光纖傳輸基于可用光在兩種介質(zhì)界面發(fā)生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質(zhì)的折射率，n2為包層介質(zhì)的折射率,n1大于n2，進入纖芯的光到達纖芯與包層交界面（簡稱芯-包界面）時的入射角大于全反射臨界角θc時,就能發(fā)生全反射而無光能量透出纖芯，入射光就能在界面經(jīng)無數(shù)次全反射向前傳輸。原來

當光纖彎曲時，界面法線轉向，入射角度小，因此一部分光線的入射角度變得小于θc而不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反射，所以光纖彎曲時光仍能傳輸，但將引起能量損耗。通常，彎曲半徑大于50～100毫米時,其損耗可忽略不計。微小的彎曲則將造成嚴重的“微彎損耗”。

人們常用電磁波理論進一步研究光纖傳輸?shù)臋C制，由光纖介質(zhì)波導的邊界條件來求解波動方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式，每一個模式代表一種電磁場分布，并與幾何光學中描述的某一光線相對應。光纖中存在的傳導模式取決于光纖的歸一化頻率ν值

式中NA為數(shù)值孔徑，它與纖芯和包層介質(zhì)的折射率有關。ɑ為纖芯半徑，λ為傳輸光的波長。光纖彎曲時，發(fā)生模式耦合，一部分能量由傳導模轉入輻射模，傳到纖芯外損耗掉。

性能：光纖的主要參數(shù)有衰減、帶寬等。

變頻電纜的結構及附加試驗討論 了解變頻電纜工作特點之后，就不難從電纜結構改進來解決上述三個問題。

1.絕緣的電氣擊穿問題 變頻電機大量應用后，大多數(shù)情況選用一般電力電纜，如聚氯乙烯絕緣、護套電纜或交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜，由于電纜本身耐壓水平較高，很少發(fā)生電纜本體擊穿。這與上述深井油泵電纜擊穿事故顯然不同，深井油泵電纜采用聚酰亞胺/聚全氟乙丙烯復合薄膜繞包燒結和乙丙橡膠雙層絕緣，從厚度和絕緣密實來看并不理想，油泵電纜長度超過3千米，油井的工作環(huán)境嚴酷，電纜處在高溫、高壓、含油和含水的條件中工作，其絕緣性能比較脆弱，當運行過程中受到多種惡劣因素的侵蝕后發(fā)生電、熱因子交錯作用而導致絕緣擊穿。為何電纜在工頻下能長期運行而變頻下幾小時內(nèi)擊穿? 這決不是老化問題，基本上可歸結于高頻脈沖電壓的影響。一般陸用情況下，采用聚氯乙烯絕緣并不理想，因為其介質(zhì)損耗偏大。交聯(lián)聚乙烯絕緣較為滿意，它兼有機、電、熱等優(yōu)良性能。電纜絕緣厚度可采用1kV 電壓等級的規(guī)定，若適當加厚，當然更為可靠，這對變頻電纜更為有利。

2.高頻電磁波對環(huán)境污染問題 雖然目前沒有國家規(guī)范規(guī)定電纜發(fā)射電磁波造成環(huán)境污染的考核指標，但抑制對外高頻干擾是必須做到的。對于四芯低壓電纜，首先是改善絕緣線芯的排列，假如電纜的四個芯直接成纜，是不對稱結構，如果將第四芯分解為三個截面較小的絕緣芯，把三大三小線芯對稱成纜，二種情況相比較，對稱型比較有利。第二應認為更重要的是加強總屏蔽結構。制造者習慣采用銅線編織屏蔽，實際上這并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效應不是很理想。采用銅帶搭蓋縱包并軋紋是較為先進的結構和工藝，形成了全封閉金屬層，只要厚度適當，可達到有效的屏蔽功能。而這種工藝及其所用的材料在光纜領域中已十分普遍，銅帶厚度不能太薄，以保證抑制電磁波對外發(fā)射。

3.屏蔽層接地措施 屏蔽層接地良好是抑制電磁波對外發(fā)射的必要條件，銅線編織屏蔽的接地方式較容易解決，而縱包銅帶軋紋屏蔽需用專用夾具接地，夾具與軋紋銅管的接觸面應當吻合，接地線由夾具尾端引出。

4.外護套 這種電纜大多數(shù)敷設在室內(nèi)，一般不需鎧裝，雖然不完全排除用聚氯乙烯護套，但選用高密度聚乙烯更為合適。

5.電纜的附加試驗一般低壓電纜不需要進行脈沖電壓試驗，如IEC 60502 標準僅對 3.6/6 kV 及以上的電纜才規(guī)定進行脈沖電壓試驗。變頻電機的連接電纜情況略有不同，需要承受高頻脈沖電壓。高頻波振幅可達1200～1900 V ，振鈴頻率約 100～2000 kHz ，對電纜進行脈沖電壓試驗(型式試驗)是體現(xiàn)電纜絕緣水平。試驗可參考IEC 60502 標準，即施加正負各十次脈沖電壓試驗，試驗電壓可考慮 40 kV ，但需要進一步驗證，是否必要工廠也可自行決定。

3.6/6 ～ 6/10 kV中壓變頻電纜的發(fā)展由于機械裝備大型化，需要電機容量也配套擴大，相應變頻電源的輸出電流也要求增大，但受到大電流變頻元件的限制，進一步提高電流容量技術發(fā)展受到限制。但另一方面提高變頻電源輸出電壓相對比較容易，提高電壓后，中壓變頻電機功率可大幅度增加，此時電纜的電壓等級也必須跟上。目前3.6/6 ～ 6/10 kV中壓變頻電纜已有投入使用，從絕緣結構和電氣、機械、物理性能上說，可以與電力電纜等同，交聯(lián)聚乙烯顯然是絕緣材料，如果在敷設時要求柔軟，采用乙丙橡膠絕緣也有一定的優(yōu)點。由于工作電壓的提高，高頻電磁波的發(fā)射能力明顯增強，所以屏蔽結構要求更完善。在變頻電纜工作條件下，同軸電纜是一種合適的結構，所以變頻電纜的三個主線芯采用同軸結構，總屏蔽的結構與低壓變頻電纜相同。

我國電力的普及程度已經(jīng)非常高了，各行各業(yè)的生產(chǎn)制造都離不開電力，電力就離不開電纜，那么電纜的使用壽命就直接影響生產(chǎn)的，電力電纜的使用壽命是由護套材料的氧化誘導期決定的，一般電纜設計使用20年，實際壽命遠遠大于此值。

電纜老化故障的很直接原因是絕緣降低而被擊穿。導敏絕緣降低的兇素很多，根據(jù)實際運行經(jīng)驗，安徽宏業(yè)儀表電纜有限公司歸納了以下幾種情況。

1)電纜老化原因:外力損傷。由近幾年的運行分析來看，尤其是在經(jīng)濟高速發(fā)展中的今天，現(xiàn)在相當多的電纜故障都是由于機械損傷引起的。

2)電纜老化原因:絕緣受潮。這種情況也很常見，一般發(fā)生在直埋或排管里的電纜接頭處。比如：電纜接頭制作不合格和在潮濕的氣候條件下做接頭，會使接頭進水或混入水蒸氣，時間久了在電場作用下形成水樹枝，逐漸損害電纜的絕緣強度而造成故障。

3)電纜老化原因:化學腐蝕。電纜直接埋在有酸堿作用的地區(qū)，往往會造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護層被腐蝕，保護層因長期遭受化學腐蝕或電解腐蝕，致使保護層失效，絕緣降低，也會導致電纜故障。化：單位的電纜腐蝕情況就相當嚴重

4)電纜老化原因:長期過負荷運行。超負荷運行，由于電流的熱效應，負載電流通過電纜時必然導致導體發(fā)熱，同時電荷的集膚效應以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會產(chǎn)乍附加熱量，從而使電纜溫度升高。長期超負荷運行時，過高的溫度會加速絕緣的老化，以至絕緣被擊穿。尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導致電纜絕緣薄弱處首先被擊穿，因此在夏季，電纜的故障也就特別多。

5)電纜老化原因:電纜接頭故障。電纜接頭是電纜線路中很薄弱的環(huán)節(jié)，由人員直接過失(施工不良)引發(fā)的電纜接頭故障時常發(fā)生。施工人員在制作電纜接頭過程中，如果有接頭壓接不緊、加熱不充分等原網(wǎng)，都會導致電纜頭絕緣降低，從而引發(fā)事故。

6)電纜老化原因:環(huán)境和溫度。電纜所處的外界環(huán)境和熱源也會造成電纜溫度過高、絕緣擊穿，甚至爆炸起火。

7)電纜本體的正常老化或自然災害等其他原因。