（一）耐低溫光纜在青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程中的應(yīng)用
青藏±400kV直流聯(lián)網(wǎng)工程OPGW光纜線路是中國(guó)第一條高海拔、超低溫地區(qū)長(zhǎng)距離架空通信線路。青藏高原素有“世界屋脊”、“地球第三極”之稱。青藏±400kV直流聯(lián)網(wǎng)工程線路全長(zhǎng)1038km，沿線平均海拔4500m，最高海拔5300m，溫度范圍為-55～+60℃，晝夜溫差大，多風(fēng)沙。
1. 青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程OPGW主要技術(shù)要求
青藏聯(lián)網(wǎng)工程對(duì)所使用的OPGW光纜的光纖損耗、光纖由于溫度變化引起的附加損耗有著嚴(yán)格要求，總結(jié)如下：
① 提出在1550nm波長(zhǎng)下成纜光纖損耗≤0.18dB/km;
② 提出OPGW的環(huán)境使用溫度最低為-55℃；
③ 提出OPGW在-55～+65℃的溫度范圍內(nèi)，光纖損耗變化值<0.01dB/km。
2. OPGW研發(fā)中解決的關(guān)鍵技術(shù)
1）超低損耗光纖的選擇
① 超低損耗
② 超低PMD值
2）耐低溫光纖油膏的選擇
工程委托光纜制造廠商聯(lián)合3家光纖油膏廠商，特別研制了耐超低溫的光纖油膏新材料。經(jīng)試驗(yàn)，最終選擇了A2光纖油膏作為工程實(shí)際使用產(chǎn)品。
3）光纖余長(zhǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
試驗(yàn)使用A2耐低溫光纖油膏生產(chǎn)了一系列外徑為2.5mm、不同一次余長(zhǎng)的32芯光纖不銹鋼管，長(zhǎng)度約為3000m，并按照青藏直流工程的OPGW結(jié)構(gòu)，采用相同的絞制工藝生產(chǎn)出光纖余長(zhǎng)不等的OPGW。所成OPGW光纜內(nèi)G.652D和ULL光纖每道工序的附加損耗均小于0.01dB/km；在-55～+65℃范圍內(nèi)，光纖附加損耗小于0.01dB/km，滿足線路使用要求。
3.OPGW配套金具附件在-55℃的性能研究
（1）耐張線夾和懸垂線夾的低溫握力試驗(yàn)
（2）OPGW光纖接頭在-55℃的損耗變化
4.工程技術(shù)成果
青藏±400kV直流聯(lián)網(wǎng)工程于2011年11月正式投入運(yùn)行，至今已平穩(wěn)運(yùn)行5年,通過實(shí)際工程研究與應(yīng)用，工程取得以下技術(shù)成果：
① 超低損耗光纖的成纜損耗明顯低于普通G.652D光纖。
② 超低損耗光纖經(jīng)過著色、成管、成纜等工序后，光纖損耗增加值可控制在0.01dB/km，最終光纖損耗能控制在0.18dB/km，對(duì)于長(zhǎng)距離通信很有意義。
③ OPGW制造廠商必須優(yōu)選耐-60℃低溫的光纖油膏，并通過合適的光纖余長(zhǎng)控制，確保在極端低溫下OPGW的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足線路使用要求。
④ 超低損耗、耐超低溫OPGW在-60℃～+80℃的環(huán)境溫度下，相對(duì)于20℃時(shí)的光纖附加損耗≤0.01dB/km。
⑤ 對(duì)于采用超低損耗光纖的OPGW，OPGW制造商應(yīng)充分考慮增大動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彎曲半徑，優(yōu)化設(shè)計(jì)OPGW包裝盤。
（二）-70℃極寒條件下的光纜性能研究
2016年由國(guó)網(wǎng)信通公司牽頭，聯(lián)合國(guó)內(nèi)知名廠商及院校，對(duì)光纜及其金具附件的耐低溫性能展開研究并進(jìn)行了低溫環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，對(duì)其在-70℃極寒條件下的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了初步探索，為全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提出了初步的通信解決方案。
1. 光纖光纜在-70℃極寒條件下的性能分析
1）測(cè)試材料
項(xiàng)目共選擇了8款G.652光纖進(jìn)行測(cè)試分析，其中前六種用于測(cè)試光纖損耗，后兩種用于測(cè)試光纜損耗。
2）光纖在極寒條件下的損耗測(cè)試
針對(duì)光纖的低溫?fù)p耗特性，本項(xiàng)目主要進(jìn)行了光纖的連續(xù)降溫低溫?fù)p耗特性、連續(xù)升溫低溫?fù)p耗特性及持續(xù)低溫?fù)p耗特性等三個(gè)方面的測(cè)試。
在連續(xù)降溫測(cè)試中，No.1在降溫過程中損耗變化相比其它光纖較大；No.2和No.5在20.3℃～-50℃區(qū)間損耗變化異常陡增；其余光纖在20.3℃～-50℃區(qū)間內(nèi)損耗變化較平穩(wěn)。當(dāng)溫度降低到-55℃時(shí)，所有光纖的損耗均有所增大，且當(dāng)溫度低于-60℃時(shí)，損耗明顯增大使得絕大多數(shù)光纖無法滿足使用要求。
在連續(xù)升溫測(cè)試中（-70℃～-55℃），6種光纖相對(duì)損耗普遍降低，說明由溫度降低引起的光纖損耗是可逆損耗，當(dāng)溫度回升后損耗也會(huì)相應(yīng)減小。
3）光纜在極寒條件下的損耗測(cè)試
針對(duì)OPGW光纜的低溫?fù)p耗特性，主要測(cè)試內(nèi)容包括：不同纖膏成纜后的低溫?fù)p耗特性比較、不同金屬管材成纜后的低溫?fù)p耗特性比較以及有光纖填充油膏光纜與無光纖填充油膏光纜的低溫?fù)p耗特性比較。
通過比較有光纖填充油膏光纜和無光纖填充油膏光纜的損耗特性可知，在極端低溫環(huán)境下，使用其它阻水材料代替纖膏會(huì)使光纜擁有更好的損耗特性，即無纖膏光纜具有更好的耐低溫性能。通過對(duì)使用不同光纖填充油膏所制光纜的損耗特性進(jìn)行比較可知，當(dāng)溫度高于-50℃時(shí)，國(guó)產(chǎn)纖膏與進(jìn)口纖膏的性能十分接近；而當(dāng)溫度低于-50℃時(shí)，進(jìn)口纖膏的性能要明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)纖膏。通過對(duì)使用不同管材所制光纜的損耗特性進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，在極端低溫環(huán)境下，使用鋁管所制光纜的性能要優(yōu)于使用鋼管所制光纜。
2. 光纜金具在-70℃極寒條件下的性能分析
1）低溫環(huán)境下制約光纜金具性能的因素
研究通過對(duì)各類光纜金具進(jìn)行調(diào)研，給出了制約光纜金具低溫性能的具體因素。
2）提高光纜金具耐低溫性能的措施
由于在極寒條下對(duì)光纜金具進(jìn)行測(cè)試的方法和條件尚無標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目沒有對(duì)金具進(jìn)行進(jìn)行耐低溫性能測(cè)試，但是，針對(duì)未來光纜金具耐低溫性能的研究與測(cè)試，給出了一些方案及建議。首先，需要對(duì)金具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與優(yōu)化并選擇合適的工藝進(jìn)行加工。其次，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)下的溫度循環(huán)試驗(yàn)條件沒有覆蓋極寒氣候條件下的極端低溫。因此有必要研究光纜金具在極寒條下進(jìn)行測(cè)試的方法和條件。
（三）未來研究展望
針對(duì)光纜及其金具附件在-70℃條件下的耐低溫性能只開展了初步研究，因此很多關(guān)鍵問題并沒有深入展開討論，這就要求我們?cè)诮窈蟮难芯恐欣^續(xù)不斷探索。極寒條件下光纜應(yīng)用的后續(xù)研究主要有以下兩個(gè)潛在研究方向。
1）新型耐極寒OPGW光纜的研究與試制。
2）新型耐極寒光纜金具的研究與試制。
（四）總結(jié)
本報(bào)告對(duì)光纜的低溫性能進(jìn)行了理論分析，并對(duì)光纜及其金具附件在極寒環(huán)境下的應(yīng)用與研究進(jìn)行了調(diào)研。通過理論分析可知，光纜及其相關(guān)金具附件的低溫性能主要受到光纖涂料、光纖填充油膏、金屬材料以及其它一些非金屬材料低溫性能的制約。通過對(duì)現(xiàn)有研究與應(yīng)用的調(diào)研可知，目前國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的最耐低溫OPGW光纜是正在運(yùn)行的青藏±400kV直流聯(lián)網(wǎng)工程配套OPGW線路，其設(shè)計(jì)指標(biāo)可滿足在-55℃極寒環(huán)境下使用。對(duì)于可應(yīng)用于-70℃極寒環(huán)境下的光纜，目前只有國(guó)網(wǎng)信通公司牽頭進(jìn)行了初步研究，后續(xù)理論研究與產(chǎn)品研發(fā)還需要進(jìn)一步推進(jìn)。
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