尹鋒雷，周禮文

(江蘇宏圖高科技股份有限公司，江蘇 無錫214092)

0 引言

隨著我國光纖通信事業(yè)迅猛發(fā)展，各種類型的通信光纜及電力特種光纜得到了越來越廣泛的應(yīng)用。近年來光電復(fù)合纜的使用也日益增多，應(yīng)用場合的環(huán)境也越來越復(fù)雜，這對光電復(fù)合纜提出了更高的要求。本文介紹的光電復(fù)合纜，是根據(jù)用戶特殊要求設(shè)計的，該纜直接敷設(shè)于湖泊底部，也適用于淺海。該纜在滿足光纖通信的同時，能為通信設(shè)備供電，是一種比海底光電復(fù)合纜結(jié)構(gòu)簡單、成本便宜、性價比高、結(jié)構(gòu)新穎的光電復(fù)合纜。

1 總體要求

該水下光電復(fù)合纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵在于，該纜必須具備一定的抗側(cè)壓能力、較大的抗拉能力、良好的阻水性能以及防腐蝕能力。該復(fù)合纜除了具備通信用的光單元和供電用的電單元外，同時還要有相應(yīng)防水結(jié)構(gòu)和抗拉結(jié)構(gòu)單元，必須保證在正常的工作條件下，纜的光、電傳輸性能穩(wěn)定。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與選材

(1)電單元。電單元的功能是為通信設(shè)備供電。根據(jù)通信設(shè)備功率大小、線路長度情況和復(fù)合纜的總體結(jié)構(gòu)，電單元的導(dǎo)體選用1.5 mm2的銅導(dǎo)體?？紤]到絕緣線芯能阻水，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)采用符合GB/T 3956—2008規(guī)定的單芯用第1種實心導(dǎo)體。絕緣層采用交聯(lián)聚乙烯，絕緣層厚度是按照GB/T 12706.1低壓電力電纜標(biāo)稱截面1.5 mm2絕緣厚度設(shè)計。

(2)光單元。光單元是由光纖和保護材料構(gòu)成的部件。常規(guī)光電復(fù)合纜結(jié)構(gòu)中，考慮到光電分離，接續(xù)方便，習(xí)慣采用非金屬光單元。考慮該光電復(fù)合纜應(yīng)用于水下，光單元應(yīng)具有較強的防滲水能力、抗側(cè)壓能力及防腐蝕能力。同時，該光電復(fù)合纜采用24芯G652D光纖。如采用非金屬光單元，則光單元最小外徑達到8 mm以上。如采用緊套光纖組合，24根緊套光纖的排列將大大增加復(fù)合纜的直徑，還影響縱向阻水性能。綜合以上因素，考慮到與電單元匹配，最終選用 2.9 mm不銹鋼管作為光單元。不銹鋼管采用激光無縫焊接，管中除了光纖還填充了吸氫纖膏，光單元的抗側(cè)壓、防腐蝕能力強，抗拉強度高。采用全封閉的結(jié)構(gòu)，防水性能優(yōu)良。

(3)抗拉單元。用戶要求光電復(fù)合纜拉斷力比較大，在海纜中常用的鎧裝材料有:粗圓鋼絲、扁銅線、雙粗圓鋼絲和雙扁銅線。綜合考慮纜的拉斷力、總體結(jié)構(gòu)和性價比，復(fù)合纜的抗拉單元選用15根 2.9 mm的高強度鍍鋅鋼絲，其抗拉強度達到1 590 MPa以上，而普通型僅為1 310 MPa。抗拉元件不僅為光電復(fù)合纜提供拉力，使纜在加工、敷設(shè)過程中，光單元在復(fù)合纜受到40%RTS(抗拉強度)后，仍能保證光單元內(nèi)光纖基本不受力，光纖無明顯附加衰減，還為纜提供了被覆保護，提高了纜的抗側(cè)壓性能，對光單元和電單元提供全封閉保護。

(4)纜芯。纜芯是由電單元、光單元、抗拉元件絞合而成，纜芯間隙中充分填充防腐阻水纜膏，纜芯外繞包一層阻水帶。

(5)護層。護套材料采用高密度聚乙烯，該材料加工方便，綜合性能優(yōu)良。

(6)電纜結(jié)構(gòu)。設(shè)計的光電復(fù)合纜主要由光單元、電單元、抗拉元件、護套組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 光電復(fù)合纜結(jié)構(gòu)圖

3 制造工藝

(1)電單元。銅導(dǎo)體在拉絲時選用聚晶模具以保證導(dǎo)體表面光滑、圓整、無毛刺。絕緣擠塑過程中，應(yīng)加強火花在線檢測，減少電單元質(zhì)量隱患。

(2)光單元。光單元主要考慮防氫損、防滲水、防漏焊，具有一定的抗側(cè)壓性能，同時必須保證光纖有足夠余長且穩(wěn)定。采用UNIGEL公司的光纖填充專用油膏，能較好地解決氫損問題。合理的纖膏填充工藝，對光纖余長穩(wěn)定及阻水性能有較好的效果。在線余長測量裝置的使用，能更好地實時掌握光纖余長控制情況，確保光纖余長控制在2.5‰～3.5‰。

(3)成纜。成纜是復(fù)合纜的關(guān)鍵工序，成纜設(shè)備選用24盤籠絞機。該設(shè)備各絞合單元放線架為主動放線架，能自動調(diào)節(jié)反饋張力控制，合理設(shè)置各單元的放線張力，保證各單元在絞合過程中受力均勻，避免了各單元之間過度地擠壓及擦傷。設(shè)備上配備預(yù)成型絞合頭，對于高強度鍍鋅鋼絲，絞合時合理調(diào)節(jié)預(yù)成形量，保證纜芯絞合后不松股、不反彈。油膏采用壓力泵分層填充，合理設(shè)置壓力泵油膏流量和壓力，以保證復(fù)合纜的縱向阻水性能。

(4)護套。采用擠壓式擠出方式，合理設(shè)置擠出模具和合適的擠出溫度，使護層質(zhì)量緊密、表面光滑，無缺陷，同時采用火花在線檢測裝置，確保復(fù)合纜護套無缺陷。

4 復(fù)合纜的性能

復(fù)合纜的性能測試結(jié)果見表1。

表1 復(fù)合纜的性能測試結(jié)果

經(jīng)測試，該光電復(fù)合纜的各項性能均滿足用戶使用要求。

實際應(yīng)用于岸邊與湖中心通信基站的供電，總長度1 280 m，供電電壓為交流380 V。

5 結(jié)束語

隨著國家對近海、湖泊無人島的大力開發(fā)，短距離輸送電力及光纖信號的設(shè)備應(yīng)用會越來越廣泛，光電復(fù)合纜的使用也會越來越多。本文就客戶提出的要求，參考光纖復(fù)合架空地線及海底光纜的結(jié)構(gòu)，設(shè)計出滿足客戶使用要求的光電復(fù)合纜，也為開發(fā)其它光電復(fù)合纜打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］Q/GDW 521—2010光纖復(fù)合低壓電纜［S］.

［2］龔永超，何旭濤，孫建生，等.高壓海底電力電纜鎧裝的設(shè)計和選型［J］.電線電纜，2011(5):19-22.

［3］王宇飛，成 琦，許德玲，等.柔軟光電綜合纜的設(shè)計［J］.光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2012(4):21-23.