ADSS光缆设计、制造、施工问题综述.doc

ADSS光缆设计、制造、施工问题综述摘 要：ADSS光缆是一种设计要求严、制造技术难度大的产品，其主要问题有设计、制造和安装等。ADSS光缆由于其可以利用现有的杆塔资源，已被电力系统、联通公司广泛采用。由于ADSS光缆与普通光缆相比，有一系列的技术问题，这些技术问题有三个方面：即抗张元件与光纤余长设计、制造工艺技术及安装施工技术。1、ADSS光缆设计问题目前ADSS光缆抗拉力设计应分两种情况：第一种是光缆敷设的地理环境条件对垂直度无严格要求的情况。这种地理条件一般在丘陵、山区或杆塔足够高的平原地区。对这一地区敷设的ADSS光缆，一般按照ADSS光缆初始安装垂度、气象条件(覆冰厚度、风速、气温等)、光缆的物理参数(外径、自重、线胀系数、杨氏模量等)算出光缆在最恶劣的气象条件下的最大工作张力与弧垂。而对安装的垂度，覆冰后的垂直度未作严格的要求。ADSS物理性能详见表1、表2、表3。弧垂设计要求：在最高安装温度的条件下，对于垂直弧垂，垂度1%；表格中张力采用单位“N”，荷载采用单位N/m，垂度采用%实际弧垂(m)：垂度(%)/代表档距(m)*安装档距(m)*实际档距(m)/100；若代表档中前有“*”，则表示光缆不适合该代表档距。表1 ADSS物理性能表名称符号数据综合截面积S141.026mmmm外径D13.40mm单位长度重量Q1500.42N/km综合弹性系数E19733MPa综合膨胀系数A-0.940.000001 1/极限抗拉张力Tb54000N平均运行张力系数Kn4.000最大使用张力Tm19636.4N张力安全系数K2.750表2 ADSS物理性能表气象名称年均气温覆冰冰厚（mm）0.05.0风速（m/s）0.010.0气温15.0-5.0垂直载荷1.500424.05136水平载荷01.72107综合载荷1.500424.40177代表档距（m）张力垂直垂度张力垂直垂度水平垂度600.0011196.71.0051814340.82.120060.90019620.0011571.61.0050314752.22.129660.90426640.0011946.61.0048915162.42.138890.90817660.0012321.51.0047615571.52.147790.91195680.0012696.51.0046315979.52.156380.91559700.0013071.51.0045116386.62.164670.91911表3 ADSS物理性能表气象名称最大风速最低安装温度最高安装温度冰厚(mm)0.00.00.0风速(m/s)30.00.00.0气温()30.010.040.0垂直载荷1.500421.500421.50042水平载荷6.6525900综合载荷6.819691.500421.50042代表档距(m)张力垂直垂度水平垂度张力垂直垂度张力水平垂度600.0017129.60.656982.9160511185.11.0062211254.71.00000620.0017589.70.661122.9344811560.01.0060411629.81.00000640.0018047.60.665132.9523211934.91.0058712005.01.00000660.0018503.50.669022.9696112309.81.0057112380.11.00000680.0018957.50.672792.9863812684.71.0055612755.31.00000700.0019409.50.676443.0026513059.71.0054213130.41.00000第二种情况是强调在最恶劣的气象条件下光缆对地的安全距离，即在覆冰情况下的安全垂直垂度。这时，对在高温、低温情况下的安装弧垂作了严格的规定。详见表4、表5、表6。表4 ADSS物理性能表名称符号数据综合截面积S141.026mmmm外径D13.40mm单位长度重量Q1500.42N/km综合弹性系数E19733MPa综合膨胀系数A-0.940.000001 1/极限抗拉张力Tb54000N平均运行张力系数Kn4.000最大使用张力Tm19636.4N张力安全系数K2.750弧垂设计要求：在最高安装温度的条件下，对于垂直弧垂，垂度25%；表格中张力采用单位N，荷截采用单位N/m，垂度采用%；实际弧垂(m)：垂度(%)代表档距(m)。安装档距(m)。实际档距(m)/l00；若代表档中前有“*”，则表示光缆不适合该代表档距；表5 ADSS物理性能表气象名称年均气温覆冰冰厚(mm)0.05.0风速(m/s)0.010.0气温15.0-5.0垂直载荷1.500424.05136水平载荷01.72107综合载荷1.500424.40177代表档距(m)张力垂直垂度张力垂直垂度水平垂度600.008152.011.3807712164.22.500001.06131620.008523.801.3645512569.72.500001.06131640.008897.971.3493312569.72.500001.06131660.009274.301.3350212975.22.500001.06131680.009652.581.3215713380.62.500001.06131700.0010032.701.3088913786.12.500001.06131对于大多数平原地区，由于受到杆塔高度、光缆挂点位置等方面因素的限制，用户特别强调的ADSS光缆覆冰后的垂直垂度，这种情况应按表4-表6方案设计。表6 ADSS物理性能表气象名称最大风速最低安装温度最高安装温度冰厚(mm)0.00.00.0风速(m/s)30.00.00.0气温()30.010.040.0垂直载荷1.500421.500421.50042水平载荷6.6525900综合载荷6.819691.500421.50042代表档距(m)张力垂直垂度水平垂度张力垂直垂度张力水平垂度600.0015202.10.740293.286788142.281.282428200.871.37255620.0015660.40.742583.296998513.901.366148573.421.35665640.0016117.30.744813.306898887.921.350588948.371.34172660.0016572.90.746973.316529264.101.336499325.421.32770680.0017027.20.749073.325879642.251.322989704.381.31451700.0017480.30.751113.3349610022.201.3102610085.101.30209关于光缆中光纤的余长是十分关键的技术指标，余长太小，光纤受力，损耗增加，甚至拉断，这是不允许的。余长太大，松套管绕FRP加强件的缠绕节距太小，导致光纤的静态弯曲应变过大，也会影响光纤寿命。考虑到芳纶丝10年内可能产生的最大蠕变1.210-3，因此光纤的余长应在81010-3较为合适。超过1010-3实际上毫无意义。而且这一余长获得应以层绞产生的余长为主，而光纤相对于松套管的余长很小或接近等于零。2、ADSS光缆制造中的工艺要求ADSS光缆制造的工艺要求非常严格，制造的各道工序的每个环节都应满足设计要求。为了保证光纤束在松套管中的径向移动量，松套管必须既保证外径尺寸又保证内孔尺寸，为了获得稳定、均匀分布的余长，控制均匀的绞合节距，并使节距在理论计算值公差范围内。以上这两点是保证余长的关键措施。在绞纺纶挤外护层时，严格控制缆芯的放线张力与芳纶纱的放线张力，并使其两者应变量基本相同。芳纶纱绞制时，应分左右两层，节距在500600mm之间，更为关键的是挤外护层一定要使护层与芳纶之间结合非常紧密，护层外表面要圆整光滑，对这种工艺制造出的成品还必须用拉力金具夹持后做拉力-应变试验。在试验过程中要对光缆中光纤的应变和损耗进行在线监测，同时还应测出光缆的应变，以检验设计理论值与实验是否相一致。为了检验外护层与缆芯的紧密程度，两端夹持光缆需用静端金具，且静端金具的孔径约为光缆外径的0.830.85倍。如果光缆芯未断、外护层拉断，则说明该光缆不能作为加g光缆使用，存在严重质量问题。3、ADSS光缆的施工质量3.1 场强计算与弧垂对110KV和220KV线路应根据不同塔型，精确计算场强分布，指明ADSS光缆悬挂点位置。我国在以往敷设的ADSS光缆中，一条在广东的湛江，一条在天津，都是进口缆且都属于110KV双回路线路中。由于双回路线常有一回路停电另一回路还正常送电，结果这两条光缆都被烧坏了。造成光缆烧坏的主要原因是其中一回路停电后光缆所处的场强大大超过了允许的场强。这两起烧坏光缆的事例告诉我们，对双回路线路要倍加小心，要精确计算一回路停电，而另一回路供电的场强分布。对单回路输电的线路要重点考虑光缆与相线交叉情况，还有在当光缆覆冰后，或夏天电力线弧垂发生变化时与光缆最接近的场强分布。由于光缆线胀系数在10数量级，而电力线一般在10-5数量级，所以温度变化对电力线弧垂变化较大，而对ADSS光缆弧垂变化是不明显。因此施工时，ADSS光缆冬天与夏天弧垂应有所区别。3.2 光缆布放ADSS光缆布放，应有专业施工技术人员在现场作技术指导。牵拉光缆时，要防止光缆与地面、树技等接触，以防磨损光缆表面；在装金具时，防止用锐器损伤光缆外护层，光缆在牵拉时，转角都需经过导轮，导轮的半径不小于光缆直径的20倍。由于ADSS光缆中心是FRP，而不是钢丝，弯折打纽极易造成FRP断裂。布放好的光缆，光缆外表面应仍然是光滑的，光滑圆整的外护套可使光缆不易积水，提高光缆抗电痕性能。3.3 金具配置(1)耐张金具耐张金具一般用在始端、终端，线路转角处(当转角超过25时)的转角塔两端。耐张金具的规格应根据档距、光缆外径确定，不同的档距、耐张金具的绞丝长度与直径则不同，价格也有差别。(2)悬垂金具主要用在直线塔或转角25的杆塔上，每杆一套，悬垂金具规格也与光缆敷设的档距有关。(3)引下线夹光缆的始端、终端及中间带接续盒的塔，为了把光缆从高处引下来，光缆需与塔固定，一般每隔1.5、2m一个。(4)螺旋减震器当风速在39m/s的情况下，容易引起光缆的振动，最为敏感的风速为3.6m/s层流风。除了与风速有关外，还与光缆的张力、地形地貌、光缆直径等有关。为了减少这种可能发生的风积振动，一般在光缆靠近铁塔处都有装有螺旋减振器，螺旋减振器数量按下列要求安装：当跨距100m 不装100m跨距250m 每端1付250m跨距500m 每端2付500m跨距800m 每端3付第一付与第二付之间相隔100mm，安装应在距耐张绞丝I枷m以外处。螺旋减振器分为夹紧段与减振段，夹紧段内孔尺寸应比光缆直径小1mm。以上所谈三个方面是建设好ADSS光缆及线路的重要方面。