原材料与制造工艺对ADSS光缆使用寿命的影响

　　ADSS光缆架设后所受到的张力随气象条件的变化而变化，需全面考虑其在不同受力状态下的安全性[2]。通常要求：a、ADSS光缆在极限运行张力(UOS，即60%RTS)下，光纤应变达到极限值(0.35%)，可以理解为极限运行张力是模拟在五十年一遇的短期恶劣气象条件下，光纤不断，并能维持通信;极限运行张力去除后，光纤无残余附加衰减，能恢复至正常的通信。b、ADSS光缆在最大允许使用张力(MAT，即40%RTS)下，光纤应变小于0.05%，光纤无附加衰减，可以理解为最大允许使用张力是模拟在三十年一遇的恶劣气象条件下，光纤可用余长刚好被“吃”完，即在此力值下能维持正常的通信。c、ADSS光缆在年平均运行张力(EDS，即25%RTS)下，光纤应无应变和附加衰减，非常稳定。年平均运行张力是指在无风无冰及年平均气温下光缆所受张力的理论值，可以理解为在长期运行时的平均张力，是光缆的疲劳老化参数[3]。

　　随着ADSS光缆运行时间的不断推移，在雨雾气象条件及表面的污垢作用下,光缆表面通常会发生程度不等的电腐蚀，严重的会导致外护套裂口,芳纶老化,降低光缆的机械性能。目前主要从两个方面来解决这个问题:a、采用特种耐电痕护套料来延缓电腐蚀的作用;b、ADSS光缆悬挂点选择在杆塔上的低场强区。在认真选定安装位置的基础上,结合防振鞭、电晕抑制环的安装及金具防护等措施，可以减轻电腐蚀对外护套的伤害，保证ADSS光缆的使用寿命。

　　4、 原材料对ADSS光缆使用寿命的影响

　　光缆是光纤的实际应用形式。光缆的品质在很大程度上取决于核心原材料的品质。

　　和普通松套层绞式光缆类似，ADSS光缆也使用纤膏、PBT、改性PP、缆膏、聚酯扎纱、MDPE等辅助材料来生产内护缆芯，不同的是普通光缆一般用磷化钢丝作为中心加强元件，而ADSS光缆的中心加强元件是FRP( Fiber-Reinforced Plastic)杆。ADSS光缆使用芳纶纱作为周边加强材料，使用纯净MDPE或耐电痕PE料作为外护材料。和光纤类似，FRP、芳纶纱、外护材料也直接影响光缆的使用寿命，同样是ADSS光缆的核心原材料。

　　4.1 FRP 杆

　　FRP杆是由环氧树脂与玻璃纤维一起挤制而成，玻璃纤维具有较高的抗拉强度和弹性模量，在环氧树脂的粘连作用下加工成杆状。FRP杆作为非金属中心加强元件已广泛地应用在非金属普通光缆和ADSS光缆中。在ADSS光缆的制造过程中，FRP杆能使缆芯保持刚性，便于加工，并能承受工艺拉力。在计算ADSS光缆的力值时，通常只考虑芳纶纱的抗拉强度和截面积，不考虑FRP杆的贡献。

　　为确保FRP杆的质量，通信行业制定了YD/T 1181.1-2002 《光缆用非金属加强件的特性 第一部分：玻璃纤维增强塑料杆》标准，列出了其机械物理特性指标，并要求FRP杆表面必须无裂纹、无毛刺、无弯折、手感光滑;在最小弯曲半径(40倍直径)的情况下，表面不解体，放开后能弹直、无任何变化。

　　FRP杆引起的质量事故通常是光纤损耗偏大或出现断纤，在光缆的制造环节、施工前后都有可能出现。查找此类事故的原因时，剥开内外护层后，通常会发现FRP已断裂、错位，FRP杆断点附近的套管被挤压甚至刺穿。FRP杆在绞制成缆芯时上面的裂纹不易察觉，外护完成后，FRP杆受到护套纵向收缩应力的长期作用，裂纹变大，严重的FRP杆会断裂。

　　裂纹的大小不同，应力疲劳作用下FRP杆断裂时间的长短也不同。FRP杆裂纹引起的质量事故有延迟特性，并不是每次都在制造完成后就立即发生。为排除FRP杆裂纹事故，保证ADSS光缆的使用寿命，架设前ADSS光缆必须经过盘测，确认合格后才能继续使用;安装时应确保其最小弯曲半径(动态时为光缆外径的25倍，静态时为光缆外径的15倍)不超限;并确保安装时光缆不受到纵向扭曲。

　　目前还尚未发现可以取代FRP杆的材料。FRP杆的价格低廉，相对强度更高的KFRP(Kevlar Fiber-Reinforced Plastic)杆，更实用。优质FRP杆通常不会发生裂纹导致的事故。

　　4.2芳纶纱

　　芳纶纱，即聚对苯甲酰对苯二胺纤维，是一种有机高聚合物，由对苯二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(TDC)单体在NMP、CaCl₂溶剂中聚合而成，具有重量轻、强度高、耐高温、抗腐蚀、自熄灭、线性膨胀系数小、不熔化、不助燃等诸多优点，作为非金属周边加强元件已广泛地应用在普通非金属光缆、ADSS光缆、军用光缆、室内光缆中。芳纶的弱点是抗紫外线能力较差，表面必须加以保护，避免强光的照射。

　　为确保芳纶纱的质量，通信行业制定了YD/T 1181.2-2008 《光缆用非金属加强件的特性 第二部分：芳纶纱》标准，列出了其机械物理特性指标，并要求其连续均质，不含灰尘、水分、金属颗粒和其他杂质，并具有一定的抗化学侵蚀、抗蠕变性能，其线膨胀系数为负值。

　　现ADSS光缆普遍使用美国杜邦和日本帝人的对位芳纶纱，质量稳定可靠。据报道，国产对位芳纶纱2011年已实现商业化生产，但制造工艺方面仍有待完善，产品性能和价格均无法与进口对位芳纶纱抗衡。

　　芳纶纱价格昂贵，是ADSS光缆制造厂家控制成本的主要因素，在制造过程中通常会对芳纶纱的每公里用量进行严格的核算和控制。不顾及ADSS光缆的机械性能盲目减少芳纶纱的用量或使用劣质替代材料(如染色聚酯纱)的做法，极易导致内外护粘连，均会降低抗拉强度，危及ADSS光缆的品质，降低ADSS光缆的使用寿命。

　　芳纶纱虽然价格昂贵，但各项性能优异，ADSS光缆一直采用它作为周边加强元件。其他高强纤维，如玻璃纤维，其性脆、不耐磨，在实际使用容易断股，对光缆的强度有不利的影响，实际应用中多取其防鼠咬功能，其增强功能还有待改进和完善;PBO纤维，作为二十一世纪的超级纤维，具有十分优异的物理、机械和化学性能，其强度、模量为对位芳纶的两倍，并兼耐热阻燃的性能，性能上完全可以取代芳纶纱在ADSS光缆中使用，但目前只有日本东洋纺公司能生产，价格极其昂贵，目前无法采用。

　　4.3外护材料

　　外护套是光缆的最外保护层，它应能有效地抵御外来的机械、物理、化学损伤，并能适应敷设场所的环境条件(温度变化、腐蚀、日晒、风霜雨雪等)，保证光缆有足够长的使用寿命。HDPE和MDPE的机械性能优异，并有良好的化学稳定性，在常温下几乎不溶于任何有机溶剂，耐多种酸、碱及盐类溶液的腐蚀，水密性好，水蒸汽渗透性很低，加工性能良好，是光缆护套的首选材料。ADSS光缆通常使用MDPE或耐电痕PE料(一种特殊的HDPE)作为护套材料。

　　MDPE护套料有两条制备路线：a、由乙烯单体与丙烯或1-丁烯的第二单体聚合而成;b、由HDPE与LDPE树脂以适当的比例共混制得。MDPE兼有LDPE的柔韧性和HDPE的优良抗拉强度。

　　耐电痕PE护套料通常是通过在黑色PE护套料中适当减少炭黑的含量(一般标准2.6%)，增加白碳黑(分子式为SiO₂·n(H₂O))，使分散在PE聚合物中炭黑分子之间的平均距离增加，从而减小其导电能力，达到耐电痕的性能要求。

　　为确保HDPE、MDPE的质量，通信行业制定了YD/T 1485-2006 《光缆用中密度聚乙烯护套料》标准，轻工行业制定了GB/T15065-2009《电线电缆用黑色聚乙烯塑料》标准，均列出了对应材料的物理力学及电性能指标，并要求产品为黑色圆柱形颗粒，直径为3～4㎜，长度为2～4㎜，颗粒均匀，表面光滑，无杂质，不应有三颗及以上连体。比较MDPE的指标，可以发现YD/T 1485比GB/T 15065的要求高。按照DL/T 788 《全介质自承式光缆》标准的要求：ADSS光缆在敷设区空间电位不大于12KV时，外护套采用符合GB/T 15065规定的黑色聚乙烯护套料;在敷设区空间电位大于12KV时，外护套采用符合相关规定的耐电痕黑色聚烯烃护套料。

　　ADSS光缆长期悬挂在强电场的环境下，为保证其使用寿命，对外护套质量有严格的要求，表面必须光滑圆整、无裂缝、无气泡、无砂眼和机械损伤。对悬挂点空间电位不大于12KV的ADSS光缆，现普遍使用美国联碳公司的DHDA 8864 MDPE,其多项性能指标(如熔融指数、抗拉强度、断裂伸长率、200℃氧化诱导期)比YD/T 1485要求的还优异;对悬挂点空间电位大于12KV的ADSS光缆必须使用耐电痕料，一般采用国产ADSS耐电痕专用料。北欧化工的HE6081 HDPE耐电痕料可用于400KV高压输电线路上。

　　为保证ADSS光缆的使用寿命，必须严格按照DL/T 788 《全介质自承式光缆》标准的要求使用外护套材料，并保证外护套的标准厚度不小于1.7mm。用MDPE料代替耐电痕料，用物理力学及电性能指标不合格的MDPE代替标准要求的外护套料，外护标准厚度不做够1.7mm，这些对品质有害的行为均会不同程度地危及ADSS光缆的使用寿命。