氣吹微纜技術(shù)在光纖復(fù)合低壓電纜中的應(yīng)用

任金玲，管新元，趙凱斌，錢子明，虞踏峰

(1.江蘇亨通電力電纜有限公司，江蘇 蘇州215234;2.江蘇亨通線纜科技有限公司，江蘇 蘇州215234)

0 引言

目前，市場上的光纖復(fù)合低壓電纜，其成品的光纖類別及容量都是既定的，電信運(yùn)營商通過光纖向家庭用戶與商務(wù)用戶提供最大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，然而，這種投資回報(bào)的不確定性以及隨著時(shí)間的推移，光纖容量及性能的不足都會(huì)顯現(xiàn)。

由于后期光纖用量的不確定性，為了使光纖復(fù)合低壓電纜的應(yīng)用更加靈活，并且降低投資成本，我公司結(jié)合“氣吹微纜技術(shù)”研發(fā)了一種氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜。該電纜提前為光纖通信單獨(dú)預(yù)留一通信管道，后期根據(jù)用戶不同時(shí)期的需求，采用氣吹敷設(shè)技術(shù)將微型光纜或高性能光纖單元吹入預(yù)留管道中。此種技術(shù)不但實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)“最后一公里”電力流和信息流的同步傳輸，而且解決了電線、網(wǎng)線、電話線、有線電視線等多條線路的多次施工，避免了重復(fù)建設(shè)干擾社區(qū)群眾正常生活和重復(fù)投資，使得用戶后期應(yīng)用光單元的便捷靈活性得到了很大提高。

1 氣吹微纜技術(shù)

1.1 氣吹微纜技術(shù)簡介

氣吹微纜技術(shù)是將高密度聚乙烯(HDPE)子管吹進(jìn)已敷設(shè)的HDPE或聚氯乙烯(PVC)母管中，根據(jù)不同時(shí)期的使用需求，分批次將不同類型的微型光纜吹進(jìn)子管中。氣吹微纜技術(shù)包括微管技術(shù)、微纜技術(shù)和氣吹技術(shù)三個(gè)部分，該技術(shù)的核心是利用氣吹技術(shù)將微管吹進(jìn)母管中，再將微纜吹進(jìn)微管中。氣吹微纜技術(shù)突破了現(xiàn)有管道布放的局限性，通過布放可重復(fù)利用管孔資源，大大提高了管孔的利用效率，便于隨時(shí)隨地進(jìn)行光纜分支，以及后期更換新光纖，在技術(shù)上保持領(lǐng)先。

1.2 氣吹微纜技術(shù)優(yōu)勢

氣吹微纜技術(shù)是先敷設(shè)母管，待線路建設(shè)完成后再吹入微管微纜，其優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

(1)微纜直徑小、重量輕，一次性氣吹長度更大，吹放速度更快，可有效縮短工程建設(shè)周期;氣吹普通光纜一般設(shè)計(jì)長度為2～3 km，而氣吹微纜可達(dá)4～6 km。

(2)可以減少線路上人井和手孔的數(shù)量，減少整個(gè)線路的光纜接頭數(shù)量，大幅度提高通信線路傳輸質(zhì)量。

(3)微纜氣吹工藝所需接續(xù)融纖占用空間小，氣吹需求壓力小，設(shè)備輕便且需要的操作空間比普通纜小得多，可以利用微管微纜預(yù)留保護(hù)箱替代人井，不需永久征地，降低工程成本。

(4)在母管和微管的雙重保護(hù)作用下，微纜在管道內(nèi)可得到更穩(wěn)固的保護(hù)。如遇特殊情況遭到損壞時(shí)，利用配套的母管、微管接頭，采用氣吹法可方便、快捷地敷設(shè)微纜進(jìn)行修復(fù)，大大減少故障處理時(shí)間，提高通信線路運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量。

(5)微纜在子管中及子管在母管中占用空間均在45%～60%，提高了微纜的抗沖擊能力，只要管路不發(fā)生嚴(yán)重壓扁變形，就不會(huì)影響微纜的安全。

(6)施工造價(jià)與普通纜施工方式相比差別不大或略低，備管建設(shè)投資低，可在不增加先期投資的情況下大幅提高光纜管道的市場價(jià)值，大幅降低日后更換纜的投資，便于今后采用新型光纜。

1.3 氣吹微纜技術(shù)應(yīng)用案例

中石化儀征—長嶺原油管道通信工程是目前世界上最長的采用氣吹微纜技術(shù)工程項(xiàng)目。由江蘇儀征至湖南長嶺，全長979 km，沿原油管道敷設(shè)一根40/33 mm的硅芯管，吹入2根10/8 mm的微管，在其中一個(gè)微管中吹入12芯全介質(zhì)結(jié)構(gòu)中心管微纜，用于原油管道輸送的自動(dòng)化控制和通信傳輸。該項(xiàng)目由瑞士波立特(中國)公司作為技術(shù)督導(dǎo)，中國通信建設(shè)第一、三工程局、濰坊凱特公司、廊坊管道電信公司等5家施工單位施工，2006年6月順利完工并正常開通使用至今。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝控制

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我公司結(jié)合氣吹微纜技術(shù)在光纖復(fù)合低壓電纜中的應(yīng)用，研發(fā)出的氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜，是在電纜中預(yù)先放置一根或多根高密度聚乙烯微管，待電纜制造敷設(shè)完成后，利用氣吹技術(shù)將微型光纜吹入到微管中。在電纜制造過程中，由于沒有加入光纜，避免了拉伸、擠壓等外力對光纖造成損傷，且在生產(chǎn)過程中不用對光纜測通斷、衰減，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。圖1為氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜示意圖。

圖1 氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜示意圖

2.2 生產(chǎn)工藝控制

根據(jù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，工藝流程如下:拉絲、退火、導(dǎo)體絞合、擠包絕緣層、成纜(預(yù)置微管)、擠包外護(hù)套、成品檢驗(yàn)。在電纜的制造過程中，各工序均須按照規(guī)定工藝和要求進(jìn)行生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，其關(guān)鍵生產(chǎn)過程如下:

(1)導(dǎo)體。我公司研發(fā)的氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜是在成纜時(shí)預(yù)置一圓形微管，這就要求電纜內(nèi)與微管接觸的導(dǎo)電線芯外形圓整，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在成型過程中不擠壓微管。為保證電纜較好的穩(wěn)定性，采用符合GB/T 3956規(guī)定的第二類圓形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其絞合方式為正規(guī)同心式單線絞合，此種絞合方式中每一根單絲的位置均輪流在絞線上部的伸長區(qū)和絞線下部的壓縮區(qū)，當(dāng)絞線彎曲時(shí)，導(dǎo)體不會(huì)發(fā)生變形。絞合時(shí)采用的模具為鉆石涂層納米模，節(jié)徑比為14～16，絞制后導(dǎo)體表面應(yīng)光潔、無油污，無損傷屏蔽及絕緣的毛刺、銳邊，無凸起或斷裂的單線。

(2)絕緣。選用交聯(lián)聚乙烯作為絕緣料，擠壓式模具生產(chǎn)絕緣層，擠出的絕緣層結(jié)構(gòu)緊密結(jié)實(shí)，強(qiáng)度可靠，外表面光滑平整。其絕緣厚度及最薄點(diǎn)符合GB/T 12706.1的規(guī)定，絕緣層的同心度控制在90%以上，顏色符合GB/T 6995.5的要求。

(3)成纜。成纜時(shí)將由HDPE制成的微管與電單元按照順序依次放置，放置時(shí)微管必須放置在最外層，防止成纜過程中線芯與線芯之間產(chǎn)生的壓力壓扁微管。成纜時(shí)線芯與線芯之間、線芯與微管之間的間隙采用聚丙烯網(wǎng)狀填充物填充，填充需密實(shí)圓整，纜芯外重疊繞包一層加強(qiáng)型無紡布扎緊纜芯，防止纜芯松散變形。為保證后期氣吹微纜順利進(jìn)行，成纜節(jié)徑比需較大，一般控制在35～40倍，這樣既能滿足光纖復(fù)合低壓電纜敷設(shè)時(shí)的彎曲半徑要求，又能使后期微纜順利吹入微管中。

(4)外護(hù)套。選用低煙無鹵聚烯烴作為護(hù)套材料，擠管式模具生產(chǎn)外護(hù)套。擠管式模具使護(hù)套材料擠包形成管狀，然后經(jīng)過拉伸，包覆在纜芯表面。護(hù)套材料經(jīng)拉伸發(fā)生“定向”作用，使材料的機(jī)械強(qiáng)度提高，有效地提高電纜的拉伸方向強(qiáng)度。在擠塑過程中，對纜芯產(chǎn)生的壓力小，不會(huì)對纜芯內(nèi)的微管造成損害。護(hù)套厚度及最薄點(diǎn)符合GB/T 12706.1的規(guī)定，同心度控制在85%以上。

3 安裝敷設(shè)

我公司生產(chǎn)的氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜可采用電纜溝、橋架、直埋等常規(guī)方式敷設(shè)。整根纜敷設(shè)完成后，根據(jù)使用需求，采用氣吹微纜技術(shù)將光單元吹入預(yù)留在電纜中的微管內(nèi)。在后期使用需求改變時(shí)，可將已敷設(shè)的光單元抽出，重新吹入需求的光纜，不僅不影響電單元的傳輸，同時(shí)又可節(jié)省重新敷設(shè)管道等其它費(fèi)用，做到了光纖靈活安裝與維護(hù)、更換便捷。這避免了重復(fù)建設(shè)，不干擾社區(qū)群眾正常生活，節(jié)約投資，使得用戶后期應(yīng)用光單元的便捷靈活性得到了很大提高。

3.1 氣吹敷設(shè)原理

氣吹微纜是利用機(jī)械推進(jìn)器把微纜推進(jìn)管道，同時(shí)空氣壓縮機(jī)把強(qiáng)大的氣流通過氣吹機(jī)的密封倉送進(jìn)管道。這種高速流動(dòng)的氣流在纜和管的表面形成一種拖曳力，促使微纜前進(jìn)，微纜在管道內(nèi)是被氣流推動(dòng)前進(jìn)的而不是被拉進(jìn)管道的(如圖2所示)。微纜在微管內(nèi)順著地勢起伏或方向的改變而順利地前進(jìn)，因微纜頂端不受力，故與傳統(tǒng)牽引敷設(shè)相反。微纜端頭沒有應(yīng)力，敷設(shè)完畢后，微纜松弛地在管道底部，有助于延長微纜的使用壽命。

圖2 氣吹敷設(shè)原理示意圖

3.2 氣吹敷設(shè)方法

目前，氣吹微纜技術(shù)中常用的方法有以下幾種:一端氣吹法、接力氣吹法、從中間向兩端氣吹法、蛙跳氣吹法等。一端氣吹法是從一端氣吹，一次性吹入預(yù)期長度的微纜，此種方法適用于小段長吹入;接力氣吹法是采用多臺氣吹機(jī)聯(lián)合工作，每臺氣吹機(jī)只吹入一段距離，當(dāng)?shù)谝慌_氣吹機(jī)將微纜吹送至下一個(gè)氣吹點(diǎn)時(shí)，下一臺氣吹機(jī)開始工作，直至將微纜從微管內(nèi)吹出，此種方法適用于段長較大的吹入;從中間向兩端氣吹法:當(dāng)敷纜長度超過一臺氣吹機(jī)的一次氣吹長度時(shí)，可選擇此種從線路中間開口向兩端吹，一次性的氣吹長度約為總長度的一半。這種敷設(shè)方法也是實(shí)際施工中最優(yōu)先選用的敷設(shè)方法，適用于段長較短的吹入;蛙跳氣吹法類似于接力氣吹法，區(qū)別在于氣吹機(jī)從第一個(gè)氣吹點(diǎn)將微纜氣吹至下一個(gè)氣吹點(diǎn)時(shí)，通過倒盤器先將微纜收集起來，再將氣吹機(jī)轉(zhuǎn)移到這個(gè)氣吹點(diǎn)，將微纜繼續(xù)吹入微管內(nèi)，直至全部吹入，此種氣吹方法操作起來相對繁瑣，應(yīng)用受到場地的限制，故應(yīng)用較少。

我公司研發(fā)的這種氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜，在吹入微纜時(shí)，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)長度選擇合適的吹入方法，避免在吹入過程中由于吹入方法不恰當(dāng)造成施工困難或損傷光纖。圖3為微管吹入母管后的效果示意圖。

圖3 微管吹入母管后的效果示意圖

4 結(jié)束語

我公司研發(fā)的這種氣吹型光纖復(fù)合低壓電纜，成纜時(shí)在電纜中預(yù)先放置一根或多根HDPE微管，待電纜制造敷設(shè)完成后，根據(jù)使用要求，利用氣吹技術(shù)將微型光纜吹入到電纜中。后期用戶需求增加需要擴(kuò)容或者更換更高性能的光單元時(shí)，只需在預(yù)先放置的微管中吹入光單元或更換已敷設(shè)在管道內(nèi)的光單元即可，不用重新敷設(shè)線路，避免了布線資源浪費(fèi)。

本產(chǎn)品主要用于智能電網(wǎng)智能用電環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了電力、能源和信息的同步傳輸，降低綜合成本，為用戶帶來很大的經(jīng)濟(jì)、便捷性，為電力光纖到戶的發(fā)展開創(chuàng)了新的市場空間。

［1］張建忠，黃勁松.微纜氣吹技術(shù)及其工程應(yīng)用［J］.光纖通信，2005(6):43-46.

［2］周秋萍，成文虎，蔣 莉，等.氣吹光纜施工技術(shù)的應(yīng)用［J］.石油化工自動(dòng)化，2008(6):75-76.

［3］肖 蘭.儀—長輸油管道通信光纜微纜氣吹技術(shù)與質(zhì)量控制［J］.石油工程建設(shè)，2008(8):34-37.