光纤复合低压电缆前景展望与工艺结构探讨

陆春校，徐 眉，魏学志

(1.浙江富春江通信集团，浙江 富阳311400;2.浙江工商大学国民经济学系，浙江杭州310018;3.浙江杭州电缆有限公司，浙江富阳311400)

0 引言

光纤复合低压电缆(Optical Fiber Composite Low-voltage Cable，简称OPLC))是一种将光单元复合在低压电力电缆内，具有电力传输和光通信传输组合的电缆，也可称为“电力-光纤”电缆，其适用于额定电压0.6/1 kV及以下电压等级。

2010年初，温家宝总理在政府工作报告中提出建设“物联网”、“智能电网”，加快推进“三网融合”等要求。国家电网提供的资料显示，“电力-光纤”入户可解决信息高速公路的末端接入问题，也可满足智能电网用电环节信息化、自动化、互动化的需求。即在提供电能的同时，可实现电信网、广播网、互联网等三网融合的要求，为用户提供更加便利和现代化的生活方式。“电力-光纤”到户能够实现网络基础设施的共建共享，大幅降低“三网融合”实施成本，提高网络的综合运营效率，在节能环保方面有着明显的优势。

1 光纤复合低压电缆发展前景及市场预期

1.1 光纤复合低压电缆将成为智能电网用户接入端的首选方案

光纤入户是发展智能电网的内在要求，目前电网用户端光纤化率几乎为零。光纤复合低压电缆(OPLC)是将光纤和电缆复合制造，在敷设电缆的同时完成了光纤入户，产品毛利率高于普通光缆。基于使用OPLC方案与传统的低压电力电缆+光缆组合方案相比，只增加不到10%的材料成本，即可使综合成本降低40%左右。同时，光纤复合低压电缆的“电力-光纤”到户在技术上实现了只需一次施工、一个通道、一次性解决线缆入户的问题，可取代以往电线、网线、电话线、有线电视线等多条线路的多次施工，大大节约线缆资源和管道资源。

1.2 国家电网正在快速推进“电力-光纤”入户

国家电网已与中国电信签署战略合作，选定10个网省公司启动首批试点小区，规划2010年内覆盖4.7万户。电网以“只服务不竞争”的低姿态有利于获得三网相关方的支持。预计在电网“十二五”规划方案最终确定后，“电力-光纤”入户将迎来爆发性增长。智能电网和传统三网也将开始在用户端走向融合，中国即将进入多网融合(四网合一)的时代。

1.3 国家电网的积极推进将催生OPLC新市场，提升OPLC需求

保守预测仅新建住宅对OPLC的年均潜在需求就超过350亿元(64万km/年)，预计2015年市场规模可达到70亿元，复合增速65%。预期未来10至15年，OPLC的研发将有助于确保国家发展四网合一，光纤到户的政策执行，同样有利于相关企业的发展与壮大。

2 光电复合低压电缆的结构探讨

光电复合低压电缆(以下简称光电复合缆)因其功能的多样，决定了电缆结构的复杂性，但是合理的结构设计可以更好地实现和满足缆的各项功能及其技术要求，并在符合性能要求的同时降低制造成本，实现效益最大化。

结合光电复合缆的实际应用，其结构通常由层绞式结构的缆芯和护层两大部分构成，结构如图1所示，其中，护层又包括护套和外护层，后者按需要可有可无。

图1 光电复合缆结构示意图

2.1 缆芯结构

缆芯是光电复合缆的主要功能部件，通常包括中心加强构件、含松套光纤的光单元、馈电线、填充绳，可能有的扎纱、包带、内垫层及非金属辅助加强构件等部分组成。各主要部件的组成及功能如下:

(1)中心加强件。在缆芯中间添加一根高强度单圆不锈钢丝或磷化钢丝，也可为其它不易腐蚀或有保护层的钢材构成的钢丝绳，以增强缆的强度，尤其适用架空敷设方式。作为缆的单圆钢丝的杨氏模量应不低于190 GPa;钢丝绳的有效杨氏模量应不低于170 GPa。如有必要，可在金属加强构件外挤制一层塑料护层。塑料的绝缘电阻和电压击穿强度等应满足设计的要求。当光电复合缆作为直接接入用户端时，应考虑到使用环境的因素，中间加强件宜为由无金属材料组成。

(2)馈电线。作为光电复合缆的电单元，馈电线导体截面的设计选用应根据供电电压、传送距离和被供电设备所消耗的功率等三者合理选取。目前城镇居民区的低压电网供电电压通常为直流48 V或交流220 V，输送电能的距离均不大于2000 m，一般采用三相四线制。在低压电网中用的四芯电缆，除三相导体之外的一根线芯称中性线，其作用是通过三相交流电的不平衡电流，降低金属保护层受热，增加电缆的载流能力，保证电缆的安全使用。并且馈电线导体载流能力应满足在正常工作条件下，不会产生明显温升，以保证光纤传输性能不受影响。

另外，由于光纤复合缆内含光纤单元，又是直接进入户内，所以低压电缆的馈电线载流量设计较为关键。

(3)光纤。因光电复合缆中引入了光单元，实现了电力传输与光通信有效的复合。通常，光纤的核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输。为保护裸光纤，提高光纤的机械强度和抗微弯强度并降低衰减，光纤应有涂覆层。

光电复合缆宜选用弯曲不敏感单模光纤(G657A)，用于成缆的单模光纤的涂覆层结构及其剥除力、光纤强度筛选水平及其动态疲劳参数值、翘曲度、模场直径、尺寸参数、截止波长、衰减系数和衰减不均匀性等均应符合相关标准的规定。

缆芯的成缆，需由高控制精度成缆设备完成，将馈电线、光纤，以及为满足缆芯圆整度和成缆工艺而选取的填充绳等，按照合理的绞合节距绞合在中间加强构件外层。

(4)阻水结构。按标准规定［1］，目前我公司尚存在一定的技术工艺问题，例如，按照我公司现设备功能状况，半干式填充工艺可经过设备的局部改造后，达到半干式的工艺要求，但全干式填充工艺，我公司目前在工艺技术、填充设备等方面均不具备生产条件，但全干式是发展的方向。

电缆内的所有间隙均应有有效的阻水措施，考虑到入户缆的敷设及维护等特性，阻水填充方式应采用半干式和全干式(首选推荐方式)。特别是将来智能电网光纤到户，全干式光缆结构是唯一必选方式。具体工艺如下:包带(或内衬套)及以内的各绞合单元之间的间隙，应连续放置阻水带或阻水纱;在填充式缆中应连续充满阻水性复合物;包带(或内衬套)和护套之间的间隙，宜连续放置阻水带或阻水纱，也可间隔设置阻水环。

2.2 护层结构

电缆的外层由纵包搭接的皱纹钢塑复合带挡潮层和黑色聚乙烯护套组成，复合带两边缘搭接处及聚乙烯套与复合带之间应相互粘结为一体，复合带纵包后的皱纹应轧制成环状。护层也可根据缆敷设环境的不同，选择不同的护层结构，例如防蚁、防水、阻燃、低烟无卤型护套等。

3 结束语

本文仅对光电复合低压电缆结构进行探讨，对该缆主要功能部件进行分析论述，但是，由于光电复合缆功能的多样性，缆的结构也具有一定的复杂性和特殊性，因此，在缆结构设计过程中，可根据实际运行需求对结构进行适当更改或调整，以此来满足对缆的性能需求及实际运行的要求。

智能用电技术是建设坚强智能电网的重要技术手段之一。随着国家电网公司智能电网建设工作的推进，首批智能用电小区正在逐步开展建设，智能电网、智能用电将迅速进入寻常百姓家。智能用电技术的发展和智能小区范围的拓展不仅能为百姓打造更为安全、舒适、节能的生活环境，推进分布式能源的应用，同时也必将对上、下游产业链起到巨大的带动作用。鉴于当前“电力-光纤”技术即将登上电力建设舞台，发展机遇时不我待，对于电缆制造企业来说是一次大踏步发展的良好机遇，尤其对于一些已经同时涉足电力电缆和光缆产品制造的大综企业，更是有着产品优势整合、研发等方面的巨大优势。

［1］YD/T xxxx—201x(报批稿) 接入网用光电混合缆［S］.

［2］沈昌国，李 斌，高宇亮，等.智能电网下的用电服务新技术［J］.电气技术，2010(8):11-15.

［3］刘 恒，刘伟平，黄红斌，等.一种新型光电复合缆在接入网中的应用［J］.光纤与电缆及其应用技术，2005(1):23-25.