220kV輸變電線路OPPC設計和應用

戴躍睿

（懷化供電公司懷化電力勘測設計院湖南 懷化 418000）

220kV輸變電線路OPPC設計和應用

戴躍睿

（懷化供電公司懷化電力勘測設計院湖南 懷化 418000）

本文對OPPC 220kV輸變電線路的設計以及具體應用進行闡述。當前對著科學技術的不斷發展，OPPC設計、產品以及工程技術不斷趨于成熟，其在智能電網建設中的重要性日益凸顯。

OPPC；220kV；溫度監測；應力監測

1 引言

當前，大多數的220kV線路每相導線采用的是鋼芯鋁絞線，地線是1根或者是2根OPGW光纜。在冰災背景下，融冰裝置不能對地線有效融冰，從而其融冰功能不能充分發揮。因為OPPC光纜可發射原理提供實時OPPC運行溫度信息，可以保證線路運行的穩定性和安全性，也可以減少投資金額，保證輸變電線路運行的經濟效益。

2 OPPC發展概述

20世紀80年代，歐美國家出現了光纖符合架空相線的設計理念，并且逐漸開始將OPPC應用于150kV輸電線路中。OPPC屬于新型的電力特種光纜，可以在傳統導線結構中嵌入光纖單元光纜，OPPC兼具了導線和通信光纜的多重作用。OPPC應用需要通過“光電分離”技術，但是瓷瓶絕緣子技術對于光電分離的OPPC絕緣接頭盒的開發利用有所影響。發展到21世紀，硅橡膠復合絕緣接頭盒開發成功，其促進了OPPC光纜開始推廣應用。當前歐洲OPPC開始應用于400kV、225kV線路中。該光纜在惡劣天氣下，融冰裝置不能融化地線部分的冰塊，但是不能實現對導線運行溫度的實時監控，不能準確掌握負載變化和線路運行溫度之間的關聯，同時導線融冰問題也得不到有效解決，使得電源點出線通信通道的運行中埋下了諸多隱患。在冰災的情況下，內部光纖會發生應力應變，對通信、線路對地距離等安全造成不良影響。對此，需要對OPPC的溫度以及應力進行跟蹤觀測，這樣才能提前發現異常數據，將災難消除在萌芽之中，如圖1所示。

圖1 傳統常規導線與OPPC對比示意圖

3 OPPC的選型與設計

3.1 OPPC光纜選型

根據220kV線路導線型號的參數要求。列舉3種OPPC型號光纜與線路LGJ-500/45鋼芯鋁絞線各項參數進行對比分析（詳見表1）。

表1 OPPC與常規導線的過載能力對比分析

3.2 配套金具選型

根據OPPC受力特點對金具串的線夾及其金具進行選型。

3.2.1 金具選型

金具參數如下：①懸垂線夾：為滿足不平衡荷載的要求，線夾握力應不小于10～20%極限抗拉強度（Ratedtensilestrength，RTS）；破壞荷載不小于70kN；線夾不得降低OPPC的導電能力。②耐張線夾：線夾的握力強度應大于95%RTS；耐張線夾不得降低OPPC的導電能力。③防振錘：采用預絞絲式防振錘。④跳線：采用預絞絲接續條。為了保證線路以及OPPC光纖運行安全，可以使用雙層預絞絲式金具，該金具對于OPPC光纜的局部造成的壓力較小，并且OPPC縱向張力也可以分散到其他區域。光纜應力分布較為均勻，幾乎沒有應力集中點，這樣對光纖起到保護作用，也可以使其具有較強的握著力以及動態承受能力。該金具的優點為安全、可靠、施工操作便捷。

3.2.2 接頭盒選擇

OPPC接頭盒是相鄰鋼線復合相線段之間提供的光學、密封以及機械強度連續性的接續保護設備和光纖符合相線與其他鋼纜間提供光學、密封、機械強度連續性和電氣隔離的接續保護隔離設備，可將其分為兩類，即接頭盒和終端接頭盒。中間接頭盒和終端接頭盒的安裝主要有支撐式和懸掛式。支撐式安裝法，需要先在輸變電線路鐵塔上開孔，搭建安置接頭盒的平臺，但是這樣會對鐵塔原有受力造成影響，不能保證原有線路運行安全。與此同時，在下層橫擔上安裝平臺，將OPPC和平臺接續之后，就會縮小OPPC和上層橫擔之間的間隔距離，也會對線路運行造成影響。所以，中間接頭盒和終端接頭盒大多采用懸掛式安裝方法。

4 溫度和應力監測選擇

OPPC光纜在220kV輸變電線路中的作用主要體現在其可以有效避免運行導線額金具溫度過高，或者是因為導線對地距離不滿足要求埋下安全隱患。通過對OPPC光纜溫度以及應力的實時監測，可以全面了解運行導線的溫度和應力變化，從而提供線路動態擴容的相關信息，為輸變電線路狀態系統提供可靠的參考依據。

4.1 溫度監測

OPPC光纜的溫度監測功能主要是在反射原理的基礎上進行的，當前比較常見的是布里淵散射、拉漫反射以及光柵光纖反射。布里淵散射以及拉漫反射的測溫方式大多采用的光纖自身的散射，感應溫度的變化。因為其反射的信號比較微弱，對于設備的功能要求較高，必須發射功率大，且接收靈敏度較強。布里淵散射以及拉漫反射測溫方式的突出優勢是可以采用普通的多模光纖，對于測溫點數沒有限制，但是也有缺陷，即設備造價較高，并且測量距離也比較遠。光柵光纖測溫是通過光纖材料的光敏性，在纖芯內部形成空間相位光柵，其主要作用就是在纖芯內形成一個窄帶的濾光器或者是反射鏡，對于設備的發射功率以及接受靈敏度要求不高，設備運行也比較穩定，但是缺陷是要使用特殊、通過光纖刻錄成的光柵光纖，測量點的數量十分有限。

4.2 應力監測

當前，OPPC應力檢測系統具備視頻應力監測、布里淵散射型光纖應力監測以及光纖光柵應力監測功能。視頻應力監測是借助視頻/圖像傳輸，對導線弧垂的變化情況進行監控。該方法的優點體現在其可以觀察到運行導線的覆冰情況，但是也存在一定缺陷，即需要專人監控，會受到外界環境的影響。布里淵散射型光纖應力監測是當OPPC應力達到40%RTS以上才會產生監測數據。光纖光柵應力監測是借助光纖刻錄成的光柵光纖實施監測金具處的應力變化。因為金具處的導線應力基本為最大值，通過對金具處應力的監測，可以了解導線所受應力變化情況，可及時對其進行調整和應急處理。三種方式應力檢測方案對比如表2所示。

表2 三種方式應力監測方式對比表

5 結束語

綜上所述，OPPC是ADSS、OPGW之后一種新型的電力特種光纜，其綜合了光纜以及電能傳輸等多種功能，可以在滿足正常電能量傳送功能的同時，實現光纖通信，可以使用溫度監測以及應力監測，對輸電通信調度進行監控。實踐證明，OPPC輸變電線路的應用對于提高電力系統技術水平以及防冰能力有著積極作用，可以保證惡劣天氣下輸變電線路運行的安全。隨著OPPC光纜設計、產品以及工程技術應用的不斷成熟，OPPC光纜會在智能電網發展中占據更加重要的地位。

[1]李鵬飛.智能化遠程測溫系統在220kV OPPC線路上的應用[J].信息技術與信息化，2015（1）：126～128.

[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]杜強，王華廣，武志剛，等.OPPC在10kV配電線路上的設計與應用[J].電力系統通信，2012，33（9）：43～47.

TM75

A

1004-7344（2016）16-0067-02

2016-5-10

戴躍睿（1972-），男，工程師，本科，主要從事電力工程設計工作。