ADSS光缆拉伸应变试验.doc

ADSS光缆拉伸应变试验缪小明摘 要： 文章介绍了ADSS光缆拉伸应变试验，分析了试验中发现的一些问题。关键词：拉伸应变 最大允许使用张力 光纤应变 余长The strain test for ADSS Miao xiao mingAbstract： This paper introduce the strain test for ADSS and analyse some problemes at test. Key words：strain MAT optical fiber strain over length一、 引言光缆生产厂家只要添置一、二台芳纶绞合机，再利用原有设备就可以生产ADSS光缆。其实这只具备生产ADSS光缆的工装条件，但在光缆生产工艺、选材、过程控制、检验等方面都有考究。各个厂家生产设备不尽相同，使用原材料各有差异，因此生产过程中控制的工艺参数也有区别，不能一概而论，但最终产品各项技术指标必须通过检验，才能确定是否满足使用要求。由于ADSS光缆使用环境、架设方式与普通光缆不一样，我认为拉伸应变试验是ADSS光缆最关键试验之一。二、ADSS光缆的两个基本张力ADSS光缆架设是在一个耐张段内利用两套耐张金具和若干套悬垂金具将光缆固定于己有的杆塔上，它与电力输电线路融为一体，对光缆的受力计算应参照架空电力线力学计算方法。一般地，ADSS光缆有两个控制张力，即最大允许使用张力和年平均运行张力。最大允许使用张力是指光缆允许承受的最大拉力，生产厂家在设计光缆时都注意这一点，要求光缆在这一力值下光纤不受力，也就是通常所说的光纤无应变（有的厂家认为在最大张力时光纤允许有一定的应变）。年平均运行张力是指在气象条件为年平均气温时对应光缆承受的张力，年平均运行张力的大小与振动频率有关，年平均运行张力越大，振动频率越高，光缆就越易疲劳。因此，这两个力是ADSS光缆的基本力值。年平均运行张力是工程设计时根据线路所处气象区、地形地貌、光缆悬挂位置等实际情况确定的，而最大允许张力是厂家提供给用户的，厂家如何保证提供给用户的最大允许张力就是光缆实际最大允许张力，必须通过拉伸试验来验证，通过试验找出光纤应变点对应的力值，与之进行比较。三、拉伸试验固定光缆的方法光缆拉伸应变试验，是将光缆拉伸机械设备与光纤应变测试设备组合起来检测光缆应变、光纤应变、光功率变化。如图（1）所示，根据光缆及光纤应变曲线，可计算出光缆中光纤余长，也就是通常所说的光纤应变窗口。一般光缆厂家都确定ADSS光缆应变窗口为78，这是根据受力元件芳纶的应力应变曲线、断裂伸长率和光纤弯曲特性等综合考虑确定的，工程设计时也参考这一数值。 图（1），光缆拉伸应变曲线图现在大部分厂家都是采用普通光缆检测的拉压试验机进行试验的，这种设备采用卡盘固定光缆，一般最大可承受5吨的拉力。采用这种方式做拉伸试验，标准要求光缆受试长度不小于50m，若光缆中光纤余长按8计算，则光缆伸长40mm光纤才有应变，而滑轮移动有效距离为2324 mm，只允许光缆伸长约48 mm，加上光缆预紧张力后的塑性伸长，且试验中光缆在圆盘上容易滑移，显然滑轮可移动距离偏小，不能满足通常试验要求；经过圆盘，光缆拉伸时光纤向盘心方向移动，增加光纤应变，测试值偏大，因此只能粗略测出光缆中光纤余长。但对于架设方式特殊的ADSS光缆，要求光缆中光纤余长必须达到设计值，金具能有效地握着光缆。因此，拉伸试验采用耐张金具固定光缆的直拉方法比较好，一方面直观地模拟光缆架设后状况，得出光缆及光纤应变曲线，另一方面可检验光缆与金具配合、护套包覆芳纶松紧情况。采用这种方式做拉伸试验要求光缆受试长度不小于25m。为准确得出光缆、光纤的应变曲线，对受试光缆两端要进行固定处理，防止光纤相对滑移。图（1）就是我们用20吨卧式拉力机，通过耐张金具固定光缆直拉的试验结果，这台设备还可测得光缆弹性模量和破断力。四、几种试验结果分析 1. 外护套松包覆在使用耐张金具固定光缆直拉试验时，有时会发生护套被拉脱而芳纶和内护套都完好的现象。这主要是外护套与芳纶的包覆力不够。ADSS光缆要求护套表面光滑，采用挤管式模具挤护套时易达到这一要求，但必须采用抽真空工艺，生产过程中对真空度的要求较高。现在大部分厂家都采用挤压式模具，但模具挤出压力过大，光缆表面会呈竹节状；压力过小，外护套又不能包紧芳纶。只有在压力适当时，才能保证光缆表面质量和护套包紧芳纶。如何判定模具挤出压力的大小是否合适？用耐张金具固定光缆进行拉伸试验，才能说明问题。 2. 光纤余长不一致如图（2），光纤应变曲线比较分散，也就是通常所说光纤余长不一致。图（2），光缆中光纤余长分布不均匀这是光缆生产中最怕出现的问题，图（2）光缆设计最大允许拉力为24KN，这时光缆中光纤应该无应变，但实际上光缆在未达到这一力值时己有部分光纤受力发生应变，当意外气象条件发生，可能会有断纤现象，光缆的使用寿命无法得到保证。产生这一现象的原因主要有：1. 松套管的光纤余长不一致。主要表现在，同一管内光纤余长不一致；不同松套管内光纤余长相差较大。2. 成缆过程中不同松套管消耗余长不一样。3. 光纤余长与设计值有很大的差异如图（3），光缆内光纤余长几乎与普通光缆的值差不多。这根光缆成缆前松套管内光纤有足够余长，成缆绞合节距及松套管放线张力都满足工艺要求，但成品缆中光纤余长就是很小。主要原因是成缆绞合过程中不但消耗了管内光纤余长，同时也消耗了绞合余长，光纤在松套管内形