孟 顯，張合明，魏 勇，尚 立，劉文昭

(國網(wǎng)河北省電力有限公司信息通信分公司，石家莊 050021)

1 概述

電力通信光纖傳輸網(wǎng)承載了大量電網(wǎng)安全生產(chǎn)和經(jīng)營業(yè)務(wù)，一旦中斷，直接威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。經(jīng)通信調(diào)度統(tǒng)計(jì)，大部分光纜故障發(fā)生在變電站內(nèi)架構(gòu)OPGW引下及導(dǎo)引光纜處，主要有電磁感應(yīng)導(dǎo)致的OPGW電灼蝕損傷、接頭盒和余纜架脫落、引下管進(jìn)水冰凍漲裂、鼠咬和外力破壞等故障現(xiàn)象。經(jīng)深入分析，造成該現(xiàn)象的原因主要為:一是設(shè)計(jì)方面。架構(gòu)OPGW引下涉及電氣、土建、線路、通信等多個(gè)專業(yè)，不同專業(yè)設(shè)計(jì)之間脫節(jié)，導(dǎo)致技術(shù)、工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不統(tǒng)一。二是施工方面。由于架構(gòu)OPGW引下施工工藝要求分散在多個(gè)施工圖中，造成施工與設(shè)計(jì)脫節(jié)，從而引發(fā)工藝質(zhì)量問題。為此，在設(shè)計(jì)、施工2個(gè)方面采取技術(shù)優(yōu)化和工藝改進(jìn)，創(chuàng)新性的提出架構(gòu)OPGW引下“一張圖”設(shè)計(jì)，將不同專業(yè)設(shè)計(jì)統(tǒng)一，同時(shí)改進(jìn)工藝工法，明確工藝標(biāo)準(zhǔn)和流程，很好的解決了在設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)存在的問題，在工程建設(shè)階段消除變電站架構(gòu)存在的安全隱患。

2 架構(gòu)OPGW引下存在的問題

架構(gòu)光纜施工包括OPGW引下、余纜架及接頭盒安裝、鋼管預(yù)埋和光纜敷設(shè)等幾個(gè)主要環(huán)節(jié)，通過研究分析施工中常發(fā)、高發(fā)問題，明確重點(diǎn)研究內(nèi)容。

2.1 技術(shù)問題分析

a.OPGW引下電灼蝕分析。依據(jù)DL/T 1378-2014《光纖復(fù)合架空地線(OPGW)防雷接地技術(shù)導(dǎo)則》[1]，對河北省前期發(fā)生的康王線、車祁線、北常Ⅱ線等幾起OPGW引下與塔體之間發(fā)生放電灼傷和電腐蝕進(jìn)行了專題研究，主要原因是OPGW引下線與變電站架構(gòu)地線金屬支架接觸或間距不滿足規(guī)程要求，由于雷擊、感應(yīng)電壓或電力線發(fā)生接地短路故障時(shí)，造成OPGW和架構(gòu)接觸處產(chǎn)生電位差，導(dǎo)致OPGW與構(gòu)架接觸點(diǎn)處發(fā)生電弧放電或大電流泄放，持續(xù)的電弧放電或大電流通過產(chǎn)生的高溫將OPGW熔斷，造成光單元破壞。

b.雷擊。OPGW遭受雷擊時(shí)，雷電產(chǎn)生的巨大能量在OPGW產(chǎn)生的瞬間電流通過接地點(diǎn)注入大地，如果在OPGW引下和架構(gòu)本體有接觸，其之間的電位差導(dǎo)致間隙放電。

c.感應(yīng)電壓。電磁感應(yīng)電壓是電力線路在運(yùn)行中，導(dǎo)線產(chǎn)生的交變電磁場在OPGW形成的電壓，電磁感應(yīng)電壓電磁感應(yīng)矩陣方程[2]如下:

可以分析出，當(dāng)電力導(dǎo)線上有電流時(shí)，會在相鄰的導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。OPGW作為運(yùn)行電力線路的地線，存在一定的感應(yīng)電壓，如果不接地或接地不良，當(dāng)與架構(gòu)本體有接觸時(shí)，其之間的電位差導(dǎo)致間隙放電。

在電力線路發(fā)生接地短路故障時(shí)，OPGW作為地線，瞬間進(jìn)行電流分流，并通過接地點(diǎn)注入大地，此間，OPGW將通過上k A的短路電流，如果在引下OPGW和架構(gòu)本體有接觸，其之間將有大電流泄放。

2.2 工藝缺陷分析

a.OPGW引下環(huán)節(jié)缺陷。沒有絕緣或者引下絕緣間隔不夠、光纜引下方向和爬梯沖突形成搭接、光纜引下不順直、接地端子固定不牢固、接地點(diǎn)位置不正確。需重點(diǎn)研究問題:OPGW引下絕緣及間距的研究、接地工藝優(yōu)化、OPGW引下金具選擇和工藝改進(jìn)。

b.余纜架及接頭盒安裝環(huán)節(jié)。接頭盒及預(yù)覽架固不牢固、余覽架光纜相互交叉扭曲。需重點(diǎn)研究問題:余纜架及接頭盒安裝工藝優(yōu)化。

c.預(yù)埋鋼管環(huán)節(jié)缺陷。預(yù)埋鋼管底部沒有向下傾斜角度、光纜引下路徑和預(yù)埋鋼管不匹配、預(yù)埋鋼管撾彎過多或過直、預(yù)埋鋼管和纜溝位置不匹配、預(yù)埋鋼管整體密封管口封堵不到位。需重點(diǎn)研究問題:管孔防水設(shè)計(jì)優(yōu)化。

d.導(dǎo)引光纜敷設(shè)環(huán)節(jié)缺陷。導(dǎo)引光纜未加裝防火槽盒或保護(hù)管，存在外破隱患;有的加裝的防火槽盒存水造成光纜長期處于潮濕環(huán)境，加速老化;穿墻封堵不到位，導(dǎo)致鼠咬隱患。需重點(diǎn)研究問題:引入光纜防護(hù)措施改進(jìn)。

3 架構(gòu)OPGW引下“一張圖”方案

3.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化

a.規(guī)范OPGW引下的絕緣間隔要求。要求間隔能耐受最大負(fù)荷運(yùn)行方式下地線的穩(wěn)態(tài)感應(yīng)電壓，并在雷擊、電力系統(tǒng)短路時(shí)，不發(fā)生間隙放電。經(jīng)研究并參考絕緣OPGW的間隙放電指標(biāo)，合理的選擇絕緣間距，即引下OPGW與塔材及附屬設(shè)施最小間距大于2倍的放電間隙并不小于100mm[3]。

b.規(guī)范OPGW引下金具。架構(gòu)OPGW施工采用專用的電力特種金具固定，金具不僅滿足應(yīng)有的全部功能，并充分考慮金具的尺寸大小與安裝架構(gòu)是否匹配，握力均勻、微風(fēng)震動、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)等技術(shù)指標(biāo)是否滿足應(yīng)用要求。OPGW引下采用支柱絕緣子，并采用抱箍與架構(gòu)固定牢固，引下線夾間距為1.5～2 m[4]。規(guī)定了OPGW按從上到下的順序進(jìn)行固定，經(jīng)過法蘭或其他突出部位應(yīng)使用絕緣金具單獨(dú)支撐固定的工藝要求，以保證OPGW與架構(gòu)桿的間距大于2倍的放電間隙，防止OPGW發(fā)生放電灼蝕。

c.規(guī)范預(yù)埋鋼管位置和站內(nèi)纜溝位置。引下光纜位置和預(yù)埋鋼管位置匹配(確定塔腿和引下側(cè)方向，且不和爬梯沖突)，接地端子位置和架構(gòu)引下光纜位置匹配(塔腿、方向、高度)，使用金具滿足絕緣要求并和架構(gòu)規(guī)格匹配。明確鋼管埋深、傾角、方向、撾彎半徑、中間接頭要求、管口出地面高度、與架構(gòu)固定方式、標(biāo)石設(shè)置等。

d.管孔防水設(shè)計(jì)優(yōu)化。引下鋼管整體密封。規(guī)定鋼管連接部分采用套焊工藝，并在焊接處涂上瀝青，做好防水防腐處理。架構(gòu)鋼管出口推薦采用可拆卸式密封盒(套)封堵，與傳統(tǒng)的方式相比，密封效果好、方便拆卸、可避免老化變形。保證導(dǎo)引鋼管不存水。鋼管彎曲半徑不應(yīng)小于15倍鋼管直徑，設(shè)計(jì)導(dǎo)引鋼管至電纜溝水平部分向下傾斜5°。

3.2 工藝改進(jìn)

a.接地工藝改進(jìn)。為保證OPGW在短路或雷擊時(shí)電流能順暢流過OPGW并入地，在泄放大電流的同時(shí)，不燒斷OPGW。進(jìn)一步規(guī)范了引下OPGW三點(diǎn)接地要求。規(guī)定了接地線的長度、雙開孔、固定方向及工藝要求。對接地位置合理分布，增加架構(gòu)處OPGW接地的均勻性。

b.規(guī)范金具安裝工藝要求。對于引下固定金具，規(guī)定材料、規(guī)格、安裝間隔、絕緣距離等。明確專用接地線技術(shù)要求，包括長度、安裝位置、接線方式等。為保證接地可靠性，接地端子使用雙孔結(jié)構(gòu)，規(guī)定雙孔孔徑及接地端子尺寸。規(guī)定了架構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的位置、形狀、雙開孔及工藝要求。

c.余纜架及接頭盒安裝工藝優(yōu)化。為保證接頭盒和余纜架安裝牢固，推薦選用抱箍進(jìn)行固定并與塔體絕緣，固定采用防滑脫雙螺栓固定。接頭盒和余纜架的安裝高度適宜。充分考慮檢修或搶修時(shí)再次接續(xù)情況，滿足余纜展放至地面后不小于5 m。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)為方便后期維護(hù)操作方便，推薦合適安裝位置為:余纜架底沿距地面1.2～1.5 m。接頭盒安裝在余纜架上方，底端距地面2.5 m。對光纜盤繞提出了工藝要求，余纜成盤均勻、順序合理，不得交叉扭曲受力，光纜盤繞后使用不小于φ1.6 mm的鍍鋅鐵線、鋁線或耐銹蝕線材捆綁，捆綁點(diǎn)應(yīng)不少于4處[3]。

d.引入光纜防護(hù)措施改進(jìn)。引入光纜在鍍鋅鋼管內(nèi)及線纜溝道內(nèi)全程加裝防護(hù)子管，防護(hù)子管從架構(gòu)鋼管入口處敷設(shè)至通信機(jī)房槽盒或ODF屏體入口，鋼管出口應(yīng)預(yù)留不少于5 c m。進(jìn)槽盒或ODF屏體預(yù)留不少于10 c m。纜溝內(nèi)設(shè)置光纜專用槽盒的，槽盒設(shè)計(jì)防積水措施，光纜進(jìn)槽盒處做好防護(hù)。對光纜的標(biāo)識和警示標(biāo)牌進(jìn)行了規(guī)定。預(yù)埋鋼管起止點(diǎn)和拐彎處應(yīng)設(shè)置光纜標(biāo)石，標(biāo)石露出地面不小于20 c m。引入光纜的起止位置、防火墻兩側(cè)、纜溝內(nèi)、拐彎處，設(shè)置標(biāo)牌。

4 應(yīng)用情況及效果

“一張圖”成果適用于各電壓等級的OPGW工程建設(shè)。在設(shè)計(jì)階段通信專業(yè)設(shè)計(jì)按照“一張圖”模板進(jìn)行設(shè)計(jì)并向其他各個(gè)專業(yè)提資，實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)技術(shù)要求的統(tǒng)一。在工程施工階段各個(gè)專業(yè)施工人員按照工藝要求進(jìn)行施工，建管單位、監(jiān)理單位按照架構(gòu)光纜施工工藝手冊進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量管控。在驗(yàn)收階段，對照“一張圖”的設(shè)計(jì)和工藝要求對施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。效果見圖1、圖2。

圖1 OPGW引下效果示意

圖2 接頭盒、余纜架安裝效果

2017年“一張圖”成果在榆橫-濰坊1 000 k V交流特高壓輸變電工程的邢臺特高壓站進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，獲得工程驗(yàn)收專家的一致認(rèn)可，并要求將“一張圖”成果作為典型經(jīng)驗(yàn)匯報(bào)國網(wǎng)河北省電力有限公司信息通信分公司。

5 結(jié)束語

“一張圖”對架構(gòu)OPGW引下、余纜架及接頭盒安裝、鋼管預(yù)埋和光纜敷等主要環(huán)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)上的一體化、規(guī)范化和施工工藝上的標(biāo)準(zhǔn)化。目前“一張圖”已經(jīng)被省公司建設(shè)部納入“35～500 k V變電站通信工程典型施工圖”，大大提高了設(shè)計(jì)工作效率、施工效率和工程管理效率?！耙粡垐D”的廣泛應(yīng)用，將最大限度提高OPGW光纜線路的運(yùn)行率，提高省通信網(wǎng)的運(yùn)行水平，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為電力系統(tǒng)帶來長期的安全效益。