ADSS光缆机械参数相关名词解释

ADSS光缆的机械参数

  由于ADSS光缆工作在大跨度的架空状态下，光纤的安全成了问题的焦点。从结构设计、原材料的选择到工艺参数的设置、修正和改进等技术措施，无不为了增加光纤的“余长”，即开辟所谓的“光纤应变窗”。

  早期的松套层绞结构ADSS光缆注重和强调光纤的“零应力”状态，并设置了对应的机械参数。但是，“零应力”是一个相对模糊的概念，不能成为控制指标，与输电线路的相关规范产生了诸多矛盾。

  现代的ADSS光缆设计，其机械参数与输电线路的适用规范已经近似统一，可以用最经典的方法来设计和计算光缆线路。当然，由于光纤的存在，它仍具有一定的特殊性。

  1. ADSS光缆的应力应变特性

  众所周知，ADSS光缆的应变特性取决于ADSS光缆的弹性模量，弹性模量主要由光缆的加强件决定。就ADSS光缆而言，弹性模量主要取决于所用纺纶的模量和数量。

  ADSS光缆的设计负载分为光纤受力和不受力两种。光纤应变窗的定义为：对光纤不受力缆型，在光纤受力前或光纤在伸长前，光缆被允许拉伸的最大值及以下的区间。对光纤受力缆型，在光纤受力或拉伸达到预定限度的最大值及以下的区间。光纤应变窗在很大程度上与结构参数相关，以典型的松套管层绞设计为例，它主要取决于中心加强件FRP的尺寸，松套管尺寸（主要是内径），管内光纤束的直径（芯数）和管子的节距。

  目前较直观的方法是测量光缆应力应变特性。大量的测试数据告诉我们：在同一根光缆内，不同的管子（或槽）里的光纤甚至同一根管子（或槽）内的不同光纤，其曲线形状会有一些变化，即数据有一定的离散性。这就提示我们：对于多芯数的光缆必须小心从事，为了保证光纤安全，必须留有余地。

  应力应变曲线使模糊的“零应力”和不容易测量的“余长”或“光纤允许被拉伸的预定值”成为清晰直观的结果，从而得出明确的控制指标。

  ADSS光缆必须有合适的光纤余长，但过大的余长不仅无必要甚至是有害的。

  2. ADSS光缆极限抗拉强度 ----- UTS（Ultimate Tensile Strength）

  导线的计算拉断力称为UTS，也称破坏强度，综合破断力。以全截面计算，UTS是导线常用的重要技术参数。

  ADSS光缆的强度计算与金属导线不同，一般以承载元件截面而非全截面计算，因为除承载元件外其它元件对强度的贡献已微小到可忽略。ADSS光缆一般不强调UTS参数。

  3. ADSS光缆标称抗拉强度 ----- RTS（Rated Tensile Strength）

  金属线材在绞合以后，强度略有下降，光缆在成缆后，弹性模量也会下降，在扣除了下降部分后缆的计算强度称RTS。更由于纺纶这种特殊材料的抗拉强度有一定的离散性，所以ADSS光缆更偏重于RTS，可以通俗地将RTS理解为ADSS光缆的保证抗拉指标，即拉伸试验时必须达到或超过该标称值。

  ADSS光缆的RTS参数是金具配置（尤其指耐张金具）和安全系数计算控制的重要依据。

  4. ADSS光缆最大允许抗拉强度 ----- MOTS（Maximun Operating Tension Strength）或者最大允许工作应力MWS（Maximum Working Stress）

  该ADSS光缆参数对应于导线的最大许用应力，导线的MOTS是指在设计的极端气候条件下发生最大应力时对应于UTS还留有一定的安全系数的值。

  MOTS（导线）＝UTS（导线）/ K（安全系数） K≥2.5 （4）

  导线的MOTS是计算临界档距的依据之一。

  光缆的MOTS的意义是：光缆在被拉伸到MOTS值时，缆内的光纤开始伸长（光纤不受力缆型），或光纤开始达到预定受力限度值（光纤受力缆型），光纤衰耗变化在允许合理范围内，判据是光缆的应力应变特性。根据气象条件和弧垂，计算光缆的跨距，在此跨距下，光缆所受的综合负载应不大于MOTS。

  可见，光缆的MOTS强调的是光纤的安全。

  5. ADSS光缆的安全系数

  虽然导线与ADSS光缆的MOTS有不同的含义，但使用的条件（气象条件、弧垂、跨距等）是相同的。所以，ADSS光缆的安全系数(K)是客观存在的。

  K（光缆）＝RTS（光缆）/ MOTS（光缆） （5）

  ADSS光缆的K系数不是随意制定的，也不能简单地套用电力规范。这是因为即使用了相同数量的纺纶，不同的工艺设计和不同的工艺实现能力，实际能达到的RTS和MOTS差异是相当大的。

  有时候，用户还会提出光缆工作时的安全系数，ADSS光缆在工作时的安全系数为：

  K（工作）＝RTS（光缆）/G（工作） （6）

  G：光缆在设计气象条件下的综合负载

  6. ADSS光缆每日平均应力 ----- EDS（Everyday Stress）或者称为平均运行应力

  ADSS光缆与导线的EDS含义几乎完全一致。

  EDS是一个疲劳老化参数。所不同的是，导线疲劳后往往出现断股而光缆疲劳后多出现护套开裂，更严重的是光纤断裂。

  ADSS光缆应该常年工作在EDS值附近（不考虑外负载及在年平均气温下），相当于耐张段的代表应力（按代表档距和代表弧垂考虑）。

  EDS与RTS有一个适当的比值，各国有不同的标准，一般为（16％~25％）RTS，在给定的EDS（IEEE－P1222定义为最大安装张力）下按规范进行振动试验，光缆外护套应无损伤，光纤衰耗的变化应在控制指标内。

  7. ADSS光缆极限特殊应力 ----- UES（Ultimate Exceptional Stress）或极限特殊强度UETS（Ultimate Exceptional Tensile Strength）

  这是光纤不受力缆型（松套层绞结构）ADSS光缆特有的参数。一般UES应大于60%RTS。

  当光纤的余长释放完，即张力超过MOTS后的一定范围内，光纤开始受力的同时附加衰减也开始增加，但在张力解除后，光缆仍可恢复到初始状态。该范围的最大控制值即是UES。

  UES意味着该光缆可短时过载使用，比如偶然的大风或覆冰（超过设计条件），在消失以后，光缆可恢复正常运行且不影响使用寿命。

  可以理解为：假设使用的气象条件为30年一遇，用该条件以MOTS计算跨距、弧垂；而UES则对应于ADSS光缆30年寿命期内经受可能发生的50年一遇的气象条件。通常，MOTS作为计算参数，UES作为校验参数。虽然容易混淆，但必须区分。