ADSS光缆设计规定和技术要求

中国 广州 2007/9 1/60 光纤与 计规定 广东省电力设计研究院 计规定和技术要求 中国 广州 2007/9 2/60 具 体 内 容 1、光纤的相关内容 2、 3、 中国 广州 2007/9 3/60 光纤 1966：英籍华人高锟 (C. K. 0dB/当时最优良的玻璃衰减为1000dB/ 1970：衰减为 20dB/ 1980：光纤衰减降低到 1550接近理论值 光源 1960： T. H. 生了单色相干光 1970： 光纤通信提供了良好的光源 (850 80 s： 1300550 光检测器 高频响应好，噪声小 灵敏度高，噪声较大 1、光纤的相关内容 中国 广州 2007/9 4/60 光纤在 80年代初开始规模化商用应用 光电中继器被用来克服光纤的衰减 无法大规模应用的原因是因为在每个光电中继器都需要： 光电转换（ O/E）： 识别信号 信号的电放大 电光转换（ E/O） : 光信号的再发射 1988 : 掺铒光纤放大器 通过受激辐射实现光放大 放大了自发辐射噪声 使不同波长的多个光通道同时放大成为可能 波分复用 (1、光纤的相关内容 中国 广州 2007/9 5/60 光纤的结构和原理 多模 单模 全反射 单模光纤的主要特性参数 传输特性：衰减、色散、 截止波长、弯曲损耗、非线性效应 几何参数：包层直径、包层不圆度、芯 /包同心度、涂层直径、涂层 /包层同心度 机械特性：筛选强度、拉伸强度、静态疲劳参数、动态疲劳参数、涂层剥离力、翘曲 环境特性：温度循环、湿热、热老化、浸水 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 6/60 多模光纤 标准单模光纤 色散位移光纤 在 用中存在严重的问题 截止波长位移光纤 主要用于海底通信系统 非零色散位移光纤 在 用于宽带光传送的非零色散光纤 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 7/60 光纤的基本结构 直径 250 m 石英光纤包层 石英纤芯 125 m 纤芯 : 光在其内部及附近传播。不同种类光纤的直径不同 包层：目的是造成折射率差，形成全反射，并提高其机械强度。其外径为 125m 涂覆层：由内涂层和外涂层两层构成， 其外径为 250 内涂层：低模量，柔软，起缓冲作用 内涂层：高模量，较硬，用于抵御外界压力 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 8/60 折射 时间上光在两点间沿最短路径传播 折射率 在透明介质中，折射率是光在介质中的传播速度与光在真空中的传播速度之比 全反射 当光由光密介质射入光疏介质时，在满足一定的入射条件下，折射光消失，反射光的能量与入射光的能量相等 模式 模式是指振荡或传播的方式 如：一束光，一串振荡 n= V/C 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 9/60 单模光纤 单模光纤 (中心玻璃芯很细 (芯径一般为 9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。 1 光纤的相关知识 多模光纤 多模光纤 (中心玻璃芯较粗 (50或 可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如： 60000此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 中国 广州 2007/9 10/60 阶跃型多模光纤 9 m 100 m = 140 m n1 n2 n 渐变型多模光纤 50, 62.5 5 m n2 n1 n 阶跃型单模光纤 = 125 m = 125 m 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 11/60 衰减 ：光在传输中部分能量损失 色散 ：接收信号经传输后失真 减 信号幅度经传输后减小 经传输后的脉冲信号展宽 t1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 12/60 O C S U L E 典型的光纤损耗谱 , 与石英玻璃的特性直接相关 需要在很宽的频谱范围内控制光纤的损耗 0 250 1350 1450 1550 1650 1530 1565 1360 S 波段（ 1460 1625 1 光纤的相关知识 衰减 中国 广州 2007/9 13/60 色散是指折射率随波长的非线性变化 . 传播特性（特别是群速率）随波长变化 色散可正可负 如果群延时随波长而增加称色散为正 因为没有任何光信号是单色的，所以色度色 散影响所有的光传输系统 色度色散是可逆的，即可以补偿 色散 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 14/60 模场直径 : 光在纤芯中及其附近传播 光功率分布曲线近似于高斯分布，即铃状 模场直径 大约为铃半高的宽度 模场直径的计算采用国际 1/e 2 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 15/60 光纤传导光的能力随波长变化 长波长，模式少 短波长，模式多，但是高阶界模亦会被传导 = 截止波长（ c ） 是单模光纤保证单模传输的最小波长 在截止波长以下，基模能量传递给高阶界模 在短距离（ 2M） 时测 c 在 22 在光缆中实际的截止波长要远小于用归一化方法的计算值 截止波长 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 16/60 光纤属弱波导，光波从直线部分进入弯曲部分时，传导模式变为辐射模式而产生损耗 这种现象叫弯曲损耗 波长越长，波导越弱，弯曲损耗越明显 对于标准的单模光纤，弯曲损耗 随 2 随 c 在小直径的棒上绕光纤来测量损耗的增加 (6000圈 ) ，可计算出弯曲损耗 弯曲损耗 1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 17/60 基模由两种模式组成，是简并的（难以区分） . 如光纤不圆，则存在双折射，两个模传播速率不同 导致的差分群时延（ 在时间、空间统计上是随机的 位是 of of 偏振状态 差分群时延 偏振模色散 (1 光纤的相关知识 中国 广州 2007/9 18/60 01001,0001988 1992 1996 2000 2004 0 s 140 s 565 s s n x 40 s 统容量 (s) 10 s 骨干 : 超大容量、超长距离 040 s 试验系统已经成功 32/40波系统已经实用化，128/256波试验系统开通 延长再生中继距离 城域 : 入 : 光纤的相关知识 光纤通信技术发展趋势 中国 广州 2007/9 19/60 80年代初 : 单模光纤 1300色散 1300 后来发现 : 光纤在 1550衰减更小 但是 , 所以出现了 随着 放大的出现 零色散导致严重的四波混频 非线性造成严重的信道间的交叉干扰 下一代光纤该如何发展 ? 1 光纤的相关知识 光纤发展的历史回顾 中国 广州 2007/9 20/60 挑战 ! 单信道速率越来越高 : 0/40s 信道间隔越来越小 : 100/50/25 无再生中继距离的延伸 对策 色散管理 色度色散 偏振模色散 ( 非线性效应 有效面积 色度色散 喇曼放大 有效面积 多波段扩展 (S/C/L) 零色散点 1 光纤的相关知识 骨干网（ H 系统）需关注的问题 中国 广州 2007/9 21/60 挑战 ! 单信道速率越来越高 : 0/40 s 对各种应用透明 : E/10 系统的经济性 : s. 灵活性 可扩展性 后向兼容性 路权 对策 支持 1310 支持更长的色散补偿距离 支持多波段 多波段扩展 (O/E/S/C/L) 权 )解决方案 1 光纤的相关知识 本地网（城域网）需关注的问题 中国 广州 2007/9 22/60 未来的光纤应具有： 适中的色散 ” (6nm/ 适中的有效面积（ 50 更低的色散斜率（ 更低的 保证足以抑制光纤非线性的不利影响（影响，又不至于色散代价太大 最佳兼顾非线性损伤和喇曼增益 兼容 S/C/降低补偿成本 兼顾 10/40Gb/1 光纤的相关知识 未来光网络需要什么样的光纤 ? 中国 广州 2007/9 23/60 dB/长 (ps/O E C S L 00 . 20 . 40 . 61250 1350 1450 1550 1650水峰”被抑制 , 打开了 E 波段 1 光纤的相关知识 未来光纤 中国 广州 2007/9 24/60 全介质自承式光缆 根据特定条件架设在输电线路上的全介质无金属自承式光缆。 电痕和电腐蚀 光缆表面感应一个电位。在污秽地区，当出现雾、露、或雨后，将在潮湿的污秽层表面形成导电层，进而感应电压的驱使下，形成漏电流和干带电弧放电，干带电弧可在 而导致聚合物的破坏，干带电弧也可产生热，使聚合物自身的结合里下降，慢慢形成电腐蚀。电痕和电腐蚀最终造成 2 术语和定义 中国 广州 2007/9 25/60 额定拉断力 按 年平均运行张力 无风无冰的年平均气温计算情况下的弧垂最低点张力。 最大允许运行张力 在满足光纤应变和附加衰减的条件下，光缆所能承受的最大水平拉力。 大跨越 泊或海峡等，因档距较大（在 1000杆塔较高（在 100光缆选型及防振需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困难的耐张段。 2 术语和定义 中国 广州 2007/9 26/60 可行性研究内容深度要求 描述工程必要性、设计依据和范围、电力通信系统现状。 电力通信系统现有资源可利用情况及调研概况。 对各种可能的路由，可能的布放方式做出方案，并进行技术经济比较，提出推荐意见。同时对原有送电线路杆塔的负荷情况进行校验，对于超出原设计负荷的杆塔提出相应的处理措施。 根据送电线路的气象条件、电场强度分析、对交叉跨越物距离、系统通信确定的光缆芯数和光纤芯标准等要求，推荐 列出推荐的 根据送电线路工程设想的主要技术原则和推荐 制工程投资估算。 3 设计内容深度要求 中国 广州 2007/9 27/60 初步设计内容深度要求 描述可研批复情况、工程的必要性、设计依据和范围、电力通信系统现状和资源可利用情况。 在可研基础上，进一步对原有送电线路杆塔的负荷情况进行校验，对于超出原设计负荷的杆塔必须提出相应的处理措施。 在可研批复意见的基础上，根据送电线路的气象条件、电场强度分析计算、对交叉跨越物距离、系统通信确定的光缆芯数和光纤标准等要求，推荐 列出推荐的 根据送电线路杆塔的结构形式和荷载情况，提出推荐的 根据送电线路工程设想的主要技术原则和推荐 制工程概算。 图纸内容：初步设计说明书、线路路径方案图、 具串组装图（主要型式）、杆塔型式一览图、挂点一览图、设备材料估列清单和初步设计概算书。 3 设计内容深度要求 中国 广州 2007/9 28/60 施工图设计内容深度要求 应严格按照初步设计审批意见进行施工图设计。如有重大变更，应详细说明原因并报原初步设计审批部门审批。 图纸内容： （ 1）施工图设计说明书：应明确设计范围和原则、施工注意事项； （ 2）杆塔明细表：应明确各塔位的塔型和挡距、 点位置、金具串和附件的配置及线路的交叉跨越物； （ 3） （ 4）线路路径方案图； （ 5）杆塔型式一览图； （ 6） （ 7）金具串组装图，含防振措施； 3 设计内容深度要求 中国 广州 2007/9 29/60 施工图阶段图纸内容（续） （ 8）光缆导引夹具、接头盒及余缆架安装方式； （ 9）挂点连接金具加工图； （ 10）杆塔补强措施施工图（需杆塔补强时）； （ 11）设备材料清单：应列出光缆及附件的备品和专用的施工器具的数量； （ 12）厂站内光缆敷设施工图：应明确光缆的敷设路径和敷设方式； （ 13）光纤纤序和色谱对照表； （ 14）纤序和光路对照表； （ 15）成端端子对照表； （ 16）施工图预算书（业主有要求时）。 3 设计内容深度要求 中国 广州 2007/9 30/60 竣工图设计内容深度要求 根据施工图的内容将发生变化的内容进行补充。 在工代的基础上进行修编。 必要时进行施工图预算。 3 设计内容深度要求 中国 广州 2007/9 31/60 全国 ） 4 气象区 气象要素 大气温度 （ ） 最高 +40 最低 10 20 20 20 冰 大风 +10 +10 5 +10 5 5 安装 0 0 10 10 10 电过电压 +15 操作过电压年平均气温 +20 +15 +15 +10 +15 +10 10 +10 风速 （ m/s） 最大风 35 30 25 25 30 25 30 30 30 覆冰 10 15 安装 10 雷电过电压 15 10 操作过电压 低于 15m/s） 覆冰厚度（ 0 5 5 5 10 10 10 15 20 冰的密度（ g/ 国 广州 2007/9 32/60 广东 ） 4 气象区 气象要素 大气温度 （ ） 最高 +40 最低 覆冰 最大风 10 +20 安装 5 雷电过电压 +15 操作过电压 +15 年平均气温 +20 风速 （ m/s） 最大风 25 30 35 40 覆冰 10 / 安装 10 雷电过电压 10 15 操作过电压 低于 15m/s） 覆冰厚度（ 5 15 / 冰的密度（ g/ 国 广州 2007/9 33/60 宜大于导线的设计安全系数。 按下式计算 中： N； N； 悬挂点的设计安全系数不应小于 在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点的最大张力，不应超过拉断力的 60，悬挂点的最大张力，不应超过拉断力的 66。 4 广州 2007/9 34/60 5%，并应根据平均运行张力的上限，采取相应的防振措施。 由 采用防振鞭作为防振措施，为避免防振鞭与金具预绞丝末端过近产生电弧，防振鞭距金具预绞丝末端的距离应满足下表要求的数值。 4 系统电压 (千伏 ) V63 63 V110 110 V220 距 离 (米 ) 振鞭与预绞丝末端的距离 中国 广州 2007/9 35/60 4 1. 6页表要求的 2. 7页表所列数值； 3. 杆塔挂点的构件强度和杆塔整体强度均能承受光缆产生的机械荷载； 4. 在各种工况下，光缆与导线或地线在档中不应发生碰撞； 5. 光缆悬垂金具串在最大风偏摇摆时不碰触杆塔构件； 6. 尽量方便施工和运行维护 中国 广州 2007/9 36/60 4 空间电场强度校验 根据实际挂点位置的空间电场强度选择和校核 应结合线路的污秽条件，考虑外护套在运行中的性能衰减。 kV/m) 光缆外护套 工 况 T 静态 动态 静态 动态 轻度污秽 :110 8 12 20 25 中度及以上污秽 :110 6 10 15 20 轻度污秽 :220 20 25 中度及以上污秽 :220 15 20 轻度污秽 :同塔多回和 /或分裂导线 / / 15 20 中度及以上污秽 : 同塔多回和 /或分裂导线 / / 12 20 注： 1、轻度 污秽指 0 度及以上污秽指 污秽等级地区； 2、静态：在系统额定电压下，挂点处的电场强度恒定； 3、动态：挂点处的电场强度处于短暂的非恒定状态，如系统电压的波动、金具串及光缆的风摆等。 中国 广州 2007/9 37/60 4 交叉跨越距离 电线路、建筑物等的交叉跨越距离，在最大计算弧垂下不应小于下表所列数值。 跨越物名称 最小垂直距离 备 注 居民区 居民区 通困难地区 屋屋顶 越平顶房顶 2.5 m，屋脊 屋和其它障碍物 大风偏下水平距离 铁路轨顶 气化铁路接触网 速公路，一、二级公路路面 般道路路面 航河流航桅顶点 高航行水位，最高桅顶 不通航河流的水面 00年一遇最高洪水位 通信线 6力线地线的距离 1.0 m 跨越 35 力线的距离 2.0 m 跨越 101.0 m 跨越 中国 广州 2007/9 38/60 4 杆塔荷载校验 塔荷载的校验必须遵照相应的线路设计规程。对于利用旧有电力线路附挂 塔荷载校验可执行该线路原建设时期的设计规程。 附挂 采取相应的措施予以解决，如更换杆塔构件、加装拉线或在该杆塔旁边合适的范围内另立光缆的支撑杆塔。 中国 广州 2007/9 39/60 4 行维护等因素，盘长应计及施工用线长度、两侧引下线长度及光缆两次熔接长度，一般宜取 3 4设备侧的缆盘长度宜大于1 盘长计算中，施工用线长度一般宜取 60 70m， 两侧引下线长度一般宜取光缆挂点距地高度加 15 20米，光缆两次熔接长度一般宜取 10m。 中国 广州 2007/9 40/60 5 金具的设计安全系数 金具的安全系数应符合送电线路相应设计规程的要求。 对于一般线路，金具强度的安全系数不应小于下列数值： 最大使用荷载情况 断线、断联情况 于大跨越线路，金具强度的安全系数不应小于下列数值： 运行情况 断线情况 验算情况 国 广州 2007/9 41/60 5 悬垂线夹 用来将 采用预绞丝型。 1. 悬垂线夹必须满足垂直荷载的要求。 2. 线夹本身不得产生对 3. 可以承受微风振动的影响，必要时采用防振装置来控制微风振动。 4. 可以承受舞动的影响，必要时采用防舞动装置控制舞动。 5. 单悬垂线夹两侧悬垂角的平均值不应大于 15，双悬垂线夹两侧悬垂角的平均值不应大于 30。 6. 线夹的握力应不小于规定的不平衡荷载的要求，一般为 0 20。 中国 广州 2007/9 42/60 5 耐张线夹 承受 般采用预绞丝型。 1. 线夹的握力应大于 5% 2. 线夹机械强度达到 缆不应有任何损伤，同时对光信号不应有任何影响。 3. 在温升情况下（光缆表面温度达到 70 ），线夹机械强度达到平均运行张力 100 缆不应有任何损伤，同时对光信号不应有任何影响。 4. 线夹本身不得产生对 5. 应能承受微风振动的影响，必要时采用防振装置来控制微风振动。 6. 应能承受舞动的影响，必要时采用防舞动装置来控制舞动。 中国 广州 2007/9 43/60 5 防振金具 用来控制由风引起的 1. 防振金具本身不得产生对 于有螺栓夹子型的防震装置，应在 2. 依据 将微风振动控制在可以接受的范围内。 3. 应能承受微风振动，自身不产生疲劳。 4. 应能承受舞动的影响，不会减弱防振功能或导致 5. 防震金具的材料应能承受电气应力，同时不会造成 中国 广州 2007/9 44/60 5 挂点连接夹具 应与所连接的杆塔构件紧密配合，加工后需热镀锌处理。 引下夹具 用在杆塔上固定 据安装方式的不同，分为“角钢用”和“杆用”。引下夹具本身不得产生对光缆造成损害的应力集中。 下线宜每隔 下部分在弯曲处的弯曲半径不应小于厂家提供的允许值。 中国 广州 2007/9 45/60 5 接头盒 光缆接续盒用于光缆接头处 ,及不同光缆交接处 ,起保护光纤熔接头的作用。 1. 缆口垂直向下。在电磁场环境下具有抗老化能力、防散弹枪击、抗污染、耐极限温差大、密封防水、便于在杆（塔）上安装、可重复开启、扩容、维护和复接。 2. 线路中的接头盒应安装在指定杆塔上，并安装在离地面 7止兽类鸟类或人为的破坏。 3. 线缆进出端口数可供设计选择。 4. 光缆终端盒 5. 光缆终端盒用于光缆进入室内后进行分线、配线的光缆保护终端盒。光缆终端盒要求与 在便于光缆进出和便于熔接的机架内。 中国 广州 2007/9 46/60 5 余缆架 余缆架要求便于在输电线路杆塔上安装和维护，并具有抗日晒，抗污染腐蚀的功能。余缆架的最小盘绕直径不应小于 光缆配线架（ 用于光缆进局后光缆分纤与 适配器对光路进行配线及调度。引入光缆进入机架时，其弯曲半径应不小于光缆直径的 15倍。光缆光纤穿过金属板孔及沿结构件锐边转弯时，应装保护套及衬垫。光纤、尾纤无论处于何处弯曲时，其弯曲半径应不小于 中国 广州 2007/9 47/60 6 型式 分类代号及其意义 全介质自承式光缆 结构特征的代号及其意义 光缆结构特征应表示出缆芯的主要结构特征。当光缆型式有几种结构特征要注明时 ,可用组合代码表示 ,其组合代码按下列相应的各自代号自上而下的顺序排列。 无符号 覆）结构 护套的代号及其意义 中国 广州 2007/9 48/60 6 规格 别和光缆的最大允许使用张力（ 成 光纤数量 光纤数量代号用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示。 光纤类别代号 1) 25m 渐变型多模光纤 25m 渐变型多模光纤 光缆的最大允许使用张力 ( 光缆的最大允许使用张力以 可保留小数点后一位。 中国 广州 2007/9 49/60 6 产品型号和标记 型号 光缆型号由光缆的型号代号和规格代号两部分组成，两者之间用空格隔开。 标记 光缆产品的标记由光缆的型号代号和本标准编号两部分组成。 例如：非金属加强件、层绞式结构、聚乙烯护套、自承式通信用室外光缆，包含 4根 2芯 缆的最大使用张力为 12光缆产品的标记应为： 2如：非金属加强件、中心管式结构、抗电痕护套、自承式通信用室外光缆，包含 36根 缆的最大使用张力为12光缆产品的标记应为： 国 广州 2007/9 50/60 6 光缆技术要求 光缆的工作环境 光缆必须能在下列环境下安全可靠地正常运行。 (1) 海拔高度： H1000m (2) 最大风速 : 40m/s（离地面 15米高处 15年一遇 10分钟平均最大值） (3) 最高环境温度 : 45 (4) 最低环境温度 : (5) 最大月平均相对湿度 : 95% (6) 最