林秀钦¹，付华军²

(1.广东省电力集团公司 佛山南海供电分公司，广东 南海528200；2.信息产业部光通信产品质量监督检验中心，湖北 武汉430074)

    摘要：文章介绍了光纤复合架空地线短路电流试验及试验结果的分析.
    关键词：光纤复合架空地线；雷击；短路电流

Short circuit current test of optical fiber composite ground wire (OPGW)
LIN Xiuqin¹，FU Huajun²

(1.Foshan Nanhai Power Supply Subcorp of Guangdong Electric Power Group Corp, Nanhai 528200，China；2.Quality Supervision & Inspection Centre of Optical Communication Products,M.I.I., Wuhan 430074，China)[JZ)]

    Abstract:This article introduces short circuit current test and the results of optical fiber composite ground wire(OPGW).
    Key words:optical fiber composite ground wire(OPGW); lightning strike；short circuit current

    我国幅员辽阔，地理情况和气候条件复杂，有很多地区都属于雷击的高发区,光纤复合架空地线(OPGW)受雷击损坏的情况时有发生.随着OPGW的广泛应用,对于受雷击损坏这个问题，建设部门和运行部门都相当重视,气候条件复杂地区的500 KV线路基本上都经过了短路电流试验以检验雷击产生的大电流对OPGW指标的影响.本文就此试验反映的情况进行一些初步的探讨.

1  短路电流试验
    1.1  试验装置
    短路电流试验是为了检测OPGW的电气性能和光纤在典型短路条件下的光学特性.本试验依据IEC1396-1996附录F中两个试样的方法来进行,试验装置如图1所示.将第1个热电偶固定到试样A的表面以测量表层铝合金线的温度.将试样A光纤环接一端连接到光功率计来测量光衰减.

    在试样B上，将第2个热电偶接触到OPGW第2层铝包钢线的下面以测量该绞线的温度.用第3个热电偶插进通到光单元的孔中监控光单元温度.
    OPGW试样长度为12 m，拉力负荷为20% RTS.所用光缆设计指标：容量301 kA²S ，短路电流24.5 kA，故障电流持续时间0.5 s.
    1.2  试验目的
    试验通过监测各层的温度变化数值及光、电学参数的变化来了解温度与电学性能的关系及这些变化对OPGW性能的影响.
    试验中，对同结构的3根OPGW在环境温度为40±3℃时各进行10次电流冲击，具体情况如表1.

    1.3  试验结果的计算
    将3根光缆各点测试的数据依据下列公式进行处理：1/3(n₁+n₂+n₃)=各点的平均值，式中，n为单次的测试值，将各点平均值依次绘图.

2  试验结果
    图2为OPGW在10次电流冲击试验中3个热电偶所测的温度变化.图3为OPGW在10次电流冲击试验中3个热电偶所测的温度升高变化.图4为OPGW在10次电流冲击试验中3个热电偶所测的附加衰减值.短路试验后，样品接受拉伸试验以决定其断裂强度，在承受不小于95% RTS的拉力后无任何单线断裂.

3  试验结果的分析
    (1) 由3个热电偶所测的温度基本上可以知道：第1个热电偶所测的温度和第2个热电偶所测的温度都超过200 ℃，由于电荷的集肤效应，表层的电荷密度比内层要大，OPGW光缆发生短路故障时，绝大部分热量在光缆表层产生，但第1个热电偶所测的温度比第2个热电偶所测的温度低的原因是，外层铝合金线的电阻比内层铝包钢线的电阻小，在相同电流下根据公式Q=I²·R·t(式中，Q为能量；I为电流；t为时间；R为电阻)可得出铝包钢线产生的温度较高，并且内层散热不充分，所以第1个热电偶所测的温度比第2个低.
    试验结果：第2层温度最高，其次是第1层，光纤单元内温度最低，其基本规律为第2层温度比第1层高5%左右，比光纤单元内温度高25%左右.
    (2) 第3个热电偶所测的温度不超过160℃，光纤单元内的油膏的闪点一般大于200 ℃，这个温度下不会造成因温度过高导致油膏温度到达闪点而烧坏光纤涂复层，影响传输性能.OPGW试样长度12 m，将12根光纤环接后光纤长度1.44 km，试验测得光纤衰减系数的附加值不超过0.05dB/km.试验表明瞬时高温(200℃或更高的温度)对光纤不构成严重威胁.
    (3) 在试验中经常发现有防腐蚀油膏局部燃烧的现象.其原因是有的防腐蚀油膏的闪点不高.对此如果不注意可能以后会影响到OPGW的使用寿命(现在多用的防腐蚀油膏的闪点基本在230℃左右).

4  结论
    试验表明瞬时高温对所受到缓冲和保护的光纤不构成严重威胁，但铝和铝镁合金在超过140 ℃后开始降低抗拉强度，在超过200 ℃以后，在张力下会产生不可逆塑性形变.如果产生了不可逆塑性形变，那么OPGW的结构将受到破坏，在线路上会使OPGW的弧垂增大从而影响与导线的安全间距，这样将影响其使用寿命.其次，如果OPGW外层所用的防腐蚀油膏局部燃烧，那么由于OPGW常年架设在野外，经受各种环境的影响，靠金属自身的防腐要满足几十年的长期安全运行是很难有把握的，而在金属表面涂防腐蚀油膏是OPGW普遍采用的方法.如果油膏闪点低于短路电流造成的瞬时高温，那么OPGW在短路电流过后将无法得到油膏的防腐保护，这也会直接影响使用寿命，所以防腐蚀油膏的闪点和过电温度一定要匹配.

5  结束语
    OPGW安全可靠运行的前提是它本身的结构和技术特性必须满足电力线路中电力地线的使用条件.由于OPGW使用了光纤单元，改变了地线的结构，而OPGW的设计结构必须既能满足通信的需要又能满足当系统短路时(一般取单相对地短路)一定时间内可承受线路设计要求的最大电流的需要.短路电流试验就是为了取得反映此要求的关键指标.OPGW在结构设计和材料的选取时应尽量接近其实际工作条件的要求，同时还应考虑一定的余量，以保证线路的安全运行.

参考文献

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［1］Gunther Mahlke， Peter Gossing(著)，胡先志译.光缆(Fiber Optic Cables).\[M\]. 武汉：武汉工业大学出版社，1996.[LM]