淺談OPGW光纜設(shè)計

莊深俊

(福建永福電通技術(shù)開發(fā)有限公司，福建 福州 350108)

0 引言

OPGW光纜(也稱光纖復(fù)合架空地線)是電力系統(tǒng)獨有，同時具備地線(也稱避雷線)和光纖通信雙重功能。OPGW光纜作為一種新興的信息傳輸通道，具有通信容量大、抗電磁干擾、自重輕等特點，近年被廣泛應(yīng)用于我國電力系統(tǒng)中，在變電站與調(diào)度所之間傳送調(diào)度信息、遠(yuǎn)動信號、電視圖像等信息;同時它還能滿足普通地線的防雷和引流要求，為高壓輸電線路提供良好的保護作用。目前由于OPGW光纜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)只有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即便各個廠家的OPGW光纜的技術(shù)參數(shù)均分別滿足要求，但其技術(shù)參數(shù)因中標(biāo)廠家不同而有所差異，中標(biāo)產(chǎn)品的整體特性是否能完全滿足線路工程的要求還須通過設(shè)計人員進行驗算確認(rèn)。下面就以某220kV高壓輸電線路中的一段為例，簡要講解OPGW光纜設(shè)計應(yīng)注意的問題。

一 線路概況

某220kV線#74塔至#91塔段線路為單回路架設(shè)，線路長度為7350米，導(dǎo)線采用雙分裂LGJ-300/25型鋼芯鋁絞線，地線一根為OPGW光纜，另一根為JLB40-100型鋁包鋼絞線，該段線路共使用轉(zhuǎn)角塔3基，直線桿塔15基。本段線路跨越通訊線2處，10kV線3處，小溪1處，公路3處，380V線1處，磚瓦廠1處，房子5幢。該段線路的設(shè)計氣象條件組合見表1-1，桿塔明細(xì)表見表1-2。

表1-1 設(shè)計氣象條件一覽表

二 OPGW光纜設(shè)計原則

1.OPGW光纜工程設(shè)計必須遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(包括電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。

2.OPGW光纜工程設(shè)計必須統(tǒng)籌兼顧本期和遠(yuǎn)期電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全適用，能夠滿足施工和運行的要求。

3.OPGW光纜工程設(shè)計中所采用的產(chǎn)品必須使用經(jīng)相關(guān)部門試驗和鑒定合格的產(chǎn)品，且必須為國內(nèi)成熟、水平先進的產(chǎn)品。

4.OPGW光纜工程設(shè)計中所采用的技術(shù)必須為適合我國國情的國內(nèi)外成熟的先進技術(shù)。

表1-2 某220kV線#74塔～#91塔桿塔明細(xì)表

三 OPGW光纜選型

1.OPGW光纜選型原則

OPGW光纜具有光纖通信和架空地線兩項功能，其選型既要滿足通信的要求，同時也要滿足地線的電氣及機械特性的要求，OPGW光纜選型主要考慮以下幾個因素：(1)OPGW內(nèi)光纖及光纖單元特性。(2)OPGW熱穩(wěn)定特性。

OPGW熱穩(wěn)定特性包括系統(tǒng)發(fā)生單相接地時故障電流特性及雷電流特性。故障電流特性即電力線發(fā)生單相接地短路時，地線返回電流通過OPGW使其發(fā)熱，其溫升不得超過允許值，以免造成對光纖的損壞。

雷電流幅值雖然很大，但由于放電時間短，對OPGW的熱穩(wěn)定一般不起控制作用。

(2)OPGW機械及抗疲勞特性

OPGW的機械強度及疲勞強度特性應(yīng)能與另一根地線較匹配，并能滿足線路桿塔受力要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范規(guī)定，OPGW在最大使用應(yīng)力時，安全系數(shù)應(yīng)不小于導(dǎo)線安全系數(shù)。

在拉力為70%額定拉斷力，或者在最高線溫及最大短路電流引起的伸長工況下，光纖應(yīng)不受力。

(3)送電線路特點

OPGW應(yīng)滿足送電線路設(shè)計規(guī)程對地線的要求及本工程地形條件的要求。

(4)纖芯余長確定

纖芯余長是OPGW的重要參數(shù)。在多股絞合線受拉力后以及運行過程中，線體將發(fā)生伸長變形。如果纖芯余長不夠，將使光纖受力，造成光纖疲勞，引起傳輸衰減增加或光纖受損等問題。合理確定工程中所需OPGW纖芯余長，使其在任何情況下不受拉力影響，是OPGW設(shè)計中應(yīng)考慮的重要問題之一。

絞合線體的伸長主要有兩種形式：1)塑性伸長即蠕變(初伸長);2)運行過程中隨環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生的伸長。

OPGW的塑性伸長即蠕變與制造材料及結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)其蠕變率，采用降溫法補償。

架空線環(huán)境條件在不斷變化，隨著環(huán)境改變線長有伸長縮短。

考慮到在線路發(fā)生短路故障或受雷擊時，將有較高電流流經(jīng)OPGW，使OPGW光纜的溫度急劇升高。在OPGW最高允許溫度時，OPGW線長伸長遠(yuǎn)大于正常運行時OPGW的線長伸長，應(yīng)予以特別注意。

2.OPGW光纜型號確定

綜上所述原則，經(jīng)招標(biāo)采購，該段線路工程選用江蘇某光纜有限公司生產(chǎn)的OPGW光纜，型號為OPGW-24B1-98[61;80]DL/T832-2003，其技術(shù)參數(shù)見表3-1。

表3-1 OPGW光纜技術(shù)參數(shù)一覽表

1.光纜盤長不宜超過6km。

2.光纜架線施工必須采用張力放線方法施工，其張力放線區(qū)段的放線滑輪個數(shù)不宜超過20個。

3.光纜應(yīng)盡量在轉(zhuǎn)角度數(shù)較大處的轉(zhuǎn)角桿塔位置開斷，以方便施工。

4.光纜應(yīng)盡量在標(biāo)高低的塔位位置開斷，以方便施工及運行。

五 OPGW光纜盤長配置

OPGW光纜不能像普通光纜那樣在線路檔中任意接續(xù)，一般應(yīng)選擇在線路耐張(轉(zhuǎn)角)塔上進行接續(xù)，而且接續(xù)次數(shù)不宜過多，如果接續(xù)次數(shù)較多，會增大光纖信號衰損，影響光纜的傳輸質(zhì)量。另外野外工作條件艱苦，光纜盤長配置還應(yīng)考慮整盤重量不宜太重，以方便施工單位運輸，如果過長會造成施工不便，過短則會增加接續(xù)次數(shù)。因此，OPGW光纜盤長的配置必須經(jīng)過詳細(xì)計算，首先要根據(jù)光纜的技術(shù)參數(shù)以及輸電線路的檔距、高差、桿塔高和串長等條件計算出光纜線長和光纜兩端桿塔上的牽引長度，其次要考慮施工損耗和盤上預(yù)留，最后還要考慮設(shè)計及施工誤差。因此，光纜盤長的計算在綜合考慮上述幾方面因素后，可按如下公式計算：

光纜盤長=光纜線長+兩端桿塔上的牽引長度+施工損耗+盤上預(yù)留+設(shè)計及施工誤差

根據(jù)表1-2的數(shù)據(jù)，該段線路總長為7350米，綜合考慮各方面因素，準(zhǔn)備將光纜分為2盤，接續(xù)盒安裝在#85塔，即#74塔～#85塔為第一盤，按上述公式計算，第一盤光纜線長為4460米，兩端桿塔上的牽引長度分別為85米和63米，施工損耗計10米，盤上預(yù)留計15米，設(shè)計及施工誤差計20米，合計需要光纜盤長為4653米;#85塔～#91塔為第二盤，計算數(shù)據(jù)分別為3018米、63米、70米、10米、15米、15米，合計需要光纜盤長為3191米。

六 OPGW光纜附件

OPGW光纜附件主要指金具、引下線夾、余纜架和接續(xù)盒等。

一般情況下金具的選擇都能滿足要求，需要特別注意的是直線塔選擇懸垂金具串時應(yīng)注意聯(lián)塔的首金具型號及螺栓方向，終端塔應(yīng)選擇單側(cè)1套耐張金具，站內(nèi)構(gòu)架、屋頂?shù)鼐€柱等耐張金具應(yīng)選擇絕緣型的耐張金具，其配套引下線夾、余纜架和接續(xù)盒均應(yīng)帶絕緣墊。

七 結(jié)束語

OPGW光纜線路工程設(shè)計是一項涉及結(jié)構(gòu)、機械、力學(xué)、氣象條件、電氣等許多方面的工作。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，設(shè)計、施工及運行經(jīng)驗的不斷積累，必將使OPGW光纜線路的設(shè)計更加完善。

[1]國家電力公司東北電力設(shè)計院.電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊第二版.北京：中國電力出版社，2002

[2]110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范.GB 50545-2010

[3]66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范.GB 50061-2010

[4]110～500kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范.GB 50233-2005

[5]交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合.DL/T 620-1997

[6]電力系統(tǒng)同步數(shù)字系列(SDH)光纜通信工程設(shè)計技術(shù)規(guī)定.DL/T 5404-2007

[7]電力系統(tǒng)通信設(shè)計技術(shù)規(guī)定.DL/T 5391-2007