光纤余长是决定OPGW光缆安全运行的重要因素,光纤余长并不是越大越好,也不是越小越好。光纤余长是光缆生产过程中重要的工艺参数,也是影响因素较多的工艺参数,是确定光缆各种性能的重要工艺指标。根据OPGW光缆的结构型式,通过设计和生产控制合适的余长范围,即最小余长和最大余长。
一、光纤束在不锈钢管中的状态
目前,我国电力通信系统应用的OPGW光缆主要包括中心管式和层绞式两种结构型式,这两种结构均采用松套式不锈钢管光单元。不锈钢管中的光纤束受纤膏保护,处于游离状态,其主要表现为:
1、在不锈钢管光单元中,所有的单根散光纤最终分布状态均为束状形;
2、在不锈钢管内光纤有余长的情况下,光纤束会自动形成正反空间螺旋曲线,且曲率半径相等。
二、不锈钢管光单元光纤余长设计方法
不锈钢管内的光纤余长称之为一次余长。选取不锈钢管光单元一个节距的光纤束,进行一次余长计算。光纤束在不锈钢管中自动形成的正反空间螺旋线,其节距在受力或温度变化情况下自动调控重新发生变化,余长随之发生变化。当有阻力或外力阻止其自动调整时,如纤膏硬化或不锈钢管内部不光滑导致光纤不能重新自由浮动,光纤会产生沿线长度分布的附加衰减或小的台阶(测试仪器OTDR上的显示)。
在低温情况下,光纤束节距变小,空间弯曲半径也变小;在受拉力情况下,节距会变大,余长会变小。对于层绞式OPGW光缆,当一次余长被拉长抵消后,光纤在不锈钢管中的平均位置会改变,一般向一侧移动,并开始影响二次余长;对于中心管式OPGW光缆,光纤余长与光单元一次余长一致,不存在二次余长。
三、层绞式OPGW光缆二次余长设计方法
不同于中心管式OPGW光缆,层绞式OPGW光缆光单元处于第一层,因此增加了光纤的二次余长,形成了综合余长。对于层绞式OPGW光缆,一次余长偏大易产生附加衰减,故一次余长在满足光缆运行的条件下应尽量做小,二次余长做大。光缆二次余长与3个指标有关:与绞合节距Q平方成反比、与R成正比、与Rm成正比。根据这一理论,若需要大的二次余长,层绞式光缆设计中心线尽量用大的单线,生产绞合节距做小,以满足抗拉性能要求。
目前常用的OPGW光缆结构型式中,层绞式光缆中心线直径一般都比内层单线直径大0.1~0.2 mm,就是基于中心线尽量用大的单线这个原则。OPGW光缆结构确定后,设计余长作为标称值,以指导生产过程的余长控制。


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