OPLC光纤复合低压电缆-毕业课程设计.doc

河南机电高等专科学校毕业论文目 录摘 要I绪 论1第1章 光纤复合低压电缆的概述21.1 定义21.2 额定电压21.3型号、规格21.4 材料41.5 OPLC结构51.6 OPLC外观12第2章 电缆的结构、材料和尺寸的确定132.1 导体的材料、结构和尺寸的确定132.2 绝缘层的材料、尺寸的确定142.3 光单元结构、尺寸的确定142.4 假设直径的计算152.5 内衬层材料、尺寸的确定15第3章 电缆各种相关电气参数的计算193.1 导体电阻193.2 金属屏蔽损耗21第4章 电缆连续允许载流量计算234.1 电缆等效热路图和各部分热阻的计算234.2 电缆敷设在土壤中连续允许载流量的计算24第5章 总 结27第6章 展 望28致 谢29参考文献30附 录 A31 33摘 要OPLC是集光纤、输电铜线、铜信号线对于一体，可以解决宽带接入、设备用电、应急信号传输等问题；通过PON技术，可以实现据、语音、视频业务的传送和电表数据的透明传输,实现基于物联网技术的电力远程抄表、通知及缴费。客户可以通过用户端拨打IP电话、上网、点播视频节目、观看高清电视，建立与电网互动的智能用电家庭。OPLC是集光缆和电力线于一体，避免二次布线，降低工程费用;产品具有良好的弯曲和耐侧压性能；解决电力网的通信问题。光纤复合电力电缆在未来家庭智能化、办公自动化、数字化变电站、工控网络化的数据传输中具有重要的地位。关键词： OPLC（光纤复合低压电缆） 聚氯乙烯 光单元ABSTRACTOPLC is a set of optical fiber, copper wire transmission, copper signal lines for one, can solve the problem of broadband access, equipment, electricity, emergency signaling; PON technology, data, voice and video services to send and meter data transparency transmission, remote meter reading based on the power of the Internet of Things technology, notification and payment. Customers can call through the client IP telephony, Internet, on-demand video, watch high-definition TV, the establishment of the family of interactive intelligent electricity to the grid.OPLC is a set of cables and power lines in one, to avoid secondary wiring, and reduce the cost of the project; product has good bending and lateral pressure resistance performance; to solve the communication problems of the electricity grid. Optical fiber composite power cable has an important place in the family of intelligent, office automation, digital substation, industrial network data transmission.Key words: OPLC (fiber composite low-voltage cable) PVC Light unit绪 论OPLC光纤复合低压电缆产品要求光纤复合低压电缆作为智能电网建设中的重要线缆产品之一，其融合了通信和电力的功能，可有效实现电信网、电力传输网、电视网、互联网等的多网融合，降低网络建设的成本，是目前性价比最高的多网融合产品之一。随着国家电网和南方电网加大对智能电网的建设，除了主干网大力建设高压、超高压大容量输电线路外，还在用户端力推电力光纤到户(PFTTH)。目前我国线缆厂家研发和生产光纤复合低压电缆的企业不多，主要原因在于同时具备电缆和光缆研发、融合、生产能力企业较少，并需要通过电网企业的入网认证。宽通公司作为我国线缆领域的企业之一，在业内率先研发出光纤复合低压电缆，并实现了大规模应用。目前，光纤复合低压电缆产品主要有两种。额定电压0.6/1KV及以下配网用光纤复合电缆产品主要用于智能小区或办公楼等配网分支，由管道、隧道或直埋等接入光-电分线箱。额定电压300/500V及以下入户用光纤复合电缆则主要用于用户接入，可垂直或水平布线，引入智能电表和光器件终端。此外，还可以根据客户需求定制。由于接入方式多样性及使用环境的复杂性，亨通还可根据客户的要求，按照电压不同、光纤芯数不同、结构不同进行个性化定制，确保网络的安全和可靠。光纤复合低压电缆最大的特点是融合了光纤通信与电力传输的功能，宽通在研发该产品时，主要是基于该产品的功能以及使用环境等方面考虑进行设计和开发，相比单一功能传输线缆而言，有5个特点。首先，集光纤和电力输配电缆于一身，避免二次布线，可有效降低施工、网络建设等费用。相比传统的FTTH而言，使用光纤复合低压电缆作为智能电网用户端接入方案，节约大量的金属、管道、塑料等资源，可有效降低进入小区和用户的各项成本，是目前性价比最高的最后一公里接入方案。其次，适用于多种业务类型，适应性强，扩展性强，产品适应面广。使用光纤复合低压电缆，配合相应的设备和器件，由此构建主流的XPON(EPON和GPON)技术，可在一根传输线上实现多种业务，如IPTV、互联网接入、多媒体电话，语音通信，家庭智能电表等业务。第三，具备较强的机械性能，如抗冲击性能和良好的耐测压性能，环境适应能力强。我们在研发该产品时，充分考虑到产品的使用环境的复杂性，宽通研发的光纤复合低压电缆按照GB/T7424中E1、E3、E4进行拉伸、压扁、冲击等试验，均符合并优于论文的要求。第四，绿色和安全性能优越。主要考虑到光纤复合低压电缆用于用户接入，我们在产品设计中融入无卤阻燃、耐火等特性思路，使用了绿色环保的材料，基于安全的考虑，使用阻燃、耐火材料。宽通的光纤复合低压电缆完全符合GB/T18380.3、GB/T19216.21、GB/T17650、GB/T17651.2等的要求。最后，光单元与电力电缆长期工作温度相兼容。考虑到光纤复合低压电缆敷设之后，使用年限较长，光单元与电力电缆长期工作温度相兼容性是非常重要的一个问题。我们按照GB/T7424中方法F1实验，各项光学性能指标符合YD/T629要求，各项电器性能符合GB/T12706.1、GB/T5023和JB/87344的要求。第1章 光纤复合低压电缆的概述1.1 定义1.1.1 光纤复合低压电缆 光纤复合低压电缆（Optical Fiber Composite Low-voltage Cable），简称OPLC，是一种将光单元复合在低压电力电缆内，具有电力传输和光通信传输能力的电缆，适用于额定电压0.6/1kV及以下电压等级。1.1.2 光单元光单元是由光纤和保护材料构成的部件，保护材料通常为非金属。1.1.3 假设直径按附录A计算所得的值，用来确定OPLC护套和内衬层的尺寸。1.2 额定电压OPLC的额定电压U0/U(Um)为0.6/1（1.2）kV。在OPLC的电压表示U0/U(Um)中：U0电缆设计用的导体对地或金属屏蔽之间的额定工频电压；U电缆设计用的导体间的额定工频电压；Um设备可承受的“最高系统电压”的最大值。1.3型号、规格1.3.1 型号OPLC的型号由产品系列代号、功能特性代号、电缆结构特征及规格和光单元结构特征及规格组成。OPLC的型号组成如图1。电缆结构特征光单元结构特征及规格电缆规格额定电压功能特性0.6/1+OPLC光纤复合低压电缆图1 OPLC型号组成1.3.2 代号1.3.2.1 系列代号光纤复合低压电缆 OPLC1.3.2.2 功能特性代号（如有特殊要求时）燃烧特性代号应按GT/T 196662005命名。防白蚁 FB防鼠 S1.3.2.3 电缆结构特征代号1.3.2.3.1 导体代号第1、2种铜导体 （T）省略第5种铜导体 R铝导体 L1.3.2.3.2 绝缘代号交联聚乙烯绝缘 YJ聚氯乙烯绝缘 V聚乙烯或无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘 Y1.3.2.3.3 护套代号聚氯乙烯护套 V聚乙烯或无卤低烟阻燃聚烯烃护套 Y钢塑纵包综合护套 S铝塑纵包综合护套 A1.3.2.3.4 铠装代号双钢带铠装 2细圆钢丝铠装 3粗圆钢丝铠装 4（双）非磁性金属带铠装 6非磁性金属丝铠装 71.3.2.3.5 外护套代号聚氯乙烯护套 2聚乙烯或无卤低烟阻燃聚烯烃护套 31.3.2.4 光单元结构特征代号光单元结构特征代号见表1。表1 光单元结构特征代号结构特征代号代号名称适用环境CG非金属层绞全干式光单元室内或室外CTG非金属层绞填充式光单元室内或室外XG非金属中心管全干式光单元室内或室外XTG非金属中心管填充式光单元室内或室外BG蝶形光单元室内或室外JG紧套光纤光单元室内或室外QG其他类型室内或室外注：CTG、XTG不推荐应用在垂直敷设或高差较大的场合。 G光单元； T油膏填充； （省略）全干式填充； X松套中心管式结构；C松套层绞式结构； B蝶形结构； J紧套光纤结构； Q其他结构1.3.3 规格1.3.3.1 OPLC的规格由导电线芯和光单元的规格组成，在导电线芯和光单元规格之间用“+”号隔开。1.3.3.2 导电线芯的规格包括额定电压、芯数、标称截面积。1.3.3.3 光单元的规格包括光纤芯数和光纤类别。1.3.4 标记示例示例A：包含24芯B1类光纤非金属层绞全干式光单元的铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套光纤复合低压电缆，额定电压为0.6/1kV，3+1芯，标称截面积70mm2，中性线截面积35mm2，表示为：OPLC-VV22-0.6/1 370+135 + CG-24B1示例B: 包含4芯B1类光纤非金属中心管填充式光单元的铜芯聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃聚烯烃护套光纤复合低压电缆，额定电压为0.6/1kV，3芯，标称截面积6mm2，表示为：OPLC-WDZC-YY-0.6/1 36 + XTG-4B11.4 材料1.4.1 绝缘混合料1.4.1.1 本论文所涉及的绝缘混合料及其代号列于表2。表2 绝缘混合料绝缘混合料代号聚氯乙烯聚乙烯交联聚乙烯无卤低烟阻燃聚烯烃PVC/APEXLPEWJ1.4.1.2 本论文所包括的各种绝缘混合料的导体最高工作温度列于表3。表3 各种绝缘混合料的导体最高温度绝缘混合料导体最高温度/正常运行短路（最长持续5s）聚氯乙烯（PVC/A）导体截面300mm2导体截面300mm2聚乙烯（PE）交联聚乙烯（XLPE）无卤低烟阻燃聚烯烃（WJ）7070709070160140150250150注：短路温度的导则宜参考IEC 60724：2008。交联聚乙烯绝缘的导体最高运行温度和短路温度是否提高正在考虑中。1.4.2 护套混合料本论文所涉及的不同类型的护套混合料代号及OPLC的导体最高温度列于表4。表4 不同类型护套混合料代号及电缆的导体最高温度护套混合料代号正常运行时导体最高温度/聚氯乙烯（PVC）聚乙烯无卤阻燃材料ST1ST3ST87080801.5 OPLC结构1.5.1 概述OPLC主要由光单元、导体、绝缘层、可能存在的填充物、可能存在的铠装层和护层等部分组成。典型结构示意图见2。非吸湿性填充物光单元导体绝缘绕包带填充绳撕裂绳外护套导体绝缘光单元非吸湿性填充物外护套z光单元导体绝缘绕包带撕裂绳非吸湿性填充物外护套光单元导体绝缘绕包带填充绳撕裂绳非吸湿性填充物外护套光单元导体绝缘绕包带撕裂绳非吸湿性填充物外护套内衬层铠装层光单元导体绝缘绕包带撕裂绳非吸湿性填充物外护套图2 OPLC典型结构示意图1.5.2 导体导体应是符合GB/T 39562008的第1种或第2种镀金属或不镀金属层的退火铜导体或是铝或铝合金导体。或者第5种裸铜或镀金属层退火铜导体。1.5.3 绝缘1.5.3.1 材料绝缘应为表5所列的一种挤包成型的介质。1.5.3.2 绝缘厚度绝缘标称厚度规定在表5中。任何隔离层的厚度应不包括在绝缘厚度之中。绝缘厚度的平均值应不小于标称值，其任一点的最小厚度应不小于规定标称值的90-0.1mm。表5 绝缘标称厚度导体标称截面/mm2绝缘标称厚度/mm聚氯乙烯（PVC/A）交联聚乙烯（XLPE）聚乙烯（PE）无卤低烟阻燃聚烯烃（WJ）1.5，2.50.80.70.80.84，61.00.71.01.010，161.00.71.01.025，351.20.91.21.2501.41.01.41.4701.41.11.41.4951.61.11.61.61201.61.21.61.61501.81.41.81.81852.01.62.02.02402.21.72.22.23002.41.82.42.44002.62.02.62.65002.82.22.82.86302.82.42.82.88002.82.62.82.810003.02.83.03.0注：不推荐任何小于以上给出的导体截面积。1.5.3.3 中间检验绝缘线芯应经受GB/T 3048.92007规定的火花试验。1.5.3.4 绝缘线芯识别绝缘线芯识别标志应符合GB/T 6995.52008规定。1.5.4 光单元1.5.4.1 概述光单元中光纤芯数宜为1、2、4、6、8、12、16、18、20、24、30、36、48、60、72、84、96、120、132或144芯，也可以是用户要求的其他芯数。光单元应采用光纤及非金属保护材料制成，典型光单元结构图参见图3。注：如有要求，也可采用光纤带及非金属保护材料制成。光纤固态阻水物松套管非金属加强件外护套XG非金属中心管全干式光单元CG非金属层绞全干式光单元光纤固态阻水物松套管FRP固态阻水物外护套可能存在的包带CTG非金属层绞油膏填充式光单元光纤管内膏状填充复合物松套管FRP膏状填充复合物外护套可能存在的包带光纤管内膏状填充复合物松套管非金属加强件外护套XTG非金属中心管油膏填充式光单元光纤外护套非金属加强件BG蝶形光单元紧套光纤芳纶护套紧套光纤光单元图3 光单元典型结构示意图1.5.4.2 光纤（1）光单元中同一类型的二氧化硅光纤，其芯数应符合光单元规格的要求。同批OPLC产品应使用同一设计、相同材料和相同工艺制造出来的光纤。（2）用于光单元的单模光纤的涂覆层结构、光纤强度筛选水平、模场直径和尺寸参数、截至波长、1550nm波长上的宏弯损耗和传输特性均应符合GB/T97712008的有关规定。光纤带的特性应符合 YD/T 9792009中有关规定。（3）光纤涂覆层表面应有全色色标，其颜色应符合GB/T 6995.22008规定，并且不褪色不迁移。光纤标志颜色的优先顺序见表6所示，在不影响识别的情况下，允许使用本色代替表6中的某一颜色。当单套管中光纤芯数超过12芯时，应采用光纤色环或其他色标的方法加以区分。光纤带的色谱识别应符合YD/T 9792009中有关规定。表6 全色谱的优先顺序优先序号123456789101112颜色兰橙绿棕灰白红黑黄紫粉红青绿1.5.4.3 松套管及其阻水材料（1）光单元中涂覆光纤应放置在热塑性材料构成的松套管中，光纤在松套管中的余长应均匀稳定。（2）松套管的尺寸外径宜不小于1.8mm，管壁厚度宜不小于0.25mm，或客户要求的其他规定。（3）当松套管应有识别色标时，其颜色应符合GB/T 6995.22008规定，并且不褪色不迁移。这些色标宜为全色，也可为环状或条状的色标。（4）松套管材料可用聚对苯二甲酸丁二醇脂(简称PBT) 塑料或其他合适的塑料， PBT应符合YD/T 1118.1 规定。（5）在填充式光单元中，松套管内的间隙应连续填充一种触变型的膏状复合物，在全干式光缆中，松套管内的间隙中应放置一种干式阻水材料。（6）填充复合物和干式阻水材料(含吸水后)应与其相邻的其他光缆材料相容，应不损害光纤传输特性和使用寿命。填充复合物应符合YD/T 839.3或YD/T 839.4的规定。干式阻水材料应符合YD/T 1115的规定。1.5.4.4 填充绳填充绳用于在非金属层绞式光单元结构中填补空位，其外径应使光单元圆整。填充绳应是圆形塑料绳，它的表面应圆整光滑。允许用阻水纱作填充绳。1.5.4.5 非金属加强构件非金属加强构件应具有足够的截面、杨氏模量和弹性应变范围，用以增强光单元的机械性能。玻璃纤维增强塑料圆杆（简称FRP）其杨氏模量宜不低于50GPa，应符合YD/T 1181.1规定。芳纶丝束杨氏模量宜不低于90GPa，应符合YD/T 1181.2规定。 在光单元制造长度内，玻璃纤维增强塑料圆杆（简称FRP）不允许接头，芳纶丝每束允许有1个接头，但在任意200m光单元长度内只允许1个丝束接头。1.5.4.6 层绞式光单元（1）绞层绞层应符合YD/T 9012009中4.1.2.6条的规定。（2）扎纱扎纱应符合YD/T 9012009中4.1.2.7条的规定。（3）包带层包带层应符合YD/T 9012009中4.1.2.8条的规定。（4）阻水结构包带及以内的缆芯间隙，在填充式光单元中用膏状复合物连续填充，在干式光单元中连续放置阻水带或阻水纱。填充复合物和涂覆复合物应符合YD/T 839规定。阻水带和阻水纱应符合YD/T 1115的规定。1.5.4.7 撕裂绳用户要求时，光单元护套内可放置撕裂绳，撕裂绳应连续贯通整根光单元长度，不吸湿，不吸油，并具有足以开启光单元的强度。1.5.4.8 护套（1）光单元缆芯外应挤包一层具有保护功能的护套，光单元（层绞式和中心管式）护套厚度应不小于0.8mm。（2）护套材料可采用聚乙烯材料、无卤低烟阻燃聚烯烃材料或聚氯乙烯材料，其性能应符合表10、表12和表13的规定。（3）蝶形光单元应符合YD/T 19972009的规定。（4）紧套光纤光单元应符合YD/T 1258-2005的规定。1.5.5 多芯电缆的缆芯、内衬层和填充物1.5.5.1 缆芯和填充物电缆线芯与光单元以适宜的方式绞合成缆，如有必要，成缆间隙可用非吸湿性材料填充圆整。1.5.5.2 内衬层（1）结构内衬层可以挤包或绕包。只有在绝缘线芯间的间隙被密实填充时，才可采用绕包内衬层。挤包内衬层前允许用合适的带子扎紧。用户要求时，挤包内衬层下面可放置撕裂绳，撕裂绳应连续贯通整根电缆长度，不吸湿，不吸油，并具有足以开启电缆内衬层的强度。（2）材料用于内衬层和填充物的材料应适合电缆的运行温度并和电缆绝缘材料相容。（3）挤包内衬层厚度挤包内衬层的近似厚度应从表7中选取。表7 挤包内衬层厚度缆芯假设直径d/mm挤包内衬层厚度近似值/mmd2525d3535d4545d6060d8080d1.01.21.41.61.82.0注：假设直径的计算见2.4。1.5.5.2.4 绕包内衬层厚度缆芯假设直径为40mm及以下时，绕包内衬层的近似厚度取0.4mm；如大于40mm时，则取0.6mm。1.5.6 金属铠装金属铠装应符合GB/T 12706.12008中第12条的规定。钢带应符合YB/T 0242008规定。铠装金属丝和金属带的尺寸低于标称尺寸的量值应不超过：圆金属丝：5%；扁金属丝：8%；金属带： 10%。1.5.7 外护套1.5.7.1 概述所有电缆都应有外护套。外护套通常为黑色，以适应电缆使用的特定环境。外护套应经受GB/T 3048.102007规定的火花试验。外护套下面可放置撕裂绳，撕裂绳应连续贯通整根电缆长度，不吸湿，不吸油，并具有足以开启电缆外护套的强度。1.5.7.2 材料外护套为热塑性材料（聚氯乙烯，聚乙烯或无卤材料）。如果要求在火灾时电缆能阻止火焰的燃烧、发烟少以及没有卤素气体释放，应采用无卤型护套材料。无卤阻燃电缆的外护套（ST8）应符合规定。外护套材料应与表4中规定的电缆运行温度相适应。在特殊条件下（例如为了防鼠、防白蚁）使用的外护套，可能有必要使用化学添加剂，但这些添加剂不应包括对人类及环境有害的材料。1.5.7.3 厚度若无其它规定，挤包护套标称厚度值Ts（以mm计）应按下列公式计算，Ts0.035D1.0式中：D挤包护套前电缆的假设直径，单位为毫米（mm）。按上式计算出的数值应修约到0.1mm。护套的标称厚度应不小于1.8mm。无铠装电缆的护套其最薄处厚度应不小于规定标称值的85减去0.1mm。铠装型电缆的护套其最薄处厚度应不小于规定标称值的80减去0.2mm。1.6 OPLC外观OPLC的表面应圆整光滑，任何横断面上均应无目力可见的气泡、砂眼和裂纹。第2章 电缆的结构、材料和尺寸的确定电缆设计的使用要求1.系统额定电压U0U 0.6/1kV2.系统频率 50Hz3.导体最高运行温度 704.最高环境温度 土壤：+255.埋地深度 0.7m6.土质 粉砂质粘土，土壤热阻系数1.0KmW2.1 导体的材料、结构和尺寸的确定2.1.1 导体的材料及性能 在电力电缆中，常采用铜或铝做为线芯的导体，根据设计电缆型号知，本次设计采用铜做导体，铜的电导系数高，在IEC的标准中，20铜的电阻率的标称值为20=0.017241mm2/m，20铜的温度系数=3.9310-31/K。2.1.2 导体的结构形式及尺寸的确定为了增加电缆的柔软性和可曲度，较大截面的电缆线芯由多根小直径的导线绞合而成，并且导体线芯采用紧压结构，这样不仅可以节约材料、降低成本，而且可以避免挤出或交联时在压力作用下绝缘料挤进单线间隙，同时也可以阻止水分进入导电线芯。2.1.2.1 单线直径导体截面为16mm2，由GB/T3956-2008查得，线芯采用圆形紧压结构，单线选取7根，采用1+6的紧压结构，实际电缆中测得的电缆直流电阻应都小于其标准值，根据GB/T3856-2008知，标称截面在16mm2时，20导体的最大电阻是1.15/km式中：20为20时导体的电阻率，导体为铜芯，20 = 0.017241mm2/m； K1为导体加工过程中电阻率增加引入的系数，K1=1.02；K2为取决于导体单线直径及绞合的系数，K2=1.02；K3取决于绝缘线芯成缆与否的系数，K3=1.02A为线芯紧压的真实截面，（mm2）； 为延伸系数，一般取1.051.12之间，根据经验取=1.10。代入数据得 即 d1.75根据实际生产情况取d1.75mm。2.1.2.2 轮廓直径根据公式 式中：为线芯的紧压系数，一般取0.850.91之间，根据经验取=0.88； A轮为线芯的轮廓截面，（）。 代入数据得 = =4.71mm根据GB/T3956-97要求，标称截面在16mm2的电缆轮廓外径在4.6mm-5.2mm之间，可见上式计算结果符合要求，即取Dc=4.71mm。2.2 绝缘层的材料、尺寸的确定由该电缆型号可知，该电缆采用聚氯乙烯材料，采用PVC/A料。由表5可知PVC的标称厚度为1.0mm。2.3 光单元结构、尺寸的确定2.3.1 光单元结构光纤固态阻水物松套管非金属加强件外护套图2-1 XG非金属中心管全干式光单元2.3.2 尺寸的确定2.3.2.1 光单元直径所以光单元的护套t2为0.8mm；Dg=6.1mm注:具体见附录A2.4 假设直径的计算2.4.1 假设直径的计算DJ绝缘线芯的假设直径Df成缆线芯的假设直径Dn内衬层的假设直径Sjd金属带的屏蔽截面积djz金属屏蔽使直径增加的值DX铠装外的假设直径2.5 内衬层材料、尺寸的确定2.5.1 玻璃纤维带因为是阻燃C类，所以挤包内衬层前需要用合适的带子扎紧，采用玻璃纤维带。2.5.2 玻璃纤维带的尺寸采用0.14mm25mm玻璃纤维带才能使其完全覆盖。2.5.3 内衬层2.5.3.1 材料用于内衬层和填充物的材料应适合于OPLC的运行温度，并和OPLC绝缘材料相容。而实际生产过程中挤包PVC带。2.5.3.2 挤包内衬层的厚度由表7可知：因为Dn25，所以n=1.0mm2.6 铠装层的材料、尺寸的确定2.6.1 材料该电缆采用钢带铠装，双层间隙绕包。2.6.2 尺寸铜带间的搭盖率为铜带厚度的15%（标称值），最小搭盖率应不小于5%。铜带标称厚度为：单芯电缆不小于0.12mm：多芯电缆不小于0.10mm。铜带的最小厚度应不小于标称值得90%。根据绝缘屏蔽外径不同（不大于25mm或大于25mm），铜带宽度通常采用3035mm。故采用20.15mm35mm，此数据由实际产品得到。2.7 外护层的材料、结构和尺寸的确定电缆护层是保护绝缘在敷设、运行的过程中，免受机械损伤和环境因素的破坏，以保证电缆长期稳定的电气性能。外护层的材料为聚氯乙烯，采用挤包的形式。利用假设直径的计算方法来确定挤包外护套的标称厚度e由1.5.7.3和2.4.1可知e=1.8mm2.8 电缆结构尺寸表和结构图2.8.1 电缆结构尺寸表2.8.1.1 光单元尺寸表（mm）表2-1 光单元尺寸t1D1t2D20.254.50.86.12.8.1.2 电缆其他尺寸表（mm）表2-2 电缆结构尺寸表dDciDiD3tdDdnDnJPDJPeDe1.754.711.06.7115.870.1416.151.018.150.318.751.822.35参数说明：D1-非金属加强件的厚度t2-光单元的外护套厚度D2-光单元外直径d-单丝直径Dc-导体线芯直径i-绝缘层厚度Di-绝缘层外直径D3-成缆真实直径td-玻璃纤维带厚度Dd-玻璃纤维带外直径n-内衬层的厚度Dn-内衬层外直径JP-金属屏蔽的厚度DJP-铠装外直径e-外护套厚度De-外护套外直径其中D2的计算如下:2.8.2 电缆结构图图2-2 OPLC的结构示意图第3章 电缆各种相关电气参数的计算3.1 导体电阻3.1.1 导体的直流电阻导体的直流电阻由材料本身的性质和结构以及导体工作的温度所决定。在70的温度下，单位长度电缆线芯的直流电阻，一般按下式进行计算其中：为导体工作温度条件下，单位长度的直流电阻；为20时单位长度导体的直流电阻，由GB/T3048.2查得，导体铜标称截面积为16 时，其标准值/m；为20下电阻的温度系数，。代入以知条件参数3.1.2 导体的交流电阻由于电缆导体是在交流电压条件下工作,在计算其发热情况以及其载流量时,应采用导体的交流电阻值。在考虑到导体在交变的电磁场下产生集肤效应和邻近效应时的交流电阻值,可以按下列公式计算,即/m式中： R为单位长度电缆导体在下的交流电阻,(）；为单位长度电缆导体在下的直流电阻,()；Y为集肤效应因数；Y为邻近效应因数。邻近效应因数与两导体之间的距离有关,其邻近效应因数将随距离的平方值成反比减小。集肤效应因数与导体的截面积有关, 其集肤效应因数将随电缆截面积的增加而成正比增加。集肤效应因数计算公式如下: 式中, 对于圆形紧压线芯且不用干燥浸渍的情况 =1 将=0.0014/m; f=50Hz, =1 代入公式 则 邻近效应因数的计算公式如下: 其中：为导电线芯直径，取值4.71mm；=2De，所以s=222.35=44.7；则将已知数据代入公式将、Yp、Ys的数值代入公式 由计算结果知，70时，单位长度导体线芯的直流电阻,单位长度导体线芯的交流电阻。3.2 金属屏蔽损耗 电缆屏蔽中存在感应电势.电缆金属屏蔽接地，这样可以避免屏蔽中感应电势造成对电缆运行安全的破坏，同时系统屏蔽作为接地电流通路。但是，当有环流流经电缆屏蔽，必然会产生损耗；另一方面，由于邻近效应影响，感应电动势的不均匀性，在电缆屏蔽上产生涡流，还将引起涡流损耗。对于等边三角形敷设的电缆，金属护套三小段交叉互联接地，其感应电动势的向量和为0，无环流损耗，只有涡流损耗。在对进行计算时，用到以下参数，加以说明:为电缆工作条件下屏蔽材料的电阻率,（）；为单位长度屏蔽材料的电阻,（）;为屏蔽层厚度，即=220.15=0.6mm为屏蔽平均直径，即=18.45mm为屏蔽外直径，即=18.75mm为屏蔽截面积，即=21为最大工作温度时单位长度线芯交流电阻，即。因为0.1时，、可忽略。所以由于电缆等边三角形敷设。三相的相同，也相同，则 所以 第4章 电缆连续允许载流量计算由于电力电缆是在高电压下传输大电流，因此除了要求有良好的电气性能外，还要求有良好的热性能。在一般情况下电缆的电气性能与其热性能是相互影响和制约的。例如绝缘的电性能较差，就会大大增加绝缘中的发热能量，以至使产品的热性能恶化；而由于热性能差而使电缆的温升大大提高，这样就会使电缆绝缘的电性能很快地下降和老化。因此，热性能的研究和计算对电力电缆来讲是非常重要的。当电缆的工作电压等级越高时，热性能的影响也就愈为严重。研究和计算电缆的热性能主要从电缆工作状态下内部的发热,以及向周围媒质散热，而应该使发热和散热处于相等的状态这一基本点出发的。4.1 电缆等效热路图和各部分热阻的计算4.1.1 电缆等效热路图4.1.2 电缆各部分热阻的计算绝缘层热阻式中：为绝缘层PVC材料的热阻系数(5.0-6.0)，可取材料PVC的热阻系数为；可由电线电缆结构设计图5-9查得。内衬层热阻 式中：为内衬层材料的热阻系数，可知材料PVC带的热阻系数为；分别为金属屏蔽层直径、外直径；铠装内直径和内半径；内衬层的厚度。外被层热阻4.2 电缆敷设在土壤中连续允许载流量的计算4.2.1 周围媒质热阻对于该电缆属于统包型电缆，可当做单芯电缆来计算周围媒质热阻。式中：为电缆外径，则=22.35mm；为电缆敷设介质即土壤的热阻系数，=1.0 ；为电缆敷设深度，由已知条件知，电缆敷设在土壤中，敷设深度L=0.7m。4.2.2 连续允许载流量的计算4.2.2.1 电缆的电容公式中:为单位长度上的电容，单位为F；为电缆绝缘用材料PVC的相对介电常数，=8.0；是绝缘介质损耗角正切。对于材料PVC的介质损耗角正切为0.10。4.2.2.2 绝缘损耗根据电缆等效热路图，列出热平衡方程，解出恒定负载下电缆的载流量。式中：为电缆正常运行时的载流量；为电缆正常运行的最高温度，即绝缘所能承受的最高温度，所以=70；为电缆未运行时的温度，设为环境温度，即=25；为单位长度导体的交流电阻，。代入以上已知参数，该数据符合要求。第5章 总 结通过此次毕业论文，我认识了光电复合缆以及它的生产流程。在实习过程，一些师兄给予了我很大的帮助。通过各章节的学习，基本了解了光电复合缆的结构要求。而电缆在制造的过程中，它的尺寸等参数影响电缆的传输性能。并讨论电缆的电气参数，通过计算来说明该电缆设计的合理性。从而根本上了解光电复合缆。第6章 展 望1.用户试点。国家电网公司现已在其范围内14个省份的20个城市开始电力光纤入户试点建设。“采用光纤复合低压电缆（OPLC）实现电力光纤到户（PFTTH）36700户；试点成功后，将大面积推广，今后新建小区的电力接入，都将采用电力光纤入户。”南方电网也将采取类似的方式进行电力光纤到户。2.大规模使用。智能电网的电力光纤到户（PFTTH）试点结束之后，电网企业将逐步推广使用，除了新建住宅之外，加上部分原有小区的改造，预计到2015年，需求量将超过20万千米。3.未来展望。三网融合试点城市已经确定并公布，下一步将重点开展广电和电信业务双向进入试点；在2012年前选择比较成熟的地区进行推广；2013年至2015年，进入到实际应用当中，全面实现三网融合。目前三网融合存在一个缺陷，就是没有考虑智能电网，应该统筹推进智能电网、电信网、广播电视网、互联网的发展，实现四网融合。从未来来看，随着智能电网建设的深入推进，国家将在三网融合的基础上继续加大对四网融合的推动，届时，光纤复合低压电缆（OPLC）的使用量将呈现爆发式的增长，将会成为线缆领域又一个重要的细分市场。4.智能电网建设对传统的光缆和电力传输提出了新的要求，而光纤复合低压电缆（OPLC）作为智能电网建设中用户接入端的重要产品，集光纤通信和电力传输与一体，满足智能电网信息化、自动化、互动化的需求，具有较强的优势和较广泛的应用，将为智能电网建设提供安全、可靠的保障。致 谢首先感谢专业老师以及校系领导三年来对我的教育与培养，感谢学校给我的学习机会。并且感谢正泰电缆有限公司各位师兄在实习期间对我的指导和关怀。通过本次对低压光电复合缆的结构设计，我更加了解了它的结构和相关知识。在大学三年里，通过认真努力学习，我掌握了电线电缆专业所学的课程，并在此次运用中得到了的应用并意识到自己的不足之处。在以后的工作中，我会注意理论结合实际，巩固所学的知识，更加努力的学习专业知识。 在设计过程中，得到了王卫东、乔月纯、倪艳荣、郭红霞等老师的精心指导，才能使设计顺利完成，在此，特表示衷心的感谢。但由于水平有限，设计中不免有错误及不足之处，请老师给予批评和指正。参考文献1 刘子玉，王慧明.电力电缆结构设计原理M.西安：西安交通大学出版社，19952 王春江.电线电缆手册：第1册.2版.M.北京：机械工业出版社，20013 GB/T12706-2002 额定电压1kV到35kV聚氯乙烯绝缘电力电缆 S4 马国栋.电线电缆载流量M.北京：中国电力出版社，20035 卢致皓.光电复合缆新应用.光线与电缆应用技术，1986（01）6 赵苏灿.用户接入网电缆和