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自承式光缆在长杆档架空方式中的应用.pdf

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自承式光缆在长杆档架空方式中的应用.pdf

上传人:青山代下 2024/5/21 文件大小:835 KB

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文档介绍:该【自承式光缆在长杆档架空方式中的应用 】是由【青山代下】上传分享,文档一共【5】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【自承式光缆在长杆档架空方式中的应用 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。自承式光缆在长杆档架空方式中的应用摘要:从光缆的架空方式出发,在长杆档情况下,通过对吊线式和自承式两种方式的比较,得出自承式架空方式优于吊线式架空方式的结论。阐述了采用自承式架空方式应首选中心束管式自承式光缆的理由。关键词:自承式;吊线式;冰凌;风速;长杆档一、概述:光缆线路的敷设是光缆网络建设的一个重要环节,选择正确的敷设方式是光缆线路安全性的重要保证,在光缆的敷设过程中,架空方式因其施工难度较小,工期短,易检修等特点而日益得到了广泛的应用。但在具体的工程实施中受地理条件的限制,常会出现一些跨档距离远远超过标准杆距的情况,即长杆档的现象。架空光缆敷设方式可以利用原有的架空明线杆路,节省建设费用、缩短建设周期。架空光缆挂设在电杆上,要求能适应各种自然环境。架空光缆易受台风、冰凌、洪水等自然灾害的威胁,也容易受到外力影响和本身机械强度减弱的影响,因此架空光缆的故障率高于直埋和管道式的光纤光缆,但对于地下障碍太多,自然环境太恶劣的地方(比如塌方,大冲沟,冻土等),一般架空光缆更有其优越性,在某些情况下,架空光缆是光缆敷设的最好解决办法,如跨河、陡坡或跨越高速公路等。二、长杆档下的两种敷设方式比较常用的架空光缆大体上分有两种敷设方式,一种为吊线式,另一种为自承式。①吊线式:先用吊线紧固在电杆上,然后用挂钩将光缆悬挂在吊线上,光缆的负荷由吊线承载的敷设方式。②自承式:用一种自承式结构的光缆,光缆呈“8”字型,上部为自承线,光缆的负荷由自承线承载的敷设方式。所谓长杆档,是指超过正常档距的杆档。但在实际工程中,根据光缆的配盘情况,通常有档距超出500m的跨越档。吊线式架空以其成本较低、易操作等特点,而在工程中得到广泛的应用。但对于长杆档情况下,吊线式架空方式又有其不足之处。下面对两种方式作一比较。(1)吊线式。①对于长杆档的情况,通常需要采用辅助吊线的方式,这样造成杆上附件多,正辅吊线连接复杂;②吊线式敷设时,施工人员需上电杆,上吊线进行挂钩、固定等操作,这样势必给施工人员带来很大危险性;③易受冰凌和大风的影响,光缆线路上的附件越多,吊线越长,迎风面积就会越宽。同时冰凌面积也同样增加,给光缆的安全造成极大的威胁。要增加光缆的安全性,势必要加大吊线的程式以及加固附件等,这样直接造成建设成本的增加。(2)自承式。①自承式光缆的特点是光缆呈“8”字型,上部为自承线,光缆的负荷由自承线承载,因此,即使在长杆档情况下,也不需采用辅助吊线;②在施工时,施工人员做吊线与光缆的固定等操作,施工人员的安全也有保障;③由于不架设辅助吊线,降低了附加负荷(冰凌和风速等)对光缆线路的影响。这样,如果选择一种重量较轻,而自承线强度足够大的自承式光缆,就可以保证光缆线路的安全性。三、自承式光缆的比较自从80年代以来,自承式光缆经过了近20年的发展,现广泛应用于实际工程中的自承式光缆(ADSS)可分为层绞式和自承式两大类。下面对两种类型的光缆作一分析比较。)运行环境分析光缆的设计与其使用环境密切相关。由于采用自承式架空敷设,所以在安装过程及运行过程中,ADSS光缆将承受较大的张力。其所受张力的大小的决定因素为:杆/塔档距(跨距);要求的弧垂(离地净空距离);光缆自重;光缆所受附加负荷(冰凌负荷、风荷等)。由于光缆在受应力(拉力)作用时将产生应变(伸长),而光纤由超高纯度的SiO包层及部分掺杂GeO的纤芯构成,所以其断裂伸缩率较小,同时在长期22应力的作用下,光纤的寿命及性能将受到极大的影响。所以在进行光缆设计时,一方面应尽可能使光缆所受应力减小;另一方面,在光缆受力的情况下,应尽量避免光纤受力,即光缆应对其内的光纤起保护作用。在一般情况下(不存在显著高差),可用下面的公式近似表示ADSS光缆的弧垂与其所受力之间的关系。式(1)中,S为弧垂;W为光缆单位长度的等效重量(在无附加的冰荷、风荷时,即为光缆的自重);L为档距(跨距);F为张力(光缆所受牵引力)。在实际工程中,L,S变化较小,因此,若要使ADSS光缆所受力小,则光缆的等效重量应相应较小,即在保证性能的前提下,ADSS光缆越轻越好。考虑外界气候条件的影响,ADSS光缆所受的附加负荷可由下面的公式进行计算。式(2)中,W为单位长度光缆所受的冰凌负荷;d为光缆外径(mm);t为履冰i厚度(mm);r为履冰比重(kg/m);g为常数(N/kg).i3式(3)中,W为单位长度光缆所受风荷;d为光缆外径(mm);C为空气动力学W形状系数:从公式(3)可以看出,ADSS光缆所受附加负荷与光缆的外径成正比。在相同的敷设条件下,为了减小光缆所受的附加负荷,应尽可能减小光缆的外径。从上面分析,我们可以得出如下结论:自承式光缆应尽可能使其自重小,外径小。2)光纤的余长分析由于采用自承式架空敷设,所以在安装和运行过程中,ADSS光缆都将会受到较大的应力(张力)作用。为了避免光纤受力,在ADSS光缆的设计中,应考虑较大的光纤余长(光纤在光缆内的富余长度)。对于ADSS光缆的两种典型结构而言,其实现光纤余长的机理不一样。分别说明如下:对于层绞式结构,其光纤余长由其结构决定。层绞式结构采用单向螺旋绞合方式,此时光纤的路径为螺旋线。光纤的余长可用下式进行计算。式(4)中,A为光纤余长;d为松套管内径(mm);D为松套管外径(mm);dx为中心加强件的外径(mm);p为松套管的绞合节距(m)。考虑绞合元件数为6,d=D。对于常用的松套管结构,考虑其抗侧压性能,,为方便计算,取d/D=。则上式可写成:另外,由于绞合原因,光纤在空间上呈弯曲状态,轨迹为螺旋线,其曲率半径可用下式计算。式(5)中,r为光纤的绞合半径,针对上面的假设,此时r=D。所以对于中心管式结构,光纤的余长由结构及工艺共同决定,即对于相同结构的光缆,可根据具体应用要求,通过生产工艺获得不同的余长,中心束管式光缆实现余长的机理如图1所示。这里,光纤以螺旋状态装入中心松套管内,取d=,光纤的余长为:式(6)中,d为中心松套管内径;p为光纤的螺旋节距。由于光纤以螺旋状态放置在中心松套管中,所以呈弯曲状态,其曲率半径可用以下计算:由于对光纤的最小弯曲半径有一定限制(从光纤寿命及宏弯损耗角度考虑),。以此为基础,本文对层绞式结构及中心束管式结构的光纤余长与缆芯外径的关系进行了计算,其结果如图2中的小圆点所示。图2中较大的余长值是因为未考虑一根松套管内数根光纤时其等效空间将减小的情况,但这一影响对两种结构的光缆是一样的。由图2可以看出,在相同缆芯外径下,中心束管式具有更大的光纤余长。也即是,对光缆提出相同余长的要下(由具求体的应用所决定,如线路档距,最大风速、最大覆冰等),中心束管式ADSS光缆可以具有相对较小的外径。在实际生产中,我们也可以发现,层绞式ADSS光缆的结构的确比相应规格的中心束管式ADSS光缆外径大,重量重。两家著名国际公司所生产的ADSS光缆的结构尺寸及重量用表1作一比较。(包括机械性能测试,传输性能测试、环境性能测试等),两种结构的ADSS光缆均能通过试验要求,其结果如表2所示。在拉伸试验的过程中,由于中心束之高束管式ADSS光缆的光行张力时(在线路运行过程中遇到如外物倒塌所造成对光缆的意外冲击等),不会因较大的侧向压力而引人微观弯曲,所以不会产生由微弯损耗所致的附加衰减。这意味着,在一些意外情况下,中心束管式ADSS光缆表现出更为优越的抗外界张力的性能。综上所述,从两种结构的ADSS光缆各种性能的比较,可以看出,中心束管式光缆在相同条件下具有较小的外径,较轻的重量和较小的附加负荷(冰凌负荷、风荷等),因而相应减小了光缆的安装张力,对光缆提供了更好的保护,并降低了安装光缆对杆/塔的影响。通过对光缆架空方式的比较,笔者认为,在自然条件比较恶劣的地方,对于长杆档的架空线路,应尽量选择使用自承式架空方式,而光缆应首选ADSS中心束管式光缆。自承式光缆(GYTC8S架空光缆):。11元/米