IEC 60794-1-4012021 光纤电缆.第1-401部分总规范.基本光缆试验程序.电气试验方法.短路试验（用于OPGW、OPPC和OPAC）.方法H1标准立项发展报告

光纤电缆第1-401部分：总规范基本光缆试验程序电气试验方法短路试验（用于OPGW、OPPC和OPAC）方法H1标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Opticalfibrecables-Part1-401:Genericspecification-Basicopticalcabletestprocedures-Electricaltestmethods-Short-circuittest(forOPGW,OPPCandOPAC),MethodH1摘要随着全球能源互联网和智能电网建设的深入推进，光纤复合架空地线（OPGW）、光纤复合架空相线（OPPC）及光纤复合架空导线（OPAC）等电力特种光缆在电力系统中得到广泛应用。此类光缆兼具电力传输与通信功能，其运行安全性直接关系到电网稳定与通信可靠。短路故障作为电力线路最为严酷的电气工况之一，对光缆结构完整性和光纤传输性能构成严峻考验。因此，建立统一、科学、可比的短路试验方法标准，对于规范产品设计验证、保障电网安全运行具有重要意义。IEC60794-1-401:2021作为国际电工委员会发布的光缆电气试验方法专项标准，系统规定了OPGW、OPPC和OPAC三类电力特种光缆的短路试验条件、试验装置、试验程序及合格判据，填补了IEC60794系列标准在超高压/特高压短路工况验证方面的细则空白。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容、关键试验参数、应用现状及发展趋势进行系统阐述，并结合主要参与单位的技术贡献，分析标准对产业升级和国际贸易的技术支撑作用。报告指出，该标准对于提升我国电力特种光缆产品质量、推动相关国家标准和行业标准与国际接轨、支撑“一带一路”电力基础设施建设具有重要的现实意义和深远的战略价值。关键词：光纤电缆；短路试验；OPGW；OPPC；OPAC；IEC标准；电气试验方法；电力特种光缆Keywords:Opticalfibrecables;Short-circuittest;OPGW;OPPC;OPAC;IECstandard;Electricaltestmethod;Powerspecialopticalcable一、引言1.1标准立项背景光纤复合架空地线（OPGW）自20世纪70年代问世以来，已逐步成为电力系统通信线路的主要载体。它将光纤单元嵌入架空地线结构中，在发挥传统地线防雷屏蔽功能的同时，构建高速可靠的光通信通道。伴随特高压输电技术的发展和智能电网建设的加速，OPGW、OPPC和OPAC等电力特种光缆的应用场景从220kV及以下电压等级延伸至500kV、750kV乃至±1100kV特高压等级，其运行环境日趋复杂严苛。在电力线路运行过程中，短路故障是最为严重的暂态电气事件之一。当线路发生短路时，故障电流可达数十千安，持续时间从数十毫秒至数秒不等，在光缆中产生巨大的焦耳热效应和电动力效应。短路电流引起的瞬时温升可达数百摄氏度，可能导致光纤单元的热损伤、金属材料的强度退化和结构变形，甚至引发断股、断纤等灾难性后果。因此，短路试验被公认为验证电力特种光缆可靠性的关键型式试验项目之一。然而，在IEC60794-1-401:2021发布之前，各制造商、检测机构和电力用户对短路试验的试验条件、电流施加方式、温升测量方法和合格判据存在较大差异。部分企业采用自行制定的内部试验规范，不同实验室之间的试验结果缺乏可比性，给产品选型、质量监督和国际贸易带来了困扰。在此背景下，国际电工委员会IEC/TC86（光纤光缆技术委员会）启动了专项短路试验方法标准的制定工作。1.2标准编制历程IEC60794-1-401的编制工作经历了严谨而充分的多轮国际协调。该标准草案最早可追溯至IEC/TC86/SC86A工作组对光纤光缆试验方法体系的系统梳理。编制组在充分调研各国电力光缆短路试验实践的基础上，结合IEC60794-1-2（总规范—光缆试验方法标准汇编）的框架要求，于2017年前后形成工作组草案（WD），随后依次经历了委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等各阶段审议。各成员国国家委员会就短路电流持续时间的选择、试验样品有效长度、光纤衰减变化允许值、故障电流重复施加次数等技术细节提出了大量建设性意见。经过多轮投票和意见处理，该标准于2021年7月27日正式发布，标准编号为IEC60794-1-401:2021。二、标准主要内容2.1标准适用范围IEC60794-1-401:2021明确规定其适用于OPGW（光纤复合架空地线）、OPPC（光纤复合架空相线）以及OPAC（光纤复合架空导线）三类电力特种光缆的短路试验。该标准是IEC60794（光纤电缆）系列标准中第1-401部分，归属于基本光缆试验程序的电气试验方法范畴，方法编号为H1。从标准体系定位来看，IEC60794-1-401是对IEC60794-1-2所规定的基本试验方法的细化和补充。IEC60794-1-2规定了光缆的一般试验方法和要求，而本部分专门针对短路试验给出详细的操作规程。该标准与IEC60794系列中其它部分（如IEC60794-3用于通信光缆分规范、IEC60794-4用于电力光缆分规范）形成了“总规范—分规范—详细规范”的三级标准体系。2.2短路试验的技术原理短路试验的核心原理是在受控实验室条件下，模拟电力线路上发生短路故障时的暂态电流热效应，以验证光缆在经历短路冲击后的结构完整性和光学性能保持能力。从物理过程来看，短路电流通过光缆金属导体（铝包钢线、铝合金线或铝绞线等）时产生焦耳热，导体温度在极短时间内急剧升高。由于短路持续时间很短（通常为0.1s至数秒），热量来不及向周围环境充分散逸，可近似视为绝热升温过程。导体温升幅度取决于短路电流密度、导体材料电阻率、比热容和短路持续时间等因素。对于OPGW而言，其短路电流主要由铝包钢线和铝绞线承载；对于OPPC和OPAC，短路电流则主要由铝合金线或铝绞线承载。光缆内部的光纤单元（通常为不锈钢管、铝管或FRP加强芯结构）受到外部金属导体的热传导影响，温度随之升高。当温度超过光纤涂覆层和纤芯材料的耐受极限时，将导致光纤衰减增大甚至断裂。因此，短路试验的关键在于精确控制短路电流的大小和持续时间，准确测量光缆导体和光纤单元的温度变化，并对试验前后的光纤衰减进行对比分析。2.3试验装置与试验条件试验回路方面，标准要求构建能够产生预期短路电流的试验回路，通常由短路试验变压器、电流调节装置、高速断路开关和电流测量系统组成。试验回路应能产生符合IEC60059（电流额定值）规定的标准短路电流波形，并确保电流幅值和持续时间的精确可控。试验样品方面，标准规定试样应具有足够的有效长度，通常建议不小于1米，以确保光纤衰减测量具有足够的灵敏度。试样两端需进行适当的端部处理，便于光纤引出和光学测量。对于OPGW，试样的金属截面应包含与实际产品一致的绞合结构和材料配比。电流施加方面，标准规定了短路电流的施加方法，包括预期短路电流的确定、试验电流等级的选择以及重复试验次数的设定。试验电流通常根据光缆的额定短路电流容量（额定短路电流与持续时间的乘积关系）来确定。重复试验时，每次试验之间应有足够的冷却间隔时间，确保试样温度恢复至初始状态。温度测量方面，标准推荐采用热电偶或红外热像仪等测温手段，在试样表面和关键内部位置布置测温点，记录短路过程中的瞬时温升曲线。2.4试验程序与合格判据标准详细规定了短路试验的完整操作程序，主要包括以下步骤：1.试样准备与预处理：试样应在标准大气条件下进行状态调节，记录初始光纤衰减值。2.试验电流校准：通过短接校准回路，调节短路电流至目标值，并验证电流波形符合要求。3.短路冲击施加：将试样接入试验回路，闭合高速开关施加短路电流，同时启动高速数据采集系统记录电流、电压和温度信号。4.试验后检测：短路冲击结束后，待试样冷却至室温，测量光纤衰减变化量，检查光缆外观是否存在可见损伤。5.结果评定：将测量结果与合格判据进行比对，做出合格与否的判定。合格判定方面，标准设定了明确的量化指标。在光学性能方面，试验后光纤的附加衰减应不超过规定限值（具体数值依据光缆类别和光纤类型确定），通常要求试验前后光纤衰减变化不超过0.05dB/km（在1550nm波长处）。在机械结构完整性方面，试样不应出现断股、开裂、光纤单元外露等可见损伤。此外，标准还规定了试验报告应包含的技术信息，确保试验结果的可追溯性和可复现性。三、标准关键技术创新点3.1统一的试验电流确定方法IEC60794-1-401:2021首次在国际标准层面统一了电力特种光缆短路试验电流的确定方法。该标准明确规定了短路电流按光缆结构材料的短时耐受电流密度进行计算，给出了典型材料（铝包钢线、硬铝线、铝合金线等）在不同短路持续时间下的允许电流密度参考值。这一方法既考虑了材料的物理特性，又能适应不同结构和不同电压等级光缆的差异化需求。3.2光纤衰减在线监测方法标准引入了短路过程中光纤衰减动态变化的测试方法，允许采用光时域反射仪（OTDR）或光功率计对试样光纤进行实时监测，以获取短路冲击过程中光纤传输性能的动态演变数据。这一创新性安排提升了试验的信息获取能力，有助于更科学地评估光缆在短路工况下的可靠性水平。3.3合理的试验严酷度分级该标准引入试验严酷度分级的概念，根据光缆应用场景和电压等级的不同，将短路试验的严酷程度划分为若干等级。设计人员可根据光缆的具体使用条件选择对应的试验等级，避免了一刀切式的要求导致过度设计或验证不足。四、主要起草单位和标准化组织4.1IEC/TC86及其SC86AIEC60794-1-401:2021由国际电工委员会光纤光缆技术委员会（IEC/TC86）下属的SC86A“光纤和光缆”分技术委员会归口管理。TC86成立于1978年，是IEC中负责光纤光缆领域标准制定的核心技术委员会，其工作范围涵盖光纤、光缆、有源和无源器件及配套产品的术语定义、产品规范、试验方法和质量评定程序。SC86A分技术委员会则重点关注光纤和光缆本身的技术要求和试验方法。TC86及其SC86A的成员由各成员国国家委员会派出的技术专家组成，包括来自通信运营商、光缆制造商、检测机构和科研院所的权威专家。该技术委员会已制定了IEC60793（光纤系列标准）、IEC60794（光缆系列标准）和IEC60869（光纤无源器件系列标准）等数十项国际标准，对全球光纤光缆产业的技术进步和贸易便利化发挥了不可替代的引领作用。4.2主要参编单位贡献在IEC60794-1-401:2021的编制过程中，全球多家在电力光缆领域具有深厚技术积累的企业和研究机构参与了标准草案的讨论和试验验证工作。普睿司曼集团（PrysmianGroup）作为全球最大的电缆制造商之一，在OPGW和电力特种光缆的设计制造方面拥有超过三十年的工程经验。该集团依托其米兰研发中心的高压短路试验站，开展了大量系统的短路试验验证工作，为标准的试验电流确定方法和温度测量方案提供了重要的试验数据和工程实践支撑。普睿司曼的专家长期担任IEC/TC86/SC86A工作组的召集人或技术专家，深度参与了标准框架的讨论和条款的起草。康宁公司（CorningIncorporated）作为全球领先的光纤制造商，在光纤耐高温特性和涂覆层材料研究方面为标准的制定提供了重要的基础数据。该公司对多类型光纤在高温环境下的衰减特性和长期可靠性进行了深入研究，其研究结果直接支撑了标准中光纤衰减变化容许限值的科学设定。中国电力科学研究院作为中国电力行业权威科研机构，深度参与了IEC60794-1-401的编制工作。依托国家电网公司特高压试验基地，中国电科院建成了具有国际先进水平的电力特种光缆短路试验平台，系统开展了OPGW在特高压输电线路工况下的短路试验研究。其研究成果为标准的严酷度分级方案和试验条件选择提供了重要参考，同时积极推动了该国际标准在中国的转化应用。五、标准应用现状与发展趋势5.1国际应用现状IEC60794-1-401:2021发布后，已被多个国家的国家标准化机构采纳为本国标准。欧洲电工标准化委员会（CENELEC）将其纳入欧洲标准体系（EN标准）并给予等同采用地位，欧盟各成员国据此更新了本国的电力光缆产品标准和型式试验要求。日本、韩国、印度等亚洲国家以及巴西、南非等新兴经济体也相继采用该标准作为电力光缆短路试验的技术依据。在国际贸易层面，IEC60794-1-401:2021已被多个跨国电力工程项目的招标文件列为强制性试验要求。世界银行、亚洲开发银行等国际金融组织资助的电力基础设施项目，在设备采购技术规范中普遍引用该标准作为短路试验的评定依据。5.2国内标准转化与实施中国作为全球最大的电力特种光缆生产和应用国家，高度重视IEC60794-1-401:2021的国内转化工作。国家标准化管理委员会已将该项国际标准列入转化计划，由全国通信标准化技术委员会（TC485）归口组织修订对应国家标准或行业标准。国内主要光缆制造企业如中天科技、亨通光电、烽火通信等已按照该标准的要求建立了企业内部的短路试验能力，配备了相应的短路试验装置和检测设备。值得注意的是，中国在电力特种光缆短路试验领域已有较好的技术积累。GB/T7424.1（光缆总规范）和DL/T832（光纤复合架空地线）等标准中已有短路试验的相关要求，但具体试验方法的详细程度与国际标准存在一定差距。IEC60794-1-401:2021的转化实施将进一步完善我国的电力光缆试验方法标准体系。5.3未来发展趋势展望未来，IEC60794-1-401的修订和完善将持续推进，主要呈现以下发展趋势：更高电压等级的需求牵引：随着全球特高压输电技术的推广应用，更高电压等级（如±1100kV及以上）对电力特种光缆的短路耐受能力提出了更为严苛的要求。标准可能需要增加针对特高压工况的试验等级和更严酷的合格判据。新型光缆结构的验证需求：近年来，采用不锈钢管焊接结构、铝管焊接结构和全介质自承式（ADSS）衍生结构的新型电力光缆不断涌现。这些新结构在短路工况下的热传导路径和失效模式与传统结构存在差异，标准需要及时增补相应的试验导则。数字化试验技术的融合：高速数据采集、数字孪生和人工智能技术的进步为短路试验的精确测量和数据分析提供了新的工具。未来标准有望引入基于数字仿真与物理试验协同的混合验证方法，提高试验效率和信息丰富度。六、结论IEC60794-1-401:2021《光纤电缆第1-401部分：总规范基本光缆试验程序电气试验方法短路试验（用于OPGW、OPPC和OPAC）方法H1》作为电力特种光缆短路试验方法的国际标准，系统规定了OPGW、OPPC和OPAC三类光缆在短路冲击工况下的试验条件、试验装置、测试程序及合格判据，为全球电力光缆行业提供了统一的技术依据。该标准的发布有效解决了长期以来短路试验方法分散、结果可比性不强的问题，对于保障电网运行安全、促进国际贸易便利和推动技术创新具有重要的支撑作用。从技术内涵来看，该标准充分反映了当前电力光缆短路试验技术的最新成果，在试验电流确定、温度测量、光纤衰减评估等方面体现了科学性和先进性。从应用推广来看，该标准已被全球主要经济体和国际工程项目广泛采纳，中国的标准转化工作正在稳步推进。面对特高压建设深化、新型光缆结构涌现和数字化试验技术发展等新形势，该标准将持续修订完善，以更好地服务于全球能源互联网和智能电网的建设大局。未来，随着我国电力光缆产业的持续升级和国际化步伐的加快，深入实施IEC60794-1-401:2021标准，将有力促进我国电力特种光缆产品从“中国制造”向“中国创造”转变，为“一带一路”沿线国家的电力基础设施建设提供更加可靠的技术装备支撑。参考文献[1]IEC60794-1-401:2021,Opticalfibrecables-Part1