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全干式非金属光缆的应用案例

http://www.c114.com.cn ( 2017/9/13 17:35 )

0摘要

全干式“无油膏”室外光缆在美国、日本等发达国家商业化应用已超过15年。全干式光缆凭借其快速接入、环保、更好的防潮性能等特征,在北美和日本市场得到了迅速的发展和广泛地应用,到2016年,北美全干式光缆需求量达到其总需求量的99%,在日本大部分光缆采用全干式阻水结构。而全干式光缆在我国的应用刚刚起步,本文主要阐述了全干式非金属光缆GYFY-144 B1.3和GYFY-36 B1.3的设计、制造、以及在江苏电信的应用案例。并对比了全干式光缆与传统油膏填充式光缆的安装效率和熔接损耗。通过实际应用,证明全干式光缆从护套开剥到准备光纤熔接,比传统油膏填充式光缆可节省60%的时间,而且免去擦拭溶剂和擦拭纸等易耗品,使得光纤熔接更加安全、可靠、更加环保。

关键词:全干式光缆 无油膏 高吸水树脂 SAP  光缆安装  光缆接续

1.引言

室外应用的光缆都要求阻水技术,防止水渗入光缆和在光缆中纵向传播,减少因浸水引起的光纤老化及信号衰减增大。在上世纪80年代,室外光缆的阻水技术主要采用油膏填充式,即在松套管里面以及松套管和护套之间都采用油膏填充式。此外,油膏在松套管中的作用还有:提供光纤和套管之间的耦合,有助于控制套管加工工艺和控制套管中光纤适当的余长。然而,随着全球光纤到户(FTTx)大规模的部署,光纤光缆接入网和配线网络中大批量使用,光纤接续任务十分繁重,客户对光缆的接续效率提出了更高的要求。从上世纪90年代,日本全干式光缆开始商用化。美国从2004年全干式光缆开始商用化,到2008年,短短4年时间, 全干式光缆市场需求超越传统油膏填充式【1】。到2016年,北美市场全干式光缆市场需求量占总需求量达到99%。这主要源于全干式光缆的安全可靠、快速接入、高效环保。全干式光缆在国内使用还较少,主要是有以下两方面的原因:其一、国内的光缆制造工艺大多采用传统的油膏填充式,运营商集采招标缆型要求油膏填充式,新型光缆难以在运营商得到应用机会;其二,大家对全干式光缆的性能指标是否能满足我国实际工程运用要求仍存在疑虑。根据全干式光缆在北美和日本等市场的大规模部署和长达十多年的稳定运行,证明了全干式光缆的工程可靠性能,而通过本文的应用案例,证明全干式光缆与我国大批量应用油膏填充式光缆能够无缝接轨,并提供更加高效的接续效率、更好的防潮保护、以及更加环保。

目前,市场上使用的全干式光缆,大部分采用阻水纱线和阻水带,在松套管中放置阻水纱,很多出版刊物和文献资料对这些全干式光缆有详细的介绍。而本文阐述的是松套管中采用高吸水树脂(SAP)粉末的全干式光缆,具有结构更小、更紧凑、接续更快的优势。本文主要阐述了全干式非金属光缆的设计、制造、以及在江苏电信接入网的应用案例。并对比了全干式光缆与传统油膏填充式光缆的安装效率和熔接损耗。通过实际应用,证明全干式光缆从护套开剥到准备光纤熔接,比传统油膏填充式光缆可节省60%的时间,而且免去擦拭溶剂和擦拭纸等易耗品。

2.全干式光缆结构设计与制造

2.1全干式光缆结构设计

光缆用于接入网新建项目,客户对光缆设计输入:

1.大芯数全非金属结构,光缆型号GYFY-144 B1.3 6.4km和GYFY-36 B1.3 2km

2.防雷电,无需接地

3.光缆紧凑、轻便、并有较好的弯曲性能

4.光缆全套机械性能和环境性能指标符合行业标准YD/T 901-2009要求

5.快速接入、清洁环保

6.光缆使用寿命25年

依据客户输入,光缆设计要点:

1.套管:套管相当于光缆的“贴身内衣”,对光纤的保护既不能太紧,也不能太松,确保光纤恰当的自由度,同时确保长期稳定的结构尺寸和力学性能。所以,在选材上应考虑其加工性能、力学性能、韧性、耐温性能、抗收缩、耐水解等。本文中的全干式光缆采用复合套管,综合了不同聚合物的优势,使得套管具有优越的加工成型特性、力学性能、尺寸稳定特性以及耐腐蚀特性,可满足光缆行业对套管的应用要求。同时,在加工工艺上,确保套管尺寸圆整、稳定,光纤在内壁不粘连,同时确保精准均一的光纤余长。全干式套管与普通光缆套管不同,由于没有油膏,套管工艺成为全干式光缆的技术难点。

2.缆芯:将套管单元采用SZ绞合的方式绞合在中心加强件周围,并使用扎纱将套管单元固定。

3.护套:本文中的全干式光缆采用黑色聚乙烯光缆外护套,在护套与缆芯间的间隙采用阻水带阻水,并在缆芯与护套之间放置撕裂绳,以便开剥护套。

4.光缆结构设计要素:依据客户的敷设环境和安装要求,此光缆结构设计应考虑的要素包括全介质结构、光缆的机械性能、环境性能、防潮性能、结构紧凑、快速开剥与安装、以及光缆的长期稳定性。本文设计的全干式非金属光缆GYFY-144 B1.3截面图和纵面图分别如图1和图2所示。

5.光缆加工工艺控制要点:由于本文中的全干式光缆采用高吸水树脂(SAP)阻水,因此需要控制SAP在套管内壁均匀分布,同时确保套管尺寸圆整稳定。要获得均一和精准的光纤余长,从套管工艺到绞合工艺,都需要严格控制相关参数。光缆外护套是保护光缆的第一层防护,需要确保外护套完整无缺陷,这就要求稳定和流畅的护套挤出工艺。

图1 GYFY-144 B1.3 全干式光缆截面图

图2 GYFY-144 B1.3 全干式光缆纵面图

2.2全干式光缆性能测试

本文全干式光缆GYFY-144 B1.3和GYFY-36 B1.3依照YD/T 901-2009的要求和GB/T 7424.2-2008测试方法进行全性能测试,其全性能均符合标准要求,具体见表1。

表1 GYFY-144 B1.3和GYFY-36 B1.3光缆机械性能和环境性能测试结果

3.应用案例

本文选用的全干式非金属光缆,具有防雷电、免接地、快速接入等特点,在江苏电信新建接入网工程中试点。从接续时间、熔接损耗两个方面与普通油膏填充式光缆进行对比。接续时光纤准备时间,全干式光缆可以节省60%;熔接损耗与普通油膏填充式相当。但由于全干式光缆免去擦拭溶剂,避免了对光纤涂层的损伤,使得接续更加安全可靠。

3.1工程条件及安装现场

全干式非金属光缆的工程安装条件如下:

·光缆线路:启东市滨海园区主干光缆,使用了2盘GYFY-144 B1.3,共计6.39km,使用了一盘GYFY-36 B1.3,2.27km。

·安装方式:管道敷设。

·安装使用的工具及设备,与普通光缆安装时使用的工具和熔接设备一样,操作方式一致,无需额外的培训指导。光缆中放置了撕裂绳,更加方便开剥护套。

·图3是全干式非金属光缆穿管入户,与普通光缆相比,更加轻便。图4是光缆接续,全干式光缆无纤膏和无缆膏,无需擦拭,方便裸手操作。

图3 全干式光缆穿管敷设

图4 全干式光缆接续

3.2接续准备时间对比

全干式光缆没有粘稠的油膏,在接续过程中免去了擦拭油膏的时间,从护套开剥、去除扎纱、套光纤保护管(先将松套管穿入保护软管,再去除松套管)、去除光纤表面油膏,全干式光缆GYFY-144芯与普通油膏填充式GYTA-144芯相比,光纤准备时间可将节省60%,具体如图5所列。

图5 全干式GYFY-144芯与油膏填充式GYTA-144芯光纤准备时间对比

3.3熔接损耗

全干式光缆由于没有纤膏,光纤表面更加洁净,在熔接光纤时,更容易操作,光纤熔接损耗与传统油膏填充式光缆水平相当,本次使用的GYFY-144芯熔接损耗见图6,熔接头损耗平均值0.027dB,最大值小于等于0.05dB,符合并优于行业标准要求。

图6 GYFY-144B1.3 光纤熔接损耗直方图

普通油膏填充式光缆接续时需要使用溶剂和易耗品擦除油膏,通常擦除油膏的溶剂对光纤涂层产生严重的伤害,导致接头盒中的光纤容易脆化,影响使用寿命。全干式光缆免去了擦拭油膏的溶剂,提高了接头的可靠性,同时免去了擦拭用的易耗品,对环境更友好。

4.总结

全干式光缆在北美和日本等地区大规模商用已经十多年了,没有任何报道因阻水材料出现问题,且自2015年以来,北美和日本99%以上使用全干式光缆,随着光纤芯数的增大、光纤接续量的剧增,全干式光缆的高效熔接优势更加突显出来。全干式光缆与现有普通油膏填充式光缆能够无缝接轨,无需增加或更改任何的操作。在接续过程中,由于免去了擦拭油膏的工序,节省了60%的光纤准备时间;不需要溶剂清洁,保护了光纤涂层,使得熔接接头更加安全可靠;不需要使用擦拭纸或棉球,减少对环境的污染,这与我国提倡的绿色环保主题相一致。

此外,我国是光纤光缆的生产大国,全球一半以上的光缆在中国制造,随着国内市场的饱和,势必面临走出去的局面,与国际接轨,是全干式光缆另一推动力。

综上所述,全干式光缆将成为光缆发展的趋势。

5.感谢

感谢江苏电信省公司和南通分公司所有为本试点项目做出贡献的人员,感谢成都康宁所有为全干式光缆做出贡献的人员。

参考文献

【1】Catherina L. Tedder, Christopher M. Quinn, David A. Seddon, Mike Ellwanger.  The Reliability of Completely Dry Gel-free Optical Cables. The 61st International Wire & Cable Symposium, 466-471(2012)

赵新东1, 邱建荣2, 杨伟3,沈勇4, 罗俊超5, 万红6, 郭俏俏7

(作者1中国电信股份有限公司无锡分公司,作者2中国电信股份有限公司苏州分公司,作者3江苏中博通信有限公司;作者4、5、6、7成都康宁光缆有限公司)

   来源:厂商供稿

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