隨著電力通信的不斷發展，作為電力通信的最佳載體OPGW光纜的應用，已在國內外電力通信系統中被人們所接受，并得到迅速發展。但OPGW光纜的技術發展伴隨著電力系統的要求而不斷推陳出新。

OPGW光纜的結構繁多，并不像普通光纜那樣結構簡單，這是由于OPGW光纜既要滿足光通信的要求，又要滿足電力系統的地線機械性能和電氣性能。所以說OPGW光纜是一種特種光纜，它集光纜和地線于一體。因此對于OPGW光纜的技術要求就遠遠高于普通光纜，OPGW光纜不僅要有穩定的光傳輸性能，更要有具備地線的高可靠性能。

光纖單元的技術和結構的發展：

在OPGW光纜中，光纖單元是極為重要的主體。從20世紀70年代后期到21世紀初，OPGW光纜的結構發生了很大的變化，其變化的根源在于在OPGW光纜的運用中不斷改進所存在的問題，而結構的改進主要是光纖單元的改進，可以說光纖單元結構經歷了各年代的洗禮，目前不銹鋼管光纖單元被人們認為是目前最佳的OPGW光纜的光纖單元。下表例舉不同年代具有代表性的OPGW光纜的光纖單元，從技術上客觀地簡述其性能特點。

熱量對光纖單元的影響

1.“層絞纜芯 鋁管”的光纖單元：該結構的光纖單元是利用普通光纜的纜芯，在外層增加鋁管而形成早期的OPGW光纜的光纖單元。該光纖單元的制造過程中，采用普通光纜的纜芯，并在鋁管表面有缺陷時可進行修補，因此光纖單元的制造成本低。但該光纖單元在實際運用中發現了一些問題，已被歐美發達國家淘汰，其結構本身存在的不足之處。

由于光纖單元的纜芯采用普通光纜的纜芯，特別是外層的鋁管為良導體，鋁管的管壁厚度一般為1.5mm～5.0mm，在OPGW光纜受到短路電流沖擊時，在其鋁管上產生很大的電流，并由此產生高溫。

又由于纜芯被密封在鋁管內，而鋁管所產生的高溫很大部分向內傳遞，使纜芯直接受溫，嚴重時可使纜芯受熱變形，最終使光纖傳輸性能下降或斷纖。下圖1為：在OPGW光纜受到短路電流沖擊時，鋁管在某一短路電流流向時在鋁管內外壁周圍的溫度散發狀態。

圖1鋁管在受到短路電流時，其熱量散發的狀態

2.“鋁骨架 鋁管”的光纖單元：該光纖單元結構是將經涂敷(耐溫材料涂敷)的光纖直接絞合在鋁骨架槽內 鋁管而形成的，而光纖一般多采用緊包結構的光纖。該結構的光纖單元具有較強的抗側壓力，與“層絞纜芯 鋁管”的光纖單元相比較，由于采用了耐溫材料涂敷光纖，在鋁材產生高溫時，光纖受溫現象有了較大的改善。但由于光纖單元基本由鋁材組成，在OPGW光纜受到短路電流沖擊時，鋁材所產生的高溫仍密封在鋁管內，高溫對光纖的影響始終存在隱患。在短路電流的沖擊下，造成光纖斷纖以及光纖傳輸性能下降事件在我國南方地區曾經發生過。圖2為：在短路電流沖擊時，光纖單元的溫度散發分布情況。

圖2“鋁骨架 鋁管”在受到短路電流時，其熱量散發的狀態

從圖2可以看出，鋁材在短路電流沖擊下產生高溫，鋁骨架向外散發熱量的同時也向光纖散發熱量，鋁管在向外散發熱量的同時也向鋁骨架和光纖散發熱量，因此光纖會同時受到來自鋁骨架和鋁管的熱量影響，使光纖表面的溫度直線上升，對光纖的傳輸穩定性產生危害。

3.“不銹鋼管”的光纖單元：不銹鋼管用于作為光纖單元的松套管，是充分運用了不銹鋼材料的物理性能，即不銹鋼材料具有不良導體性和抗腐蝕性的特點，而這一特點，也正是光纖單元所希望的。在以不銹鋼管光纖單元為主體的OPGW光纜結構中，其光纜結構主要材料為：不銹鋼管光纖單元、AS線(鋁包鋼線)和AA線(鋁合金線)三種材料，并且充分運用了這三種材料的物理性能。在光纜結構中，將導電性能最佳的AA線安置在光纜結構的最外層，在光纜受到短路電流沖擊時，AA線將承擔大部分的短路電流并散發大部分的熱量，充分保護了光纖單元免受熱量的影響。

不銹鋼材料、AS線和AA線的導電性能為：

從大量的試驗結果驗證，以不銹鋼管光纖單元為主體的OPGW光纜，在受到短路電流沖擊時，熱量對光纖單元的影響遠遠小于以上二種光纖單元，這有效地保證了OPGW光纜的光纖傳輸性能的穩定性，這一技術的先進性已被人們所接受，以不銹鋼管光纖單元為主體的OPGW光纜已經成為世界各地電力通信的主流產品。

不銹鋼管光纖單元分為：單層不銹鋼管光纖單元和復合不銹鋼管光纖單元兩種結構，其結構的特點分析給讀者參閱。

通過大量試驗驗證，無論是單層不銹鋼管光纖單元還是復合不銹鋼管光纖單元，在短路電流的沖擊下，其不銹鋼管的管壁受溫溫度基本一致，其管壁的受溫溫度一般在145℃～168℃范圍內，由于不銹鋼管光纖單元的結構有所不同，管壁受溫后的熱量散發對光纖的影響也有所不同。對于單層不銹鋼管光纖單元而言，管壁溫度直接向纖膏和光纖散發，而對于復合不銹鋼管光纖單元而言，由于有內襯管的存在使管壁溫度向纖膏和光纖散發熱量大大減少，提高了光纖的溫度性能。OPGW光纜的同行們擔心，復合不銹鋼管光纖單元在高溫時，內襯管是否會收縮。這大可不必擔心，因為復合不銹鋼管光纖單元在生產過程中，不銹鋼管與內襯管的復合溫度在200℃～250℃。中天日立公司提供給“杭東變500 KV 出口線路”的OPGW光纜(光纖：60× G.6 52 12 × G.6 55 ，光纜短路電流容量301kA2s) ，在加拿大KING實驗室進行了①短路電流試驗②雷擊試驗，試驗驗證，光纖的溫度性能大大提高。下表和圖為試驗方法、試驗時的光纖衰耗值和復合不銹鋼管光纖單元的受溫曲線。試驗結果如下：

1)OPGW光纜的結構：

2)OPGW光纜短路電流的試驗方法：

OH-離子和H 離子對光纖的侵害

1.“層絞纜芯 鋁管”和“鋁骨架 鋁管”的光纖單元：

a)鋁管在生產過程中產生缺陷時或彎曲時的開裂：由于鋁管在生產過程中是通過擠鋁方式而形成鋁管，當鋁材有細微雜質時或鋁材脫節時就會在鋁管表面上產生缺陷(小氣孔、凹餡、裂痕等現象)。為降低生產成本，往往采取修補的方法對鋁管表面進行修補，而鋁管經過修補后其修補點在受到彎曲時應力釋放而容易產生開裂現象，從而使OPGW光纜的產品質量難以得到保證。鋁管開裂現象在我國也出現過。下圖3為：鋁管表面出現缺陷時的修補狀態和光纜彎曲后其修補點易產生的開裂狀態。

圖3：鋁管修補前后和受彎后的各種狀態

b)光纖單元的縱向滲水性能：由于鋁管的生產方式為擠鋁方式，為防止擠鋁的高溫對光纖單元纜芯的影響，擠鋁前在纜芯外層要繞包隔熱層。但隔熱層不具備滲水性能，因此以擠鋁方式而形成的鋁管其光纖單元的滲水性能難以解決。一旦鋁管開裂，水將通過開裂處滲入纜芯，OH-離子或H 離子滲透塑料松套管將影響到光纖，使光纖產生吸氫現象而使光纖的傳輸性能下降，直接體現在光纖的衰減直線上升。

2.單層不銹鋼管的光纖單元：由于單層不銹鋼管內僅有纖膏保護的光纖，當不銹鋼管表面受到細微的損傷時，將直接影響到光纖，對光纖的傳輸穩定性帶來直接的危害。

對單層不銹鋼管而言，由于不銹鋼管經過冷拔生產工序，其內應力較大。特別是當管壁上有微量缺陷時(如不銹鋼帶表面有污跡造成焊接不充分等各種因素)，在經過冷拔工序時由于內應力的作用，該微量缺陷有所增加，但有時目視也很難發覺。在形成光纜以后，存在質量的隱患。存在的微量缺陷(又如微量小孔)會使OH-離子或H 離子直接侵入到不銹鋼管內，對光纖產生危害而造成光纖傳輸性能的下降。圖4(缺）是國外進口的單層不銹鋼管光纖單元，由于微量缺陷經冷拔產生較大內應力，光纜在施工時發現不銹鋼管光纖單元有斷裂現象。

3.復合層不銹鋼管的光纖單元：由于復合層不銹鋼管內有內襯管和纖膏雙重保護光纖，所以當不銹鋼管表面受到細微的損傷時，將受到內襯管對光纖的保護，有效保證了光纖的傳輸穩定性。

光纖單元中光纖余長的控制

1.“層絞纜芯 鋁管”的光纖單元：由于“層絞纜芯 鋁管”的光纖單元采用二次被覆松套結構，因此光纖余長的控制比較容易并且余長分布也比較穩定，這一點大家都很了解，此光纖單元的結構與層絞式普通光纜的光纖單元結構是一致的。

2.“鋁骨架 鋁管”的光纖單元：由于采用鋁骨架結構，光纖單元余長僅有絞合余長，因此光纖的余長較小。在光纜受到外力拉力時，光纖受力較早，應力對光纖影響較大。

3.“單層不銹鋼管”的光纖單元：在單層不銹鋼管光纖單元中，光纖的余長難以控制。其原因是大直徑不銹鋼管在冷拔過程中將大量消耗光纖余長，使光纖的余長難以達到指定的范圍。這一問題在國外各家進口的光纖單元中已有多次事件發生。光纖的余長時長時短，對光纜的整體光纖余長帶來問題，具體反映在光纜的光纖損耗直線上升。

上述圖5（缺）所示，不銹鋼管在冷拔前后，光纖的余長發生了很大的變化。既光纖的余長的生產控制中難以達到理想狀態。國外多家公司在生產不銹鋼管光纖單元時，也時常出現過光纖余長達不到范圍要求的實例。

4.“復合不銹鋼管”的光纖單元：在復合不銹鋼管光纖單元中，光纖的余長容易控制。其原因是不銹鋼管無需進行冷拔，而內襯管就是采用二次被覆的成熟技術，使內襯管與不銹鋼管相結合而形成復合不銹鋼管，在管內的光纖余長不發生變化。

從圖6（缺）可以看出，在生產復合不銹鋼管光纖單元的過程中，由于有內襯管的存在，其光纖余長是不變的。復合不銹鋼管光纖單元的工藝技術是將成熟的二次被覆(松套管)技術與不銹鋼管焊接技術相結合的產物，它充分發揮了二次被覆(松套管)技術對光纖余長控制的成熟性。同時對于管壁對光纖的磨擦力而言，管壁內的光滑度對光纖也有不同程度的影響。光滑度越好對光纖的磨擦力影響越小，因為光纖在管內自由滑動時會與內壁產生一定的磨擦。單層不銹鋼管的管內壁，由于不銹鋼帶成型焊接時，內壁上多少存在著微量的凹凸不平焊接點，光纖在滑動時與凹凸不平焊接點的磨擦對光纖的安全存在隱患。復合不銹鋼管的管內壁是內襯管的內壁，內壁光滑圓整有利光纖的自由滑動，保證了光纖的安全性。