OPPC在10kV和66kV低電壓線路中的應用與分析

摘要：OPPC作為一種新型光纜，具有高能效、低成本、高可靠性等技術優勢，受到業界廣泛關注。本文根據低壓電網通信網絡的需求和現狀，結合工程的實踐經驗，以10kV和66kV電壓線路為例，分析并解決了OPPC光纜的設計、施工、運行等技術環節中的重點和難點問題，為低壓電網的光纖化提供了一個切實可行的解決方案。

關鍵詞：OPPC光纜 低電壓線路 應用分析

中圖分類號：TN818文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0114-02

作為一種新型特種光纜——光纖復合架空相線（又稱OPPC光纜），可充分利用電力系統自身的線路資源，同時進行電能傳輸和通信負載等業務，具有高能效、低成本、高可靠性等技術優勢，受到業界廣泛關注[1，2]。隨著電力系統對大容量通信需求的不斷增加，OPPC光纜技術成為配用電通信網的主要發展方向之一，在我國尚處于起步階段。

由于缺少相應的標準和規范，OPPC光纜沿用了光纖復合架空地線OPGW光纜的結構設計方法。雖然OPPC光纜的結構與OPGW相似，但兩者無論是功能還是應用環境都有原則性的區別，目前OPPC光纜架設多屬老線路換線工程。從原理上來看，OPPC光纜在各電壓等級的新老線路均可以應用，但從我國的實際情況出發，應從10kV、35kV、66kV等低電壓線路上逐步推廣和應用。遼寧省電力公司在我國率先開發并應用了基于66kV和10kV電壓等級的OPPC光纜及接續裝置，本文為此為例，介紹OPPC光纜的設計要點及攻關難點等相關技術

1 OPPC光纜概述

OPPC光纜的技術設計理念，即將傳統輸電導線中的1根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，再同心絞合而成。它的結構類似于地線復合光纜（OPGW）[3]，具有中心式和層絞式兩種結構。其中，OPPC光單元由多根光纖和保護管組成。光纖收容保護在不銹鋼松套管中，管內填充特種油膏，可以隔熱、防潮氣、防水或其他有害氣體等。導線單元是OPPC光纜傳輸電能的關鍵部件，對該部件的設計需要滿足兩個條件：一是對導線截面的要求，以保證線路具有良好的電壓傳輸質量和發熱條件；二是導線要起到承力的作用，而且要具備足夠的機械強度，使OPPC光纜受到外力作用時光單元的傳輸性能不受影響。目前，導線一般由鋁包鋼芯絞線和鋁線構成。

由于OPPC光纜是電力系統獨有的，具備了電力線路和光纖通信雙重功能的新技術，除具有一般光纜通信容量大、中繼距離長、抗雷擊和電磁干擾、保密性好等優勢外，還具有如下顯著特點[4]：

（1）經濟環保。OPPC的特性之一是可與各種電壓等級的輸電線路同塔或同桿架設。從材料成本上考慮，由于這種方式不需新立桿塔，不需新占地，因此可比常規的“導線+普通光纜”架設方式節省10%～20%費用。

（2）可靠高效。另外，OPPC作為輸電線，中低電壓等級線路遭受雷擊和短路電流的可能性較小，超高壓線路有地線保護，因此，不存在雷擊斷股、短路電流過熱等危害。

（3）安全防盜。眾所周知，電力線路中光纜被盜事件層出不窮，這類事件對電網運行帶來了極大的安全隱患和威脅。由于OPPC電纜載流，本身帶電運行，使其具有相當好的防盜性能。

OPPC光纜在研發和應用中的關鍵技術和主要難點包括：1）OPPC與相鄰導線在電氣和機械特性上的高度一致；2）光單元在持續高溫或在線路發生短路情況下的光性能長期穩定；3）光電分離技術；4）各種類型的光接頭盒設計、制造和施工技術等。

2 OPPC在10kV和66kV電壓下的設計方案

2.1 區域選擇和光纜選型

配合沈北地區農網智能化試點建設工程，結合2011年沈北地區10kV農電線路升級改造工程，選擇其中的輝山線和虎橋線實施OPPC換線，并完成配套用電信息采集及故障指示系統所需通信通道的建設。

OPPC作為三相導線中的一相，為了與相鄰導線的弧垂張力特性保持一致，OPPC的直徑、重量、截面和機械特性等參數應盡量與相鄰導線的參數相符；與此同時，OPPC的直流電阻也應與相鄰導線相似，以避免遠端電壓變化并保持三相平衡。OPGW將光纖單元復合于送電線路地線內，利用光纖單元開通通信通道。它隨高壓輸電線路一起架設，是一種傳輸容量大、可靠性高、不受強電干擾的通信方式。全介質自承式光纜（ADSS）光纜采用特殊的絕緣材料，具有良好的絕緣和耐高溫性能，抗拉強度高，可架設在電力線路的原有桿塔上，已成為電力系統中組網較好的特種光纜[5]。

通過大量調研可知，沈北地區的輝山線和虎橋線這兩條線路用電戶較多（輝山線近4000戶，虎橋線近5000戶）。其中，輝山線的分支較少，主要用戶為分散小區用戶，其改造線路部分適合采用OPPC線纜；而虎橋線分支非常多，且有部分用戶可能被動遷，動遷后原地開發后將建設商品戶及動力用戶，因此該地區改造線路部分采用光纖熔接方便的OPMC較合適。

2.2 OPPC的架設與接續

OPPC的架設基本上同OPGW光纜類似，也是依據IEEE Std 1138-1994、IEEEStd 524-1992等電力部門架空線安裝安全管理規程和操作技術。OPPC雖然也是導線，但由于內含光纖，其結構還是與鋼芯鋁絞線等結構的導線有較大的差別，因此對架設機有一定的特殊要求。另外，OPPC的接續涉及到光纖接續和光電分離技術，所以對接續的技術、高壓絕緣也有嚴格要求。OPPC光纜施工的主要技術難點在OPPC的接續方面，這也是整個工程中最為重要的部分之一。相對其他電力光纜（如ADSS、OPGW，OPPC）的接續有許多不同的地方，包括接頭盒安裝方式、接續方法等，均比其他光纜要求高得多，因此對接續人員也提出了一些新的要求。根據線路的施工情況，接續方式可概括為：（1）OPPC不能像OPGW一樣接頭預留余纜，因此接頭盒內應預留充足的光纖；（2）根據接頭盒安裝固定形式，在桿塔上距離導線橫檔2～3m處，設計了相應接續安裝的接頭盒固定支架，將OPPC 接線盒安裝在支架上，該支架同時作為熔接技術人員操作的平臺，從而解決了OPPC 光纜桿塔上接續的難題；（3）在桿塔上接續光纖，采用升降臺或人在安裝臺架上是最佳方法；（4）由于傳輸的電流和光纖傳輸的光信號是在同一根線纜中傳輸，因此光信號要求連接到零電位水平，才能安全可靠地隔離電壓，保證線路安全運行；（5）OPPC 引下線要保證彎曲半徑，保證不受風擺影響，必要時采用支柱絕緣子固定。圖1為接續裝置的現場示意圖。

2.3 線路架設方案

在本工程項目中，農網升級改造的線路中輝山線干線采用OPPC光纜，虎橋線干線采用OPMC光纜，其余線路采用ADSS光纜實現輝山線、虎橋線全線的用電信息采集和故障指示器通信通道的建設。另外，干線光纜采用24芯，分支光纜采用12芯。其中新建24芯OPPC光纜7.9km，24芯OPMC光纜11.8km，12芯ADSS光纜29.6km。覆蓋變臺117個，開關38個，共計155個點。以圖2為例，列出虎橋線第5芯使用方案設計圖。

3 結語

OPPC光纜具有損耗低、頻帶寬、高速、安全等諸多其他通信方式所不具備的優點是因為它以光導纖維為傳輸媒質、光波為載波。本工程項目通過對沈北新區10kV和66kV電壓光纜改造，應用OPPC光纜技術，可以解決通信線路和電力線路“同桿架設”的難題，避免桿路建設的重復，降低了成本，加強了信息傳輸的安全性和可靠性。

雖然OPPC光纜應用在我國處于在起步階段，施工及運行經驗不足，但它可以解決很多低電壓電網通信中OPGW、ADSS光纜無法解決的問題。隨著農網智能化電網改造和建設的推進，這項新技術必將會得到廣泛地推廣及應用，為低電壓電網的調度、自動化控制、智能電網的建設提供優質服務。

參考文獻

[1] 葉萌.OPPC光纜接續和引下施工技術應用優化分析平[J].電力系統通信，2012，33（233）：9-11.

[2] 張帆.OPPC在220kV線路中抗冰能力的研究[J].華北電力技術，2011（6）：1-5.

[3] 繆晶晶，徐志磊，冒新國，等.OPGW接地方式研究及分段絕緣方案設計.電力系統通信，2012（1）：47-51.

[4] 孫瑞華，李慶盈，郭向紅，等.OPPC光纜在35kV線路的應用[J].電力系統通信，2009，30（206）：25-29.

[5] 張志.35kV變電站ADSS光纜架設施工技術[J].科技創新導報，2011（36）：104.