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前言随着电力通信的不断发展，作为电力通信的最佳载体OPGW光缆的应用，已在国内外电力通信系统中被人们所接受，并得到迅速发展。但OPGW光缆的技术发展伴随着电力系统的要求而不断推陈出新。
OPGW光缆的结构繁多，并不像普通光缆那样结构简单，这是由于OPGW光缆既要满足光通信的要求，又要满足电力系统的地线机械性能和电气性能。所以说OPGW光缆是一种特种光缆，它集光缆和地线于一体。因此对于OPGW光缆的技术要求就远远高于普通光缆，OPGW光缆不仅要有稳定的光传输性能，更要有具备地线的高可靠性能。
光纤单元的技术和结构的发展：
在OPGW光缆中，光纤单元是极为重要的主体。从20世纪70年代后期到21世纪初，OPGW光缆的结构发生了很大的变化，其变化的根源在于在OPGW光缆的运用中不断改进所存在的问题，而结构的改进主要是光纤单元的改进，可以说光纤单元结构经历了各年代的洗礼，目前不锈钢管光纤单元被人们认为是目前最佳的OPGW光缆的光纤单元。下表例举不同年代具有代表性的OPGW光缆的光纤单元，从技术上客观地简述其性能特点。
热量对光纤单元的影响
1.“层绞缆芯+铝管”的光纤单元：该结构的光纤单元是利用普通光缆的缆芯，在外层增加铝管而形成早期的OPGW光缆的光纤单元。该光纤单元的制造过程中，采用普通光缆的缆芯，并在铝管表面有缺陷时可进行修补，因此光纤单元的制造成本低。但该光纤单元在实际运用中发现了一些问题，已被欧美发达国家淘汰，其结构本身存在的不足之处。
由于光纤单元的缆芯采用普通光缆的缆芯，特别是外层的铝管为良导体，铝管的管壁厚度一般为1.5mm～5.0mm，在OPGW光缆受到短路电流冲击时，在其铝管上产生很大的电流，并由此产生高温。
又由于缆芯被密封在铝管内，而铝管所产生的高温很大部分向内传递，使缆芯直接受温，严重时可使缆芯受热变形，最终使光纤传输性能下降或断纤。下图1为：在OPGW光缆受到短路电流冲击时，铝管在某一短路电流流向时在铝管内外壁周围的温度散发状态。
图1铝管在受到短路电流时，其热量散发的状态
2.“铝骨架+铝管”的光纤单元：该光纤单元结构是将经涂敷(耐温材料涂敷)的光纤直接绞合在铝骨架槽内+铝管而形成的，而光纤一般多采用紧包结构的光纤。该结构的光纤单元具有较强的抗侧压力，与“层绞缆芯+铝管”的光纤单元相比较，由于采用了耐温材料涂敷光纤，在铝材产生高温时，光纤受温现象有了较大的改善。但由于光纤单元基本由铝材组成，在OPGW光缆受到短路电流冲击时，铝材所产生的高温仍密封在铝管内，高温对光纤的影响始终存在隐患。在短路电流的冲击下，造成光纤断纤以及光纤传输性能下降事件在我国南方地区曾经发生过。图2为：在短路电流冲击时，光纤单元的温度散发分布情况。
图2“铝骨架+铝管”在受到短路电流时，其热量散发的状态
从图2可以看出，铝材在短路电流冲击下产生高温，铝骨架向外散发热量的同时也向光纤散发热量，铝管在向外散发热量的同时也向铝骨架和光纤散发热量，因此光纤会同时受到来自铝骨架和铝管的热量影响，使光纤表面的温度直线上升，对光纤的传输稳定性产生危害。
3.“不锈钢管”的光纤单元：不锈钢管用于作为光纤单元的松套管，是充分运用了不锈钢材料的物理性能，即不锈钢材料具有不良导体性和抗腐蚀性的特点，而这一特点，也正是光纤单元所希望的。在以不锈钢管光纤单元为主体的OPGW光缆结构中，其光缆结构主要材料为：不锈钢管光纤单元、AS线(铝包钢线)和AA线(铝合金线)三种材料，并且充分运用了这三种材料的物理性能。在光缆结构中，将导电性能最佳的AA线安置在光缆结构的最外层，在光缆受到短路电流冲击时，AA线将承担大部分的短路电流并散发大部分的热量，充分保护了光纤单元免受热量的影响。
不锈钢材料、AS线和AA线的导电性能为：
从大量的试验结果验证，以不锈钢管光纤单元为主体的OPGW光缆，在受到短路电流冲击时，热量对光纤单元的影响远远小于以上二种光纤单元，这有效地保证了OPGW光缆的光纤传输性能的稳定性，这一技术的先进性已被人们所接受，以不锈钢管光纤单元为主体的OPGW光缆已经成为世界各地电力通信的主流产品。
不锈钢管光纤单元分为：单层不锈钢管光纤单元和复合不锈钢管光纤单元两种结构，其结构的特点分析给读者参阅。
通过大量试验验证，无论是单层不锈钢管光纤单元还是复合不锈钢管光纤单元，在短路电流的冲击下，其不锈钢管的管壁受温温度基本一致，其管壁的受温温度一般在145℃～168℃范围内，由于不锈钢管光纤单元的结构有所不同，管壁受温后的热量散发对光纤的影响也有所不同。对于单层不锈钢管光纤单元而言，管壁温度直接向纤膏和光纤散发，而对于复合不锈钢管光纤单元而言，由于有内衬管的存在使管壁温度向纤膏和光纤散发热量大大减少，提高了光纤的温度性能。OPGW光缆的同行们担心，复合不锈钢管光纤单元在高温时，内衬管是否会收缩。这大可不必担心，因为复合不锈钢管光纤单元在生产过程中，不锈钢管与内衬管的复合温度在200℃～250℃。中天日立公司提供给“杭东变500 KV 出口线路”的OPGW光缆(光纤：60× G.6 52+12 × G.6 55 ，光缆短路电流容量301kA2s) ，在加拿大KING实验室进行了①短路电流试验②雷击试验，试验验证，光纤的温度性能大大提高。下表和图为试验方法、试验时的光纤衰耗值和复合不锈钢管光纤单元的受温曲线。试验结果如下：
1)OPGW光缆的结构：
2)OPGW光缆短路电流的试验方法：
OH-离子和H+离子对光纤的侵害
1.“层绞缆芯+铝管”和“铝骨架+铝管”的光纤单元：
a)铝管在生产过程中产生缺陷时或弯曲时的开裂：由于铝管在生产过程中是通过挤铝方式而形成铝管，当铝材有细微杂质时或铝材脱节时就会在铝管表面上产生缺陷(小气孔、凹馅、裂痕等现象)。为降低生产成本，往往采取修补的方法对铝管表面进行修补，而铝管经过修补后其修补点在受到弯曲时应力释放而容易产生开裂现象，从而使OPGW光缆的产品质量难以得到保证。铝管开裂现象在我国也出现过。下图3为：铝管表面出现缺陷时的修补状态和光缆弯曲后其修补点易产生的开裂状态。
图3：铝管修补前后和受弯后的各种状态
b)光纤单元的纵向渗水性能：由于铝管的生产方式为挤铝方式，为防止挤铝的高温对光纤单元缆芯的影响，挤铝前在缆芯外层要绕包隔热层。但隔热层不具备渗水性能，因此以挤铝方式而形成的铝管其光纤单元的渗水性能难以解决。一旦铝管开裂，水将通过开裂处渗入缆芯，OH-离子或H+离子渗透塑料松套管将影响到光纤，使光纤产生吸氢现象而使光纤的传输性能下降，直接体现在光纤的衰减直线上升。
2.单层不锈钢管的光纤单元：由于单层不锈钢管内仅有纤膏保护的光纤，当不锈钢管表面受到细微的损伤时，将直接影响到光纤，对光纤的传输稳定性带来直接的危害。
对单层不锈钢管而言，由于不锈钢管经过冷拔生产工序，其内应力较大。特别是当管壁上有微量缺陷时(如不锈钢带表面有污迹造成焊接不充分等各种因素)，在经过冷拔工序时由于内应力的作用，该微量缺陷有所增加，但有时目视也很难发觉。在形成光缆以后，存在质量的隐患。存在的微量缺陷(又如微量小孔)会使OH-离子或H+离子直接侵入到不锈钢管内，对光纤产生危害而造成光纤传输性能的下降。图4(缺）是国外进口的单层不锈钢管光纤单元，由于微量缺陷经冷拔产生较大内应力，光缆在施工时发现不锈钢管光纤单元有断裂现象。
3.复合层不锈钢管的光纤单元：由于复合层不锈钢管内有内衬管和纤膏双重保护光纤，所以当不锈钢管表面受到细微的损伤时，将受到内衬管对光纤的保护，有效保证了光纤的传输稳定性。
光纤单元中光纤余长的控制
1.“层绞缆芯+铝管”的光纤单元：由于“层绞缆芯+铝管”的光纤单元采用二次被覆松套结构，因此光纤余长的控制比较容易并且余长分布也比较稳定，这一点大家都很了解，此光纤单元的结构与层绞式普通光缆的光纤单元结构是一致的。
2.“铝骨架+铝管”的光纤单元：由于采用铝骨架结构，光纤单元余长仅有绞合余长，因此光纤的余长较小。在光缆受到外力拉力时，光纤受力较早，应力对光纤影响较大。
3.“单层不锈钢管”的光纤单元：在单层不锈钢管光纤单元中，光纤的余长难以控制。其原因是大直径不锈钢管在冷拔过程中将大量消耗光纤余长，使光纤的余长难以达到指定的范围。这一问题在国外各家进口的光纤单元中已有多次事件发生。光纤的余长时长时短，对光缆的整体光纤余长带来问题，具体反映在光缆的光纤损耗直线上升。
上述图5（缺）所示，不锈钢管在冷拔前后，光纤的余长发生了很大的变化。既光纤的余长的生产控制中难以达到理想状态。国外多家公司在生产不锈钢管光纤单元时，也时常出现过光纤余长达不到范围要求的实例。
4.“复合不锈钢管”的光纤单元：在复合不锈钢管光纤单元中，光纤的余长容易控制。其原因是不锈钢管无需进行冷拔，而内衬管就是采用二次被覆的成熟技术，使内衬管与不锈钢管相结合而形成复合不锈钢管，在管内的光纤余长不发生变化。
从图6（缺）可以看出，在生产复合不锈钢管光纤单元的过程中，由于有内衬管的存在，其光纤余长是不变的。复合不锈钢管光纤单元的工艺技术是将成熟的二次被覆(松套管)技术与不锈钢管焊接技术相结合的产物，它充分发挥了二次被覆(松套管)技术对光纤余长控制的成熟性。同时对于管壁对光纤的磨擦力而言，管壁内的光滑度对光纤也有不同程度的影响。光滑度越好对光纤的磨擦力影响越小，因为光纤在管内自由滑动时会与内壁产生一定的磨擦。单层不锈钢管的管内壁，由于不锈钢带成型焊接时，内壁上多少存在着微量的凹凸不平焊接点，光纤在滑动时与凹凸不平焊接点的磨擦对光纤的安全存在隐患。复合不锈钢管的管内壁是内衬管的内壁，内壁光滑圆整有利光纤的自由滑动，保证了光纤的安全性。
各光纤单元技术性能的整体比较：性能各不相同，在此将客观地加以简述以供读者参考（缺）。
结束语
世界各国公司所生产的OPGW光缆，都代表着各年代的OPGW光缆技术水平。因此不能单纯地说那种OPGW光缆结构不好，那种OPGW光缆结构就好。由于各年代的技术水平不同，在设计制造OPGW光缆时所考虑的问题和实践积累的经验均有年代的差异，后一代的产品往往是在前一代产品的基础上加以完善而产生的。OPGW光缆的技术在不断发展，新的材料和新的光缆结构也会不断出现在人们的面前，随着实践的不断加深和人们对OPGW光缆新技术的认识不断提高，将不断向OPGW光缆提出新的要求，以完善OPGW光缆在通信系统中的高可靠性和高稳定性。
