貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心 劉 旭 湯 瑋 張光輝 尹志帆 潘 禎 彭琳鈺 葉衛(wèi)清

隨著輸電線路對光通訊需求的不斷提升，光纖復(fù)合架空地線（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW）應(yīng)用越來越廣泛，它具有普通地線避雷和光通信雙重功能，承載了電網(wǎng)生產(chǎn)實時控制系統(tǒng)通信通道、調(diào)度自動化系統(tǒng)通信通道等重要業(yè)務(wù)，是保障電網(wǎng)安全運行與電力可靠供應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施。由于制造、運輸、施工等條件制約，OPGW單盤盤長一般在3～5km[1]，OPGW接頭盒將光纖進(jìn)行接續(xù)以延長OPGW光纖傳輸通道。光纖接頭盒在OPGW光纜的運行中起到非常重要的作用，也是光纜運行中最易產(chǎn)生的故障點。系統(tǒng)內(nèi)最常見的是接頭盒密封、光學(xué)和機械方面的故障，這些故障導(dǎo)致OPGW光纖衰減過大，最終影響電網(wǎng)信息傳輸。

1 故障原因分析

某500kV線路OPGW光纜接頭盒內(nèi)出現(xiàn)通訊故障，打開接頭盒光纜保護(hù)管表面有大量防腐油膏溢出，光纜外層鋁包鋼與接線盒固定處有冰渣等情況，根據(jù)記錄該光纜接頭盒一年前已經(jīng)出現(xiàn)故障并進(jìn)行了更換。通過對故障接頭盒進(jìn)行分析，接頭盒故障原因可能為：接頭盒密封失效，導(dǎo)致水或水氣進(jìn)入接頭盒內(nèi)，對光纖衰減造成影響；OPGW接頭盒施工工藝問題，接頭盒或OPGW光纜受損，影響接頭盒或OPGW的性能；當(dāng)?shù)貧夂驐l件等方面原因，導(dǎo)致OPGW光纜固定處結(jié)冰擠壓受損。

1.1 接頭盒密封失效

在運行過程中，密封失效是接頭盒最常見的問題，密封失效會導(dǎo)致水氣進(jìn)入接頭盒內(nèi)，從而導(dǎo)致光纖故障，接頭盒密封失效一般與其材料的老化和密封結(jié)構(gòu)有關(guān)。

材料老化問題。OPGW接頭盒一般采用帽式結(jié)構(gòu)，分為外殼體、內(nèi)部構(gòu)件、密封件和光纖接頭保護(hù)件4部分，其中外殼體由盒體、底座以及兩者之間的連接件組成，接頭盒外殼體采用鋁合金或不銹鋼材料，材料性能相對穩(wěn)定。接頭盒外殼體之間密封一般采用乙丙橡膠或硅橡膠等材料，在10～15年均會發(fā)生老化變形，導(dǎo)致接頭盒密封性受損、漏氣[2]。此外各廠家的接頭盒結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，如密封圈外露會加速老化，縮短接頭盒的使用壽命。

密封結(jié)構(gòu)問題。接頭盒底座與罩子的連接結(jié)構(gòu)是接頭盒密封的關(guān)鍵，一般通過擠壓橡膠變形進(jìn)行密封，這種密封結(jié)構(gòu)應(yīng)使密封面受力均勻，接觸面應(yīng)平整光滑，擠壓力要合適，如果擠壓力過大使橡膠永久變形損傷，壓力過小會造成密封不良、影響接頭盒的密封性能。此外，盒體與接頭盒底座采用不銹鋼帶固定，盒體密封時，由于緊固鋼帶易扭曲、轉(zhuǎn)動，所以現(xiàn)場緊固過程難以控制，會直接影響接頭盒的密封質(zhì)量。

1.2 施工工藝問題

在接頭盒的施工過程中沒有嚴(yán)格按照施工規(guī)范或者產(chǎn)品安裝說明書進(jìn)行操作，現(xiàn)場施工前，施工項目部未能對施工操作人員進(jìn)行充分的操作培訓(xùn)。有些對產(chǎn)品安裝說明理解有偏差，造成施工步驟錯誤，或者為了施工安裝方便，省略操作流程和少安裝一些零部件，施工工藝不到位都會造成接頭盒的性能不良，隨著長時間的運行，接頭盒的問題就逐漸暴露出來[2]。本次故障接頭盒配套的OPGW光纜為中心鋁管結(jié)構(gòu)，直徑較粗，所以易被誤認(rèn)為光單元鋁管在接頭盒外部開剖，另外在開剝時容易損壞光纖單元鋁管，這樣會導(dǎo)致鋁管與纜芯之間進(jìn)入雨水，從而對光纖產(chǎn)生影響。

1.3 氣候條件原因

接頭盒故障當(dāng)?shù)氐目諝獬睗?，特別是在冬季濕度較大時易在光纜固定處的外層鋁包鋼縫隙之間淤積潮濕空氣（通俗稱呼露珠），當(dāng)氣溫驟降達(dá)到0℃時露珠開始結(jié)成冰，造成OPGW光纜固定處光纜體積增大，由此產(chǎn)生一個向纜芯內(nèi)部方向的擠壓力，再加上光纖保護(hù)管材質(zhì)為塑膠軟管極易受擠壓，從而導(dǎo)致光纜纖芯衰耗增大或中斷。本次故障接頭盒內(nèi)光纖保護(hù)管有大量防腐油膏溢出，說明光纖保護(hù)管受到了擠壓，正是由于當(dāng)?shù)爻睗竦臍夂驐l件，水氣進(jìn)入光纖單元內(nèi)凝結(jié)，在低溫時水氣在鋁管光纖單元結(jié)冰，造成對光纖保護(hù)管的擠壓。

2 改進(jìn)措施

2.1 設(shè)計改進(jìn)

我單位對OPGW接頭盒出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，提出了接頭盒設(shè)計改進(jìn)方案：

更換密封件材料，提高耐老化性。接頭盒的密封件一般采用乙丙橡膠，改進(jìn)后采用耐老化硅橡膠材料，其具有更好的耐老化和抗低溫性能，保證OPGW接頭盒的密封持久，使其在整個線路運行過程中不會因橡膠部件老化而失效；光單元處錐型密封代替密封膠密封。接頭盒光纜入纜口處一般通過人工涂抹膠水進(jìn)行密封，存在人為操作的不確定性，有密封不良的隱患，改進(jìn)后使用橡膠密封錐密封代替常規(guī)的密封膠，橡膠錐孔的大小根據(jù)OPGW光纖單元的直徑尺寸定制，密封螺帽通過螺紋收緊的過程中對密封錐的楔形斜面產(chǎn)生法向作用力，從而擠壓橡膠變形，填補光單元與橡膠錐孔間的縫隙，達(dá)到對光單元的密封效果。

改進(jìn)盒體與底座的連接方式。盒體與接頭盒底座原設(shè)計采用不銹鋼帶固定，盒體受不銹鋼帶向下的正壓力，有可能會由于安裝時盒體放置不豎直、盒體與密封圈受力不均勻而造成密封效果不良，通過改進(jìn)接頭盒結(jié)構(gòu)，采用法蘭結(jié)構(gòu)將接頭盒盒體用6個螺栓與底座連接，提高密封的可靠性與穩(wěn)定性。

改進(jìn)光纜夾具。本次故障接頭盒接續(xù)的OPGW光纜為中心鋁管式光纜，由于鋁管強度低，在固定OPGW光纜時，夾具夾得太緊可能會損傷鋁管，或者由于光纜外層鋁包鋼縫隙之間淤積雨水結(jié)冰后體積增大而擠壓光纖單元鋁管，因此在接頭盒光纜夾具內(nèi)表面集成一層軟質(zhì)的橡膠墊，使之在固定OPGW時能很好的保護(hù)光纜，不會對光纜擠壓造成損傷，當(dāng)OPGW光纜鋁包鋼絲內(nèi)的水結(jié)冰體積增大時，橡膠墊能有一定的緩沖作用。

2.2 施工改進(jìn)

施工是控制接頭盒故障的重中之重的環(huán)節(jié)，要全過程進(jìn)行監(jiān)督，由于目前一般線路還沒有專業(yè)的通信工程監(jiān)理，很大程度上造成了對光纜接續(xù)工藝監(jiān)督的缺少。所以，運行單位或管理部門應(yīng)加強工程的中間驗收環(huán)節(jié)，在光纜接續(xù)過程中，派專人到現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督[3]。主要檢查以下幾個方面：光纜開剝是否損傷光纖，如果損傷光纖需重新開剝一段光纜；盤繞光纖是否存在跳纖用膠帶紙粘貼的情況，這會對對接頭盒后期運行存在風(fēng)險；接頭盒是否按照要求進(jìn)行密封處理，施工工藝需要滿足要求。

2.3 運行防范

目前工程中使用的OPGW接頭盒絕大部分不具備試氣條件，在OPGW線路運行期間很難做到對接頭盒密封性能進(jìn)行檢查，一般通過檢查接頭盒的外觀如光纜夾具處OPGW是否松動、緊固螺栓是否松動脫落、接頭盒外殼體是否變形等異常情況進(jìn)行確認(rèn)。在線路停電檢修時，可對接頭盒進(jìn)行抽檢，對于運行10年以上的OPGW需進(jìn)行重點抽檢，檢查接頭盒內(nèi)部是否有水氣、橡膠圈是否老化，如發(fā)現(xiàn)接頭盒出現(xiàn)密封問題應(yīng)立即上報更換計劃。

實際應(yīng)用：將改進(jìn)后的OPGW接頭盒按照標(biāo)準(zhǔn)DL/T1899.1-2018《電力架空光纜接頭盒第1部分：光纖復(fù)合架空地線接頭盒》、YD/T814.2-2005《光纜接頭盒第二部分：光纖復(fù)合架空地線接頭盒》進(jìn)行全套試驗，試驗結(jié)果完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，采用改進(jìn)后的接頭盒對故障段接頭盒進(jìn)行更換，對施工過程進(jìn)行監(jiān)督檢查，滿足施工工藝要求，經(jīng)過6個月的運行，目前OPGW線路通訊正常。