OPLC光纖復(fù)合低壓電纜-畢業(yè)課程設(shè)計

1、目 錄摘 要I緒 論1第1章 光纖復(fù)合低壓電纜的概述21.1 定義21.2 額定電壓21.3型號、規(guī)格21.4 材料41.5 OPLC結(jié)構(gòu)51.6 OPLC外觀12第2章 電纜的結(jié)構(gòu)、材料和尺寸的確定132.1 導(dǎo)體的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸的確定132.2 絕緣層的材料、尺寸的確定142.3 光單元結(jié)構(gòu)、尺寸的確定142.4 假設(shè)直徑的計算152.5 內(nèi)襯層材料、尺寸的確定15第3章 電纜各種相關(guān)電氣參數(shù)的計算193.1 導(dǎo)體電阻193.2 金屬屏蔽損耗21第4章 電纜連續(xù)允許載流量計算234.1 電纜等效熱路圖和各部分熱阻的計算234.2 電纜敷設(shè)在土壤中連續(xù)允許載流量的計算24第5章 總 結(jié)27

2、第6章 展 望28致 謝29參考文獻(xiàn)30附 錄 A31摘 要OPLC是集光纖、輸電銅線、銅信號線對于一體，可以解決寬帶接入、設(shè)備用電、應(yīng)急信號傳輸?shù)葐栴}；通過PON技術(shù)，可以實現(xiàn)據(jù)、語音、視頻業(yè)務(wù)的傳送和電表數(shù)據(jù)的透明傳輸,實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力遠(yuǎn)程抄表、通知及繳費?？蛻艨梢酝ㄟ^用戶端撥打IP電話、上網(wǎng)、點播視頻節(jié)目、觀看高清電視，建立與電網(wǎng)互動的智能用電家庭。OPLC是集光纜和電力線于一體，避免二次布線，降低工程費用;產(chǎn)品具有良好的彎曲和耐側(cè)壓性能；解決電力網(wǎng)的通信問題。光纖復(fù)合電力電纜在未來家庭智能化、辦公自動化、數(shù)字化變電站、工控網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)傳輸中具有重要的地位。關(guān)鍵詞： OPLC（光

3、纖復(fù)合低壓電纜） 聚氯乙烯 光單元ABSTRACTOPLC is a set of optical fiber, copper wire transmission, copper signal lines for one, can solve the problem of broadband access, equipment, electricity, emergency signaling; PON technology, data, voice and video services to send and meter data transparency transmission, rem

4、ote meter reading based on the power of the Internet of Things technology, notification and payment. Customers can call through the client IP telephony, Internet, on-demand video, watch high-definition TV, the establishment of the family of interactive intelligent electricity to the grid.OPLC is a s

5、et of cables and power lines in one, to avoid secondary wiring, and reduce the cost of the project; product has good bending and lateral pressure resistance performance; to solve the communication problems of the electricity grid. Optical fiber composite power cable has an important place in the fam

6、ily of intelligent, office automation, digital substation, industrial network data transmission.Key words: OPLC (fiber composite low-voltage cable) PVC Light unit緒 論OPLC光纖復(fù)合低壓電纜產(chǎn)品要求光纖復(fù)合低壓電纜作為智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要線纜產(chǎn)品之一，其融合了通信和電力的功能，可有效實現(xiàn)電信網(wǎng)、電力傳輸網(wǎng)、電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等的多網(wǎng)融合，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，是目前性價比最高的多網(wǎng)融合產(chǎn)品之一。隨著國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)加大對智能電網(wǎng)的建設(shè)，

7、除了主干網(wǎng)大力建設(shè)高壓、超高壓大容量輸電線路外，還在用戶端力推電力光纖到戶(PFTTH)。目前我國線纜廠家研發(fā)和生產(chǎn)光纖復(fù)合低壓電纜的企業(yè)不多，主要原因在于同時具備電纜和光纜研發(fā)、融合、生產(chǎn)能力企業(yè)較少，并需要通過電網(wǎng)企業(yè)的入網(wǎng)認(rèn)證。寬通公司作為我國線纜領(lǐng)域的企業(yè)之一，在業(yè)內(nèi)率先研發(fā)出光纖復(fù)合低壓電纜，并實現(xiàn)了大規(guī)模應(yīng)用。目前，光纖復(fù)合低壓電纜產(chǎn)品主要有兩種。額定電壓0.6/1KV及以下配網(wǎng)用光纖復(fù)合電纜產(chǎn)品主要用于智能小區(qū)或辦公樓等配網(wǎng)分支，由管道、隧道或直埋等接入光-電分線箱。額定電壓300/500V及以下入戶用光纖復(fù)合電纜則主要用于用戶接入，可垂直或水平布線，引入智能電表和光器件終端。此

8、外，還可以根據(jù)客戶需求定制。由于接入方式多樣性及使用環(huán)境的復(fù)雜性，亨通還可根據(jù)客戶的要求，按照電壓不同、光纖芯數(shù)不同、結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行個性化定制，確保網(wǎng)絡(luò)的安全和可靠。光纖復(fù)合低壓電纜最大的特點是融合了光纖通信與電力傳輸?shù)墓δ?，寬通在研發(fā)該產(chǎn)品時，主要是基于該產(chǎn)品的功能以及使用環(huán)境等方面考慮進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)，相比單一功能傳輸線纜而言，有5個特點。首先，集光纖和電力輸配電纜于一身，避免二次布線，可有效降低施工、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等費用。相比傳統(tǒng)的FTTH而言，使用光纖復(fù)合低壓電纜作為智能電網(wǎng)用戶端接入方案，節(jié)約大量的金屬、管道、塑料等資源，可有效降低進(jìn)入小區(qū)和用戶的各項成本，是目前性價比最高的最后一公里接入方案

9、。其次，適用于多種業(yè)務(wù)類型，適應(yīng)性強(qiáng)，擴(kuò)展性強(qiáng)，產(chǎn)品適應(yīng)面廣。使用光纖復(fù)合低壓電纜，配合相應(yīng)的設(shè)備和器件，由此構(gòu)建主流的XPON(EPON和GPON)技術(shù)，可在一根傳輸線上實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)，如IPTV、互聯(lián)網(wǎng)接入、多媒體電話，語音通信，家庭智能電表等業(yè)務(wù)。第三，具備較強(qiáng)的機(jī)械性能，如抗沖擊性能和良好的耐測壓性能，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。我們在研發(fā)該產(chǎn)品時，充分考慮到產(chǎn)品的使用環(huán)境的復(fù)雜性，寬通研發(fā)的光纖復(fù)合低壓電纜按照GB/T7424中E1、E3、E4進(jìn)行拉伸、壓扁、沖擊等試驗，均符合并優(yōu)于論文的要求。第四，綠色和安全性能優(yōu)越。主要考慮到光纖復(fù)合低壓電纜用于用戶接入，我們在產(chǎn)品設(shè)計中融入無鹵阻燃、耐火等特

10、性思路，使用了綠色環(huán)保的材料，基于安全的考慮，使用阻燃、耐火材料。寬通的光纖復(fù)合低壓電纜完全符合GB/T18380.3、GB/T19216.21、GB/T17650、GB/T17651.2等的要求。最后，光單元與電力電纜長期工作溫度相兼容。考慮到光纖復(fù)合低壓電纜敷設(shè)之后，使用年限較長，光單元與電力電纜長期工作溫度相兼容性是非常重要的一個問題。我們按照GB/T7424中方法F1實驗，各項光學(xué)性能指標(biāo)符合YD/T629要求，各項電器性能符合GB/T12706.1、GB/T5023和JB/87344的要求。第1章 光纖復(fù)合低壓電纜的概述1.1 定義1.1.1 光纖復(fù)合低壓電纜 光纖復(fù)合低壓電纜（Op

11、tical Fiber Composite Low-voltage Cable），簡稱OPLC，是一種將光單元復(fù)合在低壓電力電纜內(nèi)，具有電力傳輸和光通信傳輸能力的電纜，適用于額定電壓0.6/1kV及以下電壓等級。1.1.2 光單元光單元是由光纖和保護(hù)材料構(gòu)成的部件，保護(hù)材料通常為非金屬。1.1.3 假設(shè)直徑按附錄A計算所得的值，用來確定OPLC護(hù)套和內(nèi)襯層的尺寸。1.2 額定電壓OPLC的額定電壓U0/U(Um)為0.6/1（1.2）kV。在OPLC的電壓表示U0/U(Um)中：U0電纜設(shè)計用的導(dǎo)體對地或金屬屏蔽之間的額定工頻電壓；U電纜設(shè)計用的導(dǎo)體間的額定工頻電壓；Um設(shè)備可承受的“最高系統(tǒng)

12、電壓”的最大值。1.3型號、規(guī)格1.3.1 型號OPLC的型號由產(chǎn)品系列代號、功能特性代號、電纜結(jié)構(gòu)特征及規(guī)格和光單元結(jié)構(gòu)特征及規(guī)格組成。OPLC的型號組成如圖1。電纜結(jié)構(gòu)特征光單元結(jié)構(gòu)特征及規(guī)格電纜規(guī)格額定電壓功能特性0.6/1+OPLC光纖復(fù)合低壓電纜圖1 OPLC型號組成1.3.2 代號1.3.2.1 系列代號光纖復(fù)合低壓電纜 OPLC1.3.2.2 功能特性代號（如有特殊要求時）燃燒特性代號應(yīng)按GT/T 196662005命名。防白蟻 FB防鼠 S1.3.2.3 電纜結(jié)構(gòu)特征代號1.3.2.3.1 導(dǎo)體代號第1、2種銅導(dǎo)體 （T）省略第5種銅導(dǎo)體 R鋁導(dǎo)體 L1.3.2.3.2 絕緣代

13、號交聯(lián)聚乙烯絕緣 YJ聚氯乙烯絕緣 V聚乙烯或無鹵低煙阻燃聚烯烴絕緣 Y1.3.2.3.3 護(hù)套代號聚氯乙烯護(hù)套 V聚乙烯或無鹵低煙阻燃聚烯烴護(hù)套 Y鋼塑縱包綜合護(hù)套 S鋁塑縱包綜合護(hù)套 A1.3.2.3.4 鎧裝代號雙鋼帶鎧裝 2細(xì)圓鋼絲鎧裝 3粗圓鋼絲鎧裝 4（雙）非磁性金屬帶鎧裝 6非磁性金屬絲鎧裝 71.3.2.3.5 外護(hù)套代號聚氯乙烯護(hù)套 2聚乙烯或無鹵低煙阻燃聚烯烴護(hù)套 31.3.2.4 光單元結(jié)構(gòu)特征代號光單元結(jié)構(gòu)特征代號見表1。表1 光單元結(jié)構(gòu)特征代號結(jié)構(gòu)特征代號代號名稱適用環(huán)境CG非金屬層絞全干式光單元室內(nèi)或室外CTG非金屬層絞填充式光單元室內(nèi)或室外XG非金屬中心管全干式光

14、單元室內(nèi)或室外XTG非金屬中心管填充式光單元室內(nèi)或室外BG蝶形光單元室內(nèi)或室外JG緊套光纖光單元室內(nèi)或室外QG其他類型室內(nèi)或室外注：CTG、XTG不推薦應(yīng)用在垂直敷設(shè)或高差較大的場合。 G光單元； T油膏填充； （省略）全干式填充； X松套中心管式結(jié)構(gòu)；C松套層絞式結(jié)構(gòu)； B蝶形結(jié)構(gòu)； J緊套光纖結(jié)構(gòu)； Q其他結(jié)構(gòu)1.3.3 規(guī)格1.3.3.1 OPLC的規(guī)格由導(dǎo)電線芯和光單元的規(guī)格組成，在導(dǎo)電線芯和光單元規(guī)格之間用“+”號隔開。1.3.3.2 導(dǎo)電線芯的規(guī)格包括額定電壓、芯數(shù)、標(biāo)稱截面積。1.3.3.3 光單元的規(guī)格包括光纖芯數(shù)和光纖類別。1.3.4 標(biāo)記示例示例A：包含24芯B1類光纖非金

15、屬層絞全干式光單元的銅芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套光纖復(fù)合低壓電纜，額定電壓為0.6/1kV，3+1芯，標(biāo)稱截面積70mm2，中性線截面積35mm2，表示為：OPLC-VV22-0.6/1 370+135 + CG-24B1示例B: 包含4芯B1類光纖非金屬中心管填充式光單元的銅芯聚乙烯絕緣無鹵低煙阻燃聚烯烴護(hù)套光纖復(fù)合低壓電纜，額定電壓為0.6/1kV，3芯，標(biāo)稱截面積6mm2，表示為：OPLC-WDZC-YY-0.6/1 36 + XTG-4B11.4 材料1.4.1 絕緣混合料1.4.1.1 本論文所涉及的絕緣混合料及其代號列于表2。表2 絕緣混合料絕緣混合料代號聚氯乙烯聚乙烯交聯(lián)

16、聚乙烯無鹵低煙阻燃聚烯烴PVC/APEXLPEWJ1.4.1.2 本論文所包括的各種絕緣混合料的導(dǎo)體最高工作溫度列于表3。表3 各種絕緣混合料的導(dǎo)體最高溫度絕緣混合料導(dǎo)體最高溫度/正常運(yùn)行短路（最長持續(xù)5s）聚氯乙烯（PVC/A）導(dǎo)體截面300mm2導(dǎo)體截面300mm2聚乙烯（PE）交聯(lián)聚乙烯（XLPE）無鹵低煙阻燃聚烯烴（WJ）7070709070160140150250150注：短路溫度的導(dǎo)則宜參考IEC 60724：2008。交聯(lián)聚乙烯絕緣的導(dǎo)體最高運(yùn)行溫度和短路溫度是否提高正在考慮中。1.4.2 護(hù)套混合料本論文所涉及的不同類型的護(hù)套混合料代號及OPLC的導(dǎo)體最高溫度列于表4。表4 不

17、同類型護(hù)套混合料代號及電纜的導(dǎo)體最高溫度護(hù)套混合料代號正常運(yùn)行時導(dǎo)體最高溫度/聚氯乙烯（PVC）聚乙烯無鹵阻燃材料ST1ST3ST87080801.5 OPLC結(jié)構(gòu)1.5.1 概述OPLC主要由光單元、導(dǎo)體、絕緣層、可能存在的填充物、可能存在的鎧裝層和護(hù)層等部分組成。典型結(jié)構(gòu)示意圖見2。非吸濕性填充物光單元導(dǎo)體絕緣繞包帶填充繩撕裂繩外護(hù)套導(dǎo)體絕緣光單元非吸濕性填充物外護(hù)套z光單元導(dǎo)體絕緣繞包帶撕裂繩非吸濕性填充物外護(hù)套光單元導(dǎo)體絕緣繞包帶填充繩撕裂繩非吸濕性填充物外護(hù)套光單元導(dǎo)體絕緣繞包帶撕裂繩非吸濕性填充物外護(hù)套內(nèi)襯層鎧裝層光單元導(dǎo)體絕緣繞包帶撕裂繩非吸濕性填充物外護(hù)套圖2 OPLC典型結(jié)構(gòu)

18、示意圖1.5.2 導(dǎo)體導(dǎo)體應(yīng)是符合GB/T 39562008的第1種或第2種鍍金屬或不鍍金屬層的退火銅導(dǎo)體或是鋁或鋁合金導(dǎo)體?；蛘叩?種裸銅或鍍金屬層退火銅導(dǎo)體。1.5.3 絕緣1.5.3.1 材料絕緣應(yīng)為表5所列的一種擠包成型的介質(zhì)。1.5.3.2 絕緣厚度絕緣標(biāo)稱厚度規(guī)定在表5中。任何隔離層的厚度應(yīng)不包括在絕緣厚度之中。絕緣厚度的平均值應(yīng)不小于標(biāo)稱值，其任一點的最小厚度應(yīng)不小于規(guī)定標(biāo)稱值的90-0.1mm。表5 絕緣標(biāo)稱厚度導(dǎo)體標(biāo)稱截面/mm2絕緣標(biāo)稱厚度/mm聚氯乙烯（PVC/A）交聯(lián)聚乙烯（XLPE）聚乙烯（PE）無鹵低煙阻燃聚烯烴（WJ）1.5，2.50.80.70.80.84，61

19、.00.71.01.010，161.00.71.01.025，351.20.91.21.2501.41.01.41.4701.41.11.41.4951.61.11.61.61201.61.21.61.61501.81.41.81.81852.01.62.02.02402.21.72.22.23002.41.82.42.44002.62.02.62.65002.82.22.82.86302.82.42.82.88002.82.62.82.810003.02.83.03.0注：不推薦任何小于以上給出的導(dǎo)體截面積。1.5.3.3 中間檢驗絕緣線芯應(yīng)經(jīng)受GB/T 3048.92007規(guī)定的火花試驗。

20、1.5.3.4 絕緣線芯識別絕緣線芯識別標(biāo)志應(yīng)符合GB/T 6995.52008規(guī)定。1.5.4 光單元1.5.4.1 概述光單元中光纖芯數(shù)宜為1、2、4、6、8、12、16、18、20、24、30、36、48、60、72、84、96、120、132或144芯，也可以是用戶要求的其他芯數(shù)。光單元應(yīng)采用光纖及非金屬保護(hù)材料制成，典型光單元結(jié)構(gòu)圖參見圖3。注：如有要求，也可采用光纖帶及非金屬保護(hù)材料制成。光纖固態(tài)阻水物松套管非金屬加強(qiáng)件外護(hù)套XG非金屬中心管全干式光單元CG非金屬層絞全干式光單元光纖固態(tài)阻水物松套管FRP固態(tài)阻水物外護(hù)套可能存在的包帶CTG非金屬層絞油膏填充式光單元光纖管內(nèi)膏狀填充

21、復(fù)合物松套管FRP膏狀填充復(fù)合物外護(hù)套可能存在的包帶光纖管內(nèi)膏狀填充復(fù)合物松套管非金屬加強(qiáng)件外護(hù)套XTG非金屬中心管油膏填充式光單元光纖外護(hù)套非金屬加強(qiáng)件BG蝶形光單元緊套光纖芳綸護(hù)套緊套光纖光單元圖3 光單元典型結(jié)構(gòu)示意圖1.5.4.2 光纖（1）光單元中同一類型的二氧化硅光纖，其芯數(shù)應(yīng)符合光單元規(guī)格的要求。同批OPLC產(chǎn)品應(yīng)使用同一設(shè)計、相同材料和相同工藝制造出來的光纖。（2）用于光單元的單模光纖的涂覆層結(jié)構(gòu)、光纖強(qiáng)度篩選水平、模場直徑和尺寸參數(shù)、截至波長、1550nm波長上的宏彎損耗和傳輸特性均應(yīng)符合GB/T97712008的有關(guān)規(guī)定。光纖帶的特性應(yīng)符合 YD/T 9792009中有關(guān)規(guī)

22、定。（3）光纖涂覆層表面應(yīng)有全色色標(biāo)，其顏色應(yīng)符合GB/T 6995.22008規(guī)定，并且不褪色不遷移。光纖標(biāo)志顏色的優(yōu)先順序見表6所示，在不影響識別的情況下，允許使用本色代替表6中的某一顏色。當(dāng)單套管中光纖芯數(shù)超過12芯時，應(yīng)采用光纖色環(huán)或其他色標(biāo)的方法加以區(qū)分。光纖帶的色譜識別應(yīng)符合YD/T 9792009中有關(guān)規(guī)定。表6 全色譜的優(yōu)先順序優(yōu)先序號123456789101112顏色蘭橙綠棕灰白紅黑黃紫粉紅青綠1.5.4.3 松套管及其阻水材料（1）光單元中涂覆光纖應(yīng)放置在熱塑性材料構(gòu)成的松套管中，光纖在松套管中的余長應(yīng)均勻穩(wěn)定。（2）松套管的尺寸外徑宜不小于1.8mm，管壁厚度宜不小于0.

23、25mm，或客戶要求的其他規(guī)定。（3）當(dāng)松套管應(yīng)有識別色標(biāo)時，其顏色應(yīng)符合GB/T 6995.22008規(guī)定，并且不褪色不遷移。這些色標(biāo)宜為全色，也可為環(huán)狀或條狀的色標(biāo)。（4）松套管材料可用聚對苯二甲酸丁二醇脂(簡稱PBT) 塑料或其他合適的塑料， PBT應(yīng)符合YD/T 1118.1 規(guī)定。（5）在填充式光單元中，松套管內(nèi)的間隙應(yīng)連續(xù)填充一種觸變型的膏狀復(fù)合物，在全干式光纜中，松套管內(nèi)的間隙中應(yīng)放置一種干式阻水材料。（6）填充復(fù)合物和干式阻水材料(含吸水后)應(yīng)與其相鄰的其他光纜材料相容，應(yīng)不損害光纖傳輸特性和使用壽命。填充復(fù)合物應(yīng)符合YD/T 839.3或YD/T 839.4的規(guī)定。干式阻水材

24、料應(yīng)符合YD/T 1115的規(guī)定。1.5.4.4 填充繩填充繩用于在非金屬層絞式光單元結(jié)構(gòu)中填補(bǔ)空位，其外徑應(yīng)使光單元圓整。填充繩應(yīng)是圓形塑料繩，它的表面應(yīng)圓整光滑。允許用阻水紗作填充繩。1.5.4.5 非金屬加強(qiáng)構(gòu)件非金屬加強(qiáng)構(gòu)件應(yīng)具有足夠的截面、楊氏模量和彈性應(yīng)變范圍，用以增強(qiáng)光單元的機(jī)械性能。玻璃纖維增強(qiáng)塑料圓桿（簡稱FRP）其楊氏模量宜不低于50GPa，應(yīng)符合YD/T 1181.1規(guī)定。芳綸絲束楊氏模量宜不低于90GPa，應(yīng)符合YD/T 1181.2規(guī)定。 在光單元制造長度內(nèi)，玻璃纖維增強(qiáng)塑料圓桿（簡稱FRP）不允許接頭，芳綸絲每束允許有1個接頭，但在任意200m光單元長度內(nèi)只允許1個

25、絲束接頭。1.5.4.6 層絞式光單元（1）絞層絞層應(yīng)符合YD/T 9012009中4.1.2.6條的規(guī)定。（2）扎紗扎紗應(yīng)符合YD/T 9012009中4.1.2.7條的規(guī)定。（3）包帶層包帶層應(yīng)符合YD/T 9012009中4.1.2.8條的規(guī)定。（4）阻水結(jié)構(gòu)包帶及以內(nèi)的纜芯間隙，在填充式光單元中用膏狀復(fù)合物連續(xù)填充，在干式光單元中連續(xù)放置阻水帶或阻水紗。填充復(fù)合物和涂覆復(fù)合物應(yīng)符合YD/T 839規(guī)定。阻水帶和阻水紗應(yīng)符合YD/T 1115的規(guī)定。1.5.4.7 撕裂繩用戶要求時，光單元護(hù)套內(nèi)可放置撕裂繩，撕裂繩應(yīng)連續(xù)貫通整根光單元長度，不吸濕，不吸油，并具有足以開啟光單元的強(qiáng)度。1.

26、5.4.8 護(hù)套（1）光單元纜芯外應(yīng)擠包一層具有保護(hù)功能的護(hù)套，光單元（層絞式和中心管式）護(hù)套厚度應(yīng)不小于0.8mm。（2）護(hù)套材料可采用聚乙烯材料、無鹵低煙阻燃聚烯烴材料或聚氯乙烯材料，其性能應(yīng)符合表10、表12和表13的規(guī)定。（3）蝶形光單元應(yīng)符合YD/T 19972009的規(guī)定。（4）緊套光纖光單元應(yīng)符合YD/T 1258-2005的規(guī)定。1.5.5 多芯電纜的纜芯、內(nèi)襯層和填充物1.5.5.1 纜芯和填充物電纜線芯與光單元以適宜的方式絞合成纜，如有必要，成纜間隙可用非吸濕性材料填充圓整。1.5.5.2 內(nèi)襯層（1）結(jié)構(gòu)內(nèi)襯層可以擠包或繞包。只有在絕緣線芯間的間隙被密實填充時，才可采用繞

27、包內(nèi)襯層。擠包內(nèi)襯層前允許用合適的帶子扎緊。用戶要求時，擠包內(nèi)襯層下面可放置撕裂繩，撕裂繩應(yīng)連續(xù)貫通整根電纜長度，不吸濕，不吸油，并具有足以開啟電纜內(nèi)襯層的強(qiáng)度。（2）材料用于內(nèi)襯層和填充物的材料應(yīng)適合電纜的運(yùn)行溫度并和電纜絕緣材料相容。（3）擠包內(nèi)襯層厚度擠包內(nèi)襯層的近似厚度應(yīng)從表7中選取。表7 擠包內(nèi)襯層厚度纜芯假設(shè)直徑d/mm擠包內(nèi)襯層厚度近似值/mmd2525d3535d4545d6060d8080d1.01.21.41.61.82.0注：假設(shè)直徑的計算見2.4。1.5.5.2.4 繞包內(nèi)襯層厚度纜芯假設(shè)直徑為40mm及以下時，繞包內(nèi)襯層的近似厚度取0.4mm；如大于40mm時，則取0

28、.6mm。1.5.6 金屬鎧裝金屬鎧裝應(yīng)符合GB/T 12706.12008中第12條的規(guī)定。鋼帶應(yīng)符合YB/T 0242008規(guī)定。鎧裝金屬絲和金屬帶的尺寸低于標(biāo)稱尺寸的量值應(yīng)不超過：圓金屬絲：5%；扁金屬絲：8%；金屬帶： 10%。1.5.7 外護(hù)套1.5.7.1 概述所有電纜都應(yīng)有外護(hù)套。外護(hù)套通常為黑色，以適應(yīng)電纜使用的特定環(huán)境。外護(hù)套應(yīng)經(jīng)受GB/T 3048.102007規(guī)定的火花試驗。外護(hù)套下面可放置撕裂繩，撕裂繩應(yīng)連續(xù)貫通整根電纜長度，不吸濕，不吸油，并具有足以開啟電纜外護(hù)套的強(qiáng)度。1.5.7.2 材料外護(hù)套為熱塑性材料（聚氯乙烯，聚乙烯或無鹵材料）。如果要求在火災(zāi)時電纜能阻止火

29、焰的燃燒、發(fā)煙少以及沒有鹵素氣體釋放，應(yīng)采用無鹵型護(hù)套材料。無鹵阻燃電纜的外護(hù)套（ST8）應(yīng)符合規(guī)定。外護(hù)套材料應(yīng)與表4中規(guī)定的電纜運(yùn)行溫度相適應(yīng)。在特殊條件下（例如為了防鼠、防白蟻）使用的外護(hù)套，可能有必要使用化學(xué)添加劑，但這些添加劑不應(yīng)包括對人類及環(huán)境有害的材料。1.5.7.3 厚度若無其它規(guī)定，擠包護(hù)套標(biāo)稱厚度值Ts（以mm計）應(yīng)按下列公式計算，Ts0.035D1.0式中：D擠包護(hù)套前電纜的假設(shè)直徑，單位為毫米（mm）。按上式計算出的數(shù)值應(yīng)修約到0.1mm。護(hù)套的標(biāo)稱厚度應(yīng)不小于1.8mm。無鎧裝電纜的護(hù)套其最薄處厚度應(yīng)不小于規(guī)定標(biāo)稱值的85減去0.1mm。鎧裝型電纜的護(hù)套其最薄處厚度應(yīng)

30、不小于規(guī)定標(biāo)稱值的80減去0.2mm。1.6 OPLC外觀OPLC的表面應(yīng)圓整光滑，任何橫斷面上均應(yīng)無目力可見的氣泡、砂眼和裂紋。第2章 電纜的結(jié)構(gòu)、材料和尺寸的確定電纜設(shè)計的使用要求1.系統(tǒng)額定電壓U0U 0.6/1kV2.系統(tǒng)頻率 50Hz3.導(dǎo)體最高運(yùn)行溫度 704.最高環(huán)境溫度 土壤：+255.埋地深度 0.7m6.土質(zhì) 粉砂質(zhì)粘土，土壤熱阻系數(shù)1.0KmW2.1 導(dǎo)體的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸的確定2.1.1 導(dǎo)體的材料及性能 在電力電纜中，常采用銅或鋁做為線芯的導(dǎo)體，根據(jù)設(shè)計電纜型號知，本次設(shè)計采用銅做導(dǎo)體，銅的電導(dǎo)系數(shù)高，在IEC的標(biāo)準(zhǔn)中，20銅的電阻率的標(biāo)稱值為20=0.mm2/m，2

31、0銅的溫度系數(shù)=3.9310-31/K。2.1.2 導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定為了增加電纜的柔軟性和可曲度，較大截面的電纜線芯由多根小直徑的導(dǎo)線絞合而成，并且導(dǎo)體線芯采用緊壓結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以節(jié)約材料、降低成本，而且可以避免擠出或交聯(lián)時在壓力作用下絕緣料擠進(jìn)單線間隙，同時也可以阻止水分進(jìn)入導(dǎo)電線芯。2.1.2.1 單線直徑導(dǎo)體截面為16mm2，由GB/T3956-2008查得，線芯采用圓形緊壓結(jié)構(gòu)，單線選取7根，采用1+6的緊壓結(jié)構(gòu)，實際電纜中測得的電纜直流電阻應(yīng)都小于其標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)GB/T3856-2008知，標(biāo)稱截面在16mm2時，20導(dǎo)體的最大電阻是1.15/km式中：20為20時導(dǎo)體的

32、電阻率，導(dǎo)體為銅芯，20 = 0.mm2/m； K1為導(dǎo)體加工過程中電阻率增加引入的系數(shù)，K1=1.02；K2為取決于導(dǎo)體單線直徑及絞合的系數(shù)，K2=1.02；K3取決于絕緣線芯成纜與否的系數(shù)，K3=1.02A為線芯緊壓的真實截面，（mm2）； 為延伸系數(shù)，一般取1.051.12之間，根據(jù)經(jīng)驗取=1.10。代入數(shù)據(jù)得 即 d1.75根據(jù)實際生產(chǎn)情況取d1.75mm。2.1.2.2 輪廓直徑根據(jù)公式 式中：為線芯的緊壓系數(shù)，一般取0.850.91之間，根據(jù)經(jīng)驗取=0.88； A輪為線芯的輪廓截面，（）。 代入數(shù)據(jù)得 = =4.71mm根據(jù)GB/T3956-97要求，標(biāo)稱截面在16mm2的電纜輪廓

33、外徑在4.6mm-5.2mm之間，可見上式計算結(jié)果符合要求，即取Dc=4.71mm。2.2 絕緣層的材料、尺寸的確定由該電纜型號可知，該電纜采用聚氯乙烯材料，采用PVC/A料。由表5可知PVC的標(biāo)稱厚度為1.0mm。2.3 光單元結(jié)構(gòu)、尺寸的確定2.3.1 光單元結(jié)構(gòu)光纖固態(tài)阻水物松套管非金屬加強(qiáng)件外護(hù)套圖2-1 XG非金屬中心管全干式光單元2.3.2 尺寸的確定2.3.2.1 光單元直徑所以光單元的護(hù)套t2為0.8mm；Dg=6.1mm注:具體見附錄A2.4 假設(shè)直徑的計算2.4.1 假設(shè)直徑的計算DJ絕緣線芯的假設(shè)直徑Df成纜線芯的假設(shè)直徑Dn內(nèi)襯層的假設(shè)直徑Sjd金屬帶的屏蔽截面積djz

34、金屬屏蔽使直徑增加的值DX鎧裝外的假設(shè)直徑2.5 內(nèi)襯層材料、尺寸的確定2.5.1 玻璃纖維帶因為是阻燃C類，所以擠包內(nèi)襯層前需要用合適的帶子扎緊，采用玻璃纖維帶。2.5.2 玻璃纖維帶的尺寸采用0.14mm25mm玻璃纖維帶才能使其完全覆蓋。2.5.3 內(nèi)襯層2.5.3.1 材料用于內(nèi)襯層和填充物的材料應(yīng)適合于OPLC的運(yùn)行溫度，并和OPLC絕緣材料相容。而實際生產(chǎn)過程中擠包PVC帶。2.5.3.2 擠包內(nèi)襯層的厚度由表7可知：因為Dn25，所以n=1.0mm2.6 鎧裝層的材料、尺寸的確定2.6.1 材料該電纜采用鋼帶鎧裝，雙層間隙繞包。2.6.2 尺寸銅帶間的搭蓋率為銅帶厚度的15%（標(biāo)

35、稱值），最小搭蓋率應(yīng)不小于5%。銅帶標(biāo)稱厚度為：單芯電纜不小于0.12mm：多芯電纜不小于0.10mm。銅帶的最小厚度應(yīng)不小于標(biāo)稱值得90%。根據(jù)絕緣屏蔽外徑不同（不大于25mm或大于25mm），銅帶寬度通常采用3035mm。故采用20.15mm35mm，此數(shù)據(jù)由實際產(chǎn)品得到。2.7 外護(hù)層的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸的確定電纜護(hù)層是保護(hù)絕緣在敷設(shè)、運(yùn)行的過程中，免受機(jī)械損傷和環(huán)境因素的破壞，以保證電纜長期穩(wěn)定的電氣性能。外護(hù)層的材料為聚氯乙烯，采用擠包的形式。利用假設(shè)直徑的計算方法來確定擠包外護(hù)套的標(biāo)稱厚度e由1.5.7.3和2.4.1可知e=1.8mm2.8 電纜結(jié)構(gòu)尺寸表和結(jié)構(gòu)圖2.8.1 電纜結(jié)

36、構(gòu)尺寸表2.8.1.1 光單元尺寸表（mm）表2-1 光單元尺寸t1D1t2D20.254.50.86.12.8.1.2 電纜其他尺寸表（mm）表2-2 電纜結(jié)構(gòu)尺寸表dDciDiD3tdDdnDnJPDJPeDe1.754.711.06.7115.870.1416.151.018.150.318.751.822.35參數(shù)說明：D1-非金屬加強(qiáng)件的厚度t2-光單元的外護(hù)套厚度D2-光單元外直徑d-單絲直徑Dc-導(dǎo)體線芯直徑i-絕緣層厚度Di-絕緣層外直徑D3-成纜真實直徑td-玻璃纖維帶厚度Dd-玻璃纖維帶外直徑n-內(nèi)襯層的厚度Dn-內(nèi)襯層外直徑JP-金屬屏蔽的厚度DJP-鎧裝外直徑e-外護(hù)套

37、厚度De-外護(hù)套外直徑其中D2的計算如下:2.8.2 電纜結(jié)構(gòu)圖圖2-2 OPLC的結(jié)構(gòu)示意圖第3章 電纜各種相關(guān)電氣參數(shù)的計算3.1 導(dǎo)體電阻3.1.1 導(dǎo)體的直流電阻導(dǎo)體的直流電阻由材料本身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)體工作的溫度所決定。在70的溫度下，單位長度電纜線芯的直流電阻，一般按下式進(jìn)行計算其中：為導(dǎo)體工作溫度條件下，單位長度的直流電阻；為20時單位長度導(dǎo)體的直流電阻，由GB/T3048.2查得，導(dǎo)體銅標(biāo)稱截面積為16 時，其標(biāo)準(zhǔn)值/m；為20下電阻的溫度系數(shù)，。代入以知條件參數(shù)3.1.2 導(dǎo)體的交流電阻由于電纜導(dǎo)體是在交流電壓條件下工作,在計算其發(fā)熱情況以及其載流量時,應(yīng)采用導(dǎo)體的交流電阻

38、值。在考慮到導(dǎo)體在交變的電磁場下產(chǎn)生集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)時的交流電阻值,可以按下列公式計算,即/m式中： R為單位長度電纜導(dǎo)體在下的交流電阻,(）；為單位長度電纜導(dǎo)體在下的直流電阻,()；Y為集膚效應(yīng)因數(shù)；Y為鄰近效應(yīng)因數(shù)。鄰近效應(yīng)因數(shù)與兩導(dǎo)體之間的距離有關(guān),其鄰近效應(yīng)因數(shù)將隨距離的平方值成反比減小。集膚效應(yīng)因數(shù)與導(dǎo)體的截面積有關(guān), 其集膚效應(yīng)因數(shù)將隨電纜截面積的增加而成正比增加。集膚效應(yīng)因數(shù)計算公式如下: 式中, 對于圓形緊壓線芯且不用干燥浸漬的情況 =1 將=0.0014/m; f=50Hz, =1 代入公式 則 鄰近效應(yīng)因數(shù)的計算公式如下: 其中：為導(dǎo)電線芯直徑，取值4.71mm；=2De

39、，所以s=222.35=44.7；則將已知數(shù)據(jù)代入公式將、Yp、Ys的數(shù)值代入公式 由計算結(jié)果知，70時，單位長度導(dǎo)體線芯的直流電阻,單位長度導(dǎo)體線芯的交流電阻。3.2 金屬屏蔽損耗 電纜屏蔽中存在感應(yīng)電勢.電纜金屬屏蔽接地，這樣可以避免屏蔽中感應(yīng)電勢造成對電纜運(yùn)行安全的破壞，同時系統(tǒng)屏蔽作為接地電流通路。但是，當(dāng)有環(huán)流流經(jīng)電纜屏蔽，必然會產(chǎn)生損耗；另一方面，由于鄰近效應(yīng)影響，感應(yīng)電動勢的不均勻性，在電纜屏蔽上產(chǎn)生渦流，還將引起渦流損耗。對于等邊三角形敷設(shè)的電纜，金屬護(hù)套三小段交叉互聯(lián)接地，其感應(yīng)電動勢的向量和為0，無環(huán)流損耗，只有渦流損耗。在對進(jìn)行計算時，用到以下參數(shù)，加以說明:為電纜工作條

40、件下屏蔽材料的電阻率,（）；為單位長度屏蔽材料的電阻,（）;為屏蔽層厚度，即=220.15=0.6mm為屏蔽平均直徑，即=18.45mm為屏蔽外直徑，即=18.75mm為屏蔽截面積，即=21為最大工作溫度時單位長度線芯交流電阻，即。因為0.1時，、可忽略。所以由于電纜等邊三角形敷設(shè)。三相的相同，也相同，則 所以 第4章 電纜連續(xù)允許載流量計算由于電力電纜是在高電壓下傳輸大電流，因此除了要求有良好的電氣性能外，還要求有良好的熱性能。在一般情況下電纜的電氣性能與其熱性能是相互影響和制約的。例如絕緣的電性能較差，就會大大增加絕緣中的發(fā)熱能量，以至使產(chǎn)品的熱性能惡化；而由于熱性能差而使電纜的溫升大大提

41、高，這樣就會使電纜絕緣的電性能很快地下降和老化。因此，熱性能的研究和計算對電力電纜來講是非常重要的。當(dāng)電纜的工作電壓等級越高時，熱性能的影響也就愈為嚴(yán)重。研究和計算電纜的熱性能主要從電纜工作狀態(tài)下內(nèi)部的發(fā)熱,以及向周圍媒質(zhì)散熱，而應(yīng)該使發(fā)熱和散熱處于相等的狀態(tài)這一基本點出發(fā)的。4.1 電纜等效熱路圖和各部分熱阻的計算4.1.1 電纜等效熱路圖4.1.2 電纜各部分熱阻的計算絕緣層熱阻式中：為絕緣層PVC材料的熱阻系數(shù)(5.0-6.0)，可取材料PVC的熱阻系數(shù)為；可由電線電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5-9查得。內(nèi)襯層熱阻 式中：為內(nèi)襯層材料的熱阻系數(shù)，可知材料PVC帶的熱阻系數(shù)為；分別為金屬屏蔽層直徑、外直

42、徑；鎧裝內(nèi)直徑和內(nèi)半徑；內(nèi)襯層的厚度。外被層熱阻4.2 電纜敷設(shè)在土壤中連續(xù)允許載流量的計算4.2.1 周圍媒質(zhì)熱阻對于該電纜屬于統(tǒng)包型電纜，可當(dāng)做單芯電纜來計算周圍媒質(zhì)熱阻。式中：為電纜外徑，則=22.35mm；為電纜敷設(shè)介質(zhì)即土壤的熱阻系數(shù)，=1.0 ；為電纜敷設(shè)深度，由已知條件知，電纜敷設(shè)在土壤中，敷設(shè)深度L=0.7m。4.2.2 連續(xù)允許載流量的計算4.2.2.1 電纜的電容公式中:為單位長度上的電容，單位為F；為電纜絕緣用材料PVC的相對介電常數(shù)，=8.0；是絕緣介質(zhì)損耗角正切。對于材料PVC的介質(zhì)損耗角正切為0.10。4.2.2.2 絕緣損耗根據(jù)電纜等效熱路圖，列出熱平衡方程，解出

43、恒定負(fù)載下電纜的載流量。式中：為電纜正常運(yùn)行時的載流量；為電纜正常運(yùn)行的最高溫度，即絕緣所能承受的最高溫度，所以=70；為電纜未運(yùn)行時的溫度，設(shè)為環(huán)境溫度，即=25；為單位長度導(dǎo)體的交流電阻，。代入以上已知參數(shù)，該數(shù)據(jù)符合要求。第5章 總 結(jié)通過此次畢業(yè)論文，我認(rèn)識了光電復(fù)合纜以及它的生產(chǎn)流程。在實習(xí)過程，一些師兄給予了我很大的幫助。通過各章節(jié)的學(xué)習(xí)，基本了解了光電復(fù)合纜的結(jié)構(gòu)要求。而電纜在制造的過程中，它的尺寸等參數(shù)影響電纜的傳輸性能。并討論電纜的電氣參數(shù)，通過計算來說明該電纜設(shè)計的合理性。從而根本上了解光電復(fù)合纜。第6章 展 望1.用戶試點。國家電網(wǎng)公司現(xiàn)已在其范圍內(nèi)14個省份的20個城市

44、開始電力光纖入戶試點建設(shè)?！安捎霉饫w復(fù)合低壓電纜（OPLC）實現(xiàn)電力光纖到戶（PFTTH）36700戶；試點成功后，將大面積推廣，今后新建小區(qū)的電力接入，都將采用電力光纖入戶?！蹦戏诫娋W(wǎng)也將采取類似的方式進(jìn)行電力光纖到戶。2.大規(guī)模使用。智能電網(wǎng)的電力光纖到戶（PFTTH）試點結(jié)束之后，電網(wǎng)企業(yè)將逐步推廣使用，除了新建住宅之外，加上部分原有小區(qū)的改造，預(yù)計到2015年，需求量將超過20萬千米。3.未來展望。三網(wǎng)融合試點城市已經(jīng)確定并公布，下一步將重點開展廣電和電信業(yè)務(wù)雙向進(jìn)入試點；在2012年前選擇比較成熟的地區(qū)進(jìn)行推廣；2013年至2015年，進(jìn)入到實際應(yīng)用當(dāng)中，全面實現(xiàn)三網(wǎng)融合。目前三網(wǎng)融

45、合存在一個缺陷，就是沒有考慮智能電網(wǎng)，應(yīng)該統(tǒng)籌推進(jìn)智能電網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)四網(wǎng)融合。從未來來看，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)，國家將在三網(wǎng)融合的基礎(chǔ)上繼續(xù)加大對四網(wǎng)融合的推動，屆時，光纖復(fù)合低壓電纜（OPLC）的使用量將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，將會成為線纜領(lǐng)域又一個重要的細(xì)分市場。4.智能電網(wǎng)建設(shè)對傳統(tǒng)的光纜和電力傳輸提出了新的要求，而光纖復(fù)合低壓電纜（OPLC）作為智能電網(wǎng)建設(shè)中用戶接入端的重要產(chǎn)品，集光纖通信和電力傳輸與一體，滿足智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化的需求，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢和較廣泛的應(yīng)用，將為智能電網(wǎng)建設(shè)提供安全、可靠的保障。致 謝首先感謝專業(yè)老師以及校系領(lǐng)導(dǎo)三年來

46、對我的教育與培養(yǎng)，感謝學(xué)校給我的學(xué)習(xí)機(jī)會。并且感謝正泰電纜有限公司各位師兄在實習(xí)期間對我的指導(dǎo)和關(guān)懷。通過本次對低壓光電復(fù)合纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，我更加了解了它的結(jié)構(gòu)和相關(guān)知識。在大學(xué)三年里，通過認(rèn)真努力學(xué)習(xí)，我掌握了電線電纜專業(yè)所學(xué)的課程，并在此次運(yùn)用中得到了的應(yīng)用并意識到自己的不足之處。在以后的工作中，我會注意理論結(jié)合實際，鞏固所學(xué)的知識，更加努力的學(xué)習(xí)專業(yè)知識。 在設(shè)計過程中，得到了王衛(wèi)東、喬月純、倪艷榮、郭紅霞等老師的精心指導(dǎo)，才能使設(shè)計順利完成，在此，特表示衷心的感謝。但由于水平有限，設(shè)計中不免有錯誤及不足之處，請老師給予批評和指正。參考文獻(xiàn)1 劉子玉，王慧明.電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計原理M.西安：西安交通大學(xué)出版社，19952 王春江.電線電纜手冊：第1冊.2版.M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20013 GB/T12706-2002 額定電壓1kV到35kV聚氯乙烯絕緣電力電纜 S4 馬國棟.電線電纜載流量M.北京：中國電力出版社，20035 盧致皓.光電復(fù)合纜新應(yīng)用.光線與電纜應(yīng)用技術(shù)，1986（01）6 趙蘇燦.用戶接入網(wǎng)電纜和光電復(fù)