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关于光缆安装的重要参数及特性

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:光缆材料有一定的弹性形变范围,如果压扁力超过临界点,光缆将产生永久变形。表10.1.3ADSS光缆允许承受的压扁力和光纤性能要求光缆压扁力压扁分为长期压扁力和短暂压扁力两种。表10.1.3ADSS光缆允许承受的压扁力和光纤性能要求光缆抗冲击能力标准试验中,验证光缆抗冲击力的方法是采用冲锤从1m高位置落下直接砸在光缆上,然后检查光纤残余附加衰减和护套是否开裂。表10.1.4列出了通信光缆基本缆型允许的最小弯曲半径,D为光缆的外径(直径)。

关于光缆安装的重要参数及特性

光缆标准中的绝大部分指标或参数,都是前人在经验和教训中总结得来的。其中,很大一部分是考虑安装环节光缆有可能遭受到外力的损坏,所以光缆的机械性能在安装环节显得非常重要,这是所有光缆都需要考虑的因素。本节主要考虑通信光缆和电力光缆的特性要求,这两种光缆有较多的共性,而海缆的要求差异较大,所以其特性参数在海缆部分进行单独介绍。

(1)光缆拉伸

光缆的拉伸力主要验证光缆从制造到运行,甚至在光缆寿命期内可能遭受的最恶劣气候条件下产生的外力对其性能的影响,特别是光纤性能和寿命的影响。

光缆的拉伸力分为长期拉力和短暂拉力两种。长期拉力是指光缆完成安装后其所承受的拉力总和,相对来说施加在光缆上的荷载或力值不随时间的推移而变化,如架空光缆的自重。短期拉力是指光缆从生产到运行环节可能受到的暂时性的力值,如安装时作用在光缆上的拉力,架空光缆受到的风压或覆冰等。

对各种型号的通信光缆,所有的标准等都会规定最小拉伸力,见表10.1.1。理论上说,该指标应是光缆可承受的最基本的拉力要求,在此基础上超过一定力值不应该有问题的。然而长期以来标准并没有给出上限,也就是最大允许值,验证光缆的性能就只好参考最小值。从制造商来讲,出于成本的考虑,该最小值就普遍理解成了最大值。于是施工时光缆一旦超过该力值,就有可能导致光纤损耗的增大,或光缆结构发生改变等事故。标准制定的初衷应该是在短期最小拉力下允许存在微小的衰减变化或应变,但外力解除后,光缆应基本能恢复到试验前的状态。按行业对标准的“曲解”,光缆的拉力值不可能做大,光缆受力的下限值转换成了上限,给施工单位无疑是出了难题,增加了施工难度和要求,为了光缆的安全,施工期间不得不用小于允许的最小拉力值。这可能是标准制定者没有想到的结果。

表10.1.1 通信光缆允许的拉伸力和压扁力

注:FST—短暂拉伸力;FLT—长期拉伸力;FSC—短暂压扁力;FLC—长期压扁力;G—1km

相对来说,电力光缆的标准对拉伸力的定义更科学,它规定了最大值,见表10.1.2。电力光缆允许承受的拉伸力,实际是给施工单位上了一个“紧箍咒”,一旦超过最大值,责任自负,实践中也方便操作和控制。

表10.1.2 电力光缆允许承受的拉伸力

(2)光缆压扁力

压扁分为长期压扁力(FLC)和短暂压扁力(FSC)两种。光缆制造、安装环节,会有一些不可预知的风险,如在路边布放光缆时突然被汽车碾压,特别是在道路两边进行管道和直埋光缆施工时,遭受车辆碾压的概率就更大了,人和牛、马等动物也可能会直接踏在光缆上。既然一些风险不可避免,人们就应该尽量减少风险对事物的影响程度。对光缆来说,制定短期压扁力参数,对光缆结构设计和材料选用可以起到一定的指导作用。

在安装、运行时,光缆会受到金具、夹具和泥土等的压迫,这种力会长期作用在光缆上,而不应损坏光缆,该力值便是长期压扁力。

光缆材料有一定的弹性形变范围,如果压扁力超过临界点,光缆将产生永久变形。对松套管结构,影响最大的是套管压扁挤压光纤,甚至是松套管破裂,导致光纤折断。

跟拉伸力一样,标准同样没有规定上限,结果下限都被曲解成了上限。像ADSS光缆一样,规定允许承受的压扁力及光纤性能要求,这样更加合理,见表10.1.3。

表10.1.3 ADSS光缆允许承受的压扁力和光纤性能要求

(3)光缆抗冲击能力

标准试验中,验证光缆抗冲击力的方法是采用冲锤从1m高位置落下直接砸在光缆上,然后检查光纤残余附加衰减和护套是否开裂。

在施工环节,存在高空碎石或重物砸在光缆上现象,没有人希望一旦被砸就从中间截去一段光缆,除非光缆确实因冲击力大导致光缆严重变形、光纤断或损耗严重超标,以及光缆护套开裂等现象,从而直接影响光纤的寿命。(www.xing528.com)

(4)光缆弯曲半径

光纤的特性决定了光缆不能被严重弯曲,特别是对折的现象。对于松套结构的光缆,弯曲半径过小,极有可能导致套管弯折,进而引起光纤折断。还有可能因光缆严重弯曲,加强件弯折,压迫松套管或光纤,导致损耗增大或光纤折断的现象。

光缆的弯曲半径是用光缆的直径或半径的倍数进行描述的,分为静态弯曲半径和动态弯曲半径。静态弯曲半径主要指光缆在基本不受拉力的情况下光缆弯曲的半径,如缆盘上存放和施工结束后光缆固定的状态。动态弯曲半径描述光缆在受力拉伸时的抗弯能力,如施工过程中的滑轮半径,从地面拖入管道时人孔边缘的光缆弯曲半径等。

表10.1.4列出了通信光缆基本缆型允许的最小弯曲半径,D为光缆的外径(直径)。

表10.1.4 光缆允许最小弯曲半径

注:护套和外护层型式采用YD/T908-2011中的相应代号表示

ADSS光缆动态弯曲半径为25D,静态为15D。OPGW为金属结构,虽然弯曲难度较大,小弯曲半径概率也不大,但施工时施工人员为省事,难免会采用小曲率半径的滑轮或张力牵引机导致光缆弯折,所以一般仍要求其最小弯曲半径不小于15D。

(5)反复弯曲

如果不在施工现场,很难看到光缆反复弯曲的情形,比如架空光缆重复性的过滑轮,管道光缆从一个人孔被拖入另一个人孔。该指标验证光缆经过反复弯曲时护层不破裂,护层与缆芯不分离,经过多次拉伸弯曲后光纤没有附加衰减,也就是光纤没有受力或弯折。反复弯曲必须确保光缆的最小弯曲半径符合对应缆型规定值。

但对一些重荷载的光缆,如水下光缆,难以进行反复弯曲试验,所以不做要求。一方面,很难实现在实验室给光缆施加足够大的力值以模拟真实的施工现场,另一方面光缆缆芯本身就受到较好的保护,特别是有多层钢丝铠装,简单的弯曲很难对光缆缆芯或光纤造成损害,除非人为的有意破坏。

(6)卷绕

为提高光缆施工效率,人们常采用张力机来牵引光缆,特别是架空线路,光缆会直接卷绕在张力轮上。质量不过关的光缆,经过卷绕后,护套可能开裂,套管压扁变形,光纤附加衰减增大,端头测试基本不通光。经过卷绕的光缆,一般都会被裁剪掉。以前光缆价格较高,被截掉显得可惜,现在光缆价格大大降低,该项指标就已经不再重要。

(7)扭转

光缆施工放线的标准做法是采用放线架,让光缆自由、平稳放出,但很多工程队施工机具不全,直接将缆盘平放后从侧面放缆,结果每放一圈,光缆即扭绞360°,如扭力堆积下来,将对光缆产生非常大的破坏力。特别是有金属带铠装的光缆,反复扭转,将会导致金属带搭接部位崩开。轻者,外护套表面产生明显的凹痕,重者,护套将开裂。光缆直径越大,抗扭转能力越差。

(8)护层磨损

施工环节,光缆外护层很容易拖在地上,特别是管道、直埋和水下光缆的敷设方式,现实中几乎也看不到工程队会采取保护措施以防止光缆在地面上磨损。如果遇到尖锐的石头或钉子,是非常容易将光缆外护套撕开的。为满足最基本的安全要求,光缆在地面摩擦时必须保证护层不开裂,其磨损的厚度应不小于其厚度的一半。

(9)光缆盘长

光缆盘长基本与施工盘长一致,当出现特殊情况,如断纤、断缆以及路由需要,施工时会根据实际来截断光缆。理论上,光缆盘长越大越好,以减少接头数量。但是,光缆的盘长会受地形、施工方法、搬运、卸货手段等的影响,过大的盘长也不利于施工现场操作和放线。通信光缆一般以3km左右为宜,电力光缆需要根据耐张杆塔之间的距离来决定。

(10)承力元件

光缆都有承力元件,位于中心或缆芯周边,起到抗拉或抗挤压作用。在施工环节,为保护光缆,理应牵拉承力元件,但是单独拉承力元件实在有点困难,并且光缆重量较轻,牵拉力也不算太大,所以基本都是连同护套一起牵引。但对于自承式光缆,力值会比较大,施工时建议牵引主承力元件,以保护光缆中的光纤不被拉断。

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