OPLC是绝缘线芯与光传输单元的组合，光传输单元的结构型式和它在OPLC结构中的位置将影响光传输性能。本文指出：光传输单元宜用松套束管结构并处于OPLC缆芯的侧面位置，蝶型光传输单元不宜在OPLC中推广。因OPLC在电和光的分离时，要求光传输单元的长度大于绝缘线芯，截去绝缘线芯将导致资源消耗等原因，本文提出了OPLC中光纤后安装的方案。该方案OPLC中含有绝缘芯线和空心微管，在将OPLC按正常的电缆安装程序到受电端口并连接后，再在空心管内用吹气法或牵引法敷设合适的微缆或高性能光纤单元，从而能在光电分离时获得任意长度的光纤（缆），并克服了OPLC在施工和运行中因承力元件的初伸长、缆的结构形变、蠕变等因素对光传输性能的影响。
一、引言 光纤复合低压电缆（OPLC）同时具有电缆的电力传输和光缆的光信号传输功能，可以在低压配电网络建设的同时实现光纤到小区、到楼宇和到家庭，可实现电力流、信息流和业务流的一体化，从技术上可实现电力网、电信网、广电网、互联网、物联网等的“多网融合”，更是智能电网中的一个重要环节。
OPLC的属性应首先是一条符合要求的0.6/1kV及以下电压等级的低压电缆，其次它是一条满足信息传输的光缆。
低压电缆和光缆分别拥有相互独立的完整标准体系，把它们孤立开来看，它们分别都是“成熟”产品。而把两个成熟产品简单相加（组合或复合），却并不直接等于仍是“成熟”的，会有一些新的问题产生。国家电网公司已经制定颁布了OPLC的企业标准，国家标准也正在制订中。
本文探讨了现有OPLC产品和应用技术，提出了一种光纤后安装的OPLC方案。
二、OPLC结构简析 1、相关定义和属性
光纤复合低压电缆（OPLC）一般定义为：一种由绝缘线芯和光传输单元复合而成、具有输送低压电能和光通信能力的缆线，适用于额定电压1kV及以下的电力工程。其中，“光传输单元”的定义为：由光纤和保护材料构成的部件，保护材料通常为非金属。
2、OPLC结构设计
OPLC结构主要由绝缘线芯、光传输单元、外护套和可能存在的内衬层、铠装层等部分组成。
OPLC中的绝缘线芯由导体和在外的绝缘层组成的圆形结构，导体可是单根实心圆导体或多根绞合的圆导体，目前的导体材料通常为退火铜。OPLC中的光传输单元主要有外形为圆形的中心束管式、层绞式和非圆形等几类结构，对光缆专业而言，它们是“微缆”。
OPLC其实是多种结构型式的绝缘线芯和微缆两个成熟产品在加工制造过程中的组合，按“组合”的概念，光传输单元（微缆）既可以在OPLC结构中的中心位置，也可以在侧面位置，如图1和图2所示。
图2 光传输单元处于OPLC侧面
如果简单地从物理上看，因光传输单元处于中心，OPLC在受到拉伸、弯曲、挤压或扭转时，光传输单元产生的形变量较小，图1似乎是最佳结构。然而对这两种结构OPLC的试验结果表明，图2结构的光传输特性要优于图1结构。究其原因，主要是由于图2结构中光传输单元随绝缘导体绞合而获得光纤的“二次余长”，故光纤余长相比图1结构要大。
OPLC结构设计是多参数权衡的过程，其原则是：在保证电性能的前提下，OPLC缆内的光纤必须要有合适的余长。
基于以上原则，目前在OPLC相关标准中仍保留的蝶型光传输单元（俗称“皮线光缆”）因本身几乎没有光纤余长，应不宜再推广。
三、OPLC应用和选型 1、按功能选型
从功能上看，OPLC大致上可分为配网缆和入户缆两大类。配网OPLC多为三相四线缆，入户OPLC则多为单相缆。
配网缆的导体截面大致为16～300mm
2，入户缆的导体截面积大致为4～25mm
2。
OPLC中光纤的类型和数量及性能应根据光纤接入网的拓朴结构和功能要求来决定。
2、按安装环境选型
从大的方面来说，用于室外的OPLC可有直埋、管道和架空三种方式；用于室内的OPLC，对新建筑主要是预埋管线（暗管）和电缆竖井，对老建筑还会有明线安装方式。
室外的OPLC，直埋用需要外铠装保护，管道用需要防潮保护，架空用需要轻型铠装保护，现有对电缆或光缆的常规保护结构很成熟有效。
室内用OPLC要求阻燃和低（无）烟无卤，垂直安装在竖井里的OPLC光传输单元应有更大的光纤余长以克服较大的OPLC自重造成的应变（缆伸长）导致光纤早期受力。
除了满足电性能要求外，还应根据安装环境选择不同的光传输单元和保护结构。
四、OPLC应用中若干问题的讨论 1、光电分离和施工中的光电部件长度
沿配电入户网络安装的OPLC首先而且必须布放到每个受电端，缆中绝缘线芯的导体须与受电端口连接，即使有一定的留长，其冗余度很小；而OPLC中的光传输单元则必须在受电端与绝缘线芯作“光电分离”，缆中的光纤必须服从光纤网络拓朴结构与相关的光器件、光纤相连接或者“跳接”，需要余留的长度比导体大得多。
在这种情况下往往只能截除导体，也就是说，OPLC每到一个受电端，就可能需要截去一定长度的绝缘线芯，无形中造成了资源的额外消耗，尤其对于单根导体截面积较大、多根绝缘线芯的OPLC。
2、光纤留长
OPLC可以两端预留光纤的定长度釆购，然而，因施工条件千变万化，这种长度很难准确给定（包括电和光）。并且，要在出厂时两端预留光纤，OPLC制造厂仍只能是等长度生产后再截除绝缘线芯。
这样的预留测试长度的采购方式，只是把截除导体的消耗转嫁给了OPLC制造厂商。
每盘OPLC中的微缆（或光纤）可以在缆的头尾留有一定的测试长度，但在缆盘中的其他部位截断，绝缘线芯与微缆却仍是等长的。
3、施工维护和光网络升级
电和光的施工本属两个专业，执行的规范和对施工人员的资质要求也不同。即使在国际上，同时具有电和光施工资质和专业知识的队伍也不多见，在大多数情况下仍由两支专业队伍分别施工。
每个工程都是需要维护的，电缆故障多见绝缘破损等，光纤故障多见的如损耗增大或断裂，在维修时电和光就可能会互相影响，单专业的施工队伍有时很难独立维修。
光纤和光网技术发展和升级较快，住宅内的光网络的变化较小。但对办公楼而言，因业务等条件的变化，对光纤端口和网络的需求变化就比较大，而固定式的光纤接入往往会受到某些限制。
4、光纤衰减测试方法
对光传输，OPLC往往是点对多点的无源光网络（x-PON），其中插入了分光元件，再加上端到端的距离较近，也即施工盘长很短，简便实用的OTDR测试方法己不完全适用，往往会用到插入损耗测量法。
插入损耗测量法不能分析整个光纤长度的衰减特征，且要求使用插损小、重复性好的精密光纤耦合器件并掌握一定的技能才能得到相对精确的测量结果。
其实，工程中往往并不需要太精确的结果，在大多数情况下，只要分光元件质量可靠且分光级数和端口不是很多，只要光纤被“点亮（光纤是通的）”，系统就能开通。
五、光纤后安装的OPLC方案 1、方案简述
本文提出的光纤（缆）后安装式OPLC己申请专利（受理号：201020649985.8），可简述为：OPLC中含有一至多根绝缘芯线和一至多根用于安装光纤（缆）的空心微管，在将OPLC按正常的电缆安装程序到受电端口并连接后，再在空心管内用吹气法或牵引法敷设合适的微缆或高性能光纤单元，从而能获得光电分离时任意长度的光纤（缆）。
微管是一种尺寸小、重量轻，适合在管中敷设微型光缆或高性能光纤单元的柔软圆形空心塑料管；微缆是一种尺寸足够微小、适应于在微管中敷设的光缆；典型的高性能光纤单元是由一根或数根光纤（带）的紧涂覆光纤单元；另一种高性能光纤单元实际上是一种由若干根光纤和若干根芳纶纤维及一层具有一定硬度的低烟无卤聚合物护套组成的半紧套微缆。
2、入户OPLC
图3和图4分别是含有微管的两芯和三芯入户OPLC结构示意图，表1和表2分别是它们的概要参数。
图3 两芯入户OPLC结构示意图
图4 三芯入户OPLC结构示意图
表1 两芯裸护套入户OPLC的主要技术参数
| 型号 | 规格 | 微管尺寸
外径/内径
(mm) | 20℃时导体最大电阻(Ω/km) | 电缆近似
重量
(kg/km) | 电缆参考外径(mm) | 载流量(A) |
| 直埋土壤中 | 在空气中 |
OPLC-YY
OPLC-VV
OPLC-VY
0.6/1kV | 2×6 | Φ5/3.5 | 3.08 | 280 | 14.0 | 60 | 42 |
| 2×6 | Φ7/5.5 | 3.08 | 305 | 15.4 | 60 | 42 |
| 2×10 | Φ5/3.5 | 1.83 | 389 | 15.4 | 84 | 58 |
| 2×10 | Φ7/5.5 | 1.83 | 389 | 16.2 | 84 | 58 |
| 2×25 | Φ7/5.5 | 0.727 | 798 | 21.7 | 140 | 98 |
| 2×25 | Φ10/8.0 | 0.727 | 798 | 22.7 | 140 | 98 |
表2 三芯裸护套入户OPLC的主要技术参数
| 型号 | 规格 | 微管尺寸
外径/内径
(mm) | 20℃时导体最大电阻(Ω/km) | 电缆近似
重量
(kg/km) | 电缆参考外径(mm) | 载流量(A) |
| 直埋土壤中 | 在空气中 |
OPLC-YY
OPLC-VV
OPLC-VY
0.6/1kV | 3×6 | Φ5/3.5 | 3.08 | 349 | 15.2 | 52 | 36 |
| 3×6 | Φ7/5.5 | 3.08 | 387 | 16.8 | 52 | 36 |
| 3×10 | Φ5/3.5 | 1.83 | 499 | 17.2 | 72 | 49 |
| 3×10 | Φ7/5.5 | 1.83 | 535 | 18.5 | 72 | 49 |
| 3×25 | Φ7/5.5 | 0.727 | 1050 | 23.1 | 120 | 84 |
| 3×25 | Φ10/8.0 | 0.727 | 1100 | 24.3 | 120 | 84 |
3、配网OPLC
图5是两种含有微管的三芯配网OPLC结构示意图，其中：规格（a）为3×16+1×10或3×50+1×25；规格（b）为3×16+1×10或3×50+1×25。表3是它们的概要参数。
（a） （b）
图5 两种三芯配网OPLC的结构示意图
表3 三芯配网OPLC的主要技术参数
| 型号 | 规格 | 微管尺寸
外径/内径
(mm) | 20℃时导体最大电阻(Ω/km) | 电缆近似
重量(kg/km) | 电缆参考外径(mm) | 载流量(A) |
| 直埋土壤中 | 在空气中 |
OPLC-YY
OPLC-VV
OPLC-VY
0.6/1kV | 3×16+1×10 | Φ7/5.5 | 1.15 | 905 | 22.8 | 94 | 66 |
| 3×50+1×25 | Φ10/8.0 | 0.387 | 2169 | 30.4 | 175 | 125 |
| 3×150+1×70 | Φ10/8.0 | 0.124 | 5783 | 47.0 | 330 | 260 |
4、后安装的高性能光纤单元
高性能光纤单元简称EPFU（Enhanced performance fiber units），典型的紧结构EPFU是将光纤或光纤带先包裹在一种软性的光纤涂覆料中，再在外涂覆一种低磨擦系数的涂料，外表面可有玻璃微珠，如图6（a）和图6（b）所示，它们的主要技术参数如表4。
图6（a）光纤束EPFU结构示意图 图6（b）光纤带EPFU结构示意图
表4 典型结构EPFU的主要技术条件
| 芯数 | 尺寸(mm) | 短期拉力(N) | 短期侧压(N) | 参考重量(kg/km) |
| 2－6 | Φ1.0～1.2 | 1.0G＊ | 50N | 0.85 |
| 8－12 | Φ1.4～1.6 | 1.0G＊ | 50N | 1.6～2.5 |
| ＊：G=1km重量 |
从图6和表4可知，EPFU的尺寸和重量非常微小，以12芯EPFU为例，100米长度的重量约为0.25kg，但同时它能承受的轴向拉力也很小，故它只能用于在微管中“悬浮”的气吹敷设而不适宜牵拉敷设。
我们开发的半紧套结构高性能光纤单元，光纤和纺纶线被包裹在一种低烟无卤阻燃聚烯烃（LSZH）护套中，所以它又可被称为“半紧套结构高性能光纤单元”，它的抗拉力可通过结构中纺纶线的模量和数量调节，纺纶线同时还作为撕裂线。结构示意图如图7，典型性能参数见表5。
表5 半紧包高性能光单元典型性能参数
| 芯数 | 尺寸(mm) | 短期拉力(N) | 短期侧压(N) | 重量(kg/km) |
| 2－6 | Φ2.2 | 100N | 100N | 6.3 |
| 8－12 | Φ2.5 | 100N | 100N | 8.2 |
从图7和表5可知：半紧套高性能光纤单元的尺寸和重量比通常的EPFU要大一些，但它的抗拉力较大，以12芯半紧套结构高性能光纤单元为例，100m长度的重量约为0.8kg，而短期拉力可达100N。
因它可以剥离出芳纶线，故既可适用于气吹施工，也可以与牵引线连接而用于牵引施工。更由于外护套具有低烟无卤阻燃性能，可满足OPLC对环境性能的要求。
5、后安装的微缆
后安装的圆外形微缆分为中心管和层绞式，其基本结构如图8和图9所示，典型性能参数见表6。事实上，这些微缆本身就是典型OPLC的光传输单元，可适用于气吹和牵引施工。
图8 中心管式微缆结构示意图
图9 层绞式微缆结构示意图
表6 微缆的典型性能参数
| 序号 | 类型 | 芯数 | 尺寸(mm) | 短期拉力(N) | 短期侧压(N) | 重量(kg/km) |
| 1 | 中心管式 | 12 | Φ4.2 | 600N | 600N | 16.5 |
| 2 | 层绞式 | 24 | Φ5.0 | 600N | 600N | 26.5 |
| 3 | 层绞式 | 48 | Φ6.2 | 600N | 600N | 32.4 |
6、光纤（缆）的安装
OPLC后安装的光纤（缆）可以采用气吹和牵引法施工。
上世纪80年代末，国际上就提出了光缆的气流敷设方法，1990年初在欧洲和美国得到广泛的应用。气吹法敷设光纤（缆）技术己很成熟，我国在电信、广电、石油、高速公路等通信领域得到了广泛应用。图10是典型的光缆气吹敷设方法示意图，表7摘录了微管中能容纳的微缆和光纤单元及大约气送距离（即一次布放长度）。
表7 气吹微管中能容纳的微缆和光纤单元及参考气送距离
| 外径/内径(mm) | 材料 | 能容纳的微缆或高性能光纤单元（mm） | 大约气送距离（m） |
| Φ5/3.5 | HDPE | 最大Φ2.7光纤单元 | 600（加润滑剂） |
| Φ7/5.5 | HDPE | 最大Φ4.2微缆或光纤单元 | 1000（加润滑剂） |
| Φ10/8.0 | HDPE | 最大Φ6.2微缆或光纤单元 | 1400 |
对光传输单元中光纤的分支，可采用多根微管的OPLC，微管可采用一个或多个“管接头”连接，在连接后的微管入敷设整长度的光纤（缆），以减少光纤接头数量，提高光纤通道质量，如图11所示。
在图11中，采用的是直通型管接头，还有“Y”型的分支管接头，可以组建更复杂的光纤布线网络。
通常情况下，OPLC的施工段长均较短，故在大部分情况下应可以用牵引法施工。
采用牵引法时，先在微管内打入合适的牵引绳，与微缆或光纤单元的受力元件连接后直接牵拉敷设，施工时最大拉力不应超过微缆和光纤单元的短期拉力。
牵引张力与微管内径、纤（缆）自重和长度、拐弯的数量和角度等多个因素相关，但影响最大的是摩擦力。为了减小摩擦系数，在必要时可采用专用润滑剂，可使牵引力减小到无润滑状态的1/3左右。
7、后安装的光纤（缆）在OPLC中受力状态简析
光纤（缆）在OPLC中的受力状态大致受缆中承力元件的初伸长、缆的结构形变、蠕变和热膨胀系数控制。
无外铠装OPLC的承力元件其实是导体，在施工时，因施工张力必须克服缆自重和摩擦力，导体会受力伸长，这部分的伸长可称为“初伸长”。众所周知，铜材料的允许延伸率比光纤允许伸长量要大得多（铝材就更大）。
绞合在一起的绝缘线芯和光传输单元在施工张力下会产生绞合节距增大的“结构形变”导致OPLC缆体的伸长也可以包含在“初伸长”中。因受残余施工应力影响，OPLC中承力元随时间的缓慢伸长可视作为“蠕变”。因工作环境和导体载流变化产生的温度变化导致的OPLC缆部件长度变化受材料的热膨胀系数控制。
初伸长（含结构形变）、蠕变伸长通常是不可逆的，热膨胀系数导致的长度变化在一定范围内可视作可逆的。
光纤（缆）后安装的OPLC方案，相比光传输单元与绝缘线芯同步绞合的常规OPLC，最大限度地规避了初伸长、结构形变等不可逆伸长对光纤（缆）造成的应变，而蠕变量（除垂直布放）通常影响较小，热膨胀系数引起的应变量是可逆的，故该方案中的光传输单元有较好的光性能。
六、结论 OPLC同时具有光缆的光信号传输和电缆的电力传输功能，从技术上可实现多网融合，具有广阔的应用前景。
OPLC首先是一条符合要求的0.6/1kV及以下电压等级的低压电缆，其次它才是一条满足信息传输的光缆。OPLC结构设计的要害是缆内的光纤余长设计，蝶型单元不。
提出的光纤（缆）后安装式OPLC方案，OPLC中含有绝缘线芯和用于安装光纤（缆）的空心微管，在将OPLC按正常的电缆安装程序到受电端口并连接后，再在空心管内用吹气法吹入或用牵引法直接敷设合适的微型光缆或高性能光纤单元，即所谓“两步法”施工。
OPLC的相关技术仍在发展中。
