影响ADSS光缆拉断力试验结果的因素

影响ADSS光缆拉断力试验结果的因素

史吏

（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：TensileperformanceisoneofthemostimportantindicatesofADSScable.BreakforceisoneoftheparametersofthetensileperformanceofADSS.Whenweperformthetensiletest，theforcethatcausesbrokenofanypartofthecableisBreakforce.WhentheBreakforcefailedthecustomer’srequirement，thecablemakerusuallyaddsomearamidtoincreasethebrokenforce.Butthearamidisquiteexpensive，somorearamidwillcausecable’scostincrease.Therefore，theaccuracyofmeasurementofBreakforceisparticularlyimportantforADSScable.ThispaperfocusesonthefactorsaffectingtheresultsofbreakforceaboutADSSCable.

Keywords：Alldielectricself-supportingopticalfibercable；RatedTensilestrength；Armorclamp（Strainclamp）

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/T788-2016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。

2.2FRP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。

2.3FRP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。

2.4FRP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。

图3FRP未断，芳纶未全断图4FRP及芳纶均未断，仅护套被拉断

3ADSS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：

图5FRP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1A/B结构ADSS光缆拉断力分析表

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/T788-2016全介质自承式光缆Alldielectricself-supportingopticalfibercable

[2]YD／/T1181．.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/T1181.2-2008光缆用非金属加强件的特性第2部分：芳纶纱