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OPGW光纤光缆基本知识简介
一、背景介绍
光纤复合架空地线（OPGW），是将光纤单元放进架空地线中，把光缆和地线有机地结合在一起，在保证架空地线原有的电气和机械性能前提下，可进行音频、视频、数据等信息的传输。
OPGW光缆在电力系统中具有以下优点，使其成为一种广泛使用的理想通信手段：
- 可靠性高：与其他类型的光缆相比，OPGW光缆具有较高的可靠性。
- 适用于各种电压等级：OPGW光缆适用于各种电压等级的电力线路，且施工安装简便。
- 强大的承载能力：OPGW光缆可以承受较大的应力，对大风、冰凌等具有较强的承受能力。
- 有效的故障避免：由于被外层金属保护，OPGW光缆可以有效避免传统的电力通信系统由雷击、短路电流等原因导致的通信线路故障。
- 大容纳量：OPGW光缆可以容纳较大的光纤芯数。
- 长使用寿命：OPGW光缆的使用寿命较长，一般可达25～30年以上。
综上所述，由于上述优点，OPGW光缆在电力系统中被广泛应用作为一种理想的通信手段。
二、理论与技术调研
（一）光纤
光纤通信是以激光作为信息载体，以光纤作为传输介质的通信方式。光纤作为光纤通信的传输媒介。
1. 光纤的基本结构
光纤由两层或多层透明介质拉制而成，一般包含纤芯、包层和涂覆层三部分。
2. 通信光纤的类型
通信光纤通常可分为三大类：阶跃折射多模石英光纤、渐变折射多模石英光纤和单模石英光纤。G.652最简单的单模光纤，其亦被称为常规单模光纤或标准单模光纤。基于传输速率的不同，G.652光纤又被细分为了几类：
G.652A型光纤：10Gb/s系统传输距离可达400km，40Gb/s系统传输距离可达2km。
G.652B型光纤：10Gb/s系统传输距离可达3000km以上，40Gb/s系统传输距离可达80km。
G.652C型光纤：与G.652A型光纤相似，但可以工作在1360~1530nm波段。
G.652D型光纤：与G.652A型光纤相似，但可以工作在1360~1530nm波段。
3. 光纤特性分析
光纤损耗是指光信号在光纤传输过程中由于吸收、散射等原因导致光功率衰减的现象。光纤损耗主要受到本征损耗、制造损耗和附加损耗等因素的影响。通信系统所采用的光纤纤芯主要由石英玻璃（SiO2）组成，而石英光纤本身对温度并不敏感。因此，在极寒条件下，保证光纤的传输性能就需要关注光纤涂层的性能。
光纤涂层材料的性能会随温度发生变化，这可能导致光纤损耗在温度偏离室温的环境下增加。在极寒条件下，涂层材料的性能可能会受到影响，导致光纤损耗的增大。因此，在极寒环境下，需要特别关注光纤涂层材料的性能，并选择适合低温环境的高质量涂层材料，以确保光纤的传输性能和可靠性。
综上所述，光纤涂层的性能在极寒条件下对光纤损耗的影响至关重要。通过选择合适的涂层材料和优化设计，可以减小光纤在低温环境下的损耗，确保通信系统的可靠运行。
（二）光缆
尽管经过涂覆和套塑的光纤具有一定的抗压强度，但它们仍然不能承受弯折、扭曲、强拉伸以及侧向压力等力的作用，也无法适应极端温度、湿度等恶劣环境。
为了解决这些问题，光纤成缆技术被应用。光纤成缆是将多根光纤与各种保护元件组合起来，并进行封装，形成光缆的过程。这个过程包括选择适当的保护元件，如强化材料、金属护套和外护层，用于增强光缆的强度和耐久性。光纤成缆还包括合理的布线设计和组织方式，以确保光纤在光缆中的位置稳定和保护。
通过光纤成缆，光纤得到了更好的物理保护，能够更好地抵抗外界的压力和环境影响。这样，光缆就能够在各种复杂和恶劣的条件下安全可靠地传输光信号。
综上所述，光纤成缆技术通过将多根光纤与保护元件组合起来，形成光缆，以提供更好的物理保护和适应各种环境的能力，确保光纤传输的可靠性和稳定性。
1.光纤成缆的必要性
通信光纤在实际应用中之所以要成缆，主要有以下几个方面的原因：
1）光缆在工程中安装、敷设、检查与维修操作便利。
2）光缆能够更好地保护光纤，使其免受敷设过程中各种力对其产生的机械作用。
3）光纤成缆可以避免恶劣环境对光纤的性能造成影响。
2.光缆的结构
光缆是由若干根光纤与各种保护元件组合起来、封装成捆的实用导光线缆制品。通常情况下，光缆由缆芯、强度元件、阻水材料及护套四部分构成。其基本结构如上图所示。
电力通信光缆在配套通信系统中主要包括OPGW光缆、OPPC光缆、ADSS光缆以及光电复合缆。其中，OPGW光缆是电力骨干网常用的类型。
OPGW光缆的基本结构由一根金属保护管和金属（如铝包钢、铝合金等）铠装线绞合而成。它既具备通信功能，又能满足电力线路对机械和电气性能的要求。
OPGW光缆的金属保护管提供了对光纤的物理保护，同时也起到电气接地的作用，确保电力线路的安全运行。金属铠装线则提供了光缆的强度和抗拉性能，以适应电力线路的振动和应力环境。
在电力通信系统中，OPGW光缆承担着重要的角色。它不仅提供了可靠的通信功能，还能有效地利用电力线路的结构，避免额外的铺设成本。同时，OPGW光缆的设计和制造严格符合电力行业的标准和要求，以确保其稳定可靠的性能。
除了OPGW光缆，还有其他类型的光缆如OPPC光缆和ADSS光缆。它们在不同的电力通信应用场景中使用，根据具体需求选择适合的光缆类型。
总而言之，电力通信光缆在电力骨干网中起着重要的作用，其中OPGW光缆是常用的类型，具备通信功能同时满足电力线路的机械和电气性能要求。
3.光纤填充油膏
光纤填充膏是一种粘稠的半固体物质，由胶凝剂分散在基础油中形成。它的主要功能是防止光纤受水分侵蚀。此外，光纤填充膏还可以起到衬垫的作用，减缓光纤受到的震动、冲击和弯曲等机械力的影响。使用光纤填充膏可以更好地保护光纤的机械性能，延长其使用寿命。通过填充膏，光纤可以得到更好的保护，避免外界环境对光纤的不利影响，确保其正常运行和稳定传输。
4. OPGW光缆中的铝包钢
铝包钢是OPGW光缆的重要组成部分。由于普通钢材具有低温脆性，温度的降低对其力学性能指标有很大的影响。随着温度的降低，钢材的屈服强度（fy）和极限强度（fu）会而提高，而钢材的塑性、伸长率（δ）、截面收缩率（Ψ）等指标则会下降。
低温脆性是极端低温下体现钢材性能的主要指标，钢的低温脆性主要受到以下几个方面因素的影响：
1）合金元素
2）冶金工艺对低温脆性的影响
3）热处理对低温脆性的影响
（三）光缆金具
1. 金具金属构件
OPGW配套金具金属构件主要用于承受荷载，起到锚固或支撑OPGW光缆并使OPGW与杆塔进行联结的作用。常规OPGW金具铁质材料如Q235钢、35钢、中碳铸钢等，并非耐低温材料，并不适合在-70℃极端低温条件下使用（铝是非冷脆材料，可满足要求）。因此，通过研究钢材的临界脆性转变温度，选择合适的材料就显得尤为重要。
2. 金具高分子构件材料
在光缆系统中，OPGW接头盒盘纤板、密封圈以及OPGW悬垂线夹橡胶块等高分子材料也存在低温脆性的问题，这可以通过脆化温度来进行评估。随着温度的降低，高分子材料的分子链活动性逐渐减小，导致材料变得硬且易脆。脆化温度是指材料在受到冲击载荷时发生脆性破坏的温度，它代表了材料能够正常使用的最低温度限制。当温度低于脆化温度时，材料失去了柔韧性，容易发生断裂和折断，无法正常使用。因此，在寒冷环境下，特别是低于材料的脆化温度时，需要采取适当的措施来防止材料的脆性破坏，确保光缆系统的可靠性和持久性。
