室内紧套光缆的设计与质量控制(上)

2019-11-03 18:18:55

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供稿：网友

魏成东
成都康宁光缆有限公司

摘要

　　本文介绍了室内用紧套光缆（以下简称紧套光缆）的不同应用环境，根据不同应用环境进行紧套光缆的设计，以及紧套光缆的不同结构型式、材料选择、生产过程的质量控制等；紧套光缆有两个经常被制造厂家和用户忽略的重要性能：阻燃性能和老化性能，也就是紧套光缆在安全性和可靠性、寿命方面需要考虑的问题。还介绍了成都康宁光缆有限公司紧套光缆的主要特点。

　　关键词：紧套光缆、设计、质量控制

1 简介

　　随着经济的快速发展，对通信容量和带宽的需求不断增长，我国的信息高速公路建设步伐大大加快，已经形成了八纵八横的光缆网络。光纤用户接入网的发展越来越引人注目。现在光纤到路边、光纤到大楼、光纤到家庭的建设已引起广泛关注，智能大楼（建筑）的综合布线系统，以及通信设备内外的连接都需要室内光缆，因此对室内光缆的需求也愈来愈迫切。

　　室内光缆是指主要用于室内建筑环境，如住所、商业楼宇或工业建筑等，在建筑内将光信号从一个地方传输到另一个地方的光缆。光缆的室内应用一般要求光缆结构简单便于接续，柔软便于室内布放，有一定的抗张强度，具有一定的阻燃性能等。根据光纤的二次被覆方式，室内光缆分为紧套光缆和松套光缆两种结构型式。而紧套光缆结构正符合了结构简单、外径小柔软，方便接续的要求，因此室内光缆大多采用紧套光纤的结构。室内紧套光缆通常简称为紧套光缆。

　　紧套光缆的应用环境与普通室外松套光缆不同，因此紧套光缆的设计、结构、工艺过程和验收标准与普通室外松套光缆也有所区别。本文将对紧套光缆的应用、设计、结构型式、材料选择以及工艺过程和质量控制进行讨论。

2 设计

2.1 设计原则

　　紧套光缆主要用于住所、商业楼宇（如办公大楼、银行、酒店等）、工业建筑等，以及通信设备内部和通信设备之间的连接，因此紧套光缆的外护套没有抗紫外线的要求；但是室内应用的特点要求紧套光缆具有阻燃特性，在着火时能够自熄，不会成为火源的导火索，在特殊场合还要求低烟无卤的特性。紧套光缆为便于室内布放，要求柔软性好，一般采用非金属加强件的全介质结构，能提高安全性，避免电磁辐射的影响。

　　根据紧套光缆的应用目的和环境，总结紧套光缆的主要设计原则为：

1、保持光纤完好的传输性能；

2、提供适度的机械保护；

3、保证光缆能承受安装、处理操作的作用力，以及适应长期室内使用的环境条件；

4、光缆结构简单易于开剥，紧套层容易剥离，接续简便。

5、保证紧套光缆使用寿命超过20年。

2.2 国内外标准比较

　　目前在国内，紧套光缆的标准有信息产业部的行业标准YD/T 898-1997《单芯光缆》、 YD/T 899-1997《双芯光缆》，以下简称行业标准。

　　紧套光缆多年前首先在发达地区如美国、西欧和日本大量使用，已有成熟的应用经验，国际上紧套光缆的标准一般采用美国的GR-409-CORE 1994 《室内光缆的一般要求》，以下简称GR-409。下面对这几个标准的主要不同点进行比较。

2.2.1 光缆分类

　　行业标准按光缆中光纤芯数将光缆分为单芯光缆、双芯光缆和多芯光缆，这种分类方式方便了光缆制造厂家，而不便于用户区分光缆的用途。

GR-409根据室内光缆的不同用途和使用环境进行分类。按照不同的用途将光缆分为互联光缆（interconnect cable）、主干光缆（distribution cable）和分支光缆（breakout cable）。

　　互联光缆为短距离应用光缆，一般为一、二或四根光纤增强并护套，主要用于光传输设备内外的连接、楼层内和沿楼竖直方向的布线；

　　主干光缆主要用于连接两个终端，光缆一般包含两根或两根以上的紧套光纤；

　　分支光缆主要用于从一个终端到多个终端的连接，由两个或两个以上的光缆子单元（如单芯互联光缆）组成并护套，光缆子单元能从主缆中分出，到达不同的终端。

2.2.2 老化性能

　　光缆的性能可以从两个大的方面来考虑，一是使用性能，二是可靠性。使用性能包括光学特性、机械性能、环境性能等；而可靠性则是基于对长期寿命的考虑。老化试验的目的是验证光缆的预期使用寿命是否能达到设计的要求。光缆中的聚合物材料如塑料、芳纶纱的性能会随着使用时间而发生变化，如塑料老化后变硬，尺寸改变，强度改变等，都会降低对光纤的保护，造成光缆在使用时出现光纤衰减增加，甚至造成断纤的现象。

　　GR-409对光缆的老化性能有明确的要求，所有光缆必须经过老化试验验证其可靠性，方法是将光缆置于85°C的环境中7天（168小时），对光缆进行加速老化，在较短的时间内模拟光缆长期使用的效果，然后检测光纤的传输性能是否受到影响。成都康宁光缆有限公司按照GR-409标准对紧套光缆进行老化试验，图1为老化试验结果。

行业标准未对光缆的老化性能进行规定。

2.2.3 阻燃性能

　　紧套光缆主要应用于室内场合，如室内综合布线、通信设备内外的连接等，因此紧套光缆的阻燃性能是考察光缆安全性的重要指标。

　　行业标准对光缆的阻燃性能规定了一个统一的指标：燃烧时产生气体的PH值应不小于4.0，电导率应不大于100ms/cm，燃烧时产生的烟雾应使透光率不小于50％。

　　GR-409标准根据不同安装应用环境对室内光缆阻燃性能的要求，划分不同的光缆阻燃等级，并分别规定了不同阻燃等级光缆的试验方法、验收标准。表1为GR-409标准规定的室内光缆阻燃等级及应用环境。

　　表1中，GR-409标准按照光缆的不同应用环境将阻燃等级从高到低分为“天花板隔层光缆”应用于通风系统，“垂直敷设光缆”应用于垂直敷设环境，一般用途光缆应用于“同楼层的敷设”；而较高阻燃等级的光缆可以向下兼容较低阻燃等级的应用环境。例如：连接上下两层楼内的设备及设备内的连接，一般选择“垂直敷设光缆”，也可采用“天花板隔层光缆”；而“垂

表1 GR-409对不同阻燃等级光缆的规定

注：UL Standard 910《通风环境中电、光缆火焰蔓延和烟密度的测量》

UL Standard 1666《竖井中电、光缆火焰蔓延高度的标准》

UL Standard 1581《电线电缆和软线参考标准（燃烧试验部分）》

UL（美国保险商实验室）是国际上权威的对产品安全性进行认证的非盈利机构

直敷设光缆”既可在竖井内垂直敷设，也可在同楼层内敷设。这种分类方式保证了不同应用环境中光缆的安全性。

3 结构型式

　　紧套光缆是在光纤上挤包一层紧套保护层，作为紧套光纤，通常外径为900mm；再以紧套光纤为单元，在单根或多根紧套光纤四周布放适当的抗张材料，挤制一层阻燃护套料，制成单芯或多芯紧套光缆。

　　互联光缆一般为单芯和双芯，结构见图2；主干光缆一般为多芯光缆，结构见图3；分支光缆是将单芯互联光缆作为基本单元，添加抗张元件和外护套组成，便于分支到不同的终端，结构见图4。