OPGW 光缆接头盒检测及运维研究

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。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。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。