一种轻型光电复合铝合金电力电缆的设计

引言

随着国家电网公司电力光纤到户工程的正式启动和铜资源的日益匮乏，轻型光电复合铝合金电力电缆应运而生。电力光纤到户工程主要依靠在低压电力电缆内复合光单元,在供电的同时,将光纤同时接入,以实现智能电网功能,并开展电信网、广播网、互联网内容传输的“三网融合”等业务。而稀土高铁铝合金作为电力电缆的导体，由于其特殊的导体配方和热处理工艺，均能满足电力输送的需要。

1 导体

在这次设计中，所使用的导体是抗蠕变8030系稀土高铁铝合金，这种铝合金导体的电导率是国际退火铜标准（IACS）的62.5%，在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的三分之一，按照该计算，在满足相同导电性能的前提下，相同重量的铝合金电力电缆的长度是铜缆的2倍。因此，高导电率合金线缆的重量是同样载流量的铜缆的一半。当合金电缆的导体截面积是铜芯的1.5倍时，其电气性能基本相当。同时还具有抗蠕变、导热性、抗腐蚀性、高柔韧、高延伸及连接稳定等优点。

2 光单元

光单元有多种结构，有铝管型、不锈钢管型、铝骨架型及套塑型。我们采用的是套塑型中的松套结构。如下图

这种结构的光单元为光纤提供了进一步的抗压抗拉的机械保护而且制造了光纤的余长，光纤余长的产生使得光缆具有优越的机械、物理性能。在光缆的敷设与运输时，当环境温度变化及外力施加时，会使光缆有一定量的伸缩量，而光纤余长的产生使光纤在光缆受到伸缩变化时可以不受外力或使外力的作用减小到可以承受的程度。另一方面，由于松套管内壁与一次着色光纤间有一定的空间间隙，通常二者之间的间隙需填充触变性的阻水油膏，由于阻水油膏的存在，当有侧压力施加在松套管上时，松套管产生的形变不会直接作用于光纤。所以，阻水油膏为光纤提供了有效的阻水和机械保护。

3 阻水结构

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。特别是将智能电网光纤到户，全干式光电复合缆结构是唯一的选择方式。具体工艺如下：在成缆时，应连续放置充满水性复合物或阻水纱，也可间隔设置阻水环。

4 联锁铠装结构

如上图所示，联锁铠装型电缆独特的拱形联锁铠装结构，重量轻，分散侧压性能优越，采用5000系高强度铝合金带属非磁性材料，不会产生涡流损耗，散热好、抗腐蚀性好，坚固强韧。

5 复合缆外护套的结构设计

复合缆的护套结构应按照用户的要求进行设计。护套的结构尺寸设计，按照GB/T12706.1—2008中附录A“确定护层尺寸的假设计算方法”加以计算。假设直径时，因光单元外径较小，不考虑光单元的存在。

对于铠装内衬层结构，按照GB/T12706.1—2008允许采用绕包和挤包方式，在这里我们都采用挤包结构，因为挤包内衬层的径向阻水及缆芯保护作用比绕包内衬层的要好，这样对复合芯缆形成更好的保护作用。

6 成品结构图

 

在生产中应注意：

1）在拉丝后，铝合金单丝要进行时效处理，以确保其导电率达到我们的要求；

2）由于光电复合缆的电力线芯为3+1芯、3+2芯、4芯等截面及5芯结构等，再加上光单元，必须在6盘成缆机上绞合成缆。成缆时应采用退扭方式；

3）放置光单元的栏架要求放线张力小而均匀，且不能过快，以免损伤光单元；

4）在成缆、挤内衬层、铠装到成品工序中，每次上盘、下盘都要做光纤的衰减测试，确保光纤合格，所以要预留一定量的余长。   

7 结束语

轻型光电复合铝合金芯低压电力电缆在节约能源方面，导体铝合金的回收率非常高。再生铝是节能、环保型产业，再生铝的综合能耗只是电解铝的5%，而再生铜的综合能耗则是冶炼铜的18%。以铝代铜，无疑是建立资源节约型环境友好型社会的重要选择和必由之路。

同时，光单元植入力缆之中，集光纤和电力输配电缆于一身，避免二次布线，有效降低进入小区和用户的各项成本，是目前性价比最高的复合缆结构。