光纜技術(shù)
TECHNOLOGY
OPGW光纜在超高電壓線路中的設(shè)計和運用
摘要： 隨著電力通信的不斷發(fā)展，特別是OPGW光纜在高電壓電力線路的運用也日趨增加。電力線路從110kV到500kV、乃至750kV以及很高電壓等級的電力線路，都在規(guī)模地運用OPGW光纜，使電力通信的可靠性、通信的技術(shù)水平等得到了很大的提高。本文就OPGW光纜在超高電壓線路上設(shè)計和運用時，應(yīng)考慮的問題簡要闡述，以供與會代表共同探討。
關(guān)鍵詞： 超高電壓線路、OPGW光纜結(jié)構(gòu)、光纜外徑、導(dǎo)線直徑、耐腐蝕
一． 前言：
OPGW光纜的規(guī)模運用主要是進幾年的歷史，伴隨著電力建設(shè)的不斷發(fā)展，在不同電壓等級的電力線路中，OPGW光纜的運用蓬蓬勃勃，尤其是進二年全國電力缺乏，各地的電力建設(shè)將有一個新的高潮，OPGW光纜運用的電壓等級也在不斷上升。從500kV到750kV的電壓線路，乃至更高的電壓線路也在研究采用OPGW光纜。然而，在超高電壓線路中對于輸電導(dǎo)線乃至OPGW光纜，從國內(nèi)外技術(shù)文獻以及實踐運用都是空白點，因此如何在超高電壓線路中可靠地運用OPGW光纜，將是用戶和生產(chǎn)雙方的設(shè)計部門共同研究的課題，本文就在超高電壓線路中采用OPGW光纜時應(yīng)考慮的問題，簡要闡述個人的觀點，以供讀者共同探討。
二． 我國第一條實驗性超高壓線路(750kV)OPGW光纜的采用：
設(shè)計部門根據(jù)750kV超高壓線路的綜合技術(shù)要求，提出了本線路的OPGW光纜的主要技術(shù)參數(shù)（表1）。
表1
名 稱 單位 技術(shù)要求
光纜中光纖芯數(shù) 芯 24（G.652）
光纜外徑 mm ≤ 12.6
光纜重量 kg/km 600
標稱抗拉強度(RTS) kN 80.7
最大工作張力 kN ≥ 23.80
平均運行張力 kN ≥ 14.562
短路電流容量( 0.3s, 400C~2000C ) kA2s ≥ 50.3
根據(jù)上述OPGW光纜的技術(shù)要求，所采用的OPGW光纜結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)（表2）。
表2
名 稱 單位 技術(shù)要求
光纜中光纖芯數(shù) 芯 24（G.652）
光纜外徑 mm 12.6
光纜重量 kg/km 527
標稱抗拉強度(RTS) kN 80.7
最大工作張力 kN 33.89 (42%RTS)
平均運行張力 kN 14.53~20.18 (18%~25%RTS)
短路電流容量( 0.3s, 400C~2000C ) kA2s 51.2
三． 國內(nèi)外OPGW光纜的技術(shù)水平比較：
縱橫國內(nèi)外OPGW光纜的技術(shù)發(fā)展，國外在OPGW光纜的研究和規(guī)模生產(chǎn)比我國早，在上世紀70年中期就起步了，并在生產(chǎn)工藝、運行經(jīng)驗上得到了較大的收獲。我國在OPGW光纜的理論研究也不晚，但產(chǎn)品的規(guī)模生產(chǎn)主要是在90年代未得到了迅速發(fā)展，引進先進的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)工藝技術(shù)的也得到了不斷地提高，從小批量生產(chǎn)走向了規(guī)?；a(chǎn)。就目前OPGW光纜的產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)?；a(chǎn)、技術(shù)服務(wù)等綜合因素的水平已經(jīng)超過了國外的水平。
從生產(chǎn)規(guī)模而言，年產(chǎn)超過7000kmOPGW光纜生產(chǎn)能力的已有二家，超過2000km的已有數(shù)家，因此規(guī)模的生產(chǎn)能力也不比國外差。從產(chǎn)品質(zhì)量而言，國內(nèi)廠家所提供的OPGW光纜，在實際運用中出現(xiàn)的因產(chǎn)品質(zhì)量問題而造成事故的事故數(shù)也遠比進口產(chǎn)品少?？梢哉f我國的OPGW光纜產(chǎn)品完全可以自給，其產(chǎn)品質(zhì)量也達到甚至超過國外的同類產(chǎn)品，這是我國民族工業(yè)的驕傲，也是我們光纜產(chǎn)業(yè)的驕傲。
從試驗裝備而言，主要的規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)為了進一步提高工藝技術(shù)水平、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，都建立了自己的檢測中心，其檢測設(shè)備一流、檢測方法完全按照國際標準、國家標準。與此同時國家電力行業(yè)也專門建立了OPGW光纜產(chǎn)品的檢測中心，如：北京良鄉(xiāng)的“電力建設(shè)研究所”，專門進行OPGW光纜全機械性能和光學(xué)性能的檢測，北京的“電力科學(xué)研究院”，具有完整的OPGW光纜電氣性能的檢測、光學(xué)性能和部分機械性能的檢測。因此我國已完全具備了OPGW光纜產(chǎn)品型式試驗的檢測手段，其檢測手段完全達到國際水平。
四． 超高電壓線路OPGW光纜結(jié)構(gòu)的探討：
由于超高壓線路所覆蓋的面較廣，用戶量也很多，因此要求線路的安全性、穩(wěn)定性、可靠性就技術(shù)層面而言，”三性”是必須保證的。因此對產(chǎn)品的技術(shù)性能（包含產(chǎn)品質(zhì)量性能）就會提出新的要求。在輸電線路中，OPGW光纜被當作一條架空地線和傳輸信息的雙功能線使用，就要求OPGW光纜必須具備架空地線的一切機械性能和電氣性能的要求，同時它又是一條光纜，也必須滿足傳輸信息的一切傳輸特性。因此對OPGW光纜結(jié)構(gòu)的合理性、產(chǎn)品質(zhì)量的高可靠性就顯得格外重要。
對于如750kV或更高電壓等級的超高電壓線路，其線路的短路電流容量也許比110kV~500kV線路要來得小，由于超高電壓線路的特殊性，在選擇OPGW光纜時，也許光纜的機械性能和耐雷擊性能是第一考慮因素，短路電流容量、光纜外徑、光纜重量等參數(shù)也許是第二考慮因素?；谶@一考慮思路，在設(shè)計OPGW光纜結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)時應(yīng)考慮的幾個問題：
1） OPGW光纜結(jié)構(gòu)中最外層導(dǎo)線組成的考慮
在OPGW光纜的結(jié)構(gòu)中，最外層線材組合主要有三種類型：
在三種類型中，A結(jié)構(gòu)的最外層是以全鋁合金導(dǎo)線（AA線）為組成部分，B結(jié)構(gòu)的最外層是以鋁合金導(dǎo)線（AA線）和鋁包鋼線（AS線）混合方式為組成部分，C結(jié)構(gòu)的最外層是以全鋁包鋼線（AS線）為組成部分。這三種類型都在不同的地區(qū)得到了廣泛地應(yīng)用。
2） OPGW光纜外徑的考慮
OPGW光纜的外徑大小將直接關(guān)系到光纜機械性能和電氣性能。由于超高電壓線路的運行，要求輸電系統(tǒng)必須具備高穩(wěn)定性和高可靠性，因此在設(shè)計OPGW光纜時對外徑的選擇不應(yīng)過小，適當?shù)墓饫|外徑有助于提高光纜的機械性能、電氣性能和耐雷擊性能。
3） OPGW光纜耐雷擊性能的考慮
在考慮到光纜機械性能和電氣性能的同時，也應(yīng)考慮到光纜的耐雷擊性能。近年來光纜受到直接雷擊而造成斷股現(xiàn)象時有發(fā)生，人們?yōu)樘岣吖饫|的耐雷擊性能，往往僅對光纜外層導(dǎo)線直徑提出了要求，而又要求光纜的外徑比較小，結(jié)果產(chǎn)生了光纜的極為不合理的結(jié)構(gòu)，
光纜要求，光纖芯數(shù)24芯，光纜外徑不大于13.2mm，外層導(dǎo)線直徑不少于3.2mm (AS線)。
結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)
中心層 1X￠2.4mm(AS線)
第一層 5X￠2.2mm(AS線)+￠2.2mm (SUS管)
第二層 9X￠3.2mm(AS線)
光纜外徑 13.2mm
要滿足上述的各項參數(shù)，就形成了圖4結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。但該結(jié)構(gòu)嚴重存在著以下二個問題：
（1） 光纜各層導(dǎo)線直徑比例的嚴重失調(diào)。由于光纜外徑和外層導(dǎo)線直徑的限制，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)外層力學(xué)分布很不合理，同時結(jié)構(gòu)的緊密度存在嚴重問題。
（2） 要滿足光纜的應(yīng)力特性，￠2.2mm的SUS管內(nèi)要容納24芯光纖是不可能的，必須是≥￠2.5mm的SUS管方能容納24芯光纖。
所以要提高光纜的耐雷擊性能，在滿足線路的技術(shù)條件下，適當增大光纜的外徑、結(jié)構(gòu)中各層導(dǎo)線的直徑比較接近才是最有效的方法，從大量的電氣性能的試驗中也證實了這一點。
4） 光纜耐腐蝕性能的考慮
設(shè)計部門為了考慮光纜的耐雷擊性能，往往考慮光纜外層導(dǎo)線采用鋁包鋼線（AS線），而且采用高導(dǎo)電率的AS線，然而欠缺考慮光纜的耐腐蝕性能。雖然光纜在生產(chǎn)中填充了防腐油膏，但光纜外層的AS線，在施工中由于存在不規(guī)范的施工因素或不可抗力的因素，AS線的表面鋁層很容易被刮傷，造成鋼線部分表面直接暴露在空氣中，由于我國空氣污染相對較為嚴重，從而形成鋼線部分表面集中腐蝕，最終將造成AS線腐蝕斷股現(xiàn)象，對光纜的安全運行存在不穩(wěn)定因素。
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