陸春校，徐 眉，魏學(xué)志

(1.浙江富春江通信集團(tuán)，浙江 富陽311400;2.浙江工商大學(xué)國民經(jīng)濟(jì)學(xué)系，浙江杭州310018;3.浙江杭州電纜有限公司，浙江富陽311400)

0 引言

光纖復(fù)合低壓電纜(Optical Fiber Composite Low-voltage Cable，簡稱OPLC))是一種將光單元復(fù)合在低壓電力電纜內(nèi)，具有電力傳輸和光通信傳輸組合的電纜，也可稱為“電力-光纖”電纜，其適用于額定電壓0.6/1 kV及以下電壓等級。

2010年初，溫家寶總理在政府工作報(bào)告中提出建設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)”、“智能電網(wǎng)”，加快推進(jìn)“三網(wǎng)融合”等要求。國家電網(wǎng)提供的資料顯示，“電力-光纖”入戶可解決信息高速公路的末端接入問題，也可滿足智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)信息化、自動化、互動化的需求。即在提供電能的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)、廣播網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等三網(wǎng)融合的要求，為用戶提供更加便利和現(xiàn)代化的生活方式?！半娏?光纖”到戶能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的共建共享，大幅降低“三網(wǎng)融合”實(shí)施成本，提高網(wǎng)絡(luò)的綜合運(yùn)營效率，在節(jié)能環(huán)保方面有著明顯的優(yōu)勢。

1 光纖復(fù)合低壓電纜發(fā)展前景及市場預(yù)期

1.1 光纖復(fù)合低壓電纜將成為智能電網(wǎng)用戶接入端的首選方案

光纖入戶是發(fā)展智能電網(wǎng)的內(nèi)在要求，目前電網(wǎng)用戶端光纖化率幾乎為零。光纖復(fù)合低壓電纜(OPLC)是將光纖和電纜復(fù)合制造，在敷設(shè)電纜的同時(shí)完成了光纖入戶，產(chǎn)品毛利率高于普通光纜。基于使用OPLC方案與傳統(tǒng)的低壓電力電纜+光纜組合方案相比，只增加不到10%的材料成本，即可使綜合成本降低40%左右。同時(shí)，光纖復(fù)合低壓電纜的“電力-光纖”到戶在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了只需一次施工、一個(gè)通道、一次性解決線纜入戶的問題，可取代以往電線、網(wǎng)線、電話線、有線電視線等多條線路的多次施工，大大節(jié)約線纜資源和管道資源。

1.2 國家電網(wǎng)正在快速推進(jìn)“電力-光纖”入戶

國家電網(wǎng)已與中國電信簽署戰(zhàn)略合作，選定10個(gè)網(wǎng)省公司啟動首批試點(diǎn)小區(qū)，規(guī)劃2010年內(nèi)覆蓋4.7萬戶。電網(wǎng)以“只服務(wù)不競爭”的低姿態(tài)有利于獲得三網(wǎng)相關(guān)方的支持。預(yù)計(jì)在電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃方案最終確定后，“電力-光纖”入戶將迎來爆發(fā)性增長。智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)三網(wǎng)也將開始在用戶端走向融合，中國即將進(jìn)入多網(wǎng)融合(四網(wǎng)合一)的時(shí)代。

1.3 國家電網(wǎng)的積極推進(jìn)將催生OPLC新市場，提升OPLC需求

保守預(yù)測僅新建住宅對OPLC的年均潛在需求就超過350億元(64萬km/年)，預(yù)計(jì)2015年市場規(guī)?？蛇_(dá)到70億元，復(fù)合增速65%。預(yù)期未來10至15年，OPLC的研發(fā)將有助于確保國家發(fā)展四網(wǎng)合一，光纖到戶的政策執(zhí)行，同樣有利于相關(guān)企業(yè)的發(fā)展與壯大。

2 光電復(fù)合低壓電纜的結(jié)構(gòu)探討

光電復(fù)合低壓電纜(以下簡稱光電復(fù)合纜)因其功能的多樣，決定了電纜結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，但是合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以更好地實(shí)現(xiàn)和滿足纜的各項(xiàng)功能及其技術(shù)要求，并在符合性能要求的同時(shí)降低制造成本，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

結(jié)合光電復(fù)合纜的實(shí)際應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)通常由層絞式結(jié)構(gòu)的纜芯和護(hù)層兩大部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，護(hù)層又包括護(hù)套和外護(hù)層，后者按需要可有可無。

圖1 光電復(fù)合纜結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 纜芯結(jié)構(gòu)

纜芯是光電復(fù)合纜的主要功能部件，通常包括中心加強(qiáng)構(gòu)件、含松套光纖的光單元、饋電線、填充繩，可能有的扎紗、包帶、內(nèi)墊層及非金屬輔助加強(qiáng)構(gòu)件等部分組成。各主要部件的組成及功能如下:

(1)中心加強(qiáng)件。在纜芯中間添加一根高強(qiáng)度單圓不銹鋼絲或磷化鋼絲，也可為其它不易腐蝕或有保護(hù)層的鋼材構(gòu)成的鋼絲繩，以增強(qiáng)纜的強(qiáng)度，尤其適用架空敷設(shè)方式。作為纜的單圓鋼絲的楊氏模量應(yīng)不低于190 GPa;鋼絲繩的有效楊氏模量應(yīng)不低于170 GPa。如有必要，可在金屬加強(qiáng)構(gòu)件外擠制一層塑料護(hù)層。塑料的絕緣電阻和電壓擊穿強(qiáng)度等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)光電復(fù)合纜作為直接接入用戶端時(shí)，應(yīng)考慮到使用環(huán)境的因素，中間加強(qiáng)件宜為由無金屬材料組成。

(2)饋電線。作為光電復(fù)合纜的電單元，饋電線導(dǎo)體截面的設(shè)計(jì)選用應(yīng)根據(jù)供電電壓、傳送距離和被供電設(shè)備所消耗的功率等三者合理選取。目前城鎮(zhèn)居民區(qū)的低壓電網(wǎng)供電電壓通常為直流48 V或交流220 V，輸送電能的距離均不大于2000 m，一般采用三相四線制。在低壓電網(wǎng)中用的四芯電纜，除三相導(dǎo)體之外的一根線芯稱中性線，其作用是通過三相交流電的不平衡電流，降低金屬保護(hù)層受熱，增加電纜的載流能力，保證電纜的安全使用。并且饋電線導(dǎo)體載流能力應(yīng)滿足在正常工作條件下，不會產(chǎn)生明顯溫升，以保證光纖傳輸性能不受影響。

另外，由于光纖復(fù)合纜內(nèi)含光纖單元，又是直接進(jìn)入戶內(nèi)，所以低壓電纜的饋電線載流量設(shè)計(jì)較為關(guān)鍵。

(3)光纖。因光電復(fù)合纜中引入了光單元，實(shí)現(xiàn)了電力傳輸與光通信有效的復(fù)合。通常，光纖的核心部分為纖芯和包層，二者共同構(gòu)成介質(zhì)光波導(dǎo)，形成對光信號的傳導(dǎo)和約束，實(shí)現(xiàn)光的傳輸。為保護(hù)裸光纖，提高光纖的機(jī)械強(qiáng)度和抗微彎強(qiáng)度并降低衰減，光纖應(yīng)有涂覆層。

光電復(fù)合纜宜選用彎曲不敏感單模光纖(G657A)，用于成纜的單模光纖的涂覆層結(jié)構(gòu)及其剝除力、光纖強(qiáng)度篩選水平及其動態(tài)疲勞參數(shù)值、翹曲度、模場直徑、尺寸參數(shù)、截止波長、衰減系數(shù)和衰減不均勻性等均應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

纜芯的成纜，需由高控制精度成纜設(shè)備完成，將饋電線、光纖，以及為滿足纜芯圓整度和成纜工藝而選取的填充繩等，按照合理的絞合節(jié)距絞合在中間加強(qiáng)構(gòu)件外層。

(4)阻水結(jié)構(gòu)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定［1］，目前我公司尚存在一定的技術(shù)工藝問題，例如，按照我公司現(xiàn)設(shè)備功能狀況，半干式填充工藝可經(jīng)過設(shè)備的局部改造后，達(dá)到半干式的工藝要求，但全干式填充工藝，我公司目前在工藝技術(shù)、填充設(shè)備等方面均不具備生產(chǎn)條件，但全干式是發(fā)展的方向。

電纜內(nèi)的所有間隙均應(yīng)有有效的阻水措施，考慮到入戶纜的敷設(shè)及維護(hù)等特性，阻水填充方式應(yīng)采用半干式和全干式(首選推薦方式)。特別是將來智能電網(wǎng)光纖到戶，全干式光纜結(jié)構(gòu)是唯一必選方式。具體工藝如下:包帶(或內(nèi)襯套)及以內(nèi)的各絞合單元之間的間隙，應(yīng)連續(xù)放置阻水帶或阻水紗;在填充式纜中應(yīng)連續(xù)充滿阻水性復(fù)合物;包帶(或內(nèi)襯套)和護(hù)套之間的間隙，宜連續(xù)放置阻水帶或阻水紗，也可間隔設(shè)置阻水環(huán)。

2.2 護(hù)層結(jié)構(gòu)

電纜的外層由縱包搭接的皺紋鋼塑復(fù)合帶擋潮層和黑色聚乙烯護(hù)套組成，復(fù)合帶兩邊緣搭接處及聚乙烯套與復(fù)合帶之間應(yīng)相互粘結(jié)為一體，復(fù)合帶縱包后的皺紋應(yīng)軋制成環(huán)狀。護(hù)層也可根據(jù)纜敷設(shè)環(huán)境的不同，選擇不同的護(hù)層結(jié)構(gòu)，例如防蟻、防水、阻燃、低煙無鹵型護(hù)套等。

3 結(jié)束語

本文僅對光電復(fù)合低壓電纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，對該纜主要功能部件進(jìn)行分析論述，但是，由于光電復(fù)合纜功能的多樣性，纜的結(jié)構(gòu)也具有一定的復(fù)雜性和特殊性，因此，在纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需求對結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)更改或調(diào)整，以此來滿足對纜的性能需求及實(shí)際運(yùn)行的要求。

智能用電技術(shù)是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)手段之一。隨著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)工作的推進(jìn)，首批智能用電小區(qū)正在逐步開展建設(shè)，智能電網(wǎng)、智能用電將迅速進(jìn)入尋常百姓家。智能用電技術(shù)的發(fā)展和智能小區(qū)范圍的拓展不僅能為百姓打造更為安全、舒適、節(jié)能的生活環(huán)境，推進(jìn)分布式能源的應(yīng)用，同時(shí)也必將對上、下游產(chǎn)業(yè)鏈起到巨大的帶動作用。鑒于當(dāng)前“電力-光纖”技術(shù)即將登上電力建設(shè)舞臺，發(fā)展機(jī)遇時(shí)不我待，對于電纜制造企業(yè)來說是一次大踏步發(fā)展的良好機(jī)遇，尤其對于一些已經(jīng)同時(shí)涉足電力電纜和光纜產(chǎn)品制造的大綜企業(yè)，更是有著產(chǎn)品優(yōu)勢整合、研發(fā)等方面的巨大優(yōu)勢。

［1］YD/T xxxx—201x(報(bào)批稿) 接入網(wǎng)用光電混合纜［S］.

［2］沈昌國，李 斌，高宇亮，等.智能電網(wǎng)下的用電服務(wù)新技術(shù)［J］.電氣技術(shù)，2010(8):11-15.

［3］劉 恒，劉偉平，黃紅斌，等.一種新型光電復(fù)合纜在接入網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2005(1):23-25.