論ADSS光纜的空中接續(xù)

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電力線路上復(fù)掛的ADSS光纜越來越多，特別是農(nóng)網(wǎng)架空光纜幾乎全部是自承式ADSS光纜。由于其所處環(huán)境往往是比較復(fù)雜的城鎮(zhèn)環(huán)境。在實(shí)際運(yùn)行中，受城市、廠礦、公路建設(shè)改造、農(nóng)民燒荒等復(fù)雜原因，造成了光纜斷裂事故多發(fā)，且呈逐年上升趨勢(shì)。所以亟需找到一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用又高效的恢復(fù)斷纜的施工方法。

一、引言

目前處理此類故障的通行做法費(fèi)時(shí)費(fèi)工不經(jīng)濟(jì)，施工方法大致如下：更換光纜故障點(diǎn)所在一檔或所在耐張段的全部光纜，即將故障點(diǎn)光纜一檔或幾檔范圍內(nèi)的光纜整個(gè)切除，找一段新的同樣芯數(shù)的ADSS光纜用以替換，重新架設(shè)在桿塔上，然后在新架設(shè)光纜的兩端桿塔設(shè)兩個(gè)接頭盒，將新舊光纜熔在一起，便恢復(fù)了原有的光纜通道。這種施工方法存在的主要問題是需要的時(shí)間長(zhǎng)，一般從發(fā)現(xiàn)斷纜到恢復(fù)最快也得兩到三天，有時(shí)半個(gè)月或更久。究其原因：一是由于要新架設(shè)一段光纜，需要準(zhǔn)備材料：通常需要以下材料：光纜幾百米、光纜金具2至10套，接頭盒余纜架2個(gè)、引下線夾若干。而每次的材料型號(hào)規(guī)格都不盡相同，金具和光纜之間也存在匹配問題，所以一般情況下都是現(xiàn)行采購(gòu)，最快也得2至5天。二是現(xiàn)場(chǎng)的熔接，需要具備良好的天氣狀況，晚上以及下雨下雪天一般情況下是不能進(jìn)行操作的。即使天氣條件允許，熔接一個(gè)頭子也需要2小時(shí)左右。兩個(gè)頭子就是4個(gè)小時(shí)。綜上所述，很難做到真正意義上的搶修。這種施工方法越來越難以滿足電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展和要求。

二、實(shí)施方案

本項(xiàng)目主要研究電力系統(tǒng)ADSS光纜在空中（非桿塔上）的接續(xù)方法，主要用來實(shí)現(xiàn)電力線路上ADSS自承式光纜在運(yùn)行中出現(xiàn)斷纜故障時(shí)，在不增加和不更換光纜的情況下直接進(jìn)行空中接續(xù)，一次性快速搶通。以及在電力線路改線等特殊情況下使用。主要設(shè)想的方案是：完全利用舊光纜，不再架設(shè)新的光纜。將舊光纜從故障點(diǎn)剪斷，將舊光纜的兩個(gè)頭子和專門用于空中接續(xù)的“ADSS光纜空中接續(xù)接頭盒”進(jìn)行連接。如此便實(shí)現(xiàn)了光纜通道的快速恢復(fù)。

以下是對(duì)于本技術(shù)方案的詳細(xì)描述：

假設(shè)某10千伏線路上的光纜在“X”處被掛斷，見圖1，光纜搶修步驟如下：

第一步：見圖2，將故障點(diǎn)兩側(cè)的光纜從本檔內(nèi)的桿塔上解下，方法是將用來固定光纜的連接件從桿塔上的抱箍上解下（只解開其中的U型環(huán)即可），而光纜上的預(yù)絞絲不動(dòng)。再將兩側(cè)相鄰的兩檔光纜以同樣方法解下。如此故障光纜就徹底拖在了地上，拉在一起直至兩個(gè)頭相距2米以內(nèi)，以便于下一步操作。

第二步：將光纜故障點(diǎn)的兩個(gè)頭去除損壞部分，進(jìn)行剝離處理，采用半開剝方法，以節(jié)約光纜長(zhǎng)度。開剝好后，將光纜的兩個(gè)頭子分別穿置于“專用接頭盒”上的梭形線夾兩邊溝槽內(nèi)，并固定緊。

第三步：將光纖剝?nèi)ネ扛矊樱鹨徊迦虢宇^盒內(nèi)的對(duì)接孔內(nèi)（內(nèi)含光纖連接器）。與預(yù)制光纖實(shí)現(xiàn)精密對(duì)接。接頭盒分為A盒和B 盒，A盒和B盒之間有預(yù)制光纜連接（長(zhǎng)約2―5米）。通過上述操作，就實(shí)現(xiàn)了舊光纜與接頭盒中預(yù)制光纜的力學(xué)連結(jié)和光纖連結(jié)。

第四步：見圖3，將光纜按原位置掛在桿塔上，便完成了恢復(fù)光纜通道的操作。

三、關(guān)鍵技術(shù)的論證

本技術(shù)方案的關(guān)鍵是可用于ADSS光纜空中接續(xù)的“專用接頭盒”，此接頭盒與普通ADSS接頭盒相比主要有以下三點(diǎn)不同，一是內(nèi)置了用來空中接續(xù)光纜的梭形線夾（或者直接連接預(yù)絞絲的受力桿）；二是采用光纖冷接，省去了熔接的麻煩，三是內(nèi)置了預(yù)制光纜和光纖連接器。如圖：

下面對(duì)本技術(shù)方案涉及到的兩個(gè)主要技術(shù)問題作一簡(jiǎn)單的論證：

1.“空中接頭盒”產(chǎn)生的集中荷載對(duì)光纜弧垂和光纜受力的影響，如下：

假定接頭盒懸掛在線路檔距的中間，即最大弧垂處，作如下計(jì)算：

在沒有懸掛“空中接頭盒”時(shí)的光纜弧垂如下：

F1=rl2/8a

懸掛“空中接頭盒”后的光纜弧垂如下：

F2= rl2/8a+lqb/2al

因集中荷載而增加的弧垂：

F=F1-F2=lqb/2al=qb/2a

其中：l-檔距，m；q-集中荷載的單位截面荷載，N/mm2；b-集中荷載至懸掛點(diǎn)的距離，m；

a-光纜水平應(yīng)力，N/mm2；r-光纜線材的比載，N/m*mm2；

下面，來計(jì)算一下采用使集中荷載達(dá)到最大情況下的方案時(shí)對(duì)弧垂的影響，即假定采用帶有預(yù)絞絲連接件和預(yù)制光纜的“空中接續(xù)接頭盒”，集中荷載就等于A盒和B盒的重量再加上兩條預(yù)絞絲的重量。接頭盒的主要材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)輕型工程塑料，預(yù)絞絲為鋁包鋼。經(jīng)實(shí)物計(jì)量，其整體重量約為50N，分布長(zhǎng)度為5m。設(shè)光纜外徑為13mm，護(hù)拉強(qiáng)度為11000N，則表中參數(shù)值q=0.01N/mm2，b≈l/2*1.03，a=100N/mm2

根據(jù)上式計(jì)算，當(dāng)檔距為100米時(shí)，增加的弧垂F≈2.6mm，當(dāng)檔距為300米時(shí)，增加的弧垂F≈8mm，可以看出，在采用使集中荷載達(dá)到最大的方案時(shí)（即A、B盒加預(yù)絞絲方案），對(duì)光纜弧垂的影響也微乎其微。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度變化對(duì)弧垂的影響。

再看一下對(duì)光纜工作應(yīng)力的影響，以100米檔距，弧垂1.2米為例：根據(jù)力的分解列如下公式：?jiǎn)挝患泻奢d對(duì)光纜的拉力T=mg/2COS（ε/2），其中：m-集中荷載的質(zhì)量，g=9.8N/kg，ε-集中荷載處光纜弧垂切線角。集中荷載按分布1米考慮，理論作用點(diǎn)按1分米考慮，則m=0.5kg，ε=178.6°，則T=204N，對(duì)光纜增加的工作應(yīng)力=204N/110mm2=1.85N/mm2，相當(dāng)于增加了工作應(yīng)力的1.8%，增加了額定抗拉強(qiáng)度的0.45%，小于常規(guī)狀態(tài)下風(fēng)載對(duì)光纜應(yīng)力的影響。完全在光纜運(yùn)行承受的范圍之內(nèi)，

2.在采用了預(yù)制光纖和光纖冷接方法后，光纜接頭的衰耗情況：預(yù)制的光纖連接器能做到精確對(duì)芯，光纖對(duì)接處有軸向貼緊力，光纖對(duì)接時(shí)，兩光纖端面間隙幾乎為零，在不加匹配液的情況下，連接損耗小于≤0.1～0.3dB，小于現(xiàn)有光纖快速連接器。加了匹配液后，可以達(dá)到和熱熔接一樣的效果。經(jīng)過以上論證，所述ADSS光纜空中接續(xù)法是切實(shí)可行的，而且在已運(yùn)行的光纜中做過類似試驗(yàn)，運(yùn)行良好。

四、結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)施后，有益效果主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.ADSS空中接續(xù)法與常規(guī)的搶修ADSS光纜故障施工方法相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.施工時(shí)間大大縮短，是傳統(tǒng)方法的十分之一或更少，原因在于減少了重新架設(shè)新光纜用以替換舊光纜的環(huán)節(jié)，以及因此帶來的材料匹配和采購(gòu)等。一般材料采購(gòu)期為3天至半個(gè)月，架設(shè)一個(gè)耐張段的光纜也需要3至4個(gè)小時(shí)左右。而本專利技術(shù)方案只需要解光纜和掛光纜，綜合用時(shí)也就1～2小時(shí)左右。再就是接頭盒采用預(yù)制光纜、預(yù)制光纖連接器、以及冷接的方法，省去了熔接的環(huán)節(jié)，冷接方法按24芯算一個(gè)頭子只需要5分種，而熔接則需要1小時(shí)左右。b.費(fèi)用亦大大降低，是傳統(tǒng)方法的五分之一或更少，主要原因是節(jié)省了大量材料，包括一個(gè)耐張段的光纜以及所涉及到的桿塔上的光纜金具， 以及熔接的費(fèi)用。這些費(fèi)用一般需要1～2萬(wàn)元左右，而接頭盒的費(fèi)用和原接頭盒的費(fèi)用基本相當(dāng)。再就是施工費(fèi)用亦明顯降低。

2.該項(xiàng)目中光纜快速接頭盒與現(xiàn)有技術(shù)相比存在以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

a.接續(xù)時(shí)間短，常規(guī)的接頭盒均采用熱熔接進(jìn)行接續(xù)，所耗時(shí)約在2小時(shí)左右，本發(fā)明所述接頭盒采用改進(jìn)的冷接技術(shù)，可以將接續(xù)時(shí)間縮短至十五分種以內(nèi)。b.接續(xù)成本低，用有常規(guī)接頭盒光纜接續(xù)除了接頭盒的費(fèi)用外，熔接費(fèi)用約在每芯30元左右，以24芯為例，一個(gè)頭子連工帶料約需要1000～1300元。用本發(fā)明所述接頭盒來進(jìn)行光纜接續(xù)，基本上就是材料費(fèi)本身，人工費(fèi)大大降低，一個(gè)頭子連工帶料的費(fèi)用約在300～700元左右。可以降低50%以上。c.采用本發(fā)明所述接頭盒進(jìn)行光纜接續(xù)，不需要攜帶熔接機(jī)、切割刀，剝線鉗等大量工具，只帶少量的比如開纜刀、螺絲刀便可。d.操作簡(jiǎn)單方便，不需要專門的技術(shù)人員來操作，普通施工人員參照說明書的步驟均可完成操作。述光纜快速接頭盒可用于光纜搶修、臨時(shí)工程光纜的接續(xù)、支線光纜、終端光纜的接續(xù)等，這些場(chǎng)合下，是普通接頭盒不可比擬的。

3. 該項(xiàng)目中ADSS錐形線夾與常用的預(yù)絞絲式金具相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.由于所述錐形線夾在同樣的握力下金具本體長(zhǎng)度大幅縮短，就大大降低了施工過程中由金具觸碰電線引發(fā)的安全事故的概率。b.所述錐形線夾一種型號(hào)就基本可以適用所有不同外徑的電力系統(tǒng)ADSS光纜，適應(yīng)范圍不小于5毫米。而預(yù)絞式金具在這方面的適應(yīng)性很差，只有0.5個(gè)毫米。幾乎一種外徑的光纜就的配一種預(yù)絞絲，否則握力達(dá)不到要求，相當(dāng)不便。所以在這方面，所述錐形線夾的性能是很優(yōu)越的。

總之，與傳統(tǒng)接頭盒相比，本項(xiàng)目中“ADSS光纜空中接續(xù)接頭盒”主要有兩方面的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：一方面做到了對(duì)光纜進(jìn)行力學(xué)意義上的連接，其結(jié)構(gòu)和光纜具有同樣的機(jī)械性能，在接續(xù)完成后能夠在接續(xù)點(diǎn)保持光纜的原有抗拉力；另一方面當(dāng)需要接續(xù)的兩根光纜不能拉在一起，還有一小段距離時(shí)（這種情況在斷纜故障中非常普遍），在接頭盒上預(yù)制了一小段光纜。用來充當(dāng)兩根需要接續(xù)的光纜之間的連接光纜。如此不用再架設(shè)新的光纜，可以做到快速搶修。今后將進(jìn)行小批量生產(chǎn)，將該成果應(yīng)用于電力通信網(wǎng)維護(hù)中，并積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。