气吹微缆技术在光纤复合低压电缆中的应用

任金玲，管新元，赵凯斌，钱子明，虞踏峰

(1.江苏亨通电力电缆有限公司，江苏 苏州215234;2.江苏亨通线缆科技有限公司，江苏 苏州215234)

0 引言

目前，市场上的光纤复合低压电缆，其成品的光纤类别及容量都是既定的，电信运营商通过光纤向家庭用户与商务用户提供最大范围内的数据业务服务，然而，这种投资回报的不确定性以及随着时间的推移，光纤容量及性能的不足都会显现。

由于后期光纤用量的不确定性，为了使光纤复合低压电缆的应用更加灵活，并且降低投资成本，我公司结合“气吹微缆技术”研发了一种气吹型光纤复合低压电缆。该电缆提前为光纤通信单独预留一通信管道，后期根据用户不同时期的需求，采用气吹敷设技术将微型光缆或高性能光纤单元吹入预留管道中。此种技术不但实现了电网“最后一公里”电力流和信息流的同步传输，而且解决了电线、网线、电话线、有线电视线等多条线路的多次施工，避免了重复建设干扰社区群众正常生活和重复投资，使得用户后期应用光单元的便捷灵活性得到了很大提高。

1 气吹微缆技术

1.1 气吹微缆技术简介

气吹微缆技术是将高密度聚乙烯(HDPE)子管吹进已敷设的HDPE或聚氯乙烯(PVC)母管中，根据不同时期的使用需求，分批次将不同类型的微型光缆吹进子管中。气吹微缆技术包括微管技术、微缆技术和气吹技术三个部分，该技术的核心是利用气吹技术将微管吹进母管中，再将微缆吹进微管中。气吹微缆技术突破了现有管道布放的局限性，通过布放可重复利用管孔资源，大大提高了管孔的利用效率，便于随时随地进行光缆分支，以及后期更换新光纤，在技术上保持领先。

1.2 气吹微缆技术优势

气吹微缆技术是先敷设母管，待线路建设完成后再吹入微管微缆，其优势体现在以下几点:

(1)微缆直径小、重量轻，一次性气吹长度更大，吹放速度更快，可有效缩短工程建设周期;气吹普通光缆一般设计长度为2～3 km，而气吹微缆可达4～6 km。

(2)可以减少线路上人井和手孔的数量，减少整个线路的光缆接头数量，大幅度提高通信线路传输质量。

(3)微缆气吹工艺所需接续融纤占用空间小，气吹需求压力小，设备轻便且需要的操作空间比普通缆小得多，可以利用微管微缆预留保护箱替代人井，不需永久征地，降低工程成本。

(4)在母管和微管的双重保护作用下，微缆在管道内可得到更稳固的保护。如遇特殊情况遭到损坏时，利用配套的母管、微管接头，采用气吹法可方便、快捷地敷设微缆进行修复，大大减少故障处理时间，提高通信线路运行维护质量。

(5)微缆在子管中及子管在母管中占用空间均在45%～60%，提高了微缆的抗冲击能力，只要管路不发生严重压扁变形，就不会影响微缆的安全。

(6)施工造价与普通缆施工方式相比差别不大或略低，备管建设投资低，可在不增加先期投资的情况下大幅提高光缆管道的市场价值，大幅降低日后更换缆的投资，便于今后采用新型光缆。

1.3 气吹微缆技术应用案例

中石化仪征—长岭原油管道通信工程是目前世界上最长的采用气吹微缆技术工程项目。由江苏仪征至湖南长岭，全长979 km，沿原油管道敷设一根40/33 mm的硅芯管，吹入2根10/8 mm的微管，在其中一个微管中吹入12芯全介质结构中心管微缆，用于原油管道输送的自动化控制和通信传输。该项目由瑞士波立特(中国)公司作为技术督导，中国通信建设第一、三工程局、潍坊凯特公司、廊坊管道电信公司等5家施工单位施工，2006年6月顺利完工并正常开通使用至今。

2 产品结构设计及生产工艺控制

2.1 产品结构设计

我公司结合气吹微缆技术在光纤复合低压电缆中的应用，研发出的气吹型光纤复合低压电缆，是在电缆中预先放置一根或多根高密度聚乙烯微管，待电缆制造敷设完成后，利用气吹技术将微型光缆吹入到微管中。在电缆制造过程中，由于没有加入光缆，避免了拉伸、挤压等外力对光纤造成损伤，且在生产过程中不用对光缆测通断、衰减，提高了生产效率，节约了生产成本。图1为气吹型光纤复合低压电缆示意图。

图1 气吹型光纤复合低压电缆示意图

2.2 生产工艺控制

根据设计的产品结构，工艺流程如下:拉丝、退火、导体绞合、挤包绝缘层、成缆(预置微管)、挤包外护套、成品检验。在电缆的制造过程中，各工序均须按照规定工艺和要求进行生产，以确保产品质量，其关键生产过程如下:

(1)导体。我公司研发的气吹型光纤复合低压电缆是在成缆时预置一圆形微管，这就要求电缆内与微管接触的导电线芯外形圆整，结构稳定，在成型过程中不挤压微管。为保证电缆较好的稳定性，采用符合GB/T 3956规定的第二类圆形导体结构，其绞合方式为正规同心式单线绞合，此种绞合方式中每一根单丝的位置均轮流在绞线上部的伸长区和绞线下部的压缩区，当绞线弯曲时，导体不会发生变形。绞合时采用的模具为钻石涂层纳米模，节径比为14～16，绞制后导体表面应光洁、无油污，无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边，无凸起或断裂的单线。

(2)绝缘。选用交联聚乙烯作为绝缘料，挤压式模具生产绝缘层，挤出的绝缘层结构紧密结实，强度可靠，外表面光滑平整。其绝缘厚度及最薄点符合GB/T 12706.1的规定，绝缘层的同心度控制在90%以上，颜色符合GB/T 6995.5的要求。

(3)成缆。成缆时将由HDPE制成的微管与电单元按照顺序依次放置，放置时微管必须放置在最外层，防止成缆过程中线芯与线芯之间产生的压力压扁微管。成缆时线芯与线芯之间、线芯与微管之间的间隙采用聚丙烯网状填充物填充，填充需密实圆整，缆芯外重叠绕包一层加强型无纺布扎紧缆芯，防止缆芯松散变形。为保证后期气吹微缆顺利进行，成缆节径比需较大，一般控制在35～40倍，这样既能满足光纤复合低压电缆敷设时的弯曲半径要求，又能使后期微缆顺利吹入微管中。

(4)外护套。选用低烟无卤聚烯烃作为护套材料，挤管式模具生产外护套。挤管式模具使护套材料挤包形成管状，然后经过拉伸，包覆在缆芯表面。护套材料经拉伸发生“定向”作用，使材料的机械强度提高，有效地提高电缆的拉伸方向强度。在挤塑过程中，对缆芯产生的压力小，不会对缆芯内的微管造成损害。护套厚度及最薄点符合GB/T 12706.1的规定，同心度控制在85%以上。

3 安装敷设

我公司生产的气吹型光纤复合低压电缆可采用电缆沟、桥架、直埋等常规方式敷设。整根缆敷设完成后，根据使用需求，采用气吹微缆技术将光单元吹入预留在电缆中的微管内。在后期使用需求改变时，可将已敷设的光单元抽出，重新吹入需求的光缆，不仅不影响电单元的传输，同时又可节省重新敷设管道等其它费用，做到了光纤灵活安装与维护、更换便捷。这避免了重复建设，不干扰社区群众正常生活，节约投资，使得用户后期应用光单元的便捷灵活性得到了很大提高。

3.1 气吹敷设原理

气吹微缆是利用机械推进器把微缆推进管道，同时空气压缩机把强大的气流通过气吹机的密封仓送进管道。这种高速流动的气流在缆和管的表面形成一种拖曳力，促使微缆前进，微缆在管道内是被气流推动前进的而不是被拉进管道的(如图2所示)。微缆在微管内顺着地势起伏或方向的改变而顺利地前进，因微缆顶端不受力，故与传统牵引敷设相反。微缆端头没有应力，敷设完毕后，微缆松弛地在管道底部，有助于延长微缆的使用寿命。

图2 气吹敷设原理示意图

3.2 气吹敷设方法

目前，气吹微缆技术中常用的方法有以下几种:一端气吹法、接力气吹法、从中间向两端气吹法、蛙跳气吹法等。一端气吹法是从一端气吹，一次性吹入预期长度的微缆，此种方法适用于小段长吹入;接力气吹法是采用多台气吹机联合工作，每台气吹机只吹入一段距离，当第一台气吹机将微缆吹送至下一个气吹点时，下一台气吹机开始工作，直至将微缆从微管内吹出，此种方法适用于段长较大的吹入;从中间向两端气吹法:当敷缆长度超过一台气吹机的一次气吹长度时，可选择此种从线路中间开口向两端吹，一次性的气吹长度约为总长度的一半。这种敷设方法也是实际施工中最优先选用的敷设方法，适用于段长较短的吹入;蛙跳气吹法类似于接力气吹法，区别在于气吹机从第一个气吹点将微缆气吹至下一个气吹点时，通过倒盘器先将微缆收集起来，再将气吹机转移到这个气吹点，将微缆继续吹入微管内，直至全部吹入，此种气吹方法操作起来相对繁琐，应用受到场地的限制，故应用较少。

我公司研发的这种气吹型光纤复合低压电缆，在吹入微缆时，应根据敷设长度选择合适的吹入方法，避免在吹入过程中由于吹入方法不恰当造成施工困难或损伤光纤。图3为微管吹入母管后的效果示意图。

图3 微管吹入母管后的效果示意图

4 结束语

我公司研发的这种气吹型光纤复合低压电缆，成缆时在电缆中预先放置一根或多根HDPE微管，待电缆制造敷设完成后，根据使用要求，利用气吹技术将微型光缆吹入到电缆中。后期用户需求增加需要扩容或者更换更高性能的光单元时，只需在预先放置的微管中吹入光单元或更换已敷设在管道内的光单元即可，不用重新敷设线路，避免了布线资源浪费。

本产品主要用于智能电网智能用电环节，实现了电力、能源和信息的同步传输，降低综合成本，为用户带来很大的经济、便捷性，为电力光纤到户的发展开创了新的市场空间。

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