OPGW光缆接头盒理论分析

本文作者：王彦波，陈蕾，黄红兵

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原文发表于知网

引言

OPGW 光缆接头盒是 OPGW 线路的重要组 件，用于连接两段 OPGW 光缆，以延伸光缆距离， 延长传输通道。受制造工艺、运输、安装施工等条 件限制，OPGW 光缆的单盘盘长一般在 3~5 km。 在 OPGW 光缆线路工程中，由于变电站之间的距 离较长，一条线路由多盘光缆连接而成，两盘光缆 之间的连接在光缆接头盒中完成。对 2 根 OPGW 光缆进行光缆熔接，首先需要将光缆从地线中剥 离，然后再使用光纤熔接机对每根纤芯进行熔接。

OPGW 光缆接头盒安装在电力铁塔上，日常巡视 不便；为防止纤芯受外界环境如电磁、外力、天气影 响而使衰耗增大，OPGW 光缆接头盒使用不锈钢 等金属外壳，外观上不易发现问题，安装位置和结 构特点给 OPGW 光缆接头盒的运行维护造成了不 利影响，使 OPGW 光缆接头盒成为运维的盲区。

接头盒

1 接头盒问题现状

在 OPGW 光缆线路维护中发现，近年来光缆 接头盒故障呈现增长趋势。光缆接头盒故障的直 接影响是光通道衰减增大，导致变电站通信光传 输设备的误码率增大，严重时通信中断，给电力通 信网的安全稳定运行带来巨大风险。在设计规定 中通常要求 OPGW 光缆接头盒的使用寿命不低 于 25 年[1]，然而实际运维数据显示，光缆接头盒往 往在投运 6、7 年后就出现问题，如密封性差、接头 盒内积水、锈蚀盒内金属构件，同时部分离子电解 或水结冰对光纤造成损伤[2]；安装工艺出现问题， 如施工时使用工业酒精擦拭光纤，未挥发的酒精 对光纤涂层产生腐蚀，导致光纤的涂覆层脱落；纤 芯断裂等。 光缆接头盒分为立式（帽式）和卧式 2 种，帽 式接头盒为开启式盒体，盒体与底座采用抱箍压 紧硅橡胶的密封结构，进缆孔采用热缩管密封，密 封后可以再次打开，可重复使用。帽式接头盒防 水性能最好[3]，防水率是 83%。 实际应用情况显示，光缆接头盒的防水特性十 分重要，运行中发现的问题最多。文献 [4] 提出用 阻水纱作为密封材料，阻水纱遇水后的第 1 min 内 直径可由约 0.5 mm 迅速膨胀至约 5 mm 胶体，但是 保证阻水纱膨胀后恰好填满光缆与接头盒间及接 头盒合拢处的缝隙而不是膨胀溢出是个问题，阻水 纱膨胀后可能会惯性收缩，留下缝隙。文献 [5] 利 用单模光纤的双波长特性检测接头盒是否浸水。单 模光纤在 1 310 nm 窗口和 1 510 nm 窗口的亲水衰 耗不同，浸水后 1 310 nm 窗口的衰耗比 1 510 nm 窗口大，如果 1 310 nm 窗口衰耗增量大于 0.15 dB， OPGW 光缆接头盒检测及运维研究 王彦波，陈蕾，黄红兵 （浙江电力调度通信中心，浙江 杭州 310007） 而 1 550 nm 窗口变化 0.01~0.05 dB，即 可 判 断 接头盒浸水。由于光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）的测试误差可能超 过 0.02 dB，该测试方法准确度不高。光缆接头盒 浸水监测系统[6] 可以利用浸水传感器及时将接头 盒受潮问题反馈给监测系统，但同时可能对纤芯造 成损害；文献 [7] 用凡士林对直埋光缆接头盒进行 密封安装实验，由于 OPGW 光缆接头盒长期暴露 在外面，夏天表面温度高达 50~60℃，而凡士林滴 点约 37~54℃，因此该方法不适于 OPGW 光缆接 头盒的密封。

2 接头盒运维检测方法

通常对 OPGW 光缆接头盒的要求有：①具有 良好的光缆通道延伸性，即由 OPGW 光缆接头盒 引入的光缆连接衰耗越小越好。连接衰耗不仅与 接头盒的结构有关，更与施工安装人员的技术水 平相关；②光缆接头盒具有良好的密封作用，保护 盒内的纤芯不受外界环境的影响。由于 OPGW 光缆接头盒架设在电力铁塔上，多是野外、河上、 山上等恶劣环境，因此要求具有防潮、防水、防外 力、耐温等功能，对密封的要求较高。 接头盒应由外壳、内部构件、密封元件和光纤 接头保护件组成。外壳应采用不锈钢或铝合金等 高强度材料；密封元件用于接头盒本身及接头盒 与 OPGW 之间的密封，密封方式可分为机械密封 和热收缩密封，机械密封使用胶粘剂、硫化橡胶、 非硫化自粘橡胶、糊胶封装混合物等通过机械方 式密封，热收缩密封使用内壁涂有热熔胶的管状 或片状的聚烯烃热收缩材料加热后密封；光纤接 头保护可以采用热缩式或非热缩式。 OPGW 光缆接头盒的安装施工工艺对接头 盒质量具有重要影响，施工不规范、工艺不到位会 使接头盒的密封效果不理想，有的会直接损坏光 缆。目前大多数情况下，为了满足密封性，OPGW 光缆接头盒一旦施工安装完毕就不再打开，除非 接头盒受到损坏或盒内纤芯衰耗过大导致通道中 断。发生故障后，检修人员一般采取直接换接头 盒，对于浸水严重的接头盒，还剪去相连接的光缆 1~2 m，余缆长度缩短，若余缆长度不够，还要提高 光缆接头盒的安放平台位置，这样更接近高压电 力线，但增加了检修施工难度，也加大了检修人员 的安全风险，使接头盒所处电磁场强度增大，环境 恶化。因此，故障发生后再去检修不是理想的运 维方式。 文章提出跟踪检测辅助定期开盒检查的接头 盒技术运维检测方法。根据电力通信光缆状态检 修要求，通信 OPGW 光缆投运初期（OPGW 光缆 投运后 1~2 年）应进行例行纤芯检测，收集各种状 态量并进行状态评价。线路工程安装施工时，在接 头盒内放置干燥剂，施工完毕后收集线路上接头盒 的距离信息和接头盒衰耗数据，作为跟踪检测的初 始状态信息。在 OPGW 光缆投运后第一次状态检 修评价时，使用 OTDR 对 OPGW 光缆接头盒进行 衰耗测试，记录并与初始状态信息比较，选择衰耗 值变化较大的接头盒，开盒检查并更换干燥剂。

由于光缆纤芯受潮或浸水后，并不能马上反映 到光功率衰耗上，不能将前后测试衰耗比较作为开 盒检查的判定依据，而且一旦衰耗值出现较大增 量，说明光缆已经受到不可恢复性损害，只能剪去 受损光缆，甚至更换整盘光缆。因此应结合当地实 际条件，在 OPGW 光缆线路投运 3 年后，每年定期 有选择性的打开接头盒检查，观察盒内受潮或浸水 情况，同时更换干燥剂、密封橡胶圈或硅胶圈 , 如 发现接头盒内受潮或浸水严重，应扩大检查范围。 由于目前电力通信 OPGW 线路运维并没有接头盒 的定期开盒检查项目，导致有些接头盒浸水已非常 严重，却没有被运维人员发现。接头盒密封圈长期 暴露在外，受日晒雨淋、电腐蚀、虫咬等侵害老化很 快，容易出现裂纹，使盒内受潮，慢慢积水，侵蚀光 缆纤芯。因此应该定期对接头盒进行开盒检查，并 更换易老化的密封圈。密封材料质量是导致光缆 接头盒密封性能失效的主要原因 , 高温时密封材 料容易出现软化现象，低温时密封材料容易脆化而 失去弹性。无论国内还是国外生产的接头盒，其气 密性和水密性都不能达到 100% 的可靠程度。 Bell core 统 计 数 据 表 明，长途光缆线路中 约 90% 的故障会影响光缆内全部纤芯，这为使用 OTDR 测试一根备用纤芯判定光缆故障提供了依 据。每年应定期利用备纤测试光缆衰耗，跟踪接 头盒光缆衰耗曲线，发现接头盒衰耗曲线异常时， 及时安排检修计划，开盒检查。如有条件，可设置 光纤在线监测系统，对 OPGW 整条光缆线路上的 接头盒位置衰耗实时监测。

3 接头盒建设运维管理

由于光缆厂家多，质量参差不齐，接头盒的质 量管理需要从源头把控，在招标方式、工厂验收、 工程安装施工、运行维护各个环节层次把关。例 如在电信运营商中，联通公司为提高光缆接头盒 质量，已经对光缆接头盒进行单独集中招标。电 力系统的 OPGW 光缆接头盒也可借鉴单独招标。 依 据 YD/T 814.2-2005 标准，光缆接头盒在 出厂验收时应进行外观、光学性能、密封性能、再 封装性能、机械性能、环境性能的检查及检测。机 械性能检测包含拉伸、压扁、冲击、弯曲、扭转检 测，环境性能检测包含温度循环、持续高温、振动 检测。从外观看接头盒应形状完整，无毛刺、无气 孔、无裂纹等缺陷，接头盒内的余留光纤盘绕在光 纤安放装置内，在接头盒安装使用的操作中，光纤 接头应无明显附加衰减。密封性能、再封装性能、 机械性能和环境性能测试都有典型的试验方法， 应在工厂验收时进行见证或要求厂家提供测试报 告，选择有入网证的光缆接头盒。 应严格按照接头盒厂家说明书安装施工，不 安排阴雨天施工；使用无水酒精清洁光纤并晾干 （让酒精完全挥发）。光缆与接头盒的密封处理非 常重要，安装光缆时，应尽量把光缆加强芯固定 住，并把光缆护套压实，防止光缆护套与加强芯之 间产生滑移，使用热稳定性好的密封胶带把光缆 与接头盒密封好。密封隙尽量向下或侧面，防止 密封失效时雨水进入，必须确保线路光缆在接头 盒引入部位彻底打毛，增强热缩性套管与光缆之 间的粘合度。 建议使用帽式光缆接头盒，结构简单、密封性 好、操作维修方便、重复使用容易。密封嵌条使用 有记忆性能的合成橡胶或硅胶，可多次使用不必 更换。

4 结语

文章总结分析了当前光缆接头盒存在的问 题，尤其是接头盒密封不好致使盒内浸水的问题， 提出一种跟踪检测辅助定期开盒检查的接头盒技 术运维检测方法。并建议在招标方式、工厂验收、 工程安装施工、运行维护各个环节对 OPGW 光缆 接头盒把关，确保设备质量可靠，运行稳定。

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