国内外通信电缆认证检测试验方法标准研究

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杨再溪 田建永 陈 逸 刘 彪 孔林明 张满成

(威凯检测技术有限公司 广州 510663)

随着信息化时代的飞跃发展,通信电缆在各行各业的需求也越来越广泛,只要涉及到信息传输的行业,都会涉及到通信电缆的使用。通信线缆主要以铜作为导体材料,一般分为对称双绞电缆、对称星绞电缆、对称平行电缆、同轴电缆、混合缆、数据缆以及电子线缆等,通信线缆传输频率一般在105~1012Hz之间,光缆可以再高几个数量级。从传输距离上可分为长途、市内、局用、设备用通信线缆等。从十九世纪末的纸绝缘对绞通信电缆、二十世纪初的纸绳绝缘对绞(星绞)通信缆、三十年代及之后的小(中)同轴电缆、全塑市话电缆、数字通信电缆发展到现在的光缆,已经有一百多年的发展历程。

随着全球新一轮科技革命和产业革命深入发展,在线教育、远程医疗、远程办公等应用快速发展,信息化时代各领域对网络的依赖不断增强,通信线缆无疑充当着重要的角色,朝着数字化、高速化、宽带化不断发展。中央印发的《通信线缆行业发展的“十三五”规划纲要》明确要求2021年通信线缆行业将增加30 %,各地方出台了地方政策,提高行业渗透率。2021年通信线缆市场规模将达到6 000亿元,预计同比增长19.6 %,由于国内及国外供需情况短期难以达到平衡,通信线缆行业市场需求旺盛。

尽管我国已经成为通信线缆的制造大国,但是无论是通信线缆还是光纤光缆,高端产品技术仍与发达国家存在一定差距,特别在高端射频、对称及同轴电缆、特种光纤等方面差距较大,这种差距表现在导体、绝缘以及光纤材料、工艺制造等方面。目前国外针对通信电缆有相关的IEC标准和EN标准,如IEC 61156 Multicore and symmetrical pair/quad cables for digital communications、EN 50288-1 Multi-element metallic cables used in analogue and digital communication and control,国内关于通信线缆标准主要是国标和通信行业标准,如GB/T 14864-2013实心聚乙烯绝缘柔软射频电缆、YD/T 322-2013 铜芯聚烯经绝缘铝塑综合护套市内通信电缆、YD/T 1019数字通信用聚烯烃绝缘水平对绞电缆等。

国内外标准针对通信电缆的检测项目主要为尺寸结构、机械性能、环境性能、安全性能、电气性能、电气特性、传输特性等六大方面,其中有部分项目的试验方法及技术要求存在差异,本文主要针对标准规定的结构尺寸、机械性能、环境性能、安全性能、电气性能及传输特性指标进行分析及比较。

1.1 结构尺寸

通信电缆采用的导体材料为软铜导体、镀锡铜导体(射频电缆可能包含铜包钢导体材料)软铜导体及镀锡铜导体,应符合GB/T 3956-2008标准要求,IEC通信电缆导体应符合IEC 60228标准要求,同时由于通信电缆的主要功能为传递信息,需要在电缆的绝缘层或内护套外加装一层屏蔽层,屏蔽层的主要材料与导体材料基本保持一致,但对于屏蔽层的填充系数或编织密度有不同的要求,详见表1所示。

表1 通信电缆国内外标准结构尺寸要求对比

1.2 机械性能

通信电缆的绝缘和护套需满足一定的机械强度要求,以保证在安装及工作过程中保护电缆的正常工作状态。在试验方法中,国内通信电缆借鉴的IEC 61156系列产品标准,自行编写了符合我国国情、环境、温度及安装条件的试验测定方法标准YD/T 837系列。IEC 61156系列通信电缆机械性能试验方法依据IEC 60811系列标准,EN 50288系列通信电缆依据EN 60811系列标准进行试验,详情如表2所示。

表2 通信电缆国内外标准机械性能要求对比

1.3 环境性能

通信电缆在安装及工作过程中由于各个位置的地理环境不同,海拔不同,从而导致遇到的环境参数不同,这对与电缆产品的适应环境的能力有硬性要求,同时也是保证电缆在安装后避免由于环境的轻微变化而导致工作状态下降,从而要求各生产厂商及试验机构需在产品出厂前进行一系列的极端环境模拟试验,从而判断电缆产品在可能遇到的环境中会出现的情况,从而做出改进。

在环境性能测试方法中,国标采用的测试标准因为各标准对应的电缆用途有差异,导致试验方法有所不同,EN试验标准部分环境性能测试名称与IEC标准及国标标准相同,但具体试验操作却大相径庭,详见表3所示。

表3 通信电缆国内外标准环境性能要求对比

1.4 安全性能

任何产品在经过长时间的运行后都可能会有各种危险的情况发生,通常电线电缆的表现方式为发生烟雾甚至火灾,而在通信电缆的耐火性能测试方面测试标准不同但各标准要求都保持了一致,详见表4所示。

表4 通信电缆国内外标准安全性能要求对比

1.5 电气性能

电气性能决定电缆在运行过程中的安全及稳定程度及工作效率,导体结构,加工方式都会对其产生影响,各标准电气性能主要包含了:直流电阻、直流电阻不平衡、介电强度、绝缘电阻、工作电容、线对电容不平衡、转移阻抗、耦合衰减、衰减常数等检测要点。但各试验方法标准各不相同。以下比较了测试方法有较大差异的测试项目,详见表5所示。

表5 通信电缆国内外标准电气性能要求对比

1.6 传输特性

通信电缆主要的功能为信息的传递,传输特性则决定了产品质量的程度,传输特性的检测结果则反映了电缆在一定条件下的传输性能,传输特性主要包含的检测项目有传播速度与相时延、衰减、不平衡衰减、近端串音、远端串音、串音功率和回波损耗等。

其中数字通信类电缆传播信号与其他电缆产品不同从而导致产品对串音、不平衡衰减、传播速度回波损耗等有较高的要求,相关要求详见表6所示。

表6 通信电缆国内外标准传输特性要求对比

国标中测试项目与IEC相同项目的测试方法基本相同,因为我国各种环境、人文、地理等影响因素不同,从而导致部分项目技术要求不同,而EN标准(欧洲标准)不但测试方法不同,而且技术要求也更加严格。

YD/T1019-2013《数字通信用聚烯烃绝缘水平对绞电缆》标准非等效采用IEC 61156-5:2009标准,两者相同测试项目的测试方法相同,但IEC标准测试结果要求更高,且测试项目更多。

综上所述,国内外主要的通信电缆制造生产标准及相对应的检测标准及要点存在较多差异,随着时代的进步及生产方式的转变,人们对于信息的传递速度、方式、效率有了更高的要求,各式各样的电缆光缆被生产出来,电信网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求,通信电缆、通信光缆的结构越来越依赖于使用的环境条件及施工的具体要求,测试的方法也在不断的进步,由于移动通信的高速发展,物理发泡射频同轴电缆,超柔结构的室内电缆、路由连接电缆都有了较大的市场需求。同时,随着移动通信信号覆盖面的不断扩大,基站站数的增多,以及边缘地区(电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户)对移动信号的要求不断提高,对电缆指标的要求已明显提高,要求电缆的工艺及结构应不断改进,以与之适应。国内通信线缆标准大多采用IEC标准,而EN标准技术要求则更高,试验方法也存在差异,值得国内企业借鉴,提高自身能力,往更高更强的方向发展。

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