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【OPGW光缆】OPGW知识简介

发布时间:2021-07-28 09:33
发布者:JuKer
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一、背景介绍

光纤复合架空地线(OPGW)是在架空地线中引入光纤单元,将光纤和地线有机地结合在一起。在保证架空地线原有电气机械性能的前提下,可以传输音频、视频、数据等信息。与其它类型光缆相比,可靠性高;适用于各种电压等级的电力线路架设,施工安装方便;能承受较大压力,抗强风冰雪能力强;在传统的电力通信系统中,采用外接金属保护可以有效地避免雷击和短路电流引起的通信线路故障。可容纳更多纤芯;使用寿命较长,一般在25-30年以上。由于以上优点,OPGW光纤通信作为一种理想的通信方式在电力系统中得到了广泛的应用。

二、理论与技术调研

(一)光纤

 

光纤通信是以激光为信息载体,光纤为传输介质的一种通信方式。光纤被用作光通信的传输介质。
 

1.光纤的基本结构
 

光纤是由两层或多层透明介质构成,一般由纤芯、包层和涂层组成。
 

2.通信光纤类型
 

通信光纤一般可分为三种类型: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是最简单的单模光纤,又称常规单模光纤或标准单模光纤。G.652光纤按传输速率分为以下几种:
 

G.652A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光纤:与G.652A光纤类似,但可在1360-1530nm波段工作。
 

G.652D光纤:与G.652A光纤类似,但工作在1360-1530nm波段。
 

3.光纤特性分析
 

光纤损耗是指光信号通过光纤传输后,由于吸收和散射引起的光功率衰减。影响光纤损耗的主要因素有固有损耗、制造损耗和附加损耗。由于通信系统中使用的纤芯的主要成分是石英玻璃,即SiO2,而石英光纤本身对温度不敏感,在极冷的条件下,为了保证光纤的传输性能,光纤涂层的性能成为一个关键因素。涂层材料的性能容易随温度变化,当温度偏离室温时,光纤损耗增大。

(二)光缆

 

涂层和护套光纤虽然具有一定的抗压强度,但不能承受弯曲、扭转、拉伸和侧压力,不能承受极端温度和湿度的影响。光纤布线是将多根光纤与各种保护元件组合成束,形成光缆的过程。
 

1.光缆的必要性
 

在实际应用中,通信光纤需要布线,原因如下:
 

1) 光缆安装、敷设方便,在工程中检查维护。
 

2) 光缆在敷设过程中能更好地保护光纤免受各种力的机械作用。
 

3) 光纤布线可以防止恶劣环境对光纤性能的影响。
 

2.光缆结构
 

光缆是一种实用的光缆产品,由多条光纤和各种保护元件组成。光缆一般由缆芯、强度元件、阻水材料和护套四部分组成。其基本结构如图1所示。

电力通信光缆主要包括OPGW、OPPC、ADSS和光电复合光缆。电力骨干网支撑通信系统主要采用OPGW光缆。其基本结构由金属保护管和金属(铝包钢、铝合金等)铠装线绞合而成。除了通信功能外,还需要满足电力线的机电性能要求。
 

3.光纤填充膏
 

光纤填充软膏是分散在基础油中的凝胶剂。粘性半固体材料。纤维润滑脂的主要作用是防止纤维受潮腐蚀。此外,光纤膏还可以起到缓冲作用,缓冲光纤的振动、冲击、弯曲等机械力。另外,使用光纤膏可以更好地保证光纤的力学性能,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。由于普通钢的低温脆性,温度的降低对其力学性能影响很大。随着温度的降低,钢的屈服强度(FY)和极限强度(FU)增加,塑性、延伸率(δ)和断面收缩率(ψ)降低。低温脆性是反映钢在超低温下性能的主要指标。钢的低温脆性主要受以下因素影响:

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)光缆配件
 

1.金属配件
 

OPGW配套金具的金属构件主要用于承载OPGW光缆、锚固或支撑OPGW光缆以及将OPGW与铁塔连接。常规OPGW五金铁材料如Q235钢、35钢、中碳铸钢等,都不是耐低温材料,不适合在-70℃的极低温下使用(铝是非冷脆性材料,可以满足要求)。因此,通过研究钢的临界脆性转变温度,选择合适的材料显得尤为重要。
 

2.金属聚合物组分材料
 

OPGW接线盒-圆盘纤维板、密封圈、OPGW悬挂叠层块等高分子材料也具有低温脆性,脆性温度可作为测试指标。随着温度的降低,聚合物分子链的流动性变小,因此聚合物材料变硬变脆。脆化温度是指材料在冲击载荷作用下变脆的温度,是材料能正常使用的温度下限。低于脆化温度,材料失去弹性,变脆易断裂,不能正常使用。