对室外光缆来说,根据光缆使用及安装方式分为架空、管道、直埋、水下等几种常用光缆安装方式。架空光缆又可分为自承式和非自承式,8字形(F8)光缆以及ADSS光缆、OPGW、OPPC等沿电力线路杆塔敷设的光缆都可称之为架空光缆,非自承式即不可通过本体结构承担光缆自身重量及冰、风等荷载。管道光缆主要指沿电缆沟、槽以及穿越塑料管中进行敷设的室外光缆。直埋光缆是直接埋地的简称,按标准施工要求,光缆是比较娇气的,根据敷设地带环境,需要埋深一米左右,并在沟底铺细沙或软土进行掩埋等,可目前的实际应用基本没有按标准执行。水下光缆又包括轻型水下光缆、重型水下光缆和海底光缆。轻型水下光缆和重型水下光缆区别在于光缆可承受的抗拉力或侧压力。海底光缆也叫海洋光缆,分浅海光缆和深海光缆,在标准和很多专著上并不被列入水下光缆,而是单独列出,被一些厂家用于突出其特殊性,大江大河等水深较深水域布放的光缆,实际就应该看成是浅海光缆的一种。
按安装方式分类,其好处就是可以根据环境的不同,依照基本相同的要求或标准,很方便地设计出各种类似的产品结构。
1)架空光缆
因考虑成本,架空光缆主要用于郊外和农村等不适合于管道及直埋光缆的地区,相对于直埋和管道等光缆,架空光缆的用量是最大的。因长期处于室外,受到的环境影响或破坏较多,人们在历史经验基础上摸索出一些最基本的防护措施,因而形成目前的一些通用的,或说是标准的光缆结构。对非电力用的普通架空光缆,一般有GYTS和GYTA两种代表型式,光纤带光缆型号为GYDTS等,非金属光缆为GYFTY等,还有其他的一些变体型号。就架空光缆来说,其设计重点及考虑的防护措施如下。
(1)针对紫外线及自然环境对护套寿命的损害设计,采用非极性的聚乙烯护套(PE)材料,并添加合适比例的炭黑。在发生火灾有可能产生严重后果的区域,为避免光缆燃烧或光缆成为引火线,需要把聚乙烯护套改成聚氯乙烯(PVC)或低烟无卤阻燃材料(LSZH)。在空旷地域,可选PVC;隧道以及其他室内空间,建议采用LSZH。
(2)急剧的温度变化及较大的波动范围导致光缆材料热胀冷缩显著,进而对光纤产生拉力、压力、宏弯曲等。特别是北方地区四季气温以及白天黑夜温差较大,不合理的设计将导致通信“白天上班,晚上休息”的窘境,因此需要合理的光纤余长和合适的光缆加强元件。松套管结构是一个比较好的设计选择。但-30℃以下温度地区,不建议采用架空方式敷设光缆。
(3)因暴露于空中,光纤有被人类或动物伤害的可能,如枪击、车辆拖挂,动物的啃噬及粪便的腐蚀等。除了正常的护套,要求合适的厚度外,一般会增加金属铠装层,而且往往采用钢带铠装。但对于松鼠类啮齿动物的啃噬,常规结构的光缆并没有很好的防护办法,本书为此提出了几个新的缆型设计,具体参见本书第8章特种光缆。早期根据电缆的使用经验,直径大于19mm的线缆所遭受的鼠害比小于19mm线缆少得多,而直径大于43mm的线缆也有被鼠害的实例,所以加大缆径并非绝对安全。但是对于光缆,直径很少有超过19mm的,更何况达到43mm。在此情况下,有采用尼龙材料做外护套,期望通过表面光滑、高硬度的尼龙来阻止鼠害,但实际使用效果却并不理想。当外护层已经被破坏,铠装的钢带裸露大气中,很快也会被腐蚀穿。虽然有用铝带铠装的光缆作为架空用,但铝带更无法阻止松鼠等啮齿动物的啃噬。
(4)自承式架空8字形光缆就是把普通GYTA/GYTS等光缆和架设用的吊线在成缆时进行组合,该光缆能节省近乎一半的施工成本,大大提高施工效率,其结构本身没有其他的特殊性。ADSS光缆,如得到用户的使用,不仅节省了施工次数,还可以通过大档距设计,节省大量杆塔费用和其他附加费用,如青苗补偿、杆塔占用等,在国内理应得到大范围推广。
(5)电力架空光缆和上述常规光缆比,不管是结构、工艺,还是材料的应用,都相对特殊,所以在此不进行说明,后面的章节会详细介绍。(www.xing528.com)
2)管道光缆
管道光缆主要是在市区敷设。与架空光缆不同,管道光缆基本不会受紫外线伤害。虽然也受环境温度的影响,但相对小得多,特别是深埋的穿管光缆,人为破坏也少了很多。管道光缆会遭受水浸的威胁;在施工时,需承受更小弯曲半径的张力牵拉;在地下管道中,有被老鼠等小动物啃噬的风险。
从结构设计来说,架空光缆是可以用于管道光缆的。考虑到外护层一旦被破坏,如老鼠啃噬,施工时护套被撕裂等,钢带铠装层将有可能与水或其他腐蚀性液体接触,钢带便很快被锈蚀,水分子将无限接近光纤,导致光缆线路受损。为此,一般会将钢带换成铝塑复合带。其他的材料选择和结构设计与架空光缆没有太大的差异。
3)直埋光缆
在郊外一般采用直埋方式敷设光缆,只有在现场环境不能采用直埋方式,或影响线路安全、施工费用过高、维护难度大等情况下,才会采用其他敷设方式。直埋光缆受破坏的两个潜在威胁是载重车辆碾压以及人工挖掘。光缆在施工时外护层极大的可能会被摩擦、撕裂等,因此要求直埋光缆有必要的抗压能力和充分的防水措施。从结构上来说,双层护套或双金属带铠装被认为比较实用和可行的。直埋光缆受环境温度影响非常小,即使在北方,埋深也必须在冻土层以下,所以温度的影响就不像架空光缆那样大,也就不是设计考虑的重点。
4)水下光缆
当光缆路由不可避免地需要通过江、河、湖、浅海以及沼泽等时,需要采用水下光缆。根据路由条件,如是否有船只抛锚以及河床是否经常性地变动、冲刷等,需要考虑光缆能承受的抗拉力和抗侧压力,以及充分的防水能力。对光缆外护层的破坏主要是被锚钩破或水下生物的附着腐蚀。水下光缆可能会受到的外力,一般设计考虑短期拉力为20000N和40000N的单层细圆钢丝和双层细圆钢丝。缆芯采用GYTA型,也采用GYTA53型。
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