ADSS光纜也稱全介質自承式光纜,全介質即光纜所用的是全介質材料,自承式是指光纜自身加強構件能承受自重及外界負荷。這一名稱就點明了這種光纜的使用環境及其關鍵技術:因為是自承式,所以其機械強度舉足輕重;使用全介質材料是因為光纜處于高壓強電環境中,必須能耐受強電的影響;由于是在電力桿塔上架空使用,所以必須有配套的掛件將光纜固定在桿塔上。即ADSS光纜有三個關鍵技術:光纜機械設計、懸掛點的確定和配套金具的選擇與安裝。
ADSS光纜機械性能光纜機械性能主要體現在光纜最大允許張力(Maximum Allowable Tension,簡稱MAT)、年平均運行張力(Every Day Strength,簡稱EDS)及極限抗拉強度(Ultimate Tensile Strength,簡稱UTS)等。
· ADSS 光纜,All-dielectric Self-supporting Optical Cable(也稱全介質自承式光纜)。
用一種全介質(無金屬)光纜獨立地沿輸電線路架掛在電力導線內側(懸掛的位置主要根據懸掛處電場強度、地面距離、施工及維護便利條件等因素決定,目前較多的是架掛在電力導線的下方),用以構成輸電線路上的光纖通信網,這種光纜稱作ADSS。
當輸電線路已經架設有地線,且剩余壽命還相當長,需要盡快以低安裝費用建設光纜系統,同時避免停電作業等前提下,采用ADSS光纜
是有很大優勢的。
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· ADSS光纜具有與架空導線不同的結構,其拉伸強度由芳綸繩來承受,芳綸繩的彈性模量比鋼小一半多,熱膨脹系數是鋼的幾分之一,這決定了ADSS光纜弧垂對外界負載變化比較敏感。在覆冰狀態下ADSS光纜伸長量可達到0.6[%],而導線僅為0.1[%];弧垂對溫度變化比較遲鈍,在溫度變化時弧垂基本保持不變;在大風條件下其風偏角很大,在風速為30m/s時,風偏角可達80°,而導線的風偏角僅為光纜的一半左右。
耐受極端惡劣氣候(大風、覆冰等)的能力較強。
ADSS光纜外護層為AT或PE材料,運行于強電場中,存在電蝕問題。
ADSS光纜會發生風振動。平滑穩定的橫向風吹向光纜,會發生風振動,會在掛點處發生疲勞損壞。
ADSS光纜具有一定的抗壓力,能承受耐張線夾較大的握力。
ADSS光纜的代表結構
· 一﹑代表結構
目前,國內外主要流行兩種ADSS光纜。
1. 中心管式結構:
光纖以一定的余長置于填充阻水油膏的PBT(或其他合適材料)管中,根據所需要的抗拉強度繞包合適的紡綸紗,再擠制PE(≤12KV電場強度)或AT(≤20KV電場強度)護套。
中心管結構易于獲得小直徑,冰風負載較小;重量也相對較輕,但光纖余長有限制。
2. 層絞式結構:
光纖松套管以一定的節距繞制在中心加強件(一般為FRP)上后擠制內護套(在小張力和小跨距時可省略),然后根據所需要的抗拉強度繞包合適的紡綸紗,再擠制PE或AT護套。纜芯可填充油膏,但當ADSS工作在較大跨距并帶有較大弧垂的狀況下,由于油膏的阻力較小,纜芯易“滑動”,松套管節距易發生變化。用合適的方法把松套管固定在中心加強件上和干式纜芯可以克服,但有一定的工藝難度。
層絞結構易獲得安全的光纖余長,雖然直徑和重量相對稍大,在中大跨距應用時較有優勢。
ADSS光纜主要技術參數
· ADSS光纜工作在大跨距兩點支撐的(通常為數百米,甚至超過1公里)架空狀態,與傳統概念的“架空”完全不同(郵電標準的架空吊線掛鉤程式,平均0.4米對光纜有1個支點)。所以,ADSS光纜的主要參數與電力架空線的規程接軌。
1.最大允許使用張力(MAT/MOTS)
指在設計氣象條件下理論計算總負載時,光纜所受到的張力。在此張力下,光纖應變應≤0.05[%](層絞)和≤0.1[%](中心管)且無附加衰減。通俗而言,即光纖余長在這一控制值上剛好被“吃”完。根據該參數和氣象條件以及控制的弧垂,可計算在此條件下光纜的允許使用檔距。因此,MAT是弧垂-張力-跨距計算的重要依據,也是表征ADSS光纜應力應變特性的重要證據。
2. 額定抗拉強度(UTS/RTS)
又稱為極限抗拉強度或破斷力,指承載截面(主要計紡綸)強度之和的計算值。實際破斷力應≥95[%]計算值(光纜中任意元件的斷裂均判為纜破斷)。該參數并不是可有可無的,很多控制值與之相關(例如桿塔強度、耐張金具、防震措施等)。對光纜專業而言,如果RTS/MAT(相當于架空線的安全系數K)的比值不恰當,即使用了很多紡綸,而可用的光纖應變域很窄,則經濟/技術性能比很差。因此,筆者建議業內人士關注這一參數。通常,MAT約相當于40[%]RTS。
3.年平均應力(EDS)
有時稱為日平均應力,是指在無風無冰及年平均氣溫下,理論計算負載時光纜所受到的張力,可認為是ADSS在長期運行時的平均張(應)力。EDS一般為(16~25)[%]RTS。在此張力下,光纖應無應變、無附加衰減,即非常穩定。EDS同時是光纜的疲勞老化參數,據此參數決定光纜的防振設計。
4.極限運行張力(UES)
又稱為特殊使用張力,是指在光纜有效壽命期內,有可能發生超出設計負載時光纜所受的最大張力。意味著光纜允許短時過載,光纖可以在有限允許范圍內承受應變,通常UES應>60[%]RTS。在此張力下,光纖應變<0.5[%](中心管)及<0.35[%](層絞),光纖會出現附加衰減,但在此張力解除后,光纖應恢復正常。該參數保證了ADSS光纜在壽命期間內的可*運行。
三﹑金具與光纜的配合
所謂金具是指安裝光纜使用的硬件。
1.耐張線夾
雖稱為“線夾”,其實以螺旋預絞絲為佳(小張力和小跨距除外)。也有人稱之為“終端”或“靜端”金具。配置的依據是光纜的外徑和RTS,一般要求其握著力≥95[%]RTS。必要時應與光纜作配合試驗。
2.懸垂線夾
也以螺旋預絞絲型為好(小張力和小跨距除外)。有時被稱為“中程”或“懸端”金具。一般要求其握著力≥(10-20)[%]RTS。
3.防振器
ADSS光纜多采用螺旋阻尼器(SVD),如果EDS≤16[%]RTS,可不考慮防振,當EDS為(16-25)[%]RTS時,需采取防振措施。如光纜安裝在振動多發地區,必要時應通過試驗確定防振方法。