光纖復合相線（OPPC）在雙分裂導線中的應用

李締華

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南長沙 410007）

0 引言

光纖復合相線（OPPC）是電力通信系統的一種新型特種光纜（圖1），其將普通導線中間的一根鋼芯替換為具有光通信功能的光纖單元，使導線在正常傳輸電能的同時還兼具通信功能。由于其特殊的結構特性，OPPC具有通信可靠性高、電能損耗小、線路監控智能化程度高、便于重覆冰區線路導地線融冰等優勢。

歐美國家在20世紀80年代首先提出了光纖復合架空相線設計理念，目前國內OPPC光纜主要應用在110 kV以下的單分裂導線的輸變電線路中，由于220 kV及以上等級線路一般都采用雙分裂及以上的導線型式，因此OPPC鮮少應用在220 kV輸變電線路中。為便于OPPC在高電壓等級線路中的應用，本文將對OPPC和普通導線構成雙分裂導線后在220 kV線路中的應用問題進行相關研究。

1 弧垂不匹配問題

由于OPPC中有光芯單元，難以和同規格普通導線參數做到完全一致，因此采用OPPC和普通導線組成雙分裂導線時，盡管架線時可保證弧垂一致，但隨著蠕行形變的釋放以及氣象條件的變化，兩根子導線會逐漸出現弧垂差，由于水平分裂的導線設置有間隔棒，可能出現兩根子導線不平衡的情況，而弧垂小的子導線將承受另外一根子導線的部分荷重，這可能導致該子導線過載出現損傷。

以某220 kV線路為例，該線路在20 mm重冰區及相鄰的15 mm冰區，共計7.417 km范圍內采用一根OPPC-24B1-400/50與JL3/G1A-400/50高導電率鋼芯鋁絞線組成右相導線。兩種導線的參數如表1所示。

由于兩種導線在參數上的差別，勢必無法保證各工況下弧垂一致。根據《110 kV～750 kV架空輸電線路施工及驗收規范》（GB 50233—2014）的規定，安裝間隔棒的220 kV及以下等級線路子導線的弧垂正偏差不得大于80 mm。因此，在選取兩根導線應力時，應保證竣工弧垂滿足規程要求，同時在最大弧垂工況時弧垂差盡量小。根據工程架線計劃，預計架線時當地溫度在15 ℃左右，考慮初伸長需降溫20 ℃，實際架線氣象條件按溫度-5 ℃、風速10 m/s、覆冰0 mm考慮。以20 mm冰區最長的耐張段為例，該耐張段總長2.152 km，共計8基鐵塔，由于高差較大，為避免懸掛點應力超允許值，該耐張段JL3/G1A-400/50高導電率鋼芯鋁絞線最大使用應力取98.4 MPa，經過反復計算，選定OPPC-24B1-400/50的最大使用應力為97.2 MPa。在架線初期，導線的最大弧垂情況如表2所示。

最高氣溫工況時，兩種導線弧垂最大，根據所取的最大使用應力計算，此時導線最大弧垂如表3所示。

從表3可以看出，檔1和檔7的最大弧垂差的計算值超過了驗收規范的要求。但由于間隔棒的牽引作用，兩者的弧垂差會分布到各個次檔距之中，而不會集中體現在檔中央的最大弧垂處，因此實際測量的最大弧垂差比理論值均要小。即使如此，弧垂大一側子導線通過間隔棒的牽扯，會導致另一側子導線及金具承受較大負荷以及間隔棒處的集中荷載，對長期運行不利。因此，如圖2所示，在兩端耐張串上各子導線金具上增設一塊PT調整板，與已有的DB調整板形成一組級差較小的弧垂調節器，在觀測到弧垂出現影響線路運行的差值時，對其進行調整。

2 中間接頭盒型式問題

以往的工程中，OPPC的中間接頭盒均采用支柱式，具體型式如圖3所示，在耐張塔橫擔的下方塔身增設一個支架，用于放置承托中間接頭盒的支柱絕緣子。該方案結構較為復雜，需要特制支柱絕緣子以及根據塔材規格、橫擔長度定制的支架，支架安裝高度也需要逐塔計算確定，因此該方案不便于生產、施工和運維。

中間接頭盒采用支撐式結構時，工程實際使用中的情況如圖4所示。

為克服這些不足，本文采用了一種懸掛式方案，即將接頭盒懸掛于跳線串下端，從而減少了支架以及支撐絕緣子，大幅減少了成本，也降低了施工運維難度。

如圖5所示，中間接頭盒懸掛于跳線串三角聯板的一側，OPPC通過中間接頭盒剝離出光纖后融合，形成光通路，而在接頭盒兩端用并溝線夾固定的引流線形成電的通路。三角聯板另一端懸掛跳線夾，用以承托另一根子導線，并在線夾下設置配重塊，平衡由中間接頭盒以及引流線導致的重量差。該方案結構安全、簡單，運行可靠性高，后期維護方便。

3 施工安裝問題

在OPPC的應用中，難點不僅僅在設計方案上，施工中同樣有需要注意的地方。

（1）OPPC施工安裝架設技術與傳統架空電力線架設安裝方式基本一致，但OPPC接續是技術難點，也是整個工程解決方案中的關鍵技術。由于OPPC直接安裝在高壓系統中，且在接頭盒部位還需實現光電分離，因此對接續技術和高壓絕緣都有嚴格的要求。

（2）經咨詢有較多光纜安裝施工經驗的廠家，本工程如采用OPPC，由于截面較大，如果預留較長的余纜引至地面后接續，再在導線耐張串附近安裝余纜架，則余纜重量較大，余纜盤較大，不便于安裝和運行。因此，廠家不建議在地面接續，需要在桿塔上進行光纖熔接，對操作人員的技術水平和操作環境都有很嚴格的要求。

基于以上兩點特殊性，且OPPC價格較高，不便于在檔中接續，建議OPPC施工安裝在廠家的全程指導下進行，以避免施工過程中對OPPC造成損傷。

4 結論

綜上所述，本文對OPPC和普通導線構成雙分裂導線后在220 kV線路中的弧垂不匹配問題和中間接頭盒型式問題進行了相關研究，并提出了合理的解決方案。

（1）針對各耐張段為每個子導線選取合適的應力，使得弧垂差在放線時滿足規范要求，在高溫工況下也盡量小，并在兩端耐張串增設PT調整板用以在必要時調節線長，以避免兩根子導線受力不均。

（2）傳統的支架式中間接頭盒方案復雜，施工運維不便，因此改進為懸掛式方案，既節約了成本，又降低了施工運維難度。