電力特種光纜現場熔接及改進研究

摘要：電力系統通信網是以電網的安全生產及管理為第一原則，中繼局多，功能強，可靠性高，電力特種光纜作為電力信息傳輸主要介質，光纖損耗是影響通信可靠性的重要因素，光纜熔接質量是其中的一個關鍵環節。文章對電力特種光纜的熔接損耗及現場工具的改進進行了研究和分析。

關鍵詞：電力特種光纜;光纜熔接;損耗

前""言：電力系統通信網是我國專用通信網中規模較大、發展較為完善的專網。電力系統光纖通信承載的業務主要有語音、數據、寬帶業務、IP等常規電信業務;電力生產專業業務有保護、安全自動裝置和電力市場化所需的寬帶數據等。特別是保護和安全自動裝置，對光纜的可靠性和安全性提出了更高的要求。

一、電力特種光纜熔接的戶外環境特點

電力系統是由電能的生產、輸送、分配和消費組成的一個整體。為實現跨區域、長距離電能的輸送，電力系統建設了遍及各地的高壓輸電線路;為滿足城鄉廣大民眾生產生活用電需求，又有縱橫交錯、密布街道村莊的輸配電桿路和溝道。可以說，高、中、低壓輸配電線路是目前覆蓋面最為廣大的網絡基礎設施，而且它基礎堅固，較之其它網絡如電信、廣電網絡等有著更高的可靠性。

電力特種光纜是附加于電力線和加掛于電力桿塔上的光電復合式光纜。電力系統光纖通信與其它光纖通信系統最大區別之一就是通信光纜的特別性。電力特種光纜受外力破壞的可能性小，可靠性高，雖然其本身造價相對較高，但施工建設成本較低。經過多年的發展，目前電力特殊光纜制造及工程設計已經成熟，特別是OPGW和ADSS技術，在國內電力特殊光纜已經開始大規模的應用，如三峽工程中的長距離主干OPGW光纜線路等。特種光纖依托于電力系統自己的線路資源，避免了在頻率資源、路由協調、電磁兼容等方面與外界的矛盾和糾葛，有很大的主動權和靈活性，但缺點是嚴寒酷暑，沙塵雨雪，戶外光纜熔接環境較為惡劣。

二、造成光纖溶解損耗的原因分析

據《長途通信干線光纜傳輸系統線路工程驗收規范》，光纖接頭損耗應達到規定值：單纖平均接頭損耗≤0.1dB;光纖帶平均接頭損耗≤0.15dB。光纖的單個最大接頭損耗（個別）為0.3dB。其中也只是提到了，光纖衰減系數應符合設計規定。

影響光纖熔接損耗的因素較多，大體可分為光纖本征因素和非本征因素兩類。

1、本征因素。光纖本征因素是指光纖自身因素，主要有四點：（1）光纖模場直徑不一致;（2）兩根光纖芯徑失配;（3）纖芯截面不圓;（4）纖芯與包層同心度不佳。

2、非本征因素。影響光纖接續損耗的非本征因素即接續技術：（1）軸心錯位：單模光纖纖芯很細，兩根對接光纖軸心錯位會影響接續損耗。當錯位1.2μm時，接續損耗達0.5dB。（2）軸心傾斜：當光纖斷面傾斜1°時，約產生0.6dB的接續損耗，如果要求接續損耗≤0.1dB，則單模光纖的傾角應為≤0.3°。（3）端面分離：活動連接器的連接不好，很容易產生端面分離，造成連接損耗較大。當熔接機放電電壓較低時，也容易產生端面分離，此情況一般在有拉力測試功能的熔接機中可以發現。（4）端面質量：光纖端面的平整度差時也會產生損耗，甚至氣泡。（5）接續點附近光纖物理變形：光纜在架設過程中的拉伸變形，接續盒中夾固光纜壓力太大等，都會對接續損耗有影響，甚至熔接幾次都不能改善。

3、其他因素。其他因素的影響：接續人員操作水平、操作步驟、盤纖工藝水平、熔接機中電極清潔程度、熔接參數設置、工作環境清潔程度等均會影響到熔接損耗的值。

4、低損措施。（1）一條線路上盡量采用同一批次的優質名牌裸纖。對于同一批次的光纖，其模場直徑基本相同，光纖在某點斷開后，兩端間的模場直徑可視為一致，因而在此斷開點熔接可使模場直徑對光纖熔接損耗的影響降到最低程度。（2）光纜架設按要求進行。

敷放光纜應嚴格按光纜施工要求，從而最低限度地降低光纜施工中光纖受損傷的幾率，避免光纖芯受損傷導致的熔接損耗增大。（3）挑選經驗豐富的光纖接續人員進行接續。熔接大多是熔接機自動熔接，但接續人員的水平直接影響接續損耗的大小。接續人員應嚴格按照光纖熔接工藝流程圖進行接續。（4）選用精度高的光纖端面切割器來制備光纖端面。光纖端面的好壞直接影響到熔接損耗大小，切割的光纖應為平整的鏡面，無毛刺，無缺損，光纖端面的軸線傾角應小于1度，高精度的光纖端面切割器不但提高光纖切割的成功率，也可以提高光纖端面的質量。（5）熔接機的正確使用。熔接機的功能就是把兩根光纖熔接到一起，所以正確使用熔接機也是降低光纖接續損耗的重要措施。根據光纖類型正確合理地設置熔接參數、預放電電流、時間及主放電電流、主放電時間等，并且在使用中和使用后及時去除熔接機中的灰塵，特別是夾具、各鏡面和v型槽內的粉塵和光纖碎末的去除。每次使用前應使熔接機在熔接環境中放置至少十五分鐘，特別是在放置與使用環境差別較大的地方（如冬天的室內與室外），根據當時的氣壓、溫度、濕度等環境情況，重新設置熔接機的放電電壓及放電位置，以及使v型槽驅動器復位等調整。（6）接續光纜應在整潔的環境中進行。嚴禁在多塵及潮濕的環境中露天操作，光纜接續部位及工具、材料應保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準備切割的光纖必須清潔，不得有污物。切割后光纖不得在空氣中暴露時間過長，尤其是在多塵潮濕的環境中。但是光纜熔接收到客觀環境的限制，需要在光纜熔接裝置套件上進行改進，以盡量減少環境惡劣對光纜熔接質量的影響，已達到降低熔接損耗的目的。

三、現場光纜熔接裝置的改進研究

1光纜熔接現場存在的問題。目前電力光纜戶外熔接套件配置簡陋，戶外環境天氣經常變化，光纖端面制造要求清潔，而風塵天氣是對其最大的影響因素之一;當溫度低于零下時，對切割刀的滑速及精度會有影響，因此溫度也是影響熔接質量和效率的重要因素。戶外光纜熔接地點地勢經常會凹凸不平，且有可能會遇到沙地、土地、田地、及丘陵地帶的情況，因此熔接操作臺及工作椅的固定成為問題。另外冬天、夏天、雨雪天氣及蚊蟲叮咬等較惡劣的環境下工作，戶外光纜熔接人員有會發生凍傷、中暑、蚊蟲過敏等現象，因此熔接操作臺及工作椅的固定成為問題，光纜熔接臺的桌腿都為普通桌腿，在遇到不平的地面或者其他難以穩定放置光纜熔接臺的情況下，需要用工具將地面鏟平，成為戶外光纜熔接的阻礙。

2、帶風沙罩的多功能光纜熔接操作臺。為了解決上述現場難題，我們設計了一種不僅能夠遮阻擋風沙雨雪，還可以在嚴寒天氣下對切割刀進行加熱的帶風沙罩的多功能光纜熔接操作臺，如圖3.2-1至圖3.2-3所示，包括臺面1、光纜夾持器2和把手3、風沙罩4、加熱裝置5和防滑導熱墊6。

風沙罩4包括前支架41和罩布42。前支架41包括橫桿和固定在橫桿兩側的豎桿，當然，前支架41還可以為拱形結構。罩布42采用透明PVC材料。該風沙罩4的結構與嬰兒推車上的篷子相似。光纜夾持器2和把手3設置在臺面的前端，把手3位于兩個光纜夾持器2之間。

在臺面1的前端和左右兩端開設有相互連通的且與風沙罩4的前支架41匹配的凹槽11，罩布42的一端固定在前支架41上，另一端固定在凹槽11內，前支架41左右兩側的下端分別交接在臺面1左右兩側的凹槽11內。在前支架41與凹槽11的交接端設置有限位撐桿7，風沙罩4在打開后，限位撐桿7將前支架41固定。限位撐桿7包括滑槽71和撐桿72，

本操作臺的特點是在臺面上設置的風沙罩設置有限位開關，不僅有效防止了風沙罩因大風而晃動落下，而且用戶可根據自己的需求對風沙罩角度進行調節;在不使用時，風沙罩可以放在凹槽內，不占用空間。加熱裝置為電熱絲，在臺面的底部設置有電熱絲電源，在冬天可以對切割刀進行加熱，避免了由于溫度影響導致切割質量下降而產生的重復切割而導致的纖芯長短不一致問題。光纜夾持器和把手設置在臺面的前端;在臺面上設置有防滑導熱墊，即使在戶外地勢不平坦的情況下，光纜熔接期間的光纜熔接設備和工具也不至于滑脫;同時便于設備的散熱和對設備的加熱。

3、帶彈簧卷簾的多功能光纜熔接操作臺。在這種結構為防止風沙、花絮等漂浮物對熔接機的污損，我們設計了一種使用攜帶方便，擋風板可自由收藏的光纜熔接操作臺，該工作臺的三面設置有擋風板，并在前面的擋風板上設置有可蓋住上面的卷簾，如圖3.3-1至3.3-5所示，包括臺面1、支撐腿2和設置在臺面1上的夾持器3。

在臺面1的前端和左右兩側分別設置有一個前凹槽、左凹槽和右凹槽，在前凹槽、左凹槽和右凹槽內分別設置有前彈簧卷簾41、左彈簧卷簾42和右彈簧卷簾43，每一彈簧卷簾的卷軸的兩端固定在凹槽的兩端。在左凹槽和右凹槽的一側分別設置一個支撐桿槽11，支撐桿槽11可以設置在凹槽的左側或右側，圖3.3-1至圖3.3-4中左邊的支撐桿槽11設置在了左凹槽的右邊，右邊的支撐桿槽11設置在了右凹槽的左邊。在支撐桿槽11的兩端分別鉸接一支撐桿111，支撐桿111的一端優選的采用阻尼轉軸設置在支撐桿槽11一端，兩根支撐桿111可以放置在支撐桿槽11內，支撐桿111采用可伸縮支撐桿。在左彈簧卷簾42的拉桿421底部設置有固定支撐桿111頂端的圓孔，當支撐桿111打開后（即與臺面1垂直），拉桿421拉到支撐桿111頂端后，將支撐桿111頂端插入拉桿421底部的圓孔內，支撐桿111將拉桿421固定。在左彈簧卷簾42的拉桿421和右彈簧卷簾43的拉桿431上設置有相互匹配的粘扣帶44，使用時可將拉桿421和拉桿431通過粘扣帶44粘結在一起，粘結后狀態如圖4所示。在拉桿421和拉桿431的前端分別設置有用于掛前彈簧卷簾41的拉桿411的掛鉤4211和掛鉤4311，如圖3.3-3所示，前彈簧卷簾41的拉桿411可以掛在掛鉤4211和掛鉤4311上，這樣，即使不在臺面1前凹槽邊設置支撐桿也可以對前彈簧卷簾41上的拉桿411進行固定。在前彈簧卷簾41的卷簾底部設置有光纜通孔412。當然，也可以在左彈簧卷簾42和右彈簧卷簾43的卷簾底部也設置上光纜通孔。

本操作臺的特點是在臺面的前端和左右兩側分別設置有一個凹槽，在每一凹槽內設置有彈簧卷簾在不使用時不占用空間，方便攜帶;只采用三個彈簧卷簾即可實現上面、前面和左右兩面的遮擋，不僅降低成本，而且操作方便。，在臺面左右兩側的凹槽一側分別設置一個支撐桿槽，在支撐桿槽的兩端分別鉸接一支撐桿，支撐桿為可伸縮支撐桿;在臺面左右兩側的彈簧卷簾的拉桿底部設置有固定支撐桿頂端的圓孔，在左右兩側的彈簧卷簾的拉桿上設置有相互匹配的粘扣帶，并在每一拉桿的前端設置有掛鉤;在每一彈簧卷簾的卷簾底部設置有光纜通孔。夾持器的下夾持部上設置有固定螺紋孔，在臺面上設置有與固定螺紋孔對應的若干螺紋孔，下夾持部通過螺栓固定在臺面上，夾持器的上夾持部通過螺栓固定在下夾持部上。

4、光纜熔接臺固定裝置。電力特種光纜戶外熔接時，路面凹凸不平，光纜熔接臺無法平整放置，為了解決這種現場難題，我們設計了一種便于固定光纜熔接臺的光纜熔接臺固定裝置。如圖3.4-1至3.4-4所示，包括熔接臺1、桌腿2和固定裝置3。

桌腿2為金屬中空管，在桌腿2的底部內設置有固定裝置3。固定裝置3包括地釘31、拉簧32和擋塊33，地釘31是下端為尖端的金屬桿。在地釘31的上部固定有拉桿311，拉桿311與地釘31垂直，拉桿311直接焊接在地釘31上即可;對于拉桿311，為了使地釘31在插入地面時可以用腳踩拉桿311使地釘31插入地面，拉桿311設計成折疊式，折疊式拉桿包括交接的兩部分，當需要用腳踩時，打開拉桿311后可增大腳底與拉桿311的接觸面積，方便踩踏。

在桌腿2的下部豎直方向開設有滑槽21，在滑槽21的上端一側設置有與其連通的卡槽22，當地釘31縮回到桌腿內時，將拉桿311移動到卡槽22內卡住。拉桿311穿過滑槽21后與位于桌腿2外側的擋塊33焊接在一起。

如圖3.4-3所示，拉簧32套置在地釘31上，拉簧32的下端固定在桌腿2內側底部，上端固定在地釘31的上部，這樣，當拉桿311從卡槽22內移動到滑槽21后，在拉簧32的作用力下，地釘31可向下移動。

如圖3.4-3和圖3.4-4所示，為了防止地釘31在縮回到桌腿2內時將泥土帶入桌腿，在桌腿2的底部設置有刮環4，刮環4可以是硬質塑料環，也可以是橡膠環，當地釘31往回縮的過程中，地釘上的泥土就可以被刮環4擋在外面。

本操作臺的特點是它在光纜熔接臺的桌腿上設置有固定裝置，固定裝置的地釘可以伸縮到桌腿內，在使用時可彈出，操作非常方便，解決了光纜熔接臺在戶外不容易固定的難題。

四"小"結

綜上所述，通過分析光纖熔接損耗產生的機理，針對電力光纜熔接現場的環境特點，提出了減輕惡劣環境對光纖熔接的影響的有效措施，并申請了三項國家專利，同時便于攜帶，操作方便，減少了光纜的浪費，保障了光纖熔接的成功率，提高熔接人員的工作效率，降低光纖熔接損耗。

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