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1、2 0 0 0 年 n u n s 光缆应用技术学术会议论文集 A D S S 光缆型式试验研究 上海电缆研究所于晶毛庆传 摘 要本文参照I E E E P 1 2 2 2 标准，主要介绍本所开展.A D S S 光缆的试 验研究工作，并就试验中 发现的问 题进行探讨 关键词A D S S 光缆型式试验 月 11舀 电力系统使用含有通信元件 ( 铜丝或光纤)的架空缆已有二十多年的历史了，光 缆通信更是以其传输信号完全不受电磁干扰、 传输容量大而获得电力用户的 一 致认可。 现在，国家城乡电网改造计划和电力通信事业的蓬勃发展更是带动了电力通信用架空 光缆的飞 速进步。 全介质自 承式架空光缆 (
2、 .A ll 一 D ie l e c t r ic S e lf - s u p p o rt i n g F ib e r取i s C a - b le )( 简称 A D S S )便是当前被大量生产、使用的一种电力光缆。 从 1 9 9 8 年开始，国产A D S S 光缆由研发阶段逐步向规模生产过度，生产能力和生 产水平明显提高，并开始大量替代进口产品。生产厂家从 1 9 9 8 年年初的五、六家扩大 到目前的三十多家。上海电缆研究所便是国内最早研究、开发 A D S S 光缆的单位之一， 并利用已有的架空线、电力电缆和光纤光缆多学科的综合技术及试验设备，在国内先 行开展 A D S
3、 S光缆性能试验研究，本文参照 I E E E P 1 2 2 2 一1 9 9 7 标准将对我所开展的 A D S S 光缆的试验工作做一介绍， 并就试验中发f in 的问题进行探讨。 一、A D S S 光缆型式试验内容及一些相关的试验研究 每一种产品均有与其相应的质量检验标准， .A D S S 试验标准主要是 I E E E P 1 2 2 2 一 1 9 9 7 ( I E E E A D S S 光缆也不例外，当前普遍依据的 l l 一 D i e l e c t r ic S e l f 一 s u p p o r ti n g F i b e r O p t ic C a b
4、l e ( A D S S ) f o r U s e o n O v e r h e a d U ti l i t y L i n e s ) 。 我们的 试验 项目 和试验设备也主要 是以 此为依据来确立的:根据标准的要求， 我们大致可将 A D S S 光缆性能试验分为光缆中光 纤性能和光缆性能两大部分，下面我们将分两部分进行说明。 Z IX N 年ND,1 6 光统应用技术学术会议论文集 ( 一)光缆中的光纤性能 缆中的光纤是通信传输的基本单元，光纤性能的好坏直接影响传输通信的质量 目前在 A D S S 光缆中普遍使用 c . 6 5 2 单模光纤，它的高效稳定的长距离传输特点正是
5、电力通信所必需的。而对 于 另一类多模光纤则较适合用于短距离和小范围的通信网络 中、参照 I E E E 标准的规定，光纤的考核项目大致有以下几项: A D S S 光缆中光纤试验项目 光纤几何参数包括: 包层直径 ( C l a d d i n g d i a m e t e r ) 模场同心度误差 ( C o n c e n t r i c i ty e r r o r ) 数值孔径 ( 多模光纤) ( N u m e ri c a l a p e rt u re ) 光纤光学特性和传输参数包括: 衰减系数 ( A t t e n u a t i o n c o e ffi c i e n
6、 t ) 光缆中光学截止波长 ( C a b le c u t 一 o ff w a v e l e n g t h ) 带宽 ( 多模光纤) ( B a n d w i d t h ) 包层不圆度 ( C la d d i n g n o n c ir c u la r it y ) 芯径 ( 单模光纤) ( ) l o d e fi e l d d ia m e t e r ) 衰减不连续性 ( A t t e n u a t io n u n i f o rm i t y ) 光纤色散 ( 单模光纤) ( C h r o m a t ic d i s p e rs io n ) 以上项目
7、的检测包括了光纤几何、光学及传输特性，与常规光缆的光纤检测没有 区别，作为传输的基本通道，光纤从原材料到制成光缆每一步都处于质量控制中，受 到严格的检测。在以上所列项目中，标准规定、除光纤衰减系数外，其余光纤性能均 进行抽样检测;对于直接影响到传输质量的光纤衰减系数这一至关重要的光纤性能， 标准规定是 l o o %全部检测。通过对光纤性能的检测，能有效保障信号传输的畅通和高 效 ( 二)光缆性能 对光纤性能的检验是为了保障通信传输的畅通和高效，而对光缆性能的考核主要 是为了保障线路运行的安全，没有线路的可靠的保障，信号传输也就失去了意义. 因 此对光缆性能的考核就显得由为重要。我们将 I E
8、 E E标准中列出的光缆性能检P S 项目， 大致归纳成两类:光缆机械物理性能和光缆环境性能。 1 .光缆机械物理性能 在光缆的机械物理性能方面，I E E E标准在通信用普通光缆的检验项 目和考核指标 2 0 0 1) 年 A D S S 光统应用技术学术会议论文集 的基础上， 结合 .A D S S 光缆无金属加强件和自承架空使用的特点，参考架空线的特性增 加了一些针对A D S S 光缆这些特性的考核内容，确定了相应的考核指标，故而我们也将 光缆的机械物理性能分成两部分:常规机械物理性能和特种机械物理性能 1 . 1 常规机械物理性能 我们从 I E E E 标准中归纳出的 A D S
9、S 光缆常规机械物理性能有以下儿项: 常规机械物理性能试验项目I E E E 标准要求 光缆外护套厚度护套最薄处厚度不能小于平均厚度的7 0 % ( J a c k e t t h i c k n e s s ) 光缆外径偏差光缆外径不大于 1 3 m m时，光缆外径偏差不大 ( C a b le Q . D . )于0 . 2 5 tu r n ，当光缆外径大于 1 3 m m时、光缆外径 偏差不大于0 . 5 m m 光缆抗压性能试验后光纤附加衰减变化不大于0 . 2 d B ( C r u s h t e s t ) 光缆抗冲击性能试验后光纤附加衰减变化不大于0 . 2 d B ( I
10、m p a c t l e s t ) 这部分试验的试验方法、 试验条件与普通光缆的基本相同，在部分考核指标上如 抗压和抗冲击性能的指标要求比普通光缆来的宽松，主要是考虑到 A D S S 光缆没有金属 加强构件和在架空条件下使用的原因 我们注意到标准中对光缆护套的厚度无直接定量的要求。光缆外护套越薄，光缆 的自重负载也就越轻，似乎更利于线路使用在我们解剖了大量送检的光缆，比较了 这些光缆的其他试验的检测情况后发现，实际并非如此。A D S S光缆在实际应用中以静 端耐张线夹固定在塔杆上，耐张线夹直接缠绕于光缆外护套上，通过外护套将张力传 递到护套内的主受力件-一 芳纶上，若护套过薄，就容易在
11、与耐张线夹中的金刚砂涂 层相互摩擦的过程受到损伤甚至破裂而影响正常使用，现场安装过程中，我们发现受 自 然环境和施工条件的限制，架设时不可能对光缆的外护套进行很好的保护，过薄的 外护套就有可能经不起拖拉而损伤在我们解剖的光缆中， 进口A D S S 光缆的外护套的 平均厚度在 l . 5 m m左右，国产的A D S S 光缆外护套厚度平均约在 1 . 8 m m一 2 . 0 m m间，个 别厂家的产品护套厚度在2 . O m m以上，护套太厚，不但使得光缆自重加大，线路载荷 加重，还阻隔耐张线夹与芳纶间张力的传递， 使得受力集中在护套而传递不到芳纶上， 从而造成光缆损伤。鉴于试验研究的结果
12、和线路实际情况， 我们认为I . 8 m m一 2 . O m m 的护套厚度较能符合目前我国的使用状况 1 . 2 光缆特种机械物理性能 光缆特种机械物理性能我们归纳主要有以下几项: 2 W 年n u n s 光缆应用技术学术会议论文集 特种机械物理性能试验项目 A D S S 光缆与耐张线夹握力试验 光缆中光纤拉伸应变性能 ( S tr e s s / s t r a i n t e s t ) 微风振动试验 ( A e o l i a n v i b r a t io n t e s t ) 舞动试验( G a ll o p in g te s t ) 过滑轮试验 ( S h e a v
13、 e t e s t ) 蠕变试验( C r e e p le s t ) 除握力试验外其他试验项目都是 I E E E 标准根据 A D S S 光缆的结构特点和使用特性 专门为其 “ 度身订造”的考核项目，所以这些项目都是产品质量保障的重要项目，在 此找们将逐项进行详细的介绍并就试验研究中获得的经验与大家分享 1 . 2 . 1 A D S S 光缆与耐张线夹间握力试验 为了更好地了解A D S S 光缆的机械强度和光缆与附件适配性，我们增加了一个非常 关键的试验项目 A D S S 光缆和耐张线夹间握力试验。此项试验在I E E E P 1 2 2 2 标准中 没有提出， 但经过多次试验
14、研究表明， 它是以最简单有效的方式为A D S S 光缆的质量进 行基本定位。试验中我们采用线路上使用的固定用 A D S S 光缆附件静端耐张线夹作 为固定用夹具，这与以往架空线试验中用铅浇筑夹头或是光缆拉伸试验时在滑轮上绕 圈固定的方式不同，直接模拟实际线路上的使用状态，直观地考核光缆在强力作用下 的破坏情况。 说它简单，是因为只需准备2 0 米长的光缆试样和两套耐张线夹，试验时间从试样 装备到试验结束约1 个小时，说它有效，是因为从这项试验的结果中我们可以大致获 得三个方面的信息:第一，测得了准确的实际极限抗张强度，用以验证设计的可靠性， 保障实际使用。握力与光缆的破断张力相近，但不能等
15、同于破断张力，这主要受到试 验条件的限制，试验用耐张线夹的质量及耐张线夹与光缆的适配性对试验结果有着不 可避免的客观影响，这也就是为什么通常理论计算的光缆破断张力小于光缆的握力试 验值，为此我们提出A D S S 光缆握力这一概念，以区别光缆破断张力。第二，从光缆的 损坏情况大致确定产品生产工艺的好坏;芳纶的放线张力和绕包均匀性、 外护套与芳 纶间的紧密程度、护套厚薄的均匀程度都可以由试验光缆损伤状态中分析总结出来， 尤其是对处于研发阶段的A D S S 光缆， 我们均建议制造商先进行此项试验， 根据试验情 况将制造工艺调整到最佳水平。三是可以了解配套附件与光缆的配合情况，前文中我 们说明光缆
16、护套厚度对附件配套的影响，护套厚度是否合适就可以通过此项试验来确 定，同时也通过试验挑选尺寸适当的耐张线夹，以达到最佳使用效果，一举多得。 1 . 2 . 2 光缆中光纤拉伸应变试验 普通光缆所受的应力主要分为长期负载和短期负载两种，且根据光缆不同的使用 方式.力值的大小在标准中都有明确的规定。而A D S S 光缆随架设档距和气候条件不同 .6 8 ， 2 0 0 () 年.k D S S 光统应用技术学术会议论文负 而受力情况各不相同，甚至相差甚远。鉴于这种特点，I E E E标准中规定张力考核点由 制造商提供、并对缆中光纤应变量没有提出具体指标，只是要求对单模光纤试验过程 中附加衰减不大于 O . 1 d B ( 1 5 5 0 n m ) ;对多模光纤要求试验过程中附加衰减不大于 0 . 2 d B( 1 3 0 0 n m ) o 参考普通光缆应变概念，我们提议测试出A D S S 光缆的应变窗口即光纤刚好受力出 现应变的那个力值点，选择该张力点作为最大额定工作负载，以保证光缆的使用寿命。 我们采用两种方式进行拉伸应变试验，一种在常规光缆的拉伸试验设备上以滑轮 绕圈方式固
