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        全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜在110 kV線路中的應(yīng)用研究

        2022-07-07 07:49:48
        關(guān)鍵詞:相線光纜桿塔

        張 昊

        (廣東電網(wǎng)有限責任公司河源供電局,廣東 河源 517000)

        引言

        2005年11月1日,我國第一條OPPC光纖復(fù)合相線電力線路在深圳建成并正式投入運營。傳統(tǒng)的OPPC光纖復(fù)合相線光纜,在做光纜接頭時,必須在耐張塔上選擇適當位置,設(shè)置一個臺架,用于安裝復(fù)合絕緣子座式中間接頭盒,對OPPC進行光纖剝離,再由接頭盒兩端插入進纜孔導(dǎo)管,然后在臺架上進行光纖熔接,盤纖處理完畢后封閉接頭盒蓋,再跨接接頭盒兩端的OPPC,用以保證導(dǎo)線的連接。傳統(tǒng)的OPPC光纖復(fù)合相線光纜,座式中間接頭盒對施工和運維造成了很大的難度,設(shè)備重量重,故障時,運維人員需通過曲臂式高空作業(yè)車或升降平臺,將設(shè)備送至作業(yè)臺架,另外,如果出現(xiàn)光纖故障斷開時,需更換整盤OPPC光纖復(fù)合相線光纜,無法和傳統(tǒng)相導(dǎo)線采用壓接管型式壓接。

        全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜,通過全絕緣光單元分離套管,很好地解決了以上問題,通過光單元分離套管,在引下前進行光電分離,不帶電體復(fù)合光纖單獨引下,跟常規(guī)OPGW光纜同樣方式在塔身進行熔接,帶電體導(dǎo)線跟常規(guī)導(dǎo)線同樣通過跳線接至另一側(cè)。當中央檔線導(dǎo)線出線故障時,可通過全絕緣光單元分離套管將不帶電體復(fù)合光纖單獨抽出熔接,常規(guī)導(dǎo)線部分通過常規(guī)壓接管型式進行壓接修復(fù)。這一重大突破,對IOPPC光單元復(fù)合相線光纜應(yīng)用,對解決配網(wǎng)通信的問題,提供了更有力的保障。

        1 全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜概述

        IOPPC實際鈰全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜的簡稱[1],其不僅實現(xiàn)了相線中光纖單元的復(fù)合,還充分利用電力系統(tǒng)中的線路資源實現(xiàn)電磁兼容、路由協(xié)調(diào)等,有效避免了外界因素影響,IOPPC是一種應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)的新型特種電纜。IOPPC能夠替代電力三相中的一相,和另外兩根導(dǎo)線協(xié)同形成三相電力系統(tǒng),在不額外架設(shè)通信線路的基礎(chǔ)上有效解決電力系統(tǒng)通信、調(diào)度以及自動化問題,對于電能傳輸質(zhì)量和效率提升具有重要意義。IOPPC結(jié)構(gòu)和OPGW結(jié)構(gòu)具有一定類似性,由不銹鋼光單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)輸電導(dǎo)線中的鋼絲,采用中心束管式和層絞式來進行設(shè)計,IOPPC具備和OPGW相似的性能以及防震性能。全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜,通過全絕緣光單元分離套管,很好的解決傳統(tǒng)OPPC光纜中存在的問題,通過光單元分離套管,在引下前進行光電分離,不帶電體復(fù)合光纖單獨引下,跟常規(guī)OPGW光纜同樣方式在塔身進行熔接,帶電體導(dǎo)線跟常規(guī)導(dǎo)線同樣通過跳線接至另一側(cè)。當中央檔線導(dǎo)線出線故障時,可通過全絕緣光單元分離套管將不帶電體復(fù)合光纖單獨抽出熔接,常規(guī)導(dǎo)線部分通過常規(guī)壓接管型式進行壓接修復(fù)[2]。

        2 IOPPC光纜的應(yīng)用優(yōu)勢

        2.1 經(jīng)濟性能高

        IOPPC光纜充分利用了目前電力系統(tǒng)中的桿塔、輸電線路等特有資源,和電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)緊密結(jié)合在一起,在提高施工速度的基礎(chǔ)上縮短了工期,在費用支出方面也得到了有效節(jié)省,具備典型可靠、經(jīng)濟、快捷的特征。將IOPCC光纜應(yīng)用到輸電線路優(yōu)化設(shè)計中,能夠有效節(jié)約電能,具有極高經(jīng)濟價值。同時,在充分利用線路資源的同時,也有效規(guī)避了外界因素對光纜的干擾。

        2.2 安全性能高

        IOPPC光纜應(yīng)用到輸電線路中不會給其增加負擔,還在降低人為破壞的基礎(chǔ)上保障了安全性。IOPPC中引入較大界面的良導(dǎo)體設(shè)計,能夠承受潛供電流和短路電流,和OPGW相比能夠承受的上限值更高。IOPPC在安裝的時候和傳統(tǒng)OPPC不一樣,不在桿塔最上方的安裝方式有效規(guī)避了雷擊危險事故,從而減少了斷股、斷芯等不良事故。

        2.3 良好應(yīng)用特殊性

        在110 kV電壓等級以下的農(nóng)村線路以及城網(wǎng)線路中往往沒有增設(shè)相應(yīng)的架空地線,架空導(dǎo)線的常規(guī)距離一般按照傳統(tǒng)標準要求進行選定。在傳統(tǒng)農(nóng)村線路和城市線路建設(shè)中,往往不會考慮光纖通信的實際需求,導(dǎo)致目前ADSS架設(shè)的時候?qū)Φ匕踩嚯x不夠的情況時有發(fā)生。另外掛點還存在距離偏高的問題,這種情況下IOPCC具有良好的應(yīng)用性。

        3 全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜設(shè)計實例

        首先,IOPPC首先應(yīng)該是一條符合基本結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的架空導(dǎo)線[3],其次才是光纜,其結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足GBT 1179—2017《圓線同心絞架空導(dǎo)線》標準,基本結(jié)構(gòu)設(shè)計理念為等徑絞合結(jié)構(gòu)、非等徑絞合結(jié)構(gòu)。

        IOPPC相導(dǎo)線需與同等截面的導(dǎo)線,載流量保持等效,張力弧垂特性匹配,耐熱能力等效,物理結(jié)構(gòu)參數(shù)盡量相符,另外,直流電阻需與相鄰導(dǎo)線一致,保證三相平衡。導(dǎo)線、OPPC與IOPPC結(jié)構(gòu)圖對比如圖1所示。

        以下案例是本人設(shè)計的110 kV繡緞至塔嶺雙回送電線路全絕緣OPPC光單元復(fù)合相線光纜。

        110kV繡緞至塔嶺雙回送電線路路徑長為18 km,塔繡甲線三相導(dǎo)線分別采用鋁包鋼芯鋁絞線和IOPPC光纖復(fù)合相線,其中A、B兩相導(dǎo)線采用JL/LB1A-400/35鋁包鋼芯鋁絞線,C相采用IOPPC-24B1-400/35光纖相導(dǎo)線;塔繡乙線各相導(dǎo)線均采用JL/LB1A-400/35鋁包鋼芯鋁絞線。

        3.1 光纖相導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖(見圖2)

        3.2 IOPPC的關(guān)鍵技術(shù)

        3.2.1 光單元的直接分離和引下

        傳統(tǒng)的OPPC對光單元進行接續(xù)和引下,因為必須在桿塔上進行接續(xù),因此需要對OPPC進行精確配盤分盤工作,另外,需要在桿塔上設(shè)置平臺用于放置傳統(tǒng)的光電分離裝置,實施或者檢修時需采用曲臂式高空作業(yè)車或升降平臺進行熔接光纜。

        采用IOPPC直接引下技術(shù),在功能上可以這樣來等同:以光電分離套管為分界,分離前段是光電復(fù)合纜,分離后段是完全的導(dǎo)線,引下段直接就可以看成是無金屬光纜。笨重的特殊光纖接頭盒沒有了,桿塔上再也不用搭建平臺,光單元引下段是百分百的絕緣材料見圖3,與帶電導(dǎo)體之間的距離全由設(shè)計需要確定。

        光單元分離套管主要是用于IOPPC光纖相導(dǎo)線在連續(xù)塔、接續(xù)塔及終端塔上IOPPC光纖相導(dǎo)線中纖芯的分離,其安裝的距離一般離導(dǎo)線耐張線夾1.5 m處,本工程采用全絕緣光單元分離套管。

        直線桿塔處IOPPC光單元的分離引下,是傳統(tǒng)OPPC技術(shù)難以實現(xiàn)的。這對IOPPC光纜在配電線路上的架設(shè)顯得比較重要,因為有大量的配電信息采集點是在直線桿塔的下方。

        中間型直線桿塔引下,其光單元引下段比較靠近桿塔,適用于線路分支或者光單元引下段外拉延伸時的情況[4]。

        3.2.2 IOPPC的任意點接續(xù)

        IOPPC就是鋼芯鋁絞線的第二層鋁股的其中一股,用絕緣材料護套的光單元代替。要將第二層的光單元拆出導(dǎo)線外,就要將第一層其中兩條鋁股拆出“一個截距(10~12倍外徑)”,使導(dǎo)線表層留出一圈的鋁股“空缺”,分離出需要長度的光單元。并在失去光單元的“股槽”內(nèi)補上同樣股徑的鋁股(稱為“補股”),重新人工地組合成一條沒有光單元的鋼芯鋁絞線。被拆出的一截距的外層鋁股,“直”置于分離套管頂上的長槽后,再絞合成原來的外層結(jié)構(gòu),膠合后可采用常規(guī)導(dǎo)線壓接管連接,或用常規(guī)的耐張線夾。詳見以下IOPPC導(dǎo)線光單元分離原理圖見下頁圖4及IOPPC的任意點接續(xù)詳圖見下頁圖5。

        4 IOPPC在110 k V送電線路中應(yīng)用展望

        1)IOPPC中的光纖單元和傳統(tǒng)OPPC以及OPGW相比具有更加合適科學的余長,這樣能夠保證IOPPC在使用過程中不會受到拉伸的影響。在實際光纖應(yīng)用中可能因過滑輪、緊線放線、溫升等過程而發(fā)生蠕變伸長,傳統(tǒng)OPPC光纜應(yīng)用效果較差,在未來這些場景下IOPCC都均有很好應(yīng)用前景[5]。

        2)IOPPC中引入了一些特殊生產(chǎn)工藝,在保證其科學余長的基礎(chǔ)上還保障了其具備較高耐熱性、密封性等。

        3)在未來應(yīng)用中還需要考慮IOPPC的使用壽命,引入密封鋼管、隔水油膏灌滿等措施,有效防潮,提高其應(yīng)用壽命。

        5 結(jié)語

        架空電力特種光纜的應(yīng)用,推動了電網(wǎng)自動化在輸電網(wǎng)的全面實現(xiàn)。至2018年廣東輸電網(wǎng)站點的光纖覆蓋率已經(jīng)達到100%,并且OPGW光纜在各種纜型中占據(jù)了絕對優(yōu)勢地位。但在配電網(wǎng)層面,情況并不如輸電網(wǎng)樂觀。

        配網(wǎng)是電網(wǎng)和最貼近用戶的環(huán)節(jié),也是電網(wǎng)的運行管理和節(jié)能管理的薄弱環(huán)節(jié)。為了進一步提高電網(wǎng)的社會效益和自身效益,迫切需要實現(xiàn)配網(wǎng)自動化。然而當前信息通道問題,成為了實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的瓶頸,這個問題如果沒有大的突破,對智能電網(wǎng)的全面實現(xiàn)也是關(guān)鍵性的障礙。

        目前全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜在110kV繡緞至塔嶺雙回送電線路工程上的應(yīng)用已成功投產(chǎn)運行,主網(wǎng)線路的運維為配網(wǎng)線路IOPPC通信通道建設(shè),積累了寶貴的經(jīng)驗。

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