此對于OPGW光纜的技術要求就遠遠高于普通光纜，OPGW光纜不僅要有穩定的光傳輸性能，更要有具備地線的高可靠性能。

光纖單元的技術和結構的發展：

在OPGW光纜中，光纖單元是極為重要的主體。從20世紀70年代后期到21世紀初，OPGW光纜的結構發生了很大的變化，其變化的根源在于在OPGW光纜的運用中不斷改進所存在的問題，而結構的改進主要是光纖單元的改進，可以說光纖單元結構經歷了各年代的洗禮，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。下表例舉不同年代具有代表性的OPGW光纜的光纖單元，從技術上客觀地簡述其性能特點。

熱量對光纖單元的影響

1.“層絞纜芯+鋁管”的光纖單元：該結構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。該光纖單元的制造過程中，采用普通光纜的纜芯，并在鋁管表面有缺陷時可進行修補，因此光纖單元的制造成本低。但該光纖單元在實際運用中發現了一些問題，已被歐美發達國家淘汰，其結構本身存在的不足之處。

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，在其鋁管上產生很大的電流，并由此產生高溫。

又由于纜芯被密封在鋁管內，而鋁管所產生的高溫很大部分向內傳遞，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。下圖1為：在OPGW光纜受到短路電流沖擊時，鋁管在某一短路電流流向時在鋁管內外壁周圍的溫度散發狀態。

2.“鋁骨架+鋁管”的光纖單元：該光纖單元結構是將經涂敷(耐溫材料涂敷)的光纖直接絞合在鋁骨架槽內+鋁管而形成的，而光纖一般多采用緊包結構的光纖。該結構的光纖單元具有較強的抗側壓力，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，在鋁材產生高溫時，光纖受溫現象有了較大的改善。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，鋁材所產生的高溫仍密封在鋁管內，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在我國南方地區曾經發生過。圖2為：在短路電流沖擊時，光纖單元的溫度散發分布情況。

從圖2可以看出，鋁材在短路電流沖擊下產生高溫，鋁骨架向外散發熱量的同時也向光纖散發熱量，鋁管在向外散發熱量的同時也向鋁骨架和光纖散發熱量，因此光纖會同時受到來自鋁骨架和鋁管的熱量影響，使光纖表面的溫度直線上升，對光纖的傳輸穩定性產生危害。

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光纜結構中，其光纜結構主要材料為：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。在光纜結構中，將導電性能最佳的AA線安置在光纜結構的最外層，在光纜受到短路電流沖擊時，AA線將承擔大部分的短路電流并散發大部分的熱量，充分保護了光纖單元免受熱量的影響。

不銹鋼材料、AS線和AA線的導電性能為：

不銹鋼管光纖單元分為：單層不銹鋼管光纖單元和復合不銹鋼管光纖單元兩種結構，其結構的特點分析給讀者參閱。

通過大量試驗驗證，無論是單層不銹鋼管光纖單元還是復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，由于不銹鋼管光纖單元的結構有所不同，管壁受溫后的熱量散發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，而對于復合不銹鋼管光纖單元而言，由于有內襯管的存在使管壁溫度向纖膏和光纖散發熱量大大減少，提高了光纖的溫度性能。OPGW光纜的同行們擔心，復合不銹鋼管光纖單元在高溫時，內襯管是否會收縮。這大可不必擔心，因為復合不銹鋼管光纖單元在生產過程中，不銹鋼管與內襯管的復合溫度在200℃～250℃。中天日立公司提供給“杭東變500 KV 出口線路”的OPGW光纜(光纖：60× G.6 52+12 × G.6 55 ，光纜短路電流容量301kA2s) ，在加拿大KING實驗室進行了①短路電流試驗②雷擊試驗，試驗驗證，光纖的溫度性能大大提高。下表和圖為試驗方法、試驗時的光纖衰耗值和復合不銹鋼管光纖單元的受溫曲線。試驗結果如下