赵洪远1,范士锋2
（1�� 潍坊电力咨询设计有限公司，山东省 潍坊市 261061； 2. 山东电力集团生产技术部，山东省 济南市 250001 ）

    摘要： 文章针对架空地线复合光缆(OPGW)设计中的几个问题，详细介绍了OPGW选型时应注意气象、温度、短路电流及耐雷水平等多方面因素，并需考虑地线匹配，光缆分盘和预留长度、初伸长处理以及防振等问题，提出了相应的解决办法和建议。

    关键词： OPGW；选型匹配；力学计算；防振接地

　　架空地线复合光缆（Composite Fiber Optic Overhead Ground Wire，OPGW）是将光纤媒体复合在输电线路的架空地线里，地线和通信功能合二为一。OPGW是20世纪70年代末到80年代初兴起的一种高科技产品，运行20多年来已发展成为比较成熟的技术产品。它在保持了地线的功能和各项性能不变的基础上，开辟了高速度、宽频带、低耗能的传输通道。这使传统的地线又增加了高质量的通信功能，有效地提高了架空地线的使用效率。它具有安全可靠、不易受外力破坏、不需另设空间走廊等优点［1］。

1　OPGW的选型
　　OPGW的光纤布置型式分为松套和紧套2种型式。松套型式是指OPGW中光纤在光缆套管中以弯曲形态布置，套管中充满油膏；紧套型式是指光纤在光缆套管中以直线形态布置，生产过程中对光纤施加约1%伸长对应的外力进行筛选，即对光纤施加了“预应力”。由于结构特点，松套型价格较低，适用于外界负荷条件较轻，地形变化不剧烈的线路；紧套型价格较贵，适用于外界负荷条件较恶劣，地形变化较大及地线受力较复杂的线路。现在一般采用的是松套型式。

　　OPGW的选用原则一般从以下几个方面加以考虑和验算:

　　(1) 需要满足气象条件的要求、本身抗拉强度的要求以及铁塔允许设计荷载的要求。

　　(2) 在OPGW的设计中要考虑的主要技术数据是：光纤类型、光纤芯数、光缆直径、光缆截面积、光缆单位质量、极限张力强度、短路电流、直流电阻、弹性模量、热膨胀系数、年平均运行应力、最小弯曲直径、最大盘长等。

　　(3) 在环境温度为+15℃、无冰、无风情况下，且与另一根地线的弧垂保持一致的条件下，可选择OPGW光缆。

　　(4) OPGW允许短路电流的确定。先确定短路电流等效时间，一般220kV线路在短路电流很大时，故障电流等效时间可按0.3s考虑。根据系统提供的短路电流，计算线路入地总短路电流，通过OPGW与另一根地线的短路电流分配计算，在变电站出口处验算OPGW和另一根地线的短路热稳定值。当线路上发生单项短路时，架空地线上出现短暂的大电流，电流产生的热量使光缆和分流线的温度升高。因为电流持续时间很短，热量不会散发到周围环境中，致使电线温度升高。当电线温度超过其允许温度时，将会严重影响安全运行。所以满足热稳定要求是确定OPGW和分流线的重要条件。对于OPGW而言，一般采用厂家提供的允许短路电流及允许温度，我们仅对它进行校对，OPGW可以按照线路各处的短路电流情况分段选型。

　　(5) OPGW要有良好的耐雷水平，雷击OPGW时，通信质量不应受影响，金属部分不应发生断股。

2 与OPGW匹配的另一根地线的选择

　　为了满足短路电流的要求，单纯地加大OPGW截面，不仅不经济，而且还与另外一根地线极不协调和匹配。解决的办法是另一根地线采用导电性能较好的良导体地线，由于其电阻和自阻抗较低，有更多的电流分配到该地线中，使通过OPGW的电流减少，起到了良好的分流作用。

　　虽然分流线的电阻可以降得很低，但是其感抗下降的很慢，因此分流线的作用有一定的局限。分流线和OPGW一样，可以按照线路各处的短路电流情况分段选型。需要特别注意的是，在分流线改变型号的地方因分流线变细，更多的电流分配给了OPGW，故OPGW的电流会突然升高很多，因此分流线的选型要进行反复计算。

3 几个关键问题
3.1 分盘和预留长度
　　由于光纤信号每经过一个接头，产生一定的衰耗，在实际工程设计中，OPGW一般采用定长生产，中间不能接续，接头必须借助专门的接续盒。因此OPGW的分段应结合本体线路的路径条件、施工场地、塔型及制造运输条件等因素综合考虑。

　　设计时，应在OPGW施工明细表中注明光缆配盘数量、型号和长度。每盘光缆的长度需考虑光缆弧垂的影响，以及接续盒、进站预留长度。一般凡有接续盒的杆位考虑增长60m，而进入变电站内则考虑预留长度为150m。

　　OPGW在维修过程中，重新接头和局部移动时需要伸长光缆，所以在接头处、复杂地段和重要跨越处，都应在OPGW设计长度中做适当的预留长度。

3.2 力学计算

　　按照实际工程的气象条件，OPGW光缆必须满足电气和机械使用条件的要求：①OPGW的设计安全系数大于导线的安全系数；②档距中央导线和OPGW的距离在15℃气温、无风条件下，满足规程中S≥0.012L+1的要求；③适当考虑在上述条件下和另一根地线的弧垂尽量保持同一水平。基于以上要求，进行OPGW光缆特性曲线和安装曲线的计算［2，3］。

3.3 初伸长处理

　　OPGW光缆承受拉力后会产生塑性伸长，从而引起档内弧垂加大，使OPGW光缆对导线的安全距离缩小，所以在施工过程中必须考虑补偿。

　　OPGW光缆的塑性伸长对弧垂的影响可参照《110～500kV架空送电线路设计技术规程》第7.0.6条提供的数据，并按照厂家的要求进行降温补偿处理。

3.4 防振

　　微风振动是一种经常发生在架空导线、地线和架空光缆的涡流回流现象。微风振动的机械原理是稳定分层的风通过圆柱形物体(如光缆)时发生的。当风吹圆柱形物体时，在它的后面分层交错的涡流行成一定的压力差，这样就使圆柱形物体在与风吹动方向相垂直的方向产生移动的趋势。如果涡流的频率与光缆的自然频率一致时，导线将发生微风振动。这种微风振动对光缆是有疲劳危害的。

　　常用的OPGW防振器有防振锤、防振鞭、阻尼线防振球和防振环。从现有资料来看，国内外用于光缆的防振器主要是防振锤和防振鞭。防振锤是一种调频率减振器，对于大直径线缆，具有非常有效的防振效果，其原理是动态吸收能量。防振鞭是目前常用的一种冲击型减振器，防振鞭对小直径的线缆线路的高频率振动的减振非常有效。防振鞭通过与线缆的撞击来消散振动能量进而到达减弱线路微风振动的效果。目前在OPGW光缆上，使用防振锤和防振鞭的均有。

3.5 金具及附件
　　OPGW的主要配套金具包括悬垂线夹、耐张线夹、专用接地线、防振锤、引下线夹、抱箍、接续盒、热塑套管等，一般由光缆厂家或供货商提供。为了保证OPGW光缆在杆塔上的可靠挂线，一般根据杆塔挂线孔的实际情况，设计与其对应的金具组装串。

3.6　接地

　　OPGW的接地属于很小但非常重要的一部分，很多设计人员往往容易遗漏这个问题。OPGW通过专用接地线在每基杆塔上做可靠接地。金具串通过并沟线夹与专用接地线连接，接地线的另一端用螺栓固定在杆塔地线架预留的孔上。一般悬垂金具串配置1根接地线，耐张直通式和需断开接续的配置2根接地线。

4 结论

　　通过以上对OPGW线路设计的阐述，可以使设计人员大体掌握OPGW线路设计的关键问题，建立起一个关于OPGW线路设计流程的概念，从选型着手，一步一步完成整个工程的设计。由于有关OPGW的更多问题，如雷击断线的原因研究等尚在探索阶段，因此还有待于今后进一步探索解决。

参考文献：
［1］ 云南省电力设计院.电力系统光纤通信线路设计.北京：中国电力出版社，2003.
［2］ 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册.北京：中国电力出版社，1999.
［3］ DL/T 5092—1999.110～500kV架空送电线路设计技术规定.北京：中国电力出版社，1999.