劉蓉

摘 要對OPGW光纜目前常用的結(jié)構(gòu)進行一般性介紹，分析具體設(shè)計過程中OPGW光纜的選型設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】輸電線路 OPGW 結(jié)構(gòu)選型設(shè)計

1 前言

目前，我國國內(nèi)架空輸電線路上普遍使用了一種電力光纜-OPGW光纜，OPGW（光纖復(fù)合架空地線）具有傳統(tǒng)的架空地線的功能，也具備通信的功能。它既要滿足光纖通信的技術(shù)需求，也要滿足作為地線所必備的一切特性的要求，包括機械強度和電氣性能。

鑒于OPGW的普遍應(yīng)用和它的重要性，本文對輸電線路中OPGW的選型設(shè)計作簡單分析。

2 OPGW結(jié)構(gòu)

OPGW是由一個或多個光單元和一層或多層絞合單線組成，目前最常用的光纜結(jié)構(gòu)有中心束管式和層絞式兩種。

中心束管式是將光單元置于OPGW中間，層絞式是將光單元外徑同絞線外徑一致，光纖套管采用不銹鋼管。

3 OPGW選型設(shè)計

3.1 OPGW選型原則

光纖復(fù)合架空地線（OPGW）既要滿足本工程光纖通信的技術(shù)要求（如光纖類型、光纖芯數(shù)、光纖衰耗、色散等），又要滿足作為地線所必備的力學(xué)特性和電氣性能的需要（如力學(xué)特性高、耐振、耐腐蝕，并具有一定的導(dǎo)電性和充足的熱容量等）。

OPGW的選擇應(yīng)遵循以下原則：

（1）具有足夠的破斷力，且直徑不宜過大，單位長度重量不宜過大。在環(huán)境溫度為 + 10/+15℃時，OPGW的弧垂與為其分流的地線線的弧垂應(yīng)基本一致。

（2）為了保證正常的安全運行，在最大設(shè)計外荷載確定的條件下，OPGW的安全系數(shù)應(yīng)大于或等于3.0，通信質(zhì)量要保證。

（3）具有較好的抗疲勞和耐振的特性，允許平均運行張力應(yīng)高于或等于 20% UTS。

（4）雷電擊中OPGW時，通信質(zhì)量不能受到影響，金屬部分不能發(fā)生斷股。

（5）具有足夠的光纖余長，承受的力在達到 極限抗拉強度的70%的時候，光纖不應(yīng)該承受到拉力，光信號沒有明顯的衰減。

（6）當環(huán)境的溫度是+40℃的時候，電力線路發(fā)生單相線路接地短路，OPGW應(yīng)能承受瞬間較大的短路電流的沖擊，機械特性不能收到影響，處于光纖金屬套管內(nèi)的化合物不能變質(zhì)。

（7）允許最大的短路電流。當線路上發(fā)生電力線路單相線路接地短路時，架空地線上出現(xiàn)短暫的較大的短路電流，此電流會產(chǎn)生很大的熱量使OPGW和分流線的溫度驟然升高。

（8）OPGW光纜作為輸電線路的一根地線，OPGW除了應(yīng)該滿足輸電線路設(shè)計規(guī)程對地線的要求，還應(yīng)該滿足桿塔使用條件及本工程特定地形條件的要求。

3.2 光單元結(jié)構(gòu)

目前最常用的中心束管式和層絞絲各有利弊，均能達到性能要求。根據(jù)工程條件不同，側(cè)重點有所不同。

通常中心束管式適用于110kV及以下輸電線路，層絞式適用于220kV以上輸電線路。

3.3 絞層結(jié)構(gòu)

國內(nèi)通用的外層絞絲為右絞向，且外層單絲不得小于3.0mm，考慮OPGW的防雷性能，一般外絲采用鋁包鋼結(jié)構(gòu)。

從方便線路設(shè)計角度出發(fā)，OPGW的重量以及外徑與分流地線應(yīng)盡量保持差不多，在鐵塔條件允許的條件下，OPGW的重量與外徑可以留有一定的裕度。

3.4 OPGW電氣性能

在中性點接地的電力系統(tǒng)中，當架空電力線路發(fā)生單相接地短路故障時，有很大的短路電流將通過地線，故障電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)會在OPGW和分流線上產(chǎn)生很大的熱量，以致?lián)p壞光纖通，為確保通信安全、可靠，必須保證OPGW的溫度升高不得超過OPGW正常工作的允許值。

OPGW工程設(shè)計中應(yīng)根據(jù)短路電流變化的特點進行熱穩(wěn)定性計算。分流地線多采用導(dǎo)電率較大的鋁包鋼絞線，以便更好為OPGW分流。OPGW的短路電流熱容量計算應(yīng)兼顧工程投產(chǎn)后五至十年內(nèi)電力系統(tǒng)的發(fā)展，并按最大運行方式確定。短路電流持續(xù)時間應(yīng)視系統(tǒng)的電壓等級和系統(tǒng)保護的配置情況等情況再確定。流經(jīng)OPGW的系統(tǒng)短路電流容量不能大于其允許短路電流容量。

目前解決熱穩(wěn)定性問題的主要方法有：OPGW在每基塔上逐基接地、分流的地線在每基塔上也逐基接地、加大為其分流的地線的截面、分段選擇為其分流的地線型號、分段選擇OPGW型號等。

3.5 機械性能

OPGW的機械特性主要包括額定抗拉強度（RTS）、年平均運行應(yīng)力、最大使用應(yīng)力。RTS是由產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)所決定，后面兩個是設(shè)計取值的范圍。在稀有風(fēng)速或稀有覆冰驗算氣象條件下，OPGW在懸掛點的最大張力不宜超過額定破斷力的66%。OPGW的平均運行張力不宜大于額定破斷力的20%。

相同截面OPGW的額定抗拉強度同鋁和鋼的比成反比，與它的短路電流熱容量也成反比。因此，在外徑一定的情況下，提高額定抗拉強度就必須犧牲短路電流熱容量。在具體工程設(shè)計中，要中和兩者的矛盾，力求額定抗拉強度和短路電流熱容量均能滿足要求。

為使OPGW弧垂與分流地線保持一致，OPGW的弧垂特性應(yīng)與分流地線相匹配。

OPGW設(shè)計時，它的安全系數(shù)應(yīng)不小于2.5，而且要大于導(dǎo)線的安全系數(shù)。

3.6 光纖性能與數(shù)量

新建SDH長途光纜傳輸過程中常用的單模光纖有G.652和G.655兩種，G.652主要適用于傳輸速率不大于10Gb/s的傳輸系統(tǒng)，G.655主要適用于傳輸速率不小于10Gb/s的傳輸系統(tǒng)。在工程設(shè)計時，可結(jié)合工程實際情況選用。

OPGW纖芯數(shù)量應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)量需求確定，目前國內(nèi)110kV及以下線路常用24芯，220kV及以上線路常用的是36芯/48芯/72芯，隨著業(yè)務(wù)量需求的增加，OPGW的芯數(shù)要求也是越來越大。

3.7 大跨越設(shè)計

大跨越工程具有檔距大，鐵塔比較高，施工比較困難等特點，除了上述因素外，還需考慮以下幾點：

（1）防振方案必須單獨設(shè)計；

（2） 機械強度要比普通線路高。

4 結(jié)論

在實際的設(shè)計過程中，應(yīng)嚴格遵循規(guī)程規(guī)范，選擇適合的光纜的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時盡量調(diào)和額定抗拉強度與短路電流熱容量之間的矛盾，根據(jù)實際中業(yè)務(wù)量的需求情況確定所需光纖的數(shù)量和類型，選擇有效的分流地線。最終設(shè)計出適合本工程的OPGW，為電力數(shù)據(jù)的傳輸提供安全、穩(wěn)定的傳輸通道。

參考文獻

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作者單位

福建宇洋電子技術(shù)有限公司 福建省福州市350000