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澄海电网首条OPGW光缆的设计与应用 |
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[ 通信界 / 郑学彬 广东汕头电力设计室(515041) / www.cntxj.net / 2009/2/21 22:22:10 ] |
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一、引言
光纤复合架空地线(OPGW)光缆通信是将光纤单元复合于送电线路地线内，利用光纤单元开通通信通道，使其兼具地线避雷和光纤通信双重功能的一种新型的通信方式。它随高压输电线路一起架设，不需占用新的敷设走廊，而且传输容量大、可靠性高、不受强电干扰，近年来，国际国内业内方兴未艾。汕头澄海110kＶ外砂变电站－澄海变电站送电线路工程"(以下简称"澄-砂")光纤复合架空地线(OPGW)光缆于2000年5月完成设计，2000年10月线路投入运行。系统各项指标满足设计要求，运行至今稳定可靠，为系统通信提供了优质的通信通道。
二、 工程概况
该工程线路起点为在建的110kV眐扒涞缯荆盏阄言诵卸嗄甑?10kV澄海埔美变电站， 全线长6.111kｍ，跨河段1.187km，杆塔32基。该线是澄海电网首条OPGW光缆线路。为降低工程造价，该工程采用当时国内唯一一家OPGW光缆厂家--上海电缆研究所--生产的无缝铝管层绞式OPGW光缆，内含12芯Ｇ.652单模光纤。根据线路工程特性，全线采用二种规格的OPGW光缆。跨河段架设型号为OPGW－12B1/140光缆直至外砂站、其余架设OPGW－12B1/65光缆，共计3盘光缆。本工程利用光缆中4芯光纤开通调度电话、调度自动化数据通道，其余纤芯兼顾了以后通信发展需要及继电保护系统光纤电流纵差保护通道，在两侧站内构架处利用普通无金属管道光缆将OPGW光缆引进各自通信机房。
三、 光纤复合架空地线 (OPGW)光缆结构及特性
光纤复合架空地线(OPGW)光缆通信工程中，OPGW光缆线路部分投资较大且与地线及铁塔相匹配。因此，详细地了解OPGW光缆结构及各种特性，在工程设计中选择经济、合理、符合工程实际情况的OPGW光缆显得尤为重要。
"澄-砂"线OPGW光缆采用密封无缝铝管层绞式结构。光纤套入密封无缝铝管中，管内填充阻水化合物，将含有光纤的铝管同铝包钢线绞合成缆芯，缆芯外再绞合一层铝线。 "澄-砂"线OPGW光缆技术特性符合IEEE－1138、IEC－1396规范和相关国际标准，光纤符合ITU－T相关标准。
四．光纤复合架空地线 (OPGW)光缆设计应考虑的主要问题
"澄-砂"线工程线路原始设计条件如铁塔的结构、铁塔的高度、导线对地距离、耐张段长度、设计地线的电气及机械特性、线路的施工条件等均已确定，全线在北侧架设一根OPGW光缆，OPGW光缆各种特性的选择必须与线路设计条件相匹配。
1．OPGW光缆的机械特性。"澄-砂"线110kv送电线路地线采用LGT－95/55钢芯铝绞线、GT－50钢绞线。为了使OPGW光缆与地线的弧垂相近，因而要求它们的机械特性包括抗拉强度(RTS)、弹性模量、线膨胀系数、重量、外径等应尽可能接近。
2．最大工作应力(MAT)。OPGW光缆用作送电线路的地线时，最大工作应力的选择与一般地线相似，安全系数≥2．5，应满足档距中央导地线间距离要求,在此前提下，应尽可能放松张力，保证在承受荷载情况下光纤不受力。
3．每日平均运行应力(EDS)。OPGW光缆每日平均运行应力的确定直接影响光缆的长期安全运行。按照线路设计规范，采用防振措施后导线每日平均运行应力为15%～25%RTS。根据OPGW光缆运行实际情况，建议值为18%RTS。
4．短路电流容量(I2t)。工程中OPGW光缆短路电流容量(I2t)与系统发生单相接地故障时流过OPGW光缆的电流(I)及保护动作时间(t)有关，t包括断路器动作时间、保护设备动作时间、通道时延时间及失灵保护动作时间。"澄-砂"线要求OPGW光缆最大短路返馈电流16．0kA、最小短路返馈电流2．0kA、短路电流持续时间为0．5ｓ。OPGW光缆实际短路电流的准确计算比较复杂，它与起始温度及允许最高温度有关。
5．OPGW光缆中光纤的"余长"。无缝铝管层绞式OPGW光缆通过对无缝铝管内光纤余长和缆芯绞合节距的优化设计，使光缆中的光纤获得二次余长，以保证OPGW光缆在受到最大工作应力时光纤不受力。"澄-砂"线OPGW光缆中光纤的"余长"≥0．5%。
6．OPGW光缆防振措施。防振措施对导线阻尼和抗疲劳性能十分重要。防振器消耗的动量虽不是很大，但使导线的振幅降低很多。导线的疲劳与其使用应力有关，疲劳极限还与振动次数有关。目前，防止或减弱线路导线振动的措施包括利用导线自阻尼或者采用防振锤、防振鞭等。"澄-砂"线OPGW光缆采用石家庄华能电气公司生产防振锤，系OPGW光缆厂家--上海电缆研究所选配。
7．OPGW光缆金具配置。OPGW光缆配置金具的设计及选用要充分考虑OPGW光缆所需的握着力并保证光纤不受压力和弯曲应力。配置金具包括耐张金具、悬垂金具、引下金具、防振器等"澄-砂"线OPGW光缆配置金具由石家庄华能电气公司生产制造并由专业人员指导安装，以确保OPGW光缆安装后正常运行。
8．OPGW光缆张力弧垂计算。OPGW光缆张力弧垂计算的气象条件与原送电线路设计相同，采用广东省送电线路第V气象区(风速35m/s)；大气过电压的情况下与原地线的弧垂相同，满足大气过电压的情况下，档距中央的导地线弧垂配合要求。光缆平均运行张力17KN,小于25%破坏张力。最大运行张力22.5KN。
五、OPGW光缆施工
"澄-砂"OPGW光缆施工任务由具有较多施工经验的广东省输变电工程公司最终完成，按照设计要求，采用了张力放线法作业，严格遵循输电线路导线安装张力放线有关规程，具体安装程序也参照了产品安装说明书。施工需配备牵张机、滑轮、牵引绳、牵引网套、退扭器等专用机具，紧线作业一般在耐张段两端的耐张塔上进行，施工过程一直有专业人员督导，以确保工程质量。 OPGW光缆接头接续要求采用光纤熔接机固定熔接，接头盒及余缆架尽量选择在易于盘放的地方如铁塔的横格面，固定必须美观牢靠。
六、结束语
OPGW光缆的设计与应用，国内尚无成熟的设计运行经验可借鉴，对OPGW光缆结构及特性在实际运行中有待进一步认识与探讨。本工程中，设计人员全面参与了OPGW光缆的材料选购、施工安装、随工及竣工验收、试运行测试等方面的工作，"澄-砂"线OPGW光缆的顺利投产及可靠运行，为电网内行政电话、调度电话、调度自动化、办公自动化、MIS系统、线路继电保护等信息提供了优质的通信通道，保证了电网的安全稳定运行，为澄海电力系统通信网络的建设提供了最佳解决方案。
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作者：郑学彬 广东汕头电力设计室(515041) 合作媒体：中国电力通信网 编辑：顾北 |
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