（特恩驰（南京）光纤有限公司）
摘要：抗拉性能是全介质自承式光缆（ADSS）光缆的一项重要指标。而拉断力则是衡量ADSS光缆抗拉强度的参数之一。在做抗拉性能试验时，当光缆的任何组件发生断裂的拉力即为光缆的拉断力。通常在拉断力不满足客户要求时，制造方会通过增加芳纶以提高其拉断力，由于芳纶的价格较高，增加芳纶即意味着增加成本。因此ADSS光缆拉断力测量的准确性尤为关键。本文重点探讨影响ADSS拉断力试验结果的因素。
关键词：全介质自承式光缆；额定抗拉强度RTS；金具（耐张线夹）
Abstract：Tensile performance is one of the most important indicates of ADSS cable. Break force is one of the parameters of the tensile performance of ADSS. When we perform the tensile test，the force that causes broken of any part of the cable is Break force. When the Break force failed the customer’s requirement，the cable maker usually add some aramid to increase the broken force. But the aramid is quite expensive，so more aramid will cause cable’s cost increase. Therefore，the accuracy of measurement of Break force is particularly important for ADSS cable. This paper focuses on the factors affecting the results of break force about ADSS Cable.
Key words：All dielectric self-supporting optical fiber cable；Rated Tensile strength；Armor clamp（Strain clamp）
1引言
ADSS光缆是的全介质自承式光缆简称，顾名思义：全介质即ADSS光缆采用全介质材料，不使用导电的金属材料；自承式即光缆自身加强构件需能承受光缆的自重及外部附加的重量。所以其在使用过程中机械性能就比较重要。
根据电力行业标准DL/T 788-2016要求，实施ADSS光缆抗拉性能试验时，要求：
1）光缆的端头应用耐张线夹（又称金具）固定；
2）被测光缆的受试有效长度应不小于10m，且断点应在有效长度内；
3）当拉力大于50%RTS时，每分钟均匀增加10%RTS的拉力
4）受试光缆的拉断力不应小于100%RTS
RTS：光缆额定抗拉强度又称为极限抗拉强度或拉断力，是承载截面强度之和的计算值。
金具是抗拉性能试验的配套使用工具，是根据ADSS光缆外径及RTS两个指标进行型号选择。
光缆制造厂在进行抗拉性能试验时，有时会发现连续生产的样品，拉断力测试数据差距较大。哪个数值能真实反映ADSS光缆的抗拉性能，是本文探讨的重点。
2 几种常见的ADSS抗拉性能试验断点图形及分析
2.1 所有组件全部断裂（图1）
光缆的护套、芳纶、套管、FRP全部断裂，这种情况说明光缆的生产工艺控制得很好。所有组件几乎在同一时间达到受力极限，最接近光缆断裂的理论设计值，这种工艺条件下生产的光缆最具经济效益。
2.2 FRP未断，其他部件全断（图2）
除FRP外其他部件如芳纶等几乎在同一时间达到受力极限。这种情况下反映各股芳纶放线张力控制均匀，但与FRP的匹配不够完美，导致芳纶完全受力断裂时，FRP尚未到达其受力极限。如能进一步调整放线张力，可达到全部部件同时断裂，如此则可提高ADSS光缆的拉断力，减少一定数量的芳纶，节省成本。
2.3 FRP未断，芳纶未全断（图3）
FRP未断，芳纶部分断裂。这种情况首先反映芳纶放线张力控制不均匀，其次FRP的放线张力也需调整，以期达到2.1的比较完美的工艺参数匹配。
2.4 FRP及芳纶均未断，仅护套被拉断（图4）
这种情况大多数发生在金具内，一般为金具选择不正确，需调整更长的可满足更高RTS的金具。
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图3 FRP未断，芳纶未全断 图4 FRP及芳纶均未断，仅护套被拉断
3 ADSS光缆的拉断力试验
在大量实际检测中，我们发现2.2是最常见的拉伸结果，但是即使在这种拉伸结果貌似很接近的情况下，连续样品的拉断力仍存在较显著的差异。因此我们设计试验进行重点研究。
3.1 试验方案
选择A/B两种结构（FRP外径分别为2.2/2.0mm）的光缆，分别连续进行3次拉断力试验。
3.2 试验结果
A结构光缆：整个试验过程中，金具与光缆配合紧密，无打滑现象；断点观察：只FRP未断，其他部件全部断裂（如图2）。拉断力分别为：9539N、9261N、9163N，最大偏差为7.4%。
B结构光缆：因其中一次芳纶未全断，临时增加1次，共做了4次拉断力试验。整个试验过程中，金具与光缆配合紧密，无打滑现象；断点观察：除一个样品FRP未断、芳纶（如图3）未全断外，其余3个样品只FRP未断，其他部件全部断裂（如图2）。拉断力分别为：7781N、7624N、8095N、7585N（芳纶未全断），偏差为6.7%。
3.3 试验数据分析
以上两次试验，均由一位经验丰富的检验员独自完成，使用同一台设备，相同的操作方法，并于一天内完成，以最大程度地降低人、机、法、环对试验结果的影响。
由ADSS光缆的组件可知，芳纶和FRP是ADSS光缆的两个主要抗张元件：
?而芳纶比较FRP，是更主要主要的抗拉材料。由于本试验方案分析的是芳纶全断的样品，因此全断前提下的试验差异，所以我们可认为芳纶断裂时芳纶提供的强度接近，从而进而忽略芳纶对试验结果造成的差异；。那么试验结果的差异就主要来源于FRP。
FRP的模量≥50GPa；抗张强度为≥1100MPa。（典型值：1200MPa）
如FRP断裂，则FRP拉断力≥1100MPa *πr2
A结构：ф2.2的FRP，拉断力≥1100*3.14*1.1*1.1=4179N（典型值：4559N）
B结构：ф2.0的FRP，拉断力≥1100*3.14*1.0*1.0=3454N（典型值：3768N）
FRP未断，则光缆断裂时，其承受的拉力参照图5：
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图5 FRP厂家提供的拉伸曲线
如上图可见：应变不超过2.6%时，FRP拉伸力值随应力的增加而增加，且呈线性变化。断裂时，FRP承受的拉力为：52GPa（典型值）*1000*应变值*πr2
由ADSS光缆结构可知FRP是水平放置在缆中间的。在试验过程中，如金具未发生位移，则可以认为缆应变等同于FRP的应变。计算A/B结构光缆拉断时，FRP承受的拉力，可得出表1结果：
表1 A/B结构ADSS光缆拉断力分析表
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3.4 试验结论
以上两次试验结果均表明，ADSS光缆的拉断力与断裂时FRP受到的拉力（即应变）正相关。芳纶和FRP均作为光缆的抗张元件，芳纶断裂时，FRP虽没有断，但在光缆断裂的瞬间FRP是承受一定的拉力的。如这个拉力值差异较大，则势必对试验结果造成较大的影响。
4 结束语
以上论述可知，在进行ADSS光缆抗拉性能试验时，芳纶及FRP的断裂情况会影响ADSS光缆拉断力的试验结果。
在进行ADSS光缆抗拉性能试验时，只要金具匹配得当，试验过程中不打滑，且被测样品不在金具内断裂，即可认为试验结果有效。当制造商发现连续样品拉断力差值较大时，首先需要分析断点，根据断点情况合理调整工艺参数，力求所有组件全部一次性断裂，以得到各组件的效益的最大化。
参考文献：
[1] DL/T 788-2016 全介质自承式光缆 All dielectric self-supporting optical fiber cable
[2] YD／/T 1181．.21-2008 光缆用非金属加强件的特性 第1部分：玻璃纤维增强塑料杆
[3] YD/T 1181.2-2008 光缆用非金属加强件的特性 第2部分：芳纶纱
论文作者:史吏
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/22
标签：光缆论文; 拉断论文; 芳纶论文; 拉力论文; 性能论文; 断点论文; 样品论文; 《河南电力》2018年21期论文;