OPGW技术走向

1、opgw技术走向摘 要： 光纤复合架空地线(opgw)兼具地线和光缆的双重功能，是将光纤安放在pbt塑料管、不锈钢管或铝管光纤单元内，再与铝包钢线(as)、铝合金线(aa)绞制而成，利用光纤单元开通通信通道。其关键的光纤单元经历了五个阶段的发展，复合不锈钢内塑管松套光纤属第五个阶段新一代产品，利用pbt内衬管机械物理特性来精确控制光纤余长，有效改善不锈钢管激光焊接过程中的诸多缺陷，延长opgw内光纤的使用寿命。光纤通信技术在电力专网上的应用，可实现电力调度、行政电话、自动化信息、电能量计费、远切保护及网络数据传输等新业务，利用电力杆塔特有的“空中走廊”资源，应运而生的全介质自承式架空光缆(ad

2、ss)、光纤复合架空地线(opgw)等传输媒介得到广泛的应用；光纤复合架空地线(opgw)是将光纤单元复合于送电线路地线内，既具有光纤的各种优点，又具有在输电线路中起地线保护作用，不受雷击和故障短路电流对通信线路的影响，随高压输电线路一起架设，不需占用新的敷设走廊，是一种传输容量大、可靠性高、不受电磁场干扰的通信方式，如图1。opgw从70年代后期发展至今, 世界各国先后开发生产多种结构opgw光缆, 其区别的关键是对光纤的保护方式：光纤单元经历了紧包缓冲型铝骨架镶pbt管型铝管松套光纤型不锈钢管松套光纤型不锈钢内塑管松套光纤型五个发展阶段。目前, 世界各地较为流行不锈钢管式opgw光缆结构，

3、指单层不锈钢管opgw光缆结构，之所以得到广大电力用户的青睐，是不锈钢管opgw光缆有如下显著特点:（1）       产品结构紧凑，与传统的地线结构一致；（2）       充分运用了线材的物理特性和电气特性，导电率较高的铝合金材料集中在光缆的外围，发生大短路电流时缆芯温升较慢，有效保护光纤（3）       在不锈钢管规范的光纤容纳范围内, 光纤芯数的增减不影响光缆的外径；（4）   

4、;    光缆结构紧凑, 外径小；机械强度大,抗侧压性能好；（5）       光缆的施工方法与传统地线施工方法相似。单层不锈钢管、复合不锈钢管光纤单元形式的opgw产品(如图2)；尤其对单层不锈钢光纤单元进行大胆创新，在光纤单元保护技术方面获得重大突破，自行生产的复合不锈钢管光纤单元(不锈钢管+高强度热熔胶+pbt内衬管)注重对光纤的保护，使其opgw产品适用性更强，与同类产品相比，属第五个阶段新一代产品。不锈钢管内衬管光纤     复合不锈钢管光纤单元

5、的主要特点:（1）       光纤在线余长控制，能够得到及保证一个非常精确及规则的余长；（2）       在不锈钢管内壁增加pbt内衬管保护，使光纤免受焊接弧光烫伤，光滑内塑管使光纤免受不锈钢带焊缝锐边的磨损；（3）       内衬管、不锈钢管形成复合管,有效地提高了不锈钢管的机械强度；（4）       光纤单元的生产无需进行钢管冷拔工艺, 避免了因

6、冷拔而产生的内应力和疵点扩张等缺陷，不锈钢带的材料特性不会改变。1 高速光纤着色生产线电力专用通信网络建设，选用光纤的纤数通常在1224芯，随着新业务的需求系统容量不断扩大，现在芯数逐步增多，个别线路段甚至增加到4872芯；在光纤测试、接续、使用中为了方便地区分每根光纤，必须对光纤着色。先进的高速光纤着色生产线，保证光纤在整个使用寿命期内，不褪色，不迁移。当一根不锈钢管单元中光纤芯数超过12芯时，对光纤采用色环着色技术来区分。2 有专利技术的复合不锈钢管光纤单元生产线世界上最先进的激光焊接复合不锈钢管光纤单元生产线，如图4。该工艺创新之处在于：采用在线余长控制，能得到理想的光纤余长；存在内塑管

7、层，保护光纤不受激光束烫伤以及不锈钢管焊缝锐边磨损；不锈钢管与内塑管的极好结合，大大增强了松套管的抗弯曲性能，而且内塑管的热膨胀系数完全屈服于不锈钢管，光纤余长更稳定，在传统单纯不锈钢管冷拔工艺基础上有了新的进步。其中光纤放线器装置，对每根光纤采取独立的在线自动调控，并在屏幕上数显出来，一个不锈钢管光纤单元能容纳36芯光纤或更多，利用非接触式测量原理，通过“在线余长控制装置”控制二次被覆生产全线光纤余长，免除传统的破坏性余长检测，减少浪费，提高效率。由挤出机挤出一层超薄型、热塑性pbt内衬管，同时注入全色谱光纤和触变形阻水油膏；在线控制光纤余长，最大光纤余长可达10，然后通过挤出机在pbt管外

8、壁挤制一层高强度热熔胶粘合剂。切边装置将不锈钢带按要求宽度剪切，新的边口更利于激光焊接；成型台以最优化的成型和精密的滚轮定位将薄壁金属带成型、校准，纵向焊管机激光头，在线连续焊接不锈钢金属管。由于pbt管隔离保护，光纤不受高温影响；经过全方位加热装置，粘合剂层被激活，经校准台挤压从而使不锈钢管和内塑管极好的粘合在一起，生产流程如图4所示。3 成熟的opgw绞线技术opgw绞线工艺关键在于对铠装单丝放线张力、预成型、模具、绞线速度和内外层节距等进行精确控制。4 绞线技opgw选型设计应考虑的主要问题opgw线路在架设前后需承担各种负荷拉伸，需面对夏季的高温、雷击、冬季的冰雪等严峻的自然环境，更需

9、面对由于电力相线常期的感应电流和短路电流引发的热效应而导致温度升高的严酷的运行环境，因此，选择理想的opgw至关重要。（1） 原辅材料的选择：对其主要的光纤、阻水纤膏、不锈钢带、铝包钢线(as)、铝合金线(aa)等全部精选世界名牌产品，保证最优的品质指标；（2） opgw的机械特性： opgw缆芯外的绞线线材主要以aa线(铝合金线) 和as线材(铝包钢线) 组成，确保高强度、高导电率需要，防腐性能优异，新一代复合不锈钢管opgw产品在同类产品中独树一帜，适应了我国500kv、220kv等不同电压等级线路光纤通信建设的迫切需求。结构1 结构2 光缆外径12.6mm光缆外径12.6mm光

10、缆重量367kg/km光缆重量444kg/km标称抗拉强度(rts)55.1kn标称抗拉强度(rts)72.4kn短路电流容量66.9ka2s短路电流容量56.1ka2s 结构1、2分别为松套层绞式、中心管式opgw产品，其技术参数中光缆外径相同，由于as线和aa线的根数不同, opgw光缆的机械性能和电气性能也就不同。为了使opgw与另一侧地线的弧垂应力相配合，因而要求它们的机械特性包括抗拉强度(rts)、弹性模量、线膨胀系数、重量、外径等应尽可能接近；（3）最大工作应力(mat)：opgw用作送电线路的地线时，最大工作应力的选择与一般地线相似，适应不同场合弧垂应力调节，满足档距中央导、地线间距离要求。在此前提下，应尽可能放松张力，保证在承受荷载情况下光纤不受力；（4）每日平均运行应力(eds)：该值的确定直接影响光缆的长期安全运行，按照线路设计规范采用防振措施后导线每日平均运行应力为1525%rts，中天日立通常建议取值为18%；（5）短路电流容量(i2t)：opgw短路电流容量与系统发生单相接地故障时流过opgw光缆的电流(i)、保护动作时间(t)及起始温度和