ADSS光缆

ADSS 光缆,All-dielectric Self-supporting Optical Cable(也称全介质自承式光缆)。 用一种全介质(无金属)光缆独立地沿输电线路架挂在电力导线内侧(悬挂的位置主要根据悬挂处电场强度、地面距离、施工及维护便利条件等因素决定,目前较多的是架挂在电力导线的下方),用以构成输电线路上的光纤通信网,这种光缆称作ADSS。 当输电线路已经架设有地线,且剩余寿命还相当长,需要尽快以低安装费用建设光缆系统,同时避免停电作业等前提下,采用ADSS光缆是有很大优势的。

ADSS光缆具有与架空导线不同的结构,其拉伸强度由芳纶绳来承受,芳纶绳的弹性模量比钢小一半多,热膨胀系数是钢的几分之一,这决定了ADSS光缆弧垂对外界负载变化比较敏感。在覆冰状态下ADSS光缆伸长量可达到0.6[%],而导线仅为0.1[%];弧垂对温度变化比较迟钝,在温度变化时弧垂基本保持不变;在大风条件下其风偏角很大,在风速为30m/s时,风偏角可达80°,而导线的风偏角仅为光缆的一半左右。

耐受极端恶劣气候(大风、覆冰等)的能力较强。

ADSS光缆外护层为AT或PE材料,运行于强电场中,存在电蚀问题。 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息

ADSS光缆会发生风振动。平滑稳定的横向风吹向光缆,会发生风振动,会在挂点处发生疲劳损坏。

ADSS光缆具有一定的抗压力,能承受耐张线夹较大的握力。

ADSS光缆工作在大跨距两点支撑的(通常为数百米,甚至超过1公里)架空状态,与传统概念的“架空”完全不同(邮电标准的架空吊线挂钩程式,平均0.4米对光缆有1个支点)。所以,ADSS光缆的主要参数与电力架空线的规程接轨。

1.最大允许使用张力(MAT/MOTS)

指在设计气象条件下理论计算总负载时,光缆所受到的张力。在此张力下,光纤应变应≤0.05[%](层绞)和≤0.1[%](中心管)且无附加衰减。通俗而言,即光纤余长在这一控制值上刚好被“吃”完。根据该参数和气象条件以及控制的弧垂,可计算在此条件下光缆的允许使用档距。因此,MAT是弧垂-张力-跨距计算的重要依据,也是表征ADSS光缆应力应变特性的重要证据。

2. 额定抗拉强度(UTS/RTS)

又称为极限抗拉强度或破断力,指承载截面(主要计纺纶)强度之和的计算值。实际破断力应≥95[%]计算值(光缆中任意元件的断裂均判为缆破断)。该参数并不是可有可无的,很多控制值与之相关(例如杆塔强度、耐张金具、防震措施等)。对光缆专业而言,如果RTS/MAT(相当于架空线的安全系数K)的比值不恰当,即使用了很多纺纶,而可用的光纤应变域很窄,则经济/技术性能比很差。因此,笔者建议业内人士关注这一参数。通常,MAT约相当于40[%]RTS。

3.年平均应力(EDS)

有时称为日平均应力,是指在无风无冰及年平均气温下,理论计算负载时光缆所受到的张力,可认为是ADSS在长期运行时的平均张(应)力。EDS一般为(16~25)[%]RTS。在此张力下,光纤应无应变、无附加衰减,即非常稳定。EDS同时是光缆的疲劳老化参数,据此参数决定光缆的防振设计。

4.极限运行张力(UES)

又称为特殊使用张力,是指在光缆有效寿命期内,有可能发生超出设计负载时光缆所受的最大张力。意味着光缆允许短时过载,光纤可以在有限允许范围内承受应变,通常UES应>60[%]RTS。在此张力下,光纤应变<0.5[%](中心管)及<0.35[%](层绞),光纤会出现附加衰减,但在此张力解除后,光纤应恢复正常。该参数保证了ADSS光缆在寿命期间内的可*运行。

三﹑金具与光缆的配合

所谓金具是指安装光缆使用的硬件。

1.耐张线夹

虽称为“线夹”,其实以螺旋预绞丝为佳(小张力和小跨距除外)。也有人称之为“终端”或“静端”金具。配置的依据是光缆的外径和RTS,一般要求其握着力≥95[%]RTS。必要时应与光缆作配合试验。

2.悬垂线夹

也以螺旋预绞丝型为好(小张力和小跨距除外)。有时被称为“中程”或“悬端”金具。一般要求其握着力≥(10-20)[%]RTS。

3.防振器

ADSS光缆多采用螺旋阻尼器(SVD),如果EDS≤16[%]RTS,可不考虑防振,当EDS为(16-25)[%]RTS时,需采取防振措施。如光缆安装在振动多发地区,必要时应通过试验确定防振方法。

全介质自承式ADSs(All Dielectric Self Supporting)光缆,由于具有独特的结构、良好的绝缘性和耐高温性,以及抗拉强度高等诸多优点,为电力通信系统中提供快速、经济的传输信道。一般而言,ADSS光缆在很多应用场合要比光纤复合式地线光缆OPGW(OPtical fiber composite Ground wh)便宜,而且它更容易安装。利用电力线路或其附近的杆塔架设ADSS光缆是很可取的,甚至有些地方利用ADSS光缆是必需的。ADSS光缆的主要用途是:

(1)利用它作为OPGW系统中继站的引入和引出光缆使用,基于其安全属性,在引入和引出中继站时,可以很好地解决电力隔离问题。

(2)利用它作为高压(110kV-220kV)电力网中光纤通信系统的传输光缆。特别是许多地方在改造旧有通信线路时很方便地利用了它。

(3)把它用于6kV～35kV～180kV配电网中的光纤通信系统。

1.ADSS光缆的结构特点

目前已生产的ADSS光缆从结构上可分为层绞式和中心束管式两类,其中层绞式光缆内有FRP的加强芯,重量比束管式略重?同时又由于其运行在高压环境下,根据电场强度又可分为AT护套耐电蚀型和PE护套标准型?ADSS光缆的特点如下:

(1)专为电力系统设计,是一种全绝缘介质的自承式架空光缆,它的结构中不含任何金属材料;

(2)全绝缘结构和较高的耐压指标,有利于在带电运行的架空电力线路上架设施工,不影响线路运行;来源:

(3)采用抗拉强度高的防纶材料即能承受较强张力,满足架空电力线路的大跨距要求,又可防止鸟啄和人为的枪击;

(4)ADSS光缆的热膨胀系数较小,在温度变化很大时,光缆线路的弧度变化很小,且其重量轻,它的履冰和风荷也较小?

2.ADSS光缆的使用寿命

ADSS光缆架设在高压输电线路上,其一般寿命在25年以上,而影响其寿命的因素很多,主要的因素有:

(1)杆塔附近的高压感应电场梯度变化较大?高压感应电场对光缆有强烈的电腐蚀?一般35KV及以下架空电力线路用PE型,110KV及以上线路用AT型;

(2)对双回路的杆塔,由于线路的一回路停电或线路改造,在选择挂点时要加以考虑;

(3)线路经过有盐雾酸气的工作地带时,化学物质会腐蚀光缆外皮,其耐电保护套受损,易受到电弧的伤害;

(4)施工不当造成外皮伤害或磨损等,在长期的高压电场中运行,其表面易腐蚀,而外护套平整光滑的光缆能有效地减少电腐蚀而延长寿命?

3.光缆挂点的选择原则

(1)光缆应悬挂在电场强度较小的位置,即AT型护套≤20KVmPE型护套≤20KVm;

(2)光缆在水平和垂直方向上的投影不应与导线和地线出现交叉,以免在风偏和摆动时产生鞭击;

(3)光缆不应与杆塔产生摩擦和碰撞;

(4)光缆必须保持与居民区?铁路?公路?通信线路和其他电力线路的安全距离;

(5)悬挂光缆的金具必须装在杆塔可承受侧向拉力的塔材上,使杆塔受力最小;

其中,高压感应电场的大小一般有ADSS光缆生产厂家根据电力设计院的初步设计进行核算,给出不同杆塔型号的电场强度大小及分布图,再结合施工具体难易程度,最终确定光缆的挂点位置。

在专门的应用软件中,只要按既定的坐标系提供杆塔的相线坐标?相线线径?地线类型?线路的电压等级等,就可得到一幅感应电场分布图,因此,在初步设计的准备阶段,线路资料的详尽可靠是整个工程质量的保障。

4.光缆典型挂点的选择

根据对各种杆塔电场强度的计算结果,满足电场强度要求的挂点可分为高?中?低挂点3种方式?高挂点一般施工难度大,运行管理不方便;而低挂点在对地安全距离方面存在一些问题,且易发生盗窃事件,一般在信息网工程中采用中挂点方式。

110KV线路耐张杆,门型杆,双回路铁塔,钢管单杆,水泥单杆等,光缆可挂在第一层横担下3 00～500mm间的位置。

5.ADSS光缆的配盘 光缆的配盘是光缆定货施工中的重要问题.当采用的线路及状况明确后,就要考虑光缆的配盘,影响 配盘的因素有: (1)由于ADSS光缆不象普通光缆可任意接续(因为光纤的纤芯不能受力),必须在线路的耐张 杆塔上进行,又由于野外接续点条件较差,因此每盘光缆的盘长尽量控制在3～5Km.盘长太长施工不 便;太短则接续的次数较多,通路的衰耗大,影响光缆的传输质量。

(2)除输电线路的长度是光缆盘长的主要依据外,还应考虑杆塔之间的自然条件,如牵引机行进是 否方便,张力机是否可以摆放等。

(3)由于线路设计的误差,光缆的配盘可使用如下的经验公式: 光缆盘长=输电线路长×系数+施工考虑长度+熔接用的长度+线路误差; 通常"系数"包括线路弧垂,杆塔上过引长度等,施工考虑的长度为施工中的牵引所用长度。

(4)ADSS光缆挂点距地最低一般不小于7m,在确定配盘时,要简化档距差,以便减少光缆的 种类,即可减少备品备件的数量(如配置的各种悬挂金具等),又方便施工。

6.ADSS光缆施工的基本要求

(1)ADSS光缆的施工通常是在带电的线路杆塔上进行,施工中必须使用绝缘无极绳索,绝缘安 全带,绝缘工具,风力应不大于5级,必须保持与不同电压等级线路的安全距离,即35KV大于1.0 m,110KV大于1.5m,220KV大于3.0m的安全距离;

(2)由于光纤纤芯极易脆断,施工中张力和侧压力不能过大;(3)施工中光缆不能与地面,房屋,杆塔,缆盘边沿等其他物体发生摩擦和碰撞;

(4)光缆的弯曲是有限的,一般运行的弯曲半径≥D,D为光缆的直径,施工时弯曲半径≥ 30 D;

(5)光缆受到扭曲将损坏,严禁纵向扭曲;

(6)光缆纤芯受潮和进水易断裂,施工时光缆端部必须用防水胶带密封;

(7)光缆的外径是与代表档距相配套的,施工中不得随意调盘,同时金具又与光缆外径相对应,也 严禁乱用; (8)每盘光缆施工完成后,通常预留有足够长余缆,以便在杆塔处悬挂和熔接,在变电站安装光纤 配线架。

7.关于弧垂张力表 弧垂张力表是反映ADSS光缆空气动力性能的重要数据资料, 完整地了解并正确地运用这些资料是 提高工程质量的必要条件.通常厂家可提供3种恒定条件下的弧垂张力表,即安装弧垂恒定(安装弧垂为 档距的固定百分比);安装张力恒定及负荷张力恒定.此3类张力表从不同的侧面对ADSS光缆的弧垂 张力性能作了具体的描述。

全介质自承式光缆电腐蚀的原因

在110kV~220kV高压电力网中，光纤通信的麟光缆烧裂、断缆的原因是电腐蚀造成的。产生电腐蚀的原因主要有下列几种：

（1）击穿：ADSS光缆所处空间电位太高，以致其表面产生足够大能量的电弧，引起极大的热量，使其外护套击穿，出现熔融状的边缘穿孔。同时，还伴有烧断芳纶纱，使ADSS的机械强度大大下降，从而造成断缆。

（2）电痕：电弧在扩套表面形成放射（树枝）状的碳化。M3SS光缆发生电痕后，在张力作用下其护套开裂并露出芳纶纱。

（3）腐蚀：ADSS光缆处在高电位电场中，会有漏电流通过护套并产生热量，这种热量会使护套的聚合物慢慢失去结合力而最终失效。其表现为护套的表面粗糙、变薄。腐蚀现象的发生是缓慢的。

（4）干带电弧：在110kV~220kV高压电网中，ADSS光缆处在高电场和污秽的环境中，光缆表面带有高电位，并且受污秽的影响变得很脏，于是，ADSS光缆和接地的金具间便产生了一定的漏电流通过光缆外护套时，便产生热量。这个热量除了使光缆外护套材料聚合物的结合力下降，并使之失效以外，还使光缆表面的水分不断蒸发，随机出现一些干燥带，阻碍了漏电流的流通，结果在干燥带两端出现了电位的积累。当这个电位积累到足够高时，便产生光缆外护套表面的放电现象，形成电弧，称为“干带电弧”或“干带飞弧”。可见，ADSS光缆发生电腐蚀是干带电弧造成的。

全介质自承式光缆电腐蚀的预防

发生电腐蚀的根本原因在于ADSS光缆处于高电场或高电位的环境中，因此，防止或减少电腐蚀对ADSS光缆造成损害的基本措施是选择空间电位不太高并且电位梯度不太大的地点悬挂ADSS光缆。除此措施以外，下面几种方法也能阻止电腐蚀现象的发生：

（1）对ADSS光缆及其相关部件（如防振鞭等）喷涂“增水剂”，使它们“滴水不沾”。这样，可避免ADSS光缆外护层出现干燥带，防止“干带电弧”产生。

（2）对ADSS光缆部件喷涂云母雾粉基或者陶瓷粉基等绝缘剂，阻止“干带电弧”的产生。