CN102243346A - 超低损耗、超低温度opgw光缆及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种超低损耗、超低温度OPGW光缆及其生产方法特别适用于远距离、大容量、低损耗的特高压长距离输电网络，可用于海拔高、低温严寒、气候干燥且复杂多变、多风沙等多种恶劣环境的通信领域。包括超低损耗光纤、G652D光纤、低温纤膏、第一不锈钢管、第二不锈钢管、内层高强度铝包钢线和外层高强度铝包钢线；在第一不锈钢管内安装有超低损耗光纤，并均匀填充有低温纤膏组成第一不锈钢光纤单元，在第二不锈钢管内安装有G652D光纤，并均匀填充有低温纤膏组成第二不锈钢光纤单元，第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层铝包钢线同步绞合，均匀涂抹有缆膏，外层采用外层铝包钢线进行绞合，形成双层铠装的超低损耗、超低温度OPGW光缆。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种超低损耗、超低温度OPGW光缆及其生产方法特别适用于远距离、大容量、低损耗的特高压长距离输电网络，可用于海拔高、低温严寒、气候干燥且复杂多变、多风沙等多种恶劣环境的通信领域。
背景技术
随着输送距离近700km的1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程的成功运行，中国建成了世界上正在运行的电压等级最高、技术水平最高、输送能力最强的输电线路工程，标志着中国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术上取得重大突破，并走在了世界的前列。随着向家坝～上海、锦屏～苏南±800kV特高压直流输电工程、淮南-上海1000kV交流双回输电线路等更多的特高压交直流输电线路的建成，中国将形成世界上最大的特高压长距离输电网络。为进一步提升电力线路通信技术水平，建设传输距离更远、传输容量更大、传输损耗更低的超长站距无中继光通信工程显得尤为重要。
青藏±400kV直流联网工程OPGW光缆线路是中国第一条高海拔、超低温地区长距离架空通信线路，由西宁-格尔木750kV输变电工程（1492公里）和格尔木-拉萨±400kV直流输电工程（1038公里）两部分组成。青藏联网工程的“世界之最”：
(1)距离最长的高海拔直流输电线路：线路最高海拔5300m，平均海拔4500m，其中海拔4000米以上地区占87%；
(2)穿越冻土里程最长的直流输电线路（多年连续冻土约565 公里）：需要采用“随开挖、随支护、早封闭、快衬砌”的施工方案，解决“含土冰层”、“富冰冻土”等技术难题；
(3)生态环境最脆弱的高海拔直流输电线路：海拔高、低温严寒、气候干燥且复杂多变、多风沙。努力建设具有高原特色的生态环保型工程。
（4）目前缺少一种适用于青藏±400kV直流联网工程OPGW光缆线路的OPGW光缆。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种超低损耗、超低温度OPGW光缆及其生产方法，是一种适用于远距离、大容量、低损耗的特高压长距离输电网络，可用于海拔高、低温严寒、气候干燥且复杂多变、多风沙等多种恶劣环境的通信领域。
ULL超低损耗光纤经OPGW生产工序即光纤着色工序、光单元造管工序、绞合成缆工序后，在1550nm下光纤衰减不大于0.175dB/km, G652D光纤经OPGW生产工序即光纤着色工序、光单元造管工序、绞合成缆工序后，在1550nm下光纤衰减不大于0.190dB/km。
由ULL超低损耗光纤和G652D光纤共同生产的OPGW光缆在超低温-60℃的恶劣低温下，光纤在1310nm和1550nm波长下附加衰减小于0.01dB。
OPGW光缆（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire）也称光纤复合架空地线。把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，一般称作OPGW光缆。
本发明的目的是为了结合青藏地区海拔高、温度低、昼夜温差大、多风沙天气等恶劣气候条件，对OPGW所用光纤、纤膏及OPGW配套金具附件等提出了更高的使用要求，有很多的技术及应用难点需进行研制攻关，以达到本工程环境及气象条件下的运行要求。
超低损耗、超低温度OPGW光缆及其生产方法是采取以下技术方案实现的：
超低损耗、超低温度OPGW光缆包括超低损耗光纤（ULL光纤）、G652D光纤、低温纤膏、第一不锈钢管、第二不锈钢管、内层高强度铝包钢线和外层高强度铝包钢线。在第一不锈钢管内安装有超低损耗光纤（ULL光纤），并均匀填充有低温纤膏组成第一不锈钢光纤单元，在第二不锈钢管内安装有G652D光纤，并均匀填充有低温纤膏组成第二不锈钢光纤单元，所述第一不锈钢光纤单元与第二不锈钢光纤单元的外径为φ2.5～φ2.7mm。第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层铝包钢线同步绞合，均匀涂抹有缆膏，外层采用外层铝包钢线进行绞合，形成双层铠装的超低损耗、超低温度OPGW光缆。
所述超低温度为-60℃超低温度。所述超低损耗光纤（ULL光纤）为美国康宁公司生产的超低损耗ULL光纤，简称ULL光纤，中国电力行业标准规定，在1550nm窗口下，光纤衰减不大于0.22dB/km，康宁ULL超低损耗光纤的衰减远远低于电力行业标准规定，所以称之为超低损耗光纤。所述 G652D光纤为无水峰单模光纤。所述第一不锈钢管和第二不锈钢管为304不锈钢管。所述低温纤膏为-60℃低温纤膏。
所述第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元采用纵包焊接结构；所述的高强度铝包钢线铠装单元为正公差铝包钢线，采用层绞式结构。
作为本发明的进一步改进，所述的光纤单元采用康宁ULL超低损耗光纤、G652D光纤、低温纤膏和不锈钢带纵包焊接而成，直径 φ2.5mm、φ2.7mm,壁厚0.2mm。为提高光纤单元的耐低温能力，即在超低温-60℃的恶劣低温下，光纤在1310nm和1550nm波长下附加衰减小于0.01dB，我们采用了耐低温纤膏和超低损耗光纤（ULL光纤）。采用高强度铝包钢线进行铠装，提高光缆的抗拉强度和承载能力，所述的高强度铝包钢线采用正公差型，高强度铝包钢线直径为 φ2.5mm、φ2.75mm、φ3.1mm和φ3.25mm,光缆抗拉强度大于137.4kN。
所述超低损耗、超低温度OPGW光缆为青藏±400kV直流联网工程配套OPGW光缆。
超低损耗、超低温度OPGW光缆生产方法如下：
1、将不锈钢卷材装到钢带放带架上，再通过钢带牵引机将钢带牵送到钢管成型台处，放带的张力要稳定，不能有抖动的现象，放带张力控制在80～90N。
2、在钢管成型台处将不锈钢带进行分切到成型模具所需的宽度，不锈钢带宽度为10.35mm，厚度为0.2mm,然后进入到φ3.4mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢管，同时将超低损耗光纤（ULL光纤）导入，光纤油膏通过气泵加压至0.2MPa，经过充油针填充进不锈钢钢管；再经过激光焊接机，将不锈钢带纵包成型后的纵向缝口焊接完整，焊接好后的不锈钢光纤单元，通过拉拔模具，进行拉拔，拉拔模口径尺是φ2.7mm和φ2.5mm,再经过履带式牵引机牵引便成了完整的不锈钢光纤单元。拉拔成型后的不锈钢光纤单元，经过牵引机送至收线架，牵引机的牵引力为90～110N,收上卷绕钢管的线盘上，即制成第一不锈钢光纤单元。第一不锈钢光纤单元的余长控制在2.0 -2.5‰。
3、在钢管成型台处将不锈钢带进行分切到成型模具所需的宽度，不锈钢带宽度为10.35mm，厚度为0.2mm,然后进入到φ3.4mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢管，同时将G652D导入，光纤油膏通过气泵加压至0.2 MPa，经过充油针填充进不锈钢钢管；再经过激光焊接机，将不锈钢带纵包成型后的纵向缝口焊接完整，焊接好后的不锈钢光纤单元，通过拉拔模具，进行拉拔，拉拔模口径尺是φ2.7mm和φ2.5mm,再经过履带式牵引机牵引便成了完整的不锈钢光纤单元。拉拔成型后的不锈钢光纤单元，经过牵引机送至收线架，牵引机的牵引力为90～110N,收上卷绕钢管的线盘上，即制成第二不锈钢光纤单元。第二不锈钢光纤单元的的余长控制在2.0 -2.5‰。
4、将第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层高强度铝包钢线同步绞合，均匀涂抹缆膏，外层再用外层高强度铝包钢线进行绞合，形成双层铠装的OPGW光缆，即制成超低损耗、超低温度OPGW光缆。
超低损耗、超低温度OPGW光缆可用于青藏±400kV直流联网工程OPGW光缆，结构设计合理，生产工艺方法独特，衰减损耗低，简单可靠，使用性好。
经本发明制作的超低损耗、超低温度OPGW光缆技术特点：
1、超低温光纤单元的光纤耐低温温度最高可达-60℃，高温最高可达+80℃。
2、ULL低损耗光纤经OPGW生产工序即光纤着色工序、光单元造管工序、绞合成缆工序后，在1550nm下光纤衰减不大于0.175dB/km, G652D光纤经OPGW生产工序即光纤着色工序、光单元造管工序、绞合成缆工序后，在1550nm下光纤衰减不大于0.190dB/km。
、由ULL低损耗光纤和G652D光纤共同生产的OPGW光缆在超低温-60℃的恶劣低温下，光纤在1310nm和1550nm波长下附加衰减小于0.01dB。
4、青藏±400kV直流联网工程OPGW光缆线路是中国第一条高海拔、超低温地区长距离架空通信线路，被称之为青藏联网工程的“世界之最”。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是超低损耗、超低温度OPGW光缆结构示意图,光缆规格型号为OPGW-2S2/(12B1(ULL)+20B1(G652D))(0/108-54.5)
图中标号：1、超低损耗光纤；2、低温纤膏；3、第一不锈钢管；4、第二不锈钢管；5、内层高强度铝包钢线；6、外层高强度铝包钢线；7、G652D光纤。
具体实施方式
参照附图1 ，超低损耗、超低温度OPGW光缆包括超低损耗光纤（ULL光纤）1、G652D光纤、低温纤膏2、第一不锈钢管3、第二不锈钢管4、内层高强度铝包钢线5和外层高强度铝包钢线6。在第一不锈钢管3内安装有超低损耗光纤（ULL光纤）1，并均匀填充有低温纤膏2组成第一不锈钢光纤单元，在第二不锈钢管4内安装有G652D光纤7，并均匀填充有低温纤膏2组成第二不锈钢光纤单元，所述第一不锈钢光纤单元与第二不锈钢光纤单元的外径为φ2.5～φ2.7mm。第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层铝包钢线5同步绞合，均匀涂抹有缆膏，外层采用外层铝包钢线6进行绞合，形成双层铠装的超低损耗、超低温度OPGW光缆。
所述超低温度为-60℃超低温度。所述超低损耗光纤（ULL光纤）为美国康宁公司生产的超低损耗ULL低损耗光纤，中国电力行业标准规定，在1550nm窗口下，光纤衰减不大于0.22dB/km，康宁ULL超低损耗光纤的衰减远远低于电力行业标准规定，所以称之为超低损耗光纤。所述 G652D光纤7为无水峰单模光纤。所述第一不锈钢管和第二不锈钢管为304不锈钢管。所述低温纤膏为-60℃低温纤膏。
所述第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元采用纵包焊接结构；所述的高强度铝包钢线铠装单元为正公差铝包钢线，采用层绞式结构。
作为本发明的进一步改进，所述的光纤单元采用康宁ULL超低损耗光纤、G652D光纤、低温纤膏和不锈钢带纵包焊接而成，直径 φ2.5mm、φ2.7mm,壁厚0.2mm。为提高光纤单元的耐低温能力，即在超低温-60℃的恶劣低温下，光纤在1310nm和1550nm波长下附加衰减小于0.01dB，我们采用了耐低温纤膏和超低低损耗光纤（ULL光纤）。采用高强度铝包钢线进行铠装，提高光缆的抗拉强度和承载能力，所述的高强度铝包钢线采用正公差型，高强度铝包钢线直径为 φ2.5mm、φ2.75mm、φ3.1mm和φ3.25mm,光缆抗拉强度大于137.4kN。
所述超低损耗、超低温度OPGW光缆为青藏±400kV直流联网工程配套OPGW光缆。
超低损耗、超低温度OPGW光缆生产方法如下：
1、将不锈钢卷材装到钢带放带架上，再通过钢带牵引机将钢带牵送到钢管成型台处，放带的张力要稳定，不能有抖动的现象，放带张力控制在80～90N。
2、在钢管成型台处将不锈钢带进行分切到成型模具所需的宽度，不锈钢带宽度为10.35mm，厚度为0.2mm,然后进入到φ3.4mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢管，同时将超低损耗光纤（ULL光纤）导入，光纤油膏通过气泵加压至0.2MPa，经过充油针填充进不锈钢钢管；再经过激光焊接机，将不锈钢带纵包成型后的纵向缝口焊接完整，焊接好后的不锈钢光纤单元，通过拉拔模具，进行拉拔，拉拔模口径尺是φ2.7mm和φ2.5mm,再经过履带式牵引机牵引便成了完整的不锈钢光纤单元。拉拔成型后的不锈钢光纤单元，经过牵引机送至收线架，牵引机的牵引力为90～110N,收上卷绕钢管的线盘上，即制成第一不锈钢光纤单元。第一不锈钢光纤单元的余长控制在2.0 -2.5 ‰。
3、在钢管成型台处将不锈钢带进行分切到成型模具所需的宽度，不锈钢带宽度为10.35mm，厚度为0.2mm,然后进入到φ3.4mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢管，同时将G652D导入，光纤油膏通过气泵加压至0.2MPa，经过充油针填充进不锈钢钢管；再经过激光焊接机，将不锈钢带纵包成型后的纵向缝口焊接完整，焊接好后的不锈钢光纤单元，通过拉拔模具，进行拉拔，拉拔模口径尺是φ2.7mm和φ2.5mm,再经过履带式牵引机牵引便成了完整的不锈钢光纤单元。拉拔成型后的不锈钢光纤单元，经过牵引机送至收线架，牵引机的牵引力为90～110N,收上卷绕钢管的线盘上，即制成第二不锈钢光纤单元。第二不锈钢光纤单元的的余长控制在2.0～2.5‰。
4、将第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层高强度铝包钢线同步绞合，均匀涂抹缆膏，外层再用外层高强度铝包钢线进行绞合，形成双层铠装的OPGW光缆，即制成超低损耗、超低温度OPGW光缆。
第一不锈钢光纤单元中超低损耗光纤(ULL光纤)和第二不锈钢光纤单元中G652D光纤的衰减要求高， ULL超低损耗光纤经OPGW生产工序即光纤着色工序、光单元造管工序、绞合成缆工序后，在1550nm下光纤衰减不大于0.175dB/km, G652D光纤经OPGW生产工序即光纤着色工序、光单元造管工序、绞合成缆工序后，在1550nm下光纤衰减不大于0.190dB/km。
第一不锈钢光纤单元中超低损耗光纤(ULL光纤)和第二不锈钢光纤单元中G652D光纤在低温-60℃环境下，光纤附加衰减要求高。光纤在1310nm和1550nm波长下附加衰减小于0.01dB。
所述双层铠装的OPGW光缆的铠装层外分别用高强度铝包钢线进行一层铠装和二层铠装，所述的高强度铝包钢线单丝的放线张力控制在10～12kg，高强度铝包钢线排列紧密，预应力定型，光缆截断后断面形状稳定，不发生铝包钢线松散。
超低损耗、超低温度OPGW光缆直径达到14.1mm～14.55mm,最大抗拉强度达到136.5KN，最小弯曲半径达到282 mm，超低损耗光纤成缆后1550nm衰减系数≤0.18 dB/km; G652D光纤成缆后1550nm衰减系数≤0.195 dB/km, 成缆后温度范围：安装温度-10℃至+50℃,运输和运行温度为-60℃至+80℃。
Claims (5)
1.一种超低损耗、超低温度OPGW光缆，其特征在于包括超低损耗光纤、G652D光纤、低温纤膏、第一不锈钢管、第二不锈钢管、内层高强度铝包钢线和外层高强度铝包钢线；在第一不锈钢管内安装有超低损耗光纤，并均匀填充有低温纤膏组成第一不锈钢光纤单元，在第二不锈钢管内安装有G652D光纤，并均匀填充有低温纤膏组成第二不锈钢光纤单元，第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层铝包钢线同步绞合，均匀涂抹有缆膏，外层采用外层铝包钢线进行绞合，形成双层铠装的超低损耗、超低温度OPGW光缆。
2.根据权利要求1所述的超低损耗、超低温度OPGW光缆，其特征在于所述第一不锈钢光纤单元与第二不锈钢光纤单元的外径为φ2.5～φ2.7mm。
3.权利要求1所述的超低损耗、超低温度OPGW光缆生产方法如下：
（1）将不锈钢卷材装到钢带放带架上，再通过钢带牵引机将钢带牵送到钢管成型台处，放带的张力要稳定，不能有抖动的现象，放带张力控制在80～90N；
（2）在钢管成型台处将不锈钢带进行分切到成型模具所需的宽度，不锈钢带宽度为10.35mm，厚度为0.2mm,然后进入到φ3.4mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢管，同时将超低损耗光纤导入，光纤油膏通过气泵加压至0.2 MPa，经过充油针填充进不锈钢钢管；再经过激光焊接机，将不锈钢带纵包成型后的纵向缝口焊接完整，焊接好后的不锈钢光纤单元，通过拉拔模具，进行拉拔，拉拔模口径尺是φ2.7mm和φ2.5mm,再经过履带式牵引机牵引便成了完整的不锈钢光纤单元，拉拔成型后的不锈钢光纤单元，经过牵引机送至收线架，牵引机的牵引力为90～110N，收上卷绕钢管的线盘上，即制成第一不锈钢光纤单元；第一不锈钢光纤单元的余长控制在2.0～2.5 ‰；
（3）在钢管成型台处将不锈钢带进行分切到成型模具所需的宽度，不锈钢带宽度为10.35mm，厚度为0.2mm,然后进入到φ3.4mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢管，同时将G652D导入，光纤油膏通过气泵加压至0.2 MPa，经过充油针填充进不锈钢钢管；再经过激光焊接机，将不锈钢带纵包成型后的纵向缝口焊接完整，焊接好后的不锈钢光纤单元，通过拉拔模具，进行拉拔，拉拔模口径尺是φ2.7mm和φ2.5mm，再经过履带式牵引机牵引便成了完整的不锈钢光纤单元，拉拔成型后的不锈钢光纤单元，经过牵引机送至收线架，牵引机的牵引力为90～110N，收上卷绕钢管的线盘上，即制成第二不锈钢光纤单元；第二不锈钢光纤单元的余长控制在2.0～2.5 ‰；
（4）将第一不锈钢光纤单元和第二不锈钢光纤单元与内层高强度铝包钢线同步绞合，均匀涂抹缆膏，外层再用外层高强度铝包钢线进行绞合，形成双层铠装的OPGW光缆。
4.根据权利要求3所述的超低损耗、超低温度OPGW光缆生产方法，其特征在于所述双层铠装的OPGW光缆的铠装层外分别用高强度铝包钢线进行一层铠装和二层铠装，所述的高强度铝包钢线单丝的放线张力控制在10～12kg，高强度铝包钢线排列紧密，预应力定型，光缆截断后断面形状稳定，不发生铝包钢线松散。
5.根据权利要求1所述的超低损耗、超低温度OPGW光缆，其特征在于超低损耗、超低温度OPGW光缆直径达到14.1mm～14.55mm,最大抗拉强度达到136.5KN，最小弯曲半径达到282 mm，超低损耗光纤成缆后1550nm衰减系数≤0.18 dB/km; G652D光纤成缆后1550nm衰减系数≤0.195 dB/km，成缆后温度范围：安装温度-10℃至+50℃,运输和运行温度为-60℃至+80℃。
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