一種輕型光電復合鋁合金電力電纜的設計

引言

隨著國家電網公司電力光纖到戶工程的正式啟動和銅資源的日益匱乏，輕型光電復合鋁合金電力電纜應運而生。電力光纖到戶工程主要依靠在低壓電力電纜內復合光單元,在供電的同時,將光纖同時接入,以實現智能電網功能,并開展電信網、廣播網、互聯網內容傳輸的“三網融合”等業務。而稀土高鐵鋁合金作為電力電纜的導體，由于其特殊的導體配方和熱處理工藝，均能滿足電力輸送的需要。

1 導體

在這次設計中，所使用的導體是抗蠕變8030系稀土高鐵鋁合金，這種鋁合金導體的電導率是國際退火銅標準（IACS）的62.5%，在同樣體積下，鋁合金的實際重量大約是銅的三分之一，按照該計算，在滿足相同導電性能的前提下，相同重量的鋁合金電力電纜的長度是銅纜的2倍。因此，高導電率合金線纜的重量是同樣載流量的銅纜的一半。當合金電纜的導體截面積是銅芯的1.5倍時，其電氣性能基本相當。同時還具有抗蠕變、導熱性、抗腐蝕性、高柔韌、高延伸及連接穩定等優點。

2 光單元

光單元有多種結構，有鋁管型、不銹鋼管型、鋁骨架型及套塑型。我們采用的是套塑型中的松套結構。如下圖

這種結構的光單元為光纖提供了進一步的抗壓抗拉的機械保護而且制造了光纖的余長，光纖余長的產生使得光纜具有優越的機械、物理性能。在光纜的敷設與運輸時，當環境溫度變化及外力施加時，會使光纜有一定量的伸縮量，而光纖余長的產生使光纖在光纜受到伸縮變化時可以不受外力或使外力的作用減小到可以承受的程度。另一方面，由于松套管內壁與一次著色光纖間有一定的空間間隙，通常二者之間的間隙需填充觸變性的阻水油膏，由于阻水油膏的存在，當有側壓力施加在松套管上時，松套管產生的形變不會直接作用于光纖。所以，阻水油膏為光纖提供了有效的阻水和機械保護。

3 阻水結構

電纜內的所有間隙均應有有效的阻水措施，考慮到入戶纜的敷設及維護等特性，阻水填充方式應采用半干式和全干式。特別是將智能電網光纖到戶，全干式光電復合纜結構是唯一的選擇方式。具體工藝如下：在成纜時，應連續放置充滿水性復合物或阻水紗，也可間隔設置阻水環。

4 聯鎖鎧裝結構

如上圖所示，聯鎖鎧裝型電纜獨特的拱形聯鎖鎧裝結構，重量輕，分散側壓性能優越，采用5000系高強度鋁合金帶屬非磁性材料，不會產生渦流損耗，散熱好、抗腐蝕性好，堅固強韌。

5 復合纜外護套的結構設計

復合纜的護套結構應按照用戶的要求進行設計。護套的結構尺寸設計，按照GB/T12706.1—2008中附錄A“確定護層尺寸的假設計算方法”加以計算。假設直徑時，因光單元外徑較小，不考慮光單元的存在。

對于鎧裝內襯層結構，按照GB/T12706.1—2008允許采用繞包和擠包方式，在這里我們都采用擠包結構，因為擠包內襯層的徑向阻水及纜芯保護作用比繞包內襯層的要好，這樣對復合芯纜形成更好的保護作用。

6 成品結構圖

 

在生產中應注意：

1）在拉絲后，鋁合金單絲要進行時效處理，以確保其導電率達到我們的要求；

2）由于光電復合纜的電力線芯為3+1芯、3+2芯、4芯等截面及5芯結構等，再加上光單元，必須在6盤成纜機上絞合成纜。成纜時應采用退扭方式；

3）放置光單元的欄架要求放線張力小而均勻，且不能過快，以免損傷光單元；

4）在成纜、擠內襯層、鎧裝到成品工序中，每次上盤、下盤都要做光纖的衰減測試，確保光纖合格，所以要預留一定量的余長。   

7 結束語

輕型光電復合鋁合金芯低壓電力電纜在節約能源方面，導體鋁合金的回收率非常高。再生鋁是節能、環保型產業，再生鋁的綜合能耗只是電解鋁的5%，而再生銅的綜合能耗則是冶煉銅的18%。以鋁代銅，無疑是建立資源節約型環境友好型社會的重要選擇和必由之路。

同時，光單元植入力纜之中，集光纖和電力輸配電纜于一身，避免二次布線，有效降低進入小區和用戶的各項成本，是目前性價比最高的復合纜結構。

文章標簽：電力電纜