OPGW基础培训资料

中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第1页内部培训资料二、OPGW基础知识培训(2008.10.8)第一章前言中天日立光缆有限公司情况介绍：中天日立光缆有限公司由江苏中天科技股份有限公司与日本日立电线株式会社于2000年5月13日共同合资创办。注册资金900万美元（中天科技75%，日立电线25%），总投资额达2500万美元。专业从事不锈钢管系列OPGW研究开发、生产制造、市场销售、金具附件配套和售后技术服务。中天科技负责市场销售和售后服务，日立电线派出专家负责技术开发、生产质量管理。OPGW年生产能力达26000km，已在线运行超过80000km，市场份额占40%以上，目前生产能力和市场占有率均居国内第一。光纤单元车间：中天日立现有不锈钢管光单元生产设备6台：瑞士swisscab一台（同时可以生产世界领先水平的有内衬海底用光纤单元），美国watson一台，安装于河东车间，另有瑞士apswisscab四台，安装于河西车间。主要生产外径从φ1.0mm~φ6.0mm等各种类型的不锈钢管光单元，年生产能力达40000km。目前已成功生产国内单根最大长度达105km应用于海底光缆。主要生产流程分为：光纤放线：采用主动放线在线调节技术，保证整个生产过程中光纤放线张力始终控制在有效范围之内，从而保证多根光纤放线张力的一致性，目前中天日立可生产最大芯数为144芯，目前已成功交付使用的有96芯光单元。纵包成型：首先对原材料钢带两边料带重新分切，保证钢带分切边的质量达到激光焊接技术，模具纵包成型、同步充油可调控制、激光焊接、拉拔，其中激光焊接采用自动在先跟踪系统，有效保证焊接质量的稳定性和一致性。探伤检查：采用涡流探伤对焊缝质量进行实时跟踪检查，可以检查光纤单元焊接质量，包括原材料不锈钢带表面任何质量情况。同步收线：可根据光纤单元长度适应从φ630mm~φ1800mm各类盘具，从而满足大长度光单元的制造技术。工序检验：长度、衰减、余长、外径、渗水试验等检验项目均采取100%的检验。该工序关键控制点：余长的控制、焊接质量、渗水成缆车间：中天日立现有各类绞线机14台，其中笼式绞线机12台，包括2台国内最早进口法国Pourtier笼绞机，还有1台生产大盘长OPGW的φ800mm笼绞机，另有2台专门生产中心管OPGW的管绞机。这中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第2页内部培训资料些绞线机安装于5个车间，年生产能力达26000km。中天日立主要生产四种类型产品，包括常规使用的不锈钢管型OPGW；适用于沿海污垢地区、化工严重污染地区的铝包不锈钢管OPGW；南方及雷击频繁活动地区紧缩异型耐雷OPGW；以及220kV及以下用输电和光纤通信的两种功能融为一体的OPPC（光纤复合架空相线）。该工序就是将光纤单元（OP-UNIT）、铝包钢线（AS）、铝合金线（AA）根据设计结构进行绞合，主要生产流程分为：中心线放线：采用主动放线，利用舞蹈轮来调整放线张力，中心管式时为不锈钢光纤单元，层绞式时为AS线。8绞成型：在表面涂覆防腐油膏，起到防腐蚀作用，有效避免两种材料之间电腐蚀；光纤单元张力利用自动反馈技术进行控制，张力波动在±0.5kg外设备将自动停机。16绞成型：张力控制技术与8绞一样控制，确保缆表面质量光滑圆整，不散股，不松股；牵引同步收线：保证收线张力恒定一致，同时可随盘芯的大小，盘具张力自动调节收线张力，从而保证光缆排线整齐。最终检验：衰减、长度、不松股、不散股等检验项目均采取100%的检验，另各类机械性能试验和型式试验按照相关要求严格抽检。该工序关键控制点：成型深度、节距、张力、表面质量第二章基础知识一、OPGW定义及特点：1.1OPGW中文名称“架空地线复和光缆”英文名称是“OpticalfibercompositeoverheadGroundWire”。在国内以前也叫“光纤复和架空地线”。1.2OPGW功能OPGW光缆作为在电力系统通信用具有普通架空地线和光纤通信能力双重功能的复合线。1.3OPGW主要特点概括如下：1、OPGW即可避雷，又可用于是通信，不需要另外加挂光缆；2、光缆位于OPGW中间，外层有铝包钢或铝合金线缠绕保护，可靠性较高；3、OPGW是随着电力线架设的，因而节省了施工费，由于OPGW与输电线路同时架设；4、OPGW是架设在输电线路高塔之上，比较安全可靠，不易被盗。二、OPGW使用的主要原材料及性能：中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第3页内部培训资料1光纤（1）定义所谓光纤，是一种传输光介质波导（SiO2），也可以说成是一种折射率按指数分布的介质圆柱体，由纤芯和包层组成。光线在光纤中传播所遵循的主要定律是全反射定律，而芯的折射率必须大于包层折射率。（2）光纤的分类分为单模光纤和多模光纤两种。只能传输一个模式的光纤称为单模光纤（对某一波长而言）；能够传输多个模式的光纤称为多模光纤。多模光纤分类根据芯径可分为：50.5μm(A1a)、62.5μm(A1b)、100μm(A1d)使用窗口850nm、1300nm单模光纤分类IECITU-T名称B1.1G.652B常规型单模光纤（非色散位移单模光纤）B1.3G.652C低水峰单模光纤（波长段扩展的非色散位移单模光纤）G.652D无水峰单模光纤B1.2G.654截止波长位移型单模光纤B2G653色散位移单模光纤B3色散平坦型单模光纤B4G.655非零色散位移型单模光纤通常使用窗口1310nm、1550nm光纤性能包括：几何特性：包层直径、包层不圆度、芯/包同心度误差等传输性能：衰减、色散、偏振模色散等光学性能：模场直径（MFD）、截止波长（λC、λCC）环境性能和机械性能：2纤膏纤膏是在光纤单元管内用来保护光纤免受水气、冲击等功能，起阻水作用。OPGW纤膏种类：中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第4页内部培训资料尤尼吉尔主要有两种：触变型吸氢400H型和触变型普通400N型BP纤膏：BP2000光纤单元用纤膏要求温度特性好、高温（70度）不滴流、低温（-40度）下不硬化不龟裂，不能影响光纤传输的变稠硬现象、无油分离、具有防腐、抗氧化性能。纤膏主要技术指标：闪电、滴点、锥入度、粘度、氧化诱导期、吸氢量（吸氢纤膏，吸氢量在0.25ml/g）3不锈钢带钢带是作为OPGW光缆用光纤单元内保护光纤的主要材料，其常用钢带牌号为304L型，主要特性要求钢带的强度、平整度、厚度均匀程度、化学成份要求（含Ni-8~10.5、Si1.0、C0.08）及其微量元素。使用过程要注意钢带是否残留氢分子，使用时最好仓储3个月以上，以消除残留氢分子。4光纤单元种类：有内衬光纤单元：（1）有了一层内衬材料，光纤单元的内壁较为光滑，免除了管的焊缝对光纤的机械损伤；（2）光纤余长的形成完全是采用成熟的二次被覆工艺，并保证纤与纤之间余长的均匀一致。无内衬光纤单元：与有内衬相比同样外径的钢管容纳芯数大。铝包不锈钢管：耐腐蚀能力强，尤其是在污秽和沿海盐雾地区更显其优越性；5AS线（铝包钢线）AS线主要用来承担光缆的拉力，设计时也考虑部分电性能（主要要单线外铝层厚度来体现）。铝包钢是由一根圆钢芯外包一层均匀连续的铝层结构圆线。铝包钢根据其规格在几何、物理机械、电气三种性能方面有不同的提标：几何参数：外径、铝层最小厚度物理机械参数：抗拉强度、1%伸长应力、扭转电气性能：电阻率常见规格：14%IACS导电率、20.3%IACS导电率、27%IACS导电率、30%IACS导电率、35%IACS导电率、40%IACS导电率。IACS：国际退火铜标准钢管粘合剂内衬管纤膏光纤中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第5页内部培训资料6AA线(铝镁硅合金线)AA线主要是用来承担光缆的电性能，设计时也考虑部分机械强度。我们目前使用是B型铝合金圆线。几何参数：外径机械性能：断裂抗拉强度（295Mpa）、卷绕；电气性能：20℃时电阻率电大值32.530nΩ.m7防腐油膏对于不同金属之间的接触，在雨水的作用就有可能产生电化学腐蚀，因此对于不锈钢管形式OPGW，由于不锈钢与铝接触就有可能造成电化学腐蚀，主要保护光纤和单丝受油污、酸碱的腐蚀性能（铝包钢管不需要）三、OPGW生产主要生产流程1、着色工序放纤→过油墨杯→打环→UV固化→张力控制→收线（有色环时则打环工序加上）2、光纤单元工序红色双线框为生产有内衬光纤单元中生产有衬管过程，在生产无内衬光纤单元时，此过程是不需用的。光纤放线张力调节光纤测速仪填充油膏1#挤塑机活动温水槽1#履带牵引冷水槽吹干装置外径测试仪套塑管测试仪1#张力轮1#牵引轮2#挤塑机2#张力轮钢带放带对接焊接储带装置切带纵包焊接2#轮牵光纤单元测速高频加热装置冷水槽2#履带牵引收排线装置中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第6页内部培训资料3、成缆四、OPGW常规结构1、OPGW光缆有两种结构型式：层绞式OPGW(单管、复合管、铝包钢管)可双层或三层中心管式OPGW(单管、复合管、铝包钢管)可单层或双层2、特点：层绞式OPGW特点：1、结构稳定、可靠性高2、能获取二次余长3、抗扭曲、抗侧压能力强3、能经受高机械强度、易获得较大短路电流容量应用：通常运用于新建架空电力线路能满足大芯数、超高压送电线路要求用于传导大的故障短路电流提供抗雷击保护中心线放线架内层绞放线架内层预成头绞合点充防腐油膏第二层放线架第二层预成头绞合点双轮主牵引收排线架AA线光纤单元AS线AA线光纤单元AS线AS线光纤单元中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第7页内部培训资料中心管式OPGW特点：1、缆径小、重量轻、对塔附加载荷小2、钢管位于缆的中心、不产生二次机械疲劳损伤3、抗侧压、扭曲、抗拉能力小（单层）应用：替换现有地线、用于老线路改造适用于低等级线路配套于向GJ-50/70/90等线路五、OPGW控制的几个主要参数1、着色固化效果及光纤色谱检查方法：把光纤放在平台上,用沾有酒精的脱脂棉擦拭100次不脱色。光纤色谱：（全色谱）蓝（B）、橙（Or）、绿（B）、棕（Br）、灰（Gr）、白（W）、红（R）、黑（BL）、黄（Y）、紫（V）、粉（P）、浅绿（AQ）、本色列举48芯光纤色谱表示方法：1—12芯全色谱（B、OR、G、…BL…AQ）13—24芯S60（B1、OR1、G1、…本1…AQ1）25—36芯D80（B2、OR2、G2、…本2…AQ2）37—48芯S90（B3、OR3、G3、…本3…AQ3）2、光纤余长（1）光纤余长、光纤弯曲半径计算（举例如下）先设定光纤容许弯曲半径：d=32mm；光纤芯数n=24芯（全G652）；钢管外/内径D/D1：2.53/2.13mm，Df=0.255，光纤外径等效系数k=1.16（弯曲半径不能小于32mm，钢管厚度为0.20mm）。光纤单元余长计算公式：ε=〖｛d/［d-（D1-k×n1/2×Df）/2］｝1/2–1〗×1000‰=〖｛32/［32-（2.13-1.16×241/2×0.255）/2］｝1/2–1〗×1000‰=0.00536×1000‰=5.36‰……………………………………………………………..公式（1）从公式（1）可以看出常规2.5mm-24芯G652光纤最大余长可做到5.36‰，如果超过此值光纤的弯曲半径就会小于32mm，光纤弯曲就比较严重，光纤会受到弯曲应力，随之衰减上升，其实在我们生产中积累的数据中此规格的光纤单元的余长超过4.5‰以后在1550nm窗口下衰减就呈现上升趋势。如果钢管内光纤有B4（G655）光纤，则光纤容许弯曲半径应控制在d=45mm以上，我们也可以根据公式（1）设定余长值反推到管径与芯数的关系。根据我们正常生产经验其光纤单元的余长工艺值一般控制在中心管式：（6.5~8.5）‰之间（24芯为例）层绞式：（2.5~3.5）‰之间（24芯为例）中天日立光缆有限公司陈爱华2008年整理共15页第8页内部培训资料（2）余长的产生和影响的因素余长的产生：其一张力法，通过给钢带施加张力，其张力在弹性范围之