Page 35 - 网络电信2019年5月刊上

不同老化环境下OPLC中光纤机械性能的研究

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伏丽娜 ，郭毅 ，于晶 ，李树阳 ，罗桓桓 2
1.上海电缆研究所有限公司 上海 200093 2.国网辽宁省电力有限公司 沈阳 110004

摘要：在电力系统中，当受到强大的冲击电流时，电力光缆将在高于导体最高工作温度10%的温度场环境下
工作，长时间的高温老化工况状态对光纤复合低压电缆OPLC光单元中的光纤造成极大的负效应严重地影响了整个
电网的安全运行。针对上述问题，为了研究单模光纤受热前后机械性能变化情况，分析高温老化对光纤的损伤程
度，文章通过模拟高于以聚氯乙烯绝缘的OPLC导体温度10%的温度场环境，测试了不同温度和老化时间段下单模
光纤的断裂强度、断裂伸长率和光纤涂层剥离力等光纤机械性能，基于测试数据，运用线性拟合的统计方法，研
究了在该温度场环境下老化前后光纤机械特性的变化趋势。试验结果表明，OPLC中光纤的应力腐蚀敏感性参数比
涂覆剥离力特性受热更敏感，随着老化时间增长，不同老化时长后涂覆剥离力比应力腐蚀敏感性参数的差值变化
量更大，耐热性能更差。基于机械性能的测试结果，文章提出了增加光单元耐热层的优化意见。
关键词：光纤；光纤复合低压电缆；老化；机械性能

引言 一、OPLC及其热场环境
随着我国智能电网的迅速发展，电力光纤到户的示范应用 OPLC是一种将光单元复合在低压电力光缆内，既能进行电
逐步推广，电力光缆与光纤的应用环境变得越来越苛刻，例如 力信息传输，又能进行光通信传输的复合缆，其适用于额定电
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地震监测系统中的高压和高腐蚀环境等 。已有研究证明温度 压为1kV及以下的电力工程 。目前国内普遍采用的OPLC结构主
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是影响光纤传输质量的一个重要因素 ，随着人们对光纤大容 要有中心式和偏心式布置两种 。OPLC中的电力光缆缆线线芯
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量和精确传输需求的不断提升，由温度造成的光纤传输稳定性 是由铜或铝材质的金属导体以及绝缘体组成的，结构及要求应
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和精确度的变化也逐步受到关注 。 符合GB/T12706.1-2008标准。光单元由若干根光纤松套管加强
国内研究发现，电网中的光纤复合低压电缆（Optical 件和护层组成，且松套管与光纤束之间填充阻水油膏 。
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Fiber Composite Low-Voltage Cable,OPLC）在交流电力光缆 中国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理
运行时，其电力光缆中各部件的损耗（如导体损耗、绝缘介质 委员会在2013年发布的GB/T29839-2013《额定电压1kV（Um＝
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损耗和金属屏蔽等）会使电力光缆产生温升和热传递 。在热 1.2kV）及以下光纤复合低压电缆》国家标准中明确规定：绝
场环境下，OPLC中光纤受热后的机械性能变化极大地决定了电 缘混合料为聚氯乙烯的OPLC，在正常运行时，其导体最高温度
力光缆信息传输的稳定性及电力光缆的使用寿命。然而，通过 为70℃。OPLC在外界温度为20℃的情况下工作时，由于其中的
基于不同老化时长的环境模拟，对单模光纤受热前后机械性能 铜导体在运行过程中会产生热量，运行一段时间后铜导体温度
变化情况进行试验研究，可以较直观地研究热场对光纤寿命的 将稳定在70℃ 。当OPLC中通过很大的短路电流（如发生短路
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影响程度。因此，研究光纤机械性能随温度和时间的变化是非 故障或雷击）时，电力光缆将急剧升温 ，电力光缆中的金属
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常有必要的。 材料部分在不同的条件下将用不同的传热方式向电力光缆其他
本文根据OPLC的使用环境，模拟OPLC中光纤在极限高温热 部件进行热传递（如热传导、热对流和热辐射）。在这种情况
场环境中加速老化的试验环境，开展单、多模光纤的应力腐蚀 下，光单元中的光纤将在高于导体温度10%的热场环境下工作。
敏感性试验研究，基于不同老化情况的受试光纤在不同拉伸应
力和拉伸时间下光纤断裂应力和速率的测试数据，研究光纤机 二、试验方法
械性能随温度和时间变化的趋势。
1、光纤环境性能试验方法

网络电信 二零一九年五月 61