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OPGW 光缆蠕变问题分析 刘永花 北京邮电大学自动化学院，北京（100876） E-mail ：mygirlvicky@ 摘 要：本文首先介绍了 OPGW 光缆的常见结构，接着分析了 OPGW 光缆在常温下的典型 蠕变曲线，最后用试验的方法得出 OPGW 蠕变方程，由此可推测 OPGW 光缆在使用 10 年 或 20 年后的蠕变，这对 OPGW 光缆的设计和安全使用具有重要意义。 关键词：OPGW，蠕变，试验 引 言 进入 2006 年，随着“十一五” 电网发展规划的出台，国家电网建设加快了步伐，OPGW （光纤复合地线）光缆作为电力系统线路通信发展的方向，得到了新一轮大规模使用。据初 步统计，仅 2006 年上半年，国内 OPGW 光缆需求达 25000 公里，比去年同期增长 47 ％。 OPGW 光缆挂设在电力杆塔上，受到自载、敷设、风载、冰载等外界环境因素作用， 将发生伸长。这种在恒定的张力作用下，即使受力大小处于弹性变形的范围内，随着时间的 增长而产生的永久变形称为蠕变伸长。OPGW 光缆蠕变效应使跨距内的弧垂变大；弧垂变 大会减少地线和导线之间的距离，减少有效范围甚至造成导地线相接。此外，光缆蠕变可能 导致光纤由于机械疲劳而断裂，也可表现为衰减的增加。而在 OPGW 光缆的使用中一旦地 线功能或光纤通信功能丧失，可能会造成巨大的停电损失和影响，还会危及电网的安全稳定 运行。 OPGW 光缆的应用越来越多，其蠕变问题也是工程设计中不容忽视的重要问题，不过 目前深入研究的资料较少，本文将对此进行探讨。 1. OPGW 光缆的结构 OPGW 光缆的基本结构包括中心光单元（光纤、保护膏）和地线单元（铝合金绞线、 铝包钢绞线、钢芯铝合金绞线和铝包钢芯铝合金绞线）。其中，光纤提供了传输通道，钢成 份主要提供了机械强度，铝成份则主要承载短路电流。常见的 OPGW 光缆结构如图 1 所示。 - 1 - 铝包钢线 不锈钢管 光纤 光纤用填充物 铝合金线 图 1 常见的 OPGW 结构图 从 OPGW 光缆的结构来看，其蠕变特性来自于地线单元。因此本文着重研究金属材料 的蠕变性质。 2. OPGW 常温蠕变曲线分析 2.1 金属材料的蠕变现象 当材料在高于一定温度下受到应力作用时，即使应力小于屈服强度，但随着时间的延长 -6 -4 也会缓慢地产生塑性变形，这种现象称为蠕变，金属材料的蠕变速率一般在 10 -10 ／小时。 对于不同的材料发生蠕变温度不同，高分子材料通常在室温下就存在蠕变现象，金属材料产 生蠕变的温度要高一些。 蠕变过程可用蠕变曲线来描述。蠕变曲线是材料在一定温度和应力作用下，伸长率随时 间变化的曲线，典型的金属蠕变曲线见图 2 。图中曲线A 、B分别表示常温和高温下金属蠕 变曲线。图中ε1为瞬时应变，是由外加载荷引起的一般形变过程。在应力保持不变的条件下， 应变随时间而逐渐增加，一直增加到一个近似稳定的值ε2 。在蠕变曲线上任一点的斜率，表 示该点的蠕变速度。按照蠕变速度的变化，可将蠕变曲线分成三段。t1 段为第一阶段，是减 速蠕变阶段；t2 为恒速蠕变阶段。一般指的蠕变速率就是这一阶段曲线的斜率。t3 是加速蠕 变阶段，这一阶段由于