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1.前言 地线复合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。它随高压输电线路一起架设，不需占用新的敷设走廊，是一种传输容量大、可靠性高、不受强电干扰的通信方式。由于地线复合光缆（OPGW）尚未有统一的生产系列型号，在工程使用中必须根据具体的使用条件向各生产厂家提出详尽的技术要求。OPGW是集机械强度、电气性能及通信功能于一体的特殊产品。一方面某些关键限定指标（特别是在线路专业中使用的参数）相互牵制，难于以其中少数几项为条件勾勒出满足要求的产品；另一方面由于不可能将所有限定过程罗列在技术规范中，即便产品的参数正确响应，但该产品的整体特性能满足要求只能通过设计人员进行验算后确认。 我院在九十年代末开始陆续完成了几项的短距离OPGW工程。近年来随着电力通信事业的发展，长距离、大容量OPGW工程接踵而来，对相关的线路专业提出了更高的要求。本文通过已完成的四个有代表性的工程实例，论述了在OPGW选型工程中如何按照具体条件提出限定和要求，提出应注意的技术问题。 2. 工程实例 最近几年，上海电网完成的OPGW工程，主要有以下几项： 1 220kV机场站进线（唐镇—机场） OPGW-16B1/110 中心束管式 12/2.5+3/2.5+10/2 15 2 220kV春申—古美开断环入泗泾站 OPGW-16B1/90(110) 层绞式 15/2.5+4/3.0+4.0/3.6 15 3 220kV吴泾八期送出线路 OPGW-16B1/110 层绞式 12/2.84+2/2.84+10.4/7.5 15 4 110kV 高东—高热线 OPGW-16B1/100 层绞式 12/2.55+6/2.55+9.4/7.0 15 其中，220kV春申—古美开断环入泗泾站OPGW及吴泾八期送出OPGW尚处于施工阶段。唐镇—机场站OPGW、吴泾八期送出线路、高东—高热OPGW选型工作与线路本体工程同步进行，OPGW选型条件较为宽松，其它工程则为老线路上改换地线，铁塔的原始条件、塔头尺寸和安全系数均已确定，对OPGW缆径和最大运行张力、安全系数、破坏强度、重量等相互关联因素提出了一定要求。 但是通过对原有线路铁塔进行验算，并采取一定措施之后，在设计人员的努力后，又均满足要求并保证工程及时进行。 3. 限定值选择 一般，在编制招标技术规范前，应结合线路本体的实际情况，确定是否需要架设良导体地线、良导体地线型号及架设长度，控制地线最大使用张力的档距条件和塔头尺寸，并确定适合的OPGW热稳定容量I 2 t和铁塔荷载条件所能接受的最大使用张力的限定值，并将后者乘以3～5的系数，即可成为对OPGW额定破坏强度的限定值，对OPGW缆径和缆重的限定值则可根据铁塔的荷载条件确定。 值得注意的是，OPGW缆重、缆径和破坏强度往往是相互关联，在限定条件下，OPGW的产品参数必须经过相关的“档距中防雷间距--最大使用张力--运行安全系数”的验算。此类验算和短路电流分流验算一样，对产品的厂家来说是无能为力的，只有通过设计验算确定。 对一般新建220kV工程，上海电网OPGW限定值取热稳定值为 （25 KA）2 ·(0.2”) = 125 KA 2·S作为选型条件，以满足系统要求。 4.光纤要求 上海电网一般采用美国康宁（corning）公司光纤，其性能可靠性高，参数应符合下表规定。 几何特性 1 模场直径(在1310nm下) 9.30±0.50μm 2 模场不圆度 <6% 3 包层直径 125.0±2.0μm 4 包层不圆度 ≤2.0% 5 模场/包层同心度偏差 ≤1.0μm 6 涂层直径 245.0±10μm 7 包层/涂层同心度偏差 ≤12.5μm 光学特性 1 运行波长 1310nm或1550nm 2 衰减：1310nm 1550nm <0.37dB/km <0.25dB/km 3 零色散波长 1300nm～1320nm 4 色散：1285～1330nm 1270～1340nm 3.5Ps/(nm·km) 6.0Ps/(nm·km) 5 零色散斜率 0.092 Ps/(nm·km) 6 光纤截止波长－2m样品 1190nm～1310nm 环境特性 1 使用温度范围 －30℃～＋80℃ 2 衰减－温度关系 ≤0.05dB/km 3 加速老化（70℃）的诱导衰减 ≤0.05dB/km 对光纤，一般推荐采用单模光纤，并有较多芯数，为保持光纤长期工作可靠性，需进行光纤的强度筛选。同时制造时保证合理的光纤余长，以满足线路运行中的光纤最小应力要求。考虑到因短路或雷击引起的短时温升，对光纤的耐热性能有较高要求，对光纤涂覆材料和护套材料进行优化选择。 5.机械性能 5.1 地线对OPGW的要求 a) OPGW对地线应具有兼容性，即OPGW外径、重量和机械特性与原有地线相配合以保证在风荷、冰荷情况下安全可靠运行。 b) 保证OPGW具有较高的机械强度，使在允许的张力范围内，光纤不会因OPGW的伸长而受拉，影响寿命，增大损耗。 c)具有良好的热稳定性。 5.2规程对OPGW的要求 线路要求规定电线的强度设计安全系数不小于2.5；电线的平均应力（年平均气温状态下）的上限不超过拉断力的25%；防雷要求，在档距中央导地线间的距离，应大于或等于0.012倍档距加1米的间隙，此状态为大气过电压或雷电过电压：气温为15℃、无风、无冰。以导地线配合公式得到的应力为已知条件，解状态方程求出控制状态下地线最大使用应力；年平均运行应力。对照OPGW强度选择型号。 6.复合光缆线长考虑和计算 复合光缆受制造和运输的限制，4公里左右就要接头一次，由于接头不仅有拉力的接续，同时有光的连续。复合光缆的接头对光的损耗很大，应尽量减少中间接头。因此，考虑计算好复合光缆的线长直接反应到工程质量和投资。 6.1弧垂对线长的影响 实际情况，架空电线是一条悬链线。为了工程计算简便，忽略悬链线高次项的影响，用抛物线来代替悬链线分析架空电线，工程设计是可满足要求的。一般平丘地区，线长考虑比线路路径长1.5%就可以了；山区考虑线长比路径长3%； 6.2接头对线长的要求 复合光缆中间接头要引到搭脚，一般离地面7～10米处安装接头盒。每一根复合光缆从施工的角度考虑，其长度除耐张塔之间的线长外，还要多留一段。从以往的工程施工经验看，只要计入中间接头引下线的长度，就能满足施工的要求。 7. 复合光缆对杆塔的影响和要求 由于复合光缆中间有一部分（铝合金保护管内）基本不考虑抗拉强度，与普通地线相比，在相当的拉力下，OPGW直径会有所增大。在大风状态下，杆塔水平负荷加大。对于已有的杆塔就要相应地减小水平档距来使用。 8. OPGW的耐雷特性 当雷击地线时，雷电流流经地线将引起OPGW线体瞬间发热，严重时还可能造成断股现象。雷电流引起OPGW发热与短路电流热容量计算相似。上海地区雷暴日数约40日/年，属雷电活动较强烈地区，但目前尚缺少有关雷电参数取值仅根据SD119-84《500kV电网过电压保护绝缘配合及电气设备接地暂行技术标准》，雷电冲击电压波按波头1.2uS，波尾50uS考虑，雷电流幅值取200KA，雷击点在杆塔附近，OPGW分流系数按0.9考虑，经计算流经OPGW的雷电流热容量远小于故障电流热容量值。热容量值主要取决于故障电流。 至于OPGW断股问题，根据工程实际情况，按照厂家经验，OPGW外层线股按能承受80库仑雷电荷进行选型，且其机械特性应满足工程的要求。 9. OPGW金具 OPGW光缆中包含数根光纤，光纤受压及弯曲都将影响其传输特性及使用寿命。因此OPGW配套金具的设计及选用要求充分考虑OPGW所需的握固力并保证光纤不受压力和弯曲应力。 OPGW配套金具包括：耐张线夹、悬垂线夹、跳线线夹、OPGW接地线及固定引下线及防震锤等。配套金具一般应向OPGW供货厂家订购，其安装方法也由厂家提供，确保OPGW安装后正常运行。 10. 结束语 复合光缆芯数和允许短路电流的选择是一般地线不存在的问题，选择好芯数给系统通信留有发展余地，允许短路电流则影响到通信的可靠性；复合光缆长度考虑，可便于施工，减少中间接头，提高通信质量。OPGW投运时间较短，故对OPGW结构及性能认识也较肤浅，尚须在今后的工作中进一步认识。相信在不久的将来，OPGW将为电网内电话，调度继保等信息提供优质通信通道，保证电网的安全稳定运行。 |
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