JP3300377B2 - 光ファイバ複合架空地線 - Google Patents

光ファイバ複合架空地線

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JP3300377B2
JP3300377B2 JP02794091A JP2794091A JP3300377B2 JP 3300377 B2 JP3300377 B2 JP 3300377B2 JP 02794091 A JP02794091 A JP 02794091A JP 2794091 A JP2794091 A JP 2794091A JP 3300377 B2 JP3300377 B2 JP 3300377B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、架空地線に光ファイバ
を複合した光ファイバ複合架空地線の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】架空送電線の系統保護、制御等を目的と
して架空地線に光ファイバを収納した光ファイバ複合架
空地線(以下、OPGWと称する)が用いられている。
一般にOPGWの光ファイバは、製造後から施工中は勿
論、設計耐用年数(通常36年)の間に光ファイバが受
ける歪及び負荷時間を設定し、それに光ファイバの破断
確率などから求まるスクリーニングレベルを求め、スク
リーニング処理を実施することにより寿命保証を行って
いる。
【0003】具体例で示すと、例えば図3に示す従来の
3溝タイプのOPGWの場合、アルミパイプ50の外側
に複数(ここでは8本)のアルミ覆鋼線(撚線)60を
設け、パイプ50の内側にはアルミスペーサ51が挿設
されている。スペーサ51には3つのU字状スペーサ溝
52が形成され、各溝52に光ファイバケーブル70が
収容されている。光ファイバケーブル70の構造は、例
えば図2に示すように、中心に配したテンションメンバ
(抗張力体)10の周りに6本の光ファイバ素線(直径
0.4mm)20を設け、これを耐熱テープ30で巻回した
もので、ケーブルの径は1.25mmである。かかるOPG
Wにおいては36年間の耐用年数の寿命保証のため、光
ファイバ製造時には1.1%の伸び歪(スクリーニングレ
ベル)を負荷している。このスクリーニングレベルの設
計条件に使用されている布設後の光ファイバの破断確率
は、1000km当たり0.01となっている。即ち、36
年後における1000km・心の破断確率は1%である。
【0004】しかし、上記の数値例は設計上であって、
厳しい自然環境下に晒されている架空送電線路に布設さ
れ、しかも高度情報化社会の情報伝送媒体となるOPG
Wにとっては、長期信頼性をより高めておくことが望ま
しい。従来の設計条件で長期信頼性を高めるにはスクリ
ーニングレベルを高くして破断確率を下げればよいが、
経済性などの問題からこれ以上スクリーニングレベルを
高くできないという問題がある。
【0005】ところで、図3に示すOPGWに施工中や
施工後に引張(圧縮)、曲げ、ねじりなどが負荷される
と、OPユニット(アルミパイプ50、アルミスペーサ
51、光ファイバケーブル70で構成されたもの)の外
側のアルミ覆鋼線60、並びにアルミパイプ50及びア
ルミスペーサ51は同じ挙動をとる。即ち、OPGWに
張力が加わると、これら各要素(アルミ覆鋼線、パイ
プ、スペーサ)はその材料特性に応じた張力を分担する
が、長手方向の伸び量は各要素とも同一となる。この
時、光ファイバケーブルは、製造時の光ファイバケーブ
ル収納状態により以下のような挙動をとる。
【0006】まず、製造時に光ファイバケーブル70が
図4に示すようにスペーサ溝52の底部に接している場
合は、図5に示すようにケーブル70は撚線60などと
同一挙動をとり、撚線60が伸ばされると直ちに光ファ
イバケーブル70も伸ばされる。
【0007】一方、製造時に光ファイバケーブル70が
図6に示すように、スペーサ溝52の底部から浮いた状
態で収納されている場合は、図7に示すように撚線60
に張力が負荷されても直ちに光ファイバケーブル70に
張力が負荷されることはなく、撚線60に張力が負荷さ
れて撚線60が或る量(図7のε0 :光ファイバケーブ
ルの余長率)まで伸ばされた後、始めて光ファイバケー
ブル70に張力が負荷され伸び始める。
【0008】即ち、スペーサ溝52内の光ファイバケー
ブル70は、図6の状態から撚線60が伸ばされるのに
従い溝52内をスペーサ51の中心軸方向に沈んでい
き、撚線60の伸びがε0 に達した時、光ファイバケー
ブル70は溝52の底部に接する。従って、或る張力下
における光ファイバケーブル70の伸び量は同一張力下
では撚線60の伸び量より少なくなる。
【0009】一般に、光ファイバケーブルの長期信頼性
(寿命)は、負荷される歪(引張、圧縮、ねじり)、或
いは伸びとその負荷時間を設計想定条件より小さくすれ
ばする程向上する。従って、光ファイバケーブルの長期
信頼性(寿命)をより向上するには、光ファイバケーブ
ルの余長率をより大きな状態で収納しておく必要があ
る。
【0010】なお、OPGWを引張歪(伸び)のみで考
えるなら、製造時に光ファイバケーブル70をスペーサ
溝52の最も外側(アルミパイプ50の内面に接する状
態)に位置させればよいが、撚線60の撚りが締まる方
向のねじれでは撚線60が縮むため、撚線60の縮んだ
分だけ光ファイバケーブル70は余ってくる。その時、
光ファイバケーブル70がアルミパイプ50の内面に接
している状態であると、光ファイバケーブル70に蛇行
などが発生し、その結果マイクロベンディングのために
光ファイバケーブル70にとっては光伝送特性上好まし
くない。
【0011】故に、図6に示す如く実際の光ファイバケ
ーブルは製造時に張力調整などにより、スペーサ溝52
の深さhの中央付近(溝の底部からh/2の位置)に光
ファイバケーブル70の中心がくるように収納されてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図3に示す従
来の3溝タイプのOPGWの製造時において光ファイバ
ケーブルの位置がスペーサ溝52の深さの中央にあると
して、光ファイバケーブルの余長率を求めると0.024
%となる。従って、本発明の目的は、この従来の光ファ
イバケーブルの余長率を増大することにより、設計で想
定している光ファイバケーブルの伸び歪を低減させ、長
期信頼性(寿命)を向上させたOPGWを提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者らは研究を重ねた結果、従来の光ファイバの
被覆材として用いられていたシリコンに代替して紫外線
硬化型樹脂被覆(UV樹脂被覆)とすれば、被覆厚をシ
リコンよりも薄くすることができ、これにより、a)光
ファイバケーブル径を細くし、b)スペーサ溝の幅を狭
くすると共に、溝の深さを深くし、c)a、bにより、
光ファイバケーブルのOPGWに対する余裕長を従来に
比べて大きくすることができるという知見に至り、本発
明を完成した。
【0014】即ち、本発明のOPGWは、光ファイバの
被覆をUV樹脂被覆とした上で、スペーサの径D、スペ
ーサのU字状溝の深さh、溝の幅w、溝の数n、光ファ
イバケーブルの径dとした場合に下記の数式3および数
式4で決定されるサイズの溝を形成したスペーサを備え
ることを特徴とする。
【数3】
【数4】
【0015】これにより、従来のOPGWの仕上がり寸
法を変えることなく、光ファイバの長期信頼性(寿命)
を向上させることができる。なお、数式4において、h
が「d+0.25」以下になると、光ファイバケーブルの
余長率が小さくなるために光ファイバケーブルの長期信
頼性を向上させにくくなる。また、hが「下記の数式
5」以上となると、スペーサが所定肉厚の限界値を超え
て小さくなって強度低下を生じるために、スペーサとし
ての機能を果たし得なくなるばかりか、溝形成も甚だ困
難となる。
【数5】
【0016】本発明の数式3および数式4よって決定さ
れるサイズの溝を形成したスペーサを有することによっ
て、その作用効果は、あらゆるサイズのOPユニットで
得られる。特に、本発明が最も効果を発揮するのは、従
来より拡張裕度の少ない特に下記(a) 、(b) によって決
定されるスペーサ溝数が3溝の小サイズOPGW用のO
Pユニットである。
【0017】(a) OPユニット(アルミパイプ、アルミ
スペーサ、光ファイバケーブルで構成されたもの)の外
径、即ちアルミパイプ径は直径5mmのもの。 (b) アルミスペーサは引張強さが24〜32kgf /mm2
のアルミ合金で、直径が3.8mmのもの。
【0018】光ファイバの被覆として使用するUV樹脂
被覆材としては、ウレタンアクリレート系、エポキシア
クリレート系、ウレタンエポキシ混合系、ポリエステル
アクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、シリコ
ンアクリレート系等が例示される。又、上記被覆材の
他、光ファイバ、光ファイバケーブル、アルミスペー
サ、アルミパイプ、アルミ覆鋼線などの材質や構造は従
来と同等でよい。
【0019】なお本発明において余長率とは、光ファイ
バケーブルがスペーサ溝の深さ方向の中央(h/2)の
位置から溝の底部に接するまで移動した時の光ファイバ
ケーブルのスペーサに対する長さの余裕長の比である。
【0020】しかして、余長率は次により求まる。即
ち、スペーサのピッチをPとすると、図8と図9から、
【数6】 となり、スペーサ溝の1ピッチ当たりの余長(ΔL)
は、 ΔL=L−L0 =2π2 (1/P)(α2 −α0 2) となる。従って余長率ε(%)は、 ε(%)=ΔL(1/P)×100=2(π/P)2 2 −α0 2)×100 で表される。
【0021】
【実施例】以下、本発明の光ファイバ複合架空地線(O
PGW)を実施例に基づいて説明する。改良した3溝タ
イプのアルミスペーサを図1に示す。先述したように、
アルミスペーサ1には、3つのU字状スペーサ溝2が形
成され、各溝2には光ファイバケーブル3が収容されて
いる。勿論、ケーブル3の構造は従来技術で述べたよう
に図2に示す如きものであり、光ファイバの被覆にUV
樹脂被覆を採用してある。かかるスペーサ1では、スペ
ーサ溝2の幅wを光ファイバケーブル径dに対して、
【数7】 とし、スペーサ溝2の深さhを、
【数8】 として選定したものである。
【0022】図1に示すアルミスペーサ1の具体的サイ
ズを数値例で示すと下記となる(表1中の実施例1参
照)。D=3.8mm、d=0.8mm、n=3、w=1.0mm、
h=1.54mm
【0023】
【表1】
【0024】なお、表1は、本発明のスペーサと従来の
スペーサの寸法および光ファイバケーブルの余長率を示
している。実施例1のように、光ファイバケーブル径と
アルミスペーサ溝の深さを選定することにより、光ファ
イバケーブルの撚線長に対する余長率は、従来の3溝の
場合(表1中の比較例参照)の0.024%から0.061
%となり、余長率は従来に比べ0.037%も増大する。
すなわち、従来品において3溝タイプは設計寸法上0.0
24%がほぼ限界であるが、本発明品における同タイプ
では0.061と約2.5倍も大きくすることが可能とな
る。
【0025】次に、この余長率が0.037%改良された
場合の長期信頼性の効果について検討してみる。通常、
OPGWの光ファイバケーブルの余長率は設計マージン
として取扱い、長期寿命保証の根拠となるスクリーニン
グレベル設計には考慮していない。従って、余長率が大
きい程、設計推定寿命に対して信頼性が増大することに
なる。今、数値例として、図1の3溝の場合について余
長率と36年後の光ファイバ1000km・心の破断確率
を、スクリーニング設計理論より示すと表2となる。
【0026】
【表2】
【0027】表2に示すように本発明のOPGWの破断
確率は、従来のOPGWの約8分の1となる。言い換え
れば、長期信頼性が従来のOPGWに対して約8倍向上
することになる。
【0028】また、本発明においては光ファイバ素線上
の被覆を従来のシリコン被覆とせずにUV樹脂被覆とす
ることにより光ファイバ素線、延いてはケーブルを細径
(例えば直径0.8mm程度)にすることができる結果、本
発明の付随的利点として、従来の3溝タイプのスペーサ
における光ファイバケーブル(直径1.25mm)では、直
径3.8mmのスペーサの場合には3溝が強度上最大溝数で
あるが、最大5溝まで可能となる。即ち、1つのスペー
サにおいて光ファイバケーブルの多芯化(高密度化)が
可能となる。
【0029】なお、表1に示す参考例は、従来の光ファ
イバケーブルで従来のスペーサ溝の幅において、実施例
1と同等の余長を得るためには、スペーサ径を従来に比
してどれだけ大きくすればよいかを逆算したものであ
る。表1の実施例2および実施例3は、それぞれ上記実
施例1に示す3溝用スペーサと同径のスペーサを用いて
スペーサ溝数nを4溝および5溝設けたものである。そ
れぞれの余長率は、0.052,0.035となる。
【0030】以上の結果、各実施例1,2,3の長期信
頼性を、従来の3溝タイプのスペーサの場合と比較する
と、 3溝の場合 従来比 約7.9倍 → 8倍 4 〃 〃 約4.7倍 → 5倍 5 〃 〃 約1.8倍 → 2倍 となり、4溝、5溝でも余長率の増大、即ち長期信頼性
の向上は望める。
【0031】なお、従来の設計寸法h/dは表記する如
く3溝タイプでは、スペーサ肉厚tが0.5mmの制約を受
けることから、設計値h/d=1.2が実際的にも限界で
ある。しかし、本発明の実施例では限界スペーサ肉厚
(0.5mm)までに余裕があり、h/dの値を1.4倍程度
以上に上げることが可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明のOPGWは、以上説明したよう
に構成されているので、下記の如き効果を奏する。 i)光ファイバケーブルの余長率が増大することから、
光ファイバケーブルの 長期信頼性(寿命)が向上する。 ii)光ファイバケーブルを細径化できることから、スペ
ーサ径を増大させることなく光ファイバケーブルの多芯
化(高密度化)が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のOPGWに使用する3溝タイプのスペ
ーサの一例を示す断面図である。
【図2】スペーサに収納する光ファイバケーブルの一例
を示す断面図である。
【図3】従来の一般的なOPGWを示す断面図である。
【図4】スペーサの溝と光ファイバケーブルとの位置関
係を示す一部省略断面図である。
【図5】図4におけるOPGWに張力が負荷された場合
の撚線の伸びと光ファイバケーブルの伸びとの関係を示
すグラフである。
【図6】スペーサの溝と光ファイバケーブルとの別の位
置関係を示す一部省略断面図である。
【図7】図6におけるOPGWに張力が負荷された場合
の撚線の伸びと光ファイバケーブルの伸びとの関係を示
すグラフである。
【図8】光ファイバケーブルのOPGWに対する余長率
を求めるために、スペーサの溝と光ファイバケーブルと
の位置関係を示す説明図である。
【図9】図8の説明図を補足するための更に別の説明図
である。
【符号の説明】
1 アルミスペーサ 2 スペーサ溝 3 光ファイバケーブル
フロントページの続き (72)発明者 須藤 和夫 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工 業株式会社 熊谷製作所内 (72)発明者 大西 隆雄 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工 業株式会社 熊谷製作所内 (72)発明者 篠宮 悟 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電 線工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 藤田 盛行 東京都千代田区丸の内3丁目4番1号 (新国際ビル) 三菱電線工業株式会社 東京事務所内 (56)参考文献 特開 昭63−47709(JP,A) 実開 平1−57708(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 11/22 G02B 6/44 376

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバ複合架空地線において、光フ
    ァイバの被覆を紫外線硬化型樹脂被覆とし、更にスペー
    サの径D、スペーサに形成するU字状溝の深さh、溝の
    幅w、溝の数n、溝に収納する光ファイバケーブルの径
    dとした場合に下記の数式1および数式2で決定される
    サイズの溝を形成したスペーサを備えることを特徴とす
    る光ファイバ複合架空地線。 【数1】 【数2】
  2. 【請求項2】 溝の数nが3であることを特徴とする請
    求項1の光ファイバ複合架空地線。
JP02794091A 1991-01-28 1991-01-28 光ファイバ複合架空地線 Expired - Fee Related JP3300377B2 (ja)

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