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全介质自承式光缆

目录

ADSS光缆也称全介质自承式光缆，全介质即光缆所用的是全介质材料，自承式是指光缆自身加强构件能承受自重及外界负荷。这一名称就点明了这种光缆的使用环境及其关键技术：因为是自承式，所以其机械强度举足轻重；使用全介质材料是因为光缆处于高压强电环境中，必须能耐受强电的影响；由于是在电力杆塔上架空使用，所以必须有配套的挂件将光缆固定在杆塔上。即ADSS光缆有三个关键技术：光缆机械设计、悬挂点的确定和配套金具的选择与安装。

ADSS光缆机械性能光缆机械性能主要体现在光缆最大允许张力（Maximum Allowable Tension，简称MAT）、年平均运行张力（Every Day Strength，简称EDS）及极限抗拉强度（Ultimate Tensile Strength，简称UTS）等。

普通光缆的国家标准明确规定了不同使用方式（如架空、管道、直埋等）的光缆应具有的机械强度。而ADSS光缆是自承式架空光缆，所以它除了必须承受自身重力的长期作用外，还必须能经受住自然环境的洗礼。如果ADSS光缆机械性能设计不合理、与当地天气不相适应，则光缆就会存在安全隐患，寿命就会打折扣。因此，每个ADSS光缆工程都必须根据光缆路由所处的自然环境和跨距ADSS的架设档距可达到1800米/挡，耐压高、抗电蚀性能好、防雷击，可以在500kV电压等级的输电线路杆塔上敷设，并具有很强的抗弹击性能，一般的砂枪在10米以外的距离射击不会对光缆造成故障性伤害。还具有很强的耐低温性能和环境适应性。光缆不依赖于输电线而独立敷设，施工和维护都比较方便，而且不需要停电作业，光缆也比较便宜。

由于ADSS光缆是与高压电力线同路共舞，所以其表面除要求与普通光缆一样抗紫外线辐射之外，还要求能长期经受高压强电环境的考验。光缆与高压相线及其与大地之间的电容耦合会在光缆表面产生不同的空间电位。在雨雪冰霜等气象环境及尘垢作用下，电位差在潮湿污秽的光缆表面局部引起漏电流，产生的热效应使光缆表面部分区域水分被蒸发，在蒸干的瞬间，漏电流中断从而产生电弧和较大热能，积累的热能会灼伤光缆表面，形成象树枝状的痕迹，这就是所说的电痕。天长日久外护层老化受损，由表及里，芳纶纱老化机械性能降低，最终就会出现光缆断裂。主要从两方面来解决这个问题。一是采用专用耐电痕护套料来挤制芳纶纱外的外护层，即采用AT耐电痕护套来减少强电对光缆表面的电痕腐蚀；另外通过专业软件对电力杆塔上的空间电位分布进行计算并绘制出电场强度分布图，根据这一科学依据来确定光缆在杆塔上的具体悬挂点，这样来避免光缆受更强的电场作用。

3特性编辑

ADSS光缆具有与架空导线不同的结构，其拉伸强度由芳纶绳来承受，芳纶绳的弹性模量比钢小一半多，热膨胀系数是钢的几分之一，这决定了ADSS光缆弧垂对外界负载变化比较敏感。在覆冰状态下ADSS光缆伸长量可达到0.6%，而导线仅为0.1%；弧垂对温度变化比较迟钝，在温度变化时弧垂基本保持不变；在大风条件下其风偏角很大，在风速为30m/s时，风偏角可达80°，而导线的风偏角仅为光缆的一半左右。

耐受极端恶劣气候（大风、覆冰等）的能力较强。

ADSS光缆外护层为AT或PE材料，运行于强电场中，存在电蚀问题。

ADSS光缆会发生风振动。平滑稳定的横向风吹向光缆，会发生风振动，会在挂点处发生疲劳损坏。

ADSS光缆具有一定的抗压力，能承受耐张线夹较大的握力。

4光缆架设编辑

注意事项

⑴ADSS光缆架设过程中，必须注意安全问题，其中人员的安全是最重要的，在施工中必须遵守各项安全规章制度。

⑵ 关于金具

安装ADSS光缆所需的金具包括用于耐张塔的耐张金具、用于悬挂的悬挂金具、防振鞭、接地线及引下夹具等。

施工顺序

先确定每盘光缆所经过的塔号，特别是启始塔和结束塔的塔号，并在每座塔上布放牵引绳和滑轮，再在启始塔处放置牵引机，在结束塔处放置光缆盘和张力机。在跨距中部的悬垂点，滑轮直径不得小于12英寸，在诸如线路情况变化较大（如水平或垂直方向的角度达到25度或更大），以及线路起始端和终止端使用的滑轮不应小于20英寸或缆径的40倍。滑轮凹槽内应有弹性橡胶作缓冲材料，以减小光缆外护套的磨损。光缆的入轮角和出轮角都应小于30°，光缆布放时的张力应小于1吨，放缆的速度为每小时3-8公里，光缆与牵引绳应由旋转补偿扣相连，以防止光缆在布放过程中因扭曲而受切向应力。光缆牵引到结束塔后，在逐段调整各个耐张段的张力和弧垂（张力和弧垂的调节应从整个线路的一端开始进行，直至线路另一端结束，调节的方向应与安装光缆方向相反，以保证最大限度的利用光缆），然后安装金具，将光缆从塔上引下、拉直，并安装好引下夹具，最后将余缆盘好等待接续。在放缆的过程中，必须注意：光缆不得与塔身刮擦，如发现光缆外皮被刮破，应立即停止施工，待问题解决后再继续。

接续施工

由于ADSS光缆的特殊性，它不能象普通光缆一样任意接续，其接续必须在输电线路的耐张塔或悬挂塔上进行，而不能在线路中间进行接续。一般来说，在地面进行接续就行。熔接作业时，一般需要熔接车辆，并备有充足的余缆，通常，余缆长度应能达到从杆塔引下，并延伸到熔接作业点。注意: 从引下夹具处算起的15米左右的光缆应当割去，以免系统中用到受挤压损坏的光缆。熔接时应用一台OTDR对接续工作进行实时监测，以保证熔接质量。熔接点的衰耗应符合设计要求（一般是小于0.05 dB）。

测试验收

光缆接续完毕后，进行全程指标测试。测试仪表一般选用OTDR，或者使用光源和光功率计。

测试参数有: 总体衰耗: 应符合设计要求，对1310 nm的光纤来说一般应小于0.35dB/km。接点衰耗: 应符合设计要求，一般应小于0.05dB。

5护套种类编辑

ADSS光缆在不同的电力路线采用不同的护套，最常见的ADSS护套有两种：PE护套和AT护套。

PE护套：普通的聚乙烯护套。用于110KV以下电力线路。

AT护套：抗电痕护套。用于100KV以上电力线路。

6代表结构编辑

国内外主要流行两种ADSS光缆。

ADSS光缆结构图

1、中心管式结构

光纤以一定的余长置于填充阻水油膏的PBT（或其他合适材料）管中，根据所需要的抗拉强度绕包合适的纺纶纱，再挤制PE（≤12KV电场强度）或AT（≤20KV电场强度）护套。

中心管结构易于获得小直径，冰风负载较小；重量也相对较轻，但光纤余长有限制。

2、层绞式结构

光纤松套管以一定的节距绕制在中心加强件（一般为FRP）上后挤制内护套（在小张力和小跨距时可省略），然后根据所需要的抗拉强度绕包合适的纺纶纱，再挤制PE或AT护套。缆芯可填充油膏，但当ADSS工作在较大跨距并带有较大弧垂的状况下，由于油膏的阻力较小，缆芯易“滑动”，松套管节距易发生变化。用合适的方法把松套管固定在中心加强件上和干式缆芯可以克服，但有一定的工艺难度。

层绞结构易获得安全的光纤余长，虽然直径和重量相对稍大，在中大跨距应用时较有优势。

7技术参数编辑

ADSS光缆工作在大跨距两点支撑的（通常为数百米，甚至超过1公里）架空状态，与传统概念的“架空”完全不同（邮电标准的架空吊线挂钩程式，平均0.4米对光缆有1个支点）。所以，ADSS光缆的主要参数与电力架空线的规程接轨。

MAT

最大允许张力

指在设计气象条件下理论计算总负载时，光缆所受到的张力。在此张力下，光纤应变应≤0.05%（层绞）和≤0.1%（中心管）且无附加衰减。通俗而言，即光纤余长在这一控制值上刚好被“吃”完。根据该参数和气象条件以及控制的弧垂，可计算在此条件下光缆的允许使用档距。因此，MAT是弧垂-张力-跨距计算的重要依据，也是表征ADSS光缆应力应变特性的重要证据。

RTS

额定抗拉强度

又称为极限抗拉强度或破断力，指承载截面（主要计纺纶）强度之和的计算值。实际破断力应≥95%计算值（光缆中任意元件的断裂均判为缆破断）。该参数并不是可有可无的，很多控制值与之相关（例如杆塔强度、耐张金具、防震措施等）。对光缆专业而言，如果RTS/MAT（相当于架空线的安全系数K）的比值不恰当，即使用了很多纺纶，而可用的光纤应变域很窄，则经济/技术性能比很差。通常，MAT约相当于40%RTS。

EDS

年平均应力

有时称为日平均应力，是指在无风无冰及年平均气温下，理论计算负载时光缆所受到的张力，可认为是ADSS在长期运行时的平均张（应）力。EDS一般为（16~25）%RTS。在此张力下，光纤应无应变、无附加衰减，即非常稳定。EDS同时是光缆的疲劳老化参数，据此参数决定光缆的防振设计。

UES

极限运行张力

又称为特殊使用张力，是指在光缆有效寿命期内，有可能发生超出设计负载时光缆所受的最大张力。意味着光缆允许短时过载，光纤可以在有限允许范围内承受应变，通常UES应>60%RTS。在此张力下，光纤应变<0.5%（中心管）及<0.35%（层绞），光纤会出现附加衰减，但在此张力解除后，光纤应恢复正常。该参数保证了ADSS光缆在寿命期间内的可靠运行。

8硬件设备编辑

所谓金具是指安装光缆使用的硬件。

1、耐张线夹

虽称为“线夹”，其实以螺旋预绞丝为佳（小张力和小跨距除外）。也有人称之为“终端”或“静端”金具。配置的依据是光缆的外径和RTS，一般要求其握着力≥95%RTS。必要时应与光缆作配合试验。

2、悬垂线夹

也以螺旋预绞丝型为好（小张力和小跨距除外）。有时被称为“中程”或“悬端”金具。一般要求其握着力≥（10-20）%RTS。

3、防振器

ADSS光缆多采用螺旋阻尼器（SVD），如果EDS≤16%RTS，可不考虑防振，当EDS为（16-25）%RTS时，需采取防振措施。如光缆安装在振动多发地区，必要时应通过试验确定防振方法。

4、接续盒

ADSS光缆接续盒一般采用铝合金制接头盒，这种接头盒可以直接用于室外，可以为光缆的接续提供很好的保护。

9实际应用编辑

ADSS光缆的设计施工是一项综合性的系统工程，本文针对ADSS光缆的结构特点、使用寿命、挂点的选择原则、配盘、解读弧垂张力表等方面进行论述，对ADSS光缆在特定环境中的运用给出一个较深入的认识。电力系统通信网的建设近几年来主要以ADSS光缆为主。ADSS光缆全称为全介质自承式光缆（AllDielectricSelf－Supportingaetialopticalcable），它采用特殊的绝缘材料，具有良好的绝缘和耐高温性能，抗拉强度高，可架设在电力线路的原有杆塔上，已成为电力系统组网的首选特种光缆。

1．ADSS光缆的结构特点

已生产的ADSS光缆从结构上可分为层绞式和中心束管式两类，其中层绞式光缆内有FRP的加强芯，重量比束管式略重。同时又由于其运行在高压环境下，根据电场强度又可分为AT护套耐电蚀型和PE护套标准型。ADSS光缆的特点如下：

（1）专为电力系统设计，是一种全绝缘介质的自承式架空光缆，它的结构中不含任何金属材料；

（2）全绝缘结构和较高的耐压指标，有利于在带电运行的架空电力线路上架设施工，不影响线路运行；

（3）采用抗拉强度高的防纶材料即能承受较强张力，满足架空电力线路的大跨距要求，又可防止鸟啄和人为的枪击；

（4）ADSS光缆的热膨胀系数较小，在温度变化很大时，光缆线路的弧度变化很小，且其重量轻，它的履冰和风荷也较小。

2．ADSS光缆的使用寿命

ADSS光缆架设在高压输电线路上，其一般寿命在25年以上，而影响其寿命的因素很多，

主要的因素有：

（1）杆塔附近的高压感应电场梯度变化较大、高压感应电场对光缆有强烈的电腐蚀。一般KV及以下架空电力线路用PE型，110KV及以上线路用AT型；

（2）对双回路的杆塔，由于线路的一回路停电或线路改造，在选择挂点时要加以考虑；

（3）线路经过有盐雾酸气的工作地带时，化学物质会腐蚀光缆外皮，其耐电保护套受损，易受到电弧的伤害；

（4）施工不当造成外皮伤害或磨损等，在长期的高压电场中运行，其表面易腐蚀，而外护套平整光滑的光缆能有效地减少电腐蚀而延长寿命。

3．光缆挂点的选择原则

（1）光缆应悬挂在电场强度较小的位置，即AT型护套≤20KV?m?PE型护套≤20KV?m；

（2）光缆在水平和垂直方向上的投影不应与导线和地线出现交叉，以免在风偏和摆动时产生鞭击；

（3）光缆不应与杆塔产生摩擦和碰撞；

（4）光缆必须保持与居民区、铁路、公路、通信线路和其他电力线路的安全距离；

（5）悬挂光缆的金具必须装在杆塔可承受侧向拉力的塔材上，使杆塔受力最小。

其中，高压感应电场的大小一般有ADSS光缆生产厂家根据电力设计院的初步设计进行核

算，给出不同杆塔型号的电场强度大小及分布图，再结合施工具体难易程度，最终确定光缆的挂点位置。在专门的应用软件中，只要按既定的坐标系提供杆塔的相线坐标、相线线径、地线类型、线路的电压等级等，就可得到一幅感应电场分布图，因此，在初步设计的准备阶段，线路资料的详尽可靠是整个工程质量的保障。

4．光缆典型挂点的选择

根据对各种杆塔电场强度的计算结果，满足电场强度要求的挂点可分为高、中、低挂点3种方式。高挂点一般施工难度大，运行管理不方便；而低挂点在对地安全距离方面存在一些问题，且易发生盗窃事件。一般在信息网工程中采用中挂点方式。

110KV线路耐张杆、门型杆、双回路铁塔、钢管单杆、水泥单杆等，光缆可挂在第一层横担下300～500mm间的位置。

5．ADSS光缆的配盘

光缆的配盘是光缆定货施工中的重要问题。当采用的线路及状况明确后，就要考虑光缆的配

盘，明ADSS光缆产品在给定的使用条件下的弧垂张力特性，与实际的工程应用不同，必须予以重视。需注意弧垂张力表中的档距是实际档距，准确地说是孤立档的实际档距，即耐张段只有一段时的档距。在实际工程中，应先求出该耐张段的代表档距，再从弧垂张力表中查出与该代表档距数值相同或相近的那一档所对应的弧垂和张力数据。切记此时的弧垂一般为复合弧垂，通过风偏角，求出水平弧垂和垂直弧垂，在此代表弧垂，代表张力，代表档距的理论值基础上，计算出实际的数据。在控制条件中，风荷控制与ADSS光缆的机械性能有关，通常出现在600m以上的大档距，30ms以上大风的情况下，ADSS光缆的重量轻于导线，它的风偏角大于导线的风偏角，较易伸长。这就有可能造成在大风中ADSS光缆与导线相碰。

尽管设计计算较为复杂，但在小档距的情况下，如代表档距小于100m时，通常取架线弧垂为0.5m，代表档距在100m与120m之间时，架线弧垂为0.7m，ADSS光缆的弧垂最低点不应低于导线弧垂最低点。实际施工中，常在耐张杆的连续档中，选择中间档或接近中间档的较大档距，悬点高差较小者作为观测档。如档数在7～15档时，则应在两端分别选2个观测档，常见的观察方法有等长法和异长法观测弧垂，也可用张力测量法观测弧垂。

ADSS光缆工程设计施工是一项复杂的系统工程，涉及到机械，电气，气象条件，施工人员的素质等许多方面，距市区马路：5.5m；

1-10kV电力线：2.0m；

距一般道路：5.0m；

35-110kV电力线：3.0m；

距屋顶：0.6m；

154-220kV电力线：4.0；

距树枝：2.0m；

距供电线接户线：0.6m；

距河流(船帆顶)：1.0m；

距霓虹灯及铁架：1.6m。

2 、 安装位置确定原则

① 确保输电线路安全运行；

② 安装位置的感应电场强度应小于12kV/m；

③ 避免与电力线发生 鞭击；

④ 距地面及障碍物有足够的安全距离；

⑤ 架设及维修方便。

3、 电力线电场强度计算

根据电力线的电压等级及杆塔塔头布置，利用《电力工程高压送电线路设计手册》中“电场 强度及其计算”一节里所介绍的镜像法及计算公式可算出杆塔与电力线周围任意点的电场强 度，并可用计算机将结果绘图，可得一电位曲线图。