复合光缆(OPGW)（精选6篇）
复合光缆(OPGW) 篇1
0 引言
根据国家电网公司有关文件要求,所有新建110kV及以上送电线路如果有通信的需要,必须在线路地线支架上设计OPGW用于信号传输。有关在新架送电线路上如何规划、设计、架设OPGW已经在很多文献上有介绍,在此就不赘述。本文介绍的是:在原架空送电线路上更换旧有的镀锌钢绞线为新型架空OPGW需要注意的问题。
1 220kV华中送电线路简介
220kV华中线建成于1989年,线路全长68.34km,全线共有杆塔212基。为配合德州220kV苏庄变电站建设,需要在#117与#118杆塔间开断220kV华中线进苏庄变电站,形成220kV华苏线与苏中线。根据设计规划要求,改造后的220kV华苏线需要采用光纤纵差保护代替原有的高频载波保护。因此除了新建一段线路采用OPGW以外,还需要更换原华中线#1～#117杆塔的普通地线为OPGW。
需更换光缆的220kV华苏线#1～#117全部为旧杆塔。其中#1～#56与220kV华临线为同塔双回线路,采用角钢塔;#57～#117为单回路段,以220ZG1直线砼杆为主,部分转角与高跨越处采用角钢塔。地线荷载均按镀锌钢绞线GJ-50进行设计。在接到设计任务书后,我院进行了踏勘,经过综合评估认为:线路虽已投运近20年,但整体线路承载强度可以达到原设计能力的95%以上,通过合理选择地线光缆型号与加强部分杆塔,完全可以在不更换与增加新的线路杆塔的前提下,安全经济地将原线路更换为OPGW。
2 光缆设计选型
新建送电线路选择OPGW光缆的经验是:根据该地区电力系统10～15年远景规划,计算出可能流过该线路的最大单相接地短路电流数值;初步估算OPGW光缆的截面积,选择一种常用光缆型号,然后再根据线路各段单相短路电流分别进行校验,本条线路的短路热容量的要求,再选择大一个截面的光缆进行校验,只到满足为止。
220kV华中线为山东电力系统重要线路,线路自华能德州电厂出线,系统单相接地短路电流非常大,根据系统专业提供的短路电流,对光缆截面进行初步选择。先列出华中线出口短路电流与经过同杆架设的镀锌钢绞线GJ-50分流后,加载到光缆后的短路电流,如表1所示。
从1表可以看出,最大短路发生在出口#1杆塔处。根据以往经验选择OPGW-120光缆即可满足系统短路热容量的要求。
新建线路选择光缆不需要考虑杆塔荷载条件,因为是先选择光缆再根据光缆荷载条件设计杆塔。镀锌钢绞线GJ-50与OPGW-120光缆荷载对比,如表2所示。
通过表2可以看出,OPGW-120光缆各项指标均超过GJ-50镀锌钢绞线。因此,按照短路容量选择的OPGW-120光缆不能用在本线路杆塔上,需要重新选择OPGW光缆型号。选择的前提条件为光缆自重小于镀锌钢绞线重量,最大拉断力最好也小于钢绞线的拉断力(稍微大一些,可以通过调整光缆的架线安全系数,使纵向张力降下来)。可是如果光缆截面积降下来,短路热容量不能满足系统的短路电流水平怎么办?本工程有2条地线,另一条地线也是镀锌钢绞线,采用更换良导体地线分流的方法,就可以把加在本工程OPGW光缆的短路电流降下来,短路电流降下来后,就可以选择截面比较小的光缆了。按照此思路,选择JLB40-95铝包钢绞线作为本工程的分流地线。采用铝包钢分流线后,对加在OPGW光缆的短路电流进行了重新计算,如表3所示。
通过表3可以看出,对线路#1～#19更换为JLB40-95铝包钢良导体地线后,加在OPGW光缆的短路电流明显下降,这样截面较小的OPGW-90光缆也可以满足系统的短路电流要求。
采用重新选择后OPGW-90与镀锌钢绞线GJ-50荷载进行对比,如表4所示。
为了保持OPGW光缆的层绞式结构和必要的短路热容量,光缆的截面一般不宜小于85mm2,同时为了防雷需要,外层的单丝直径也不宜小于2.8mm,所以光缆的外径一般不会小于1:1.5mm,只要光缆的外径大于镀锌钢绞线9.6mm的外径,大风时光缆的水平荷载肯定要大于镀锌钢绞线的水平荷载。
因此,对全线需要更换地线的杆塔逐基进行荷载校验,杆塔水平荷载校验公式:
式中:g4为原镀锌钢绞线大风时的水平荷载; lsh为原杆塔设计水平档距;为大风时光缆水平荷载;为杆塔实际水平档距。从式(1)可以看出, 即使,但是分别乘以实际水平档距与最大设计水平档距后,满足式(1)的要求,也可以认为更换光缆后杆塔荷载满足要求。经过逐基校验,发现绝大多数杆塔更换OPGW光缆后水平荷载均能满足原设计要求,仅有6基杆塔不能满足要求,需要对该6基杆塔地线支架进行补强处理,处理后经验算均达到杆塔的荷载要求。
3 结束语
通过该工程实例,在对旧有线路更换OPGW光缆工程中,宜采取更换良导体地线进行短路电流分流。如果采用良导体地线分流后,杆塔地线荷载仍超出原杆塔设计能力,就需要根据每基杆塔实际水平档距重新进行核算,看该杆塔水平荷载能力是否用满。一般情况下杆塔水平档距都离上限有一定裕度,如果计算后杆塔水平荷载的确超出荷载要求,可以采取杆塔地线支架补强的方法进行杆塔局部补强,不到万不得已,一般不应考虑更换或增加线路杆塔。
参考文献
[1]DL/T832-2003光纤复合架空地线[S]
[2]DL/T5092-1999110-500kV架空送电线路设计技术规程[S]
浅谈OPGW光缆设计 篇2
OPGW光缆 (也称光纤复合架空地线) 是电力系统独有, 同时具备地线 (也称避雷线) 和光纤通信双重功能。OPGW光缆作为一种新兴的信息传输通道, 具有通信容量大、抗电磁干扰、自重轻等特点, 近年被广泛应用于我国电力系统中, 在变电站与调度所之间传送调度信息、远动信号、电视图像等信息;同时它还能满足普通地线的防雷和引流要求, 为高压输电线路提供良好的保护作用。目前由于OPGW光缆生产标准只有企业标准, 即便各个厂家的OPGW光缆的技术参数均分别满足要求, 但其技术参数因中标厂家不同而有所差异, 中标产品的整体特性是否能完全满足线路工程的要求还须通过设计人员进行验算确认。下面就以某220kV高压输电线路中的一段为例, 简要讲解OPGW光缆设计应注意的问题。
一 线路概况
某220kV线#74塔至#91塔段线路为单回路架设, 线路长度为7350米, 导线采用双分裂LGJ-300/25型钢芯铝绞线, 地线一根为OPGW光缆, 另一根为JLB40-100型铝包钢绞线, 该段线路共使用转角塔3基, 直线杆塔15基。本段线路跨越通讯线2处, 10kV线3处, 小溪1处, 公路3处, 380V线1处, 砖瓦厂1处, 房子5幢。该段线路的设计气象条件组合见表1-1, 杆塔明细表见表1-2。
二 OPGW光缆设计原则
1.OPGW光缆工程设计必须遵循国家标准和行业标准 (包括电力行业标准和通信行业标准) 。
2.OPGW光缆工程设计必须统筹兼顾本期和远期电力系统发展的要求, 做到技术先进, 经济合理, 安全适用, 能够满足施工和运行的要求。
3.OPGW光缆工程设计中所采用的产品必须使用经相关部门试验和鉴定合格的产品, 且必须为国内成熟、水平先进的产品。
4.OPGW光缆工程设计中所采用的技术必须为适合我国国情的国内外成熟的先进技术。
三 OPGW光缆选型
1.OPGW光缆选型原则
OPGW光缆具有光纤通信和架空地线两项功能, 其选型既要满足通信的要求, 同时也要满足地线的电气及机械特性的要求, OPGW光缆选型主要考虑以下几个因素: (1) OPGW内光纤及光纤单元特性。 (2) OPGW热稳定特性。
OPGW热稳定特性包括系统发生单相接地时故障电流特性及雷电流特性。故障电流特性即电力线发生单相接地短路时, 地线返回电流通过OPGW使其发热, 其温升不得超过允许值, 以免造成对光纤的损坏。
雷电流幅值虽然很大, 但由于放电时间短, 对OPGW的热稳定一般不起控制作用。
(2) OPGW机械及抗疲劳特性
OPGW的机械强度及疲劳强度特性应能与另一根地线较匹配, 并能满足线路杆塔受力要求。根据相关规程规范规定, OPGW在最大使用应力时, 安全系数应不小于导线安全系数。
在拉力为70%额定拉断力, 或者在最高线温及最大短路电流引起的伸长工况下, 光纤应不受力。
(3) 送电线路特点
OPGW应满足送电线路设计规程对地线的要求及本工程地形条件的要求。
(4) 纤芯余长确定
纤芯余长是OPGW的重要参数。在多股绞合线受拉力后以及运行过程中, 线体将发生伸长变形。如果纤芯余长不够, 将使光纤受力, 造成光纤疲劳, 引起传输衰减增加或光纤受损等问题。合理确定工程中所需OPGW纤芯余长, 使其在任何情况下不受拉力影响, 是OPGW设计中应考虑的重要问题之一。
绞合线体的伸长主要有两种形式:1) 塑性伸长即蠕变 (初伸长) ;2) 运行过程中随环境条件的变化而产生的伸长。
OPGW的塑性伸长即蠕变与制造材料及结构有关。根据其蠕变率, 采用降温法补偿。
架空线环境条件在不断变化, 随着环境改变线长有伸长缩短。
考虑到在线路发生短路故障或受雷击时, 将有较高电流流经OPGW, 使OPGW光缆的温度急剧升高。在OPGW最高允许温度时, OPGW线长伸长远大于正常运行时OPGW的线长伸长, 应予以特别注意。
2.OPGW光缆型号确定
综上所述原则, 经招标采购, 该段线路工程选用江苏某光缆有限公司生产的OPGW光缆, 型号为OPGW-24B1-98[61;80]DL/T832-2003, 其技术参数见表3-1。
1.光缆盘长不宜超过6km。
2.光缆架线施工必须采用张力放线方法施工, 其张力放线区段的放线滑轮个数不宜超过20个。
3.光缆应尽量在转角度数较大处的转角杆塔位置开断, 以方便施工。
4.光缆应尽量在标高低的塔位位置开断, 以方便施工及运行。
五 OPGW光缆盘长配置
OPGW光缆不能像普通光缆那样在线路档中任意接续, 一般应选择在线路耐张 (转角) 塔上进行接续, 而且接续次数不宜过多, 如果接续次数较多, 会增大光纤信号衰损, 影响光缆的传输质量。另外野外工作条件艰苦, 光缆盘长配置还应考虑整盘重量不宜太重, 以方便施工单位运输, 如果过长会造成施工不便, 过短则会增加接续次数。因此, OPGW光缆盘长的配置必须经过详细计算, 首先要根据光缆的技术参数以及输电线路的档距、高差、杆塔高和串长等条件计算出光缆线长和光缆两端杆塔上的牵引长度, 其次要考虑施工损耗和盘上预留, 最后还要考虑设计及施工误差。因此, 光缆盘长的计算在综合考虑上述几方面因素后, 可按如下公式计算:
光缆盘长=光缆线长+两端杆塔上的牵引长度+施工损耗+盘上预留+设计及施工误差
根据表1-2的数据, 该段线路总长为7350米, 综合考虑各方面因素, 准备将光缆分为2盘, 接续盒安装在#85塔, 即#74塔～#85塔为第一盘, 按上述公式计算, 第一盘光缆线长为4460米, 两端杆塔上的牵引长度分别为85米和63米, 施工损耗计10米, 盘上预留计15米, 设计及施工误差计20米, 合计需要光缆盘长为4653米;#85塔～#91塔为第二盘, 计算数据分别为3018米、63米、70米、10米、15米、15米, 合计需要光缆盘长为3191米。
六 OPGW光缆附件
OPGW光缆附件主要指金具、引下线夹、余缆架和接续盒等。
一般情况下金具的选择都能满足要求, 需要特别注意的是直线塔选择悬垂金具串时应注意联塔的首金具型号及螺栓方向, 终端塔应选择单侧1套耐张金具, 站内构架、屋顶地线柱等耐张金具应选择绝缘型的耐张金具, 其配套引下线夹、余缆架和接续盒均应带绝缘垫。
七 结束语
OPGW光缆线路工程设计是一项涉及结构、机械、力学、气象条件、电气等许多方面的工作。随着电力系统的不断发展, 设计、施工及运行经验的不断积累, 必将使OPGW光缆线路的设计更加完善。
摘要：以某一OPGW光缆线路工程设计为例, 提出在OPGW光缆线路设计中有关设计原则、光缆选型、光缆分段原则和光缆盘长配置等方面应注意的问题。
关键词：输电线路,OPGW光缆,设计
参考文献
[1]国家电力公司东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册第二版.北京:中国电力出版社, 2002
[2]110kV～750kV架空输电线路设计规范.GB50545-2010
[3]66kV及以下架空电力线路设计规范.GB50061-2010
[4]110～500kV架空送电线路施工及验收规范.GB50233-2005
[5]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.DL/T620-1997
[6]电力系统同步数字系列 (SDH) 光缆通信工程设计技术规定.DL/T5404-2007
复合光缆(OPGW) 篇3
电力通信系统是电网安全稳定运行的三大支柱之一, 其承载的信息如电网调度、电力通信、线路保护、安全自动控制等都直接关系到电网的安全。全力保障电力通信网的安全稳定运行是确保电力通信准确、可靠、及时、实时的必要条件, 因此, 较高的准确性、实时性、可靠性和耐“冲击”能力就成为电力通信网络所必须具备的特性。复用型光纤复合架空地线 (OPGW) 光缆是一种集架空地线和通信线功能于一体的电力特种光缆, 它既是输电线路防雷保护的避雷线, 又是传输信息的电力通信线;它不需要单独立杆塔、不占线路走廊, 节约了投资, 提高了线路走廊的利用效率, 具有可靠性和安全度高、使用寿命长等诸多优点, 故在电力系统中得到了越来越广泛的应用。
1 OPGW光缆常见故障分析
OPGW光缆的运行条件是比较恶劣的, 其随输电线路同时架设, 长度从几千米到上千千米不等, 沿途地形地貌、气象条件、环境因素会较复杂。外界因素所引起的长时间光缆振动、覆冰、舞动等现象都会致使光缆产生疲劳, 影响到光纤的传输性能甚至导致故障;此外, 雷击引起光缆断股、短路电流引起光缆温升等对OPGW光缆的安全稳定运行都有严重威胁。
1.1 覆冰导致OPGW光缆故障
线路覆冰在电力系统中一直以来都是一个难以解决的问题, 我国各类输电线路冰害事故已发生过上千次, 与输电线路同塔架设的OPGW光缆也必然面临同样的问题。相比较而言, OPGW光缆比输电导线更脆弱, 而光信号在光纤中的传输要求也比电能在输电导线中的传输更加严格;一旦光缆断缆, 修复就非常困难, 一般做法都是整段换掉;OPGW光缆长时间受力会造成内部光纤断股, 影响光信号的传输质量, 但光缆外表又是完好的, 这就非常具有隐蔽性。所以, 覆冰问题对OPGW光缆影响巨大, 极易造成故障。以2008年雪灾为例, 在这次大范围灾害性冰雪天气中, 全国许多地区电网的OPGW光缆受到严重损伤, 给受灾地区的电力供应带来严重影响。而长时间、高强度的冰雪天气也大大阻碍了OPGW光缆的抢修工作。据事后不完全的资料统计, 共有近40个地市的500多个县, 近30 000用户的用电受到影响;多个省电力公司的电力通信网OPGW光缆遭到不同程度的破坏, 如浙江500 kV故障OPGW光缆总长约180 km, 江西110 kV及以下约有400 km OPGW光缆发生故障, 国网跨区500 kV故障OPGW光缆约有150 km。
1.2 雷击导致OPGW光缆故障
雷击造成OPGW光缆断股是OPGW光缆故障的主要原因之一, 特别是在某些多雷地区, 雷击造成OPGW光缆断股故障时有发生。当OPGW光缆遭受雷击时, 能量较大的雷电会使光缆外层单丝熔化损伤, 由于外力如风造成的光缆振动及高压输电线路所具有电流效应, 最终将导致受损的光缆光纤断股。从目前OPGW光缆断股统计情况来看, 大部分断股都是由雷击引起的。在OPGW光缆断股后, 即使不影响其光通信、光保护性能, 也会使其机械强度和电气性能大幅降低, 若不及时发现予以修复或更换, 继续长时间运行必将对输电线路安全产生危害, 同时对电力系统通信、保护的可靠性造成威胁[1]。
1.3 外力破坏导致OPGW光缆故障
一些不可预知的外力, 如偷盗、运输车辆碰刮、强台风、猎枪、石场炸石等因素也会造成OPGW光缆断股, 并最终形成故障。
2 OPGW光缆的运行维护
2.1 运行管理模式
OPGW光缆是与高压输电线路同塔架设的, 它不仅传输通信信号, 还同时传输控制信号和继保信号。因此, OPGW光缆的运行管理涉及输电线路、电力通信、电力自动化、电力调度及继电保护5个不同的专业。对于输电线路专业来说, 必须保证OPGW光缆的电气、机械特性符合要求。在这方面, 输电线路部门已有非常成熟和完善的管理模式, OPGW光缆的线路运行管理可以完全套用。而电力通信、电力自动化、电力调度及继电保护4个专业主要是使用OPGW光缆作为其传输介质, 它们必须要在光缆两侧保证信号的正常传输运行, 故需对OPGW光缆内光纤传输衰减、终端活接头衰减、光纤接头衰减和OPGW光缆色散等指标进行监控。由于电力通信部门的运行管理模式同样很成熟和完善, 因此上述4个光通信指标可以由电力通信部门进行监控的实际操作[2]。综上所述, OPGW光缆的运行管理模式应该是输电线路专业与电力通信专业管理模式相结合, 由这2个部门共同来负责OPGW光缆的运行维护。
2.2 运行与维护的分界点
在OPGW光缆所组成的通信网络中, 都是在变电站构架处通过构架终端接线盒将OPGW光缆连接至非金属引入光缆, 从而进入通信机房的。因此, 将运行管理与维护的分界点设置在OPGW光缆构架终端接线盒是比较合适的。一般来说, 分界点向站端侧的引入光缆、尾纤 (活动连接器) 、通信机房终端接头盒、线路中所有的室外光缆接头盒、光配线架 (含适配器) 及整个光缆中的光纤通道, 均由电力通信部门或继电保护部门负责运行管理和维护;分界点向输电线路方向的OPGW光缆由输电线路部门负责日常运行管理与维护[2]。
2.3 OPGW光缆日常运行维护的内容
光缆线路巡查工作和系统光纤测试是OPGW光缆日常运行维护的最主要内容。 (1) OPGW光缆线路巡查。定期巡视检查是OPGW光缆运行维护的常用方法, 一般来说每月至少要巡线一次, 在气候反常或有特殊情况时应适当增加巡线次数。输电线路部门可将OPGW光缆的定期巡视与输电线路巡查同时进行。在巡查过程中要注意查看OPGW光缆有无吊挂现象、表面有无异物、光缆与其他电力设施的间距有无变化、光缆弧垂有无变化, 检查防振锤、防振鞭、防舞鞭等是否有滑移、脱落现象[3]。 (2) OPGW光缆定期系统光纤测试。在光缆竣工后一年时间内, 应对备用纤进行4次OTDR测试 (平均每3个月1次) ;在此之后, 应每年进行2次OTDR测试 (平均每6个月1次) , 以掌握光缆光衰减情况。此项工作应由电力通信部门执行, 将测试结果与竣工时的数据进行对比, 如发现中继段总衰减大于5 dB或每千米衰减大于0.1 dB, 则说明光缆出现异常, 应及时解决问题。要特别注意对中继段光纤通道的正反向OTDR信号进行曲线检查。 (3) 特殊区域的运行维护。在大跨越、多雷区、污秽区、舞动区、大风区、覆冰区、易受外力破坏区、滑坡沉陷区等可能对OPGW光缆的电气、机械和传输特性有影响的特殊区域, 应设立专责班组来加强OPGW光缆的运行维护, 以保证其安全可靠运行。
2.4 制定OPGW光缆及时检修与紧急抢修方案
(1) 及时检修。在日常运行维护过程中, 一旦发现如接头盒松动、防震锤 (鞭) 脱落、余缆松弛等问题, 就要及时进行检修。 (2) 紧急抢修。由于光缆线路原因造成的通信业务受阻断故障称为光缆线路故障。一旦出现故障, 首先要判断故障点是在站外还是站内, 在有条件的情况下应马上实现系统自动切换或倒换。在SDH未建立网管系统或有迂回线路但尚未建成自愈环网的情况下, 则需调度线路或人工倒换。当没有迂回线路可供调度又确定为光缆线路故障的情况下, 就需要紧急抢修。目前OPGW紧急抢修临代方案主要有以下2种:1) 断股处理。当发现OPGW光缆断股时, 为避免进一步扩大故障, 可采用专用修补、护线条予以抢修。在故障威胁解除后, 再根据实际情况来判断断股经修补的OPGW光缆要不要进行更换[3]。2) 停电抢修。在具备停电条件的情况下, 建议安排停电时间来更换故障光缆。
3 结语
OPGW光缆是光缆与地线的结合, 通过与输电线路同塔架设, 可以大大节约线路走廊资源和建设费用, 故其在电力系统通信通道建设中发挥了越来越重要的作用。与此同时, 由于OPGW光缆一缆多用的特殊性, 也给其运行管理和维护带来了跨专业的技术障碍。因此, 在OPGW光缆的运行维护过程中一定要加强系统光纤测试和光缆线路巡查工作, 通过制定合理及时的检修方案和紧急抢修临代方案来解决、排除所发现的OPGW光缆故障。
摘要：介绍了OPGW光缆常见的故障类型和故障原因, 并从运行管理模式、运行与维护的分界点、日常运行维护的内容、检修抢修方案等多个方面对OPGW光缆的运行维护进行了研究。
关键词：OPGW光缆,故障,运行维护
参考文献
[1]陈飞鹏.OPGW断股原因分析及修复探讨[J].广东输电与变电技术, 2008 (6)
[2]谢书鸿, 吴斌.电力特种光缆的运行管理和维护[J].电力系统通信, 2007 (4)
复合光缆(OPGW) 篇4
光纤复合架空地线 (Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire, OPGW) 是把光纤复合在架空高压输电线路的地线中, 用以实现输电线路上的光纤通信, 这种结构形式兼具地线与通信双重功能, 是目前电力通信网中最主要、使用范围最广的传输方式。截止2013年底, 全国电力系统OPGW光缆长度已经超过40万km, 承载大量电网安全稳定控制、继电保护、调度自动化等电网控制信息以及企业经营管理信息, 在保障电力系统安全稳定运行、智能电网建设和企业经营管理方面起到了关键的作用[1]。由于OPGW从接头盒下来的导引光缆在设计、安装和维护上尚无统一的标准, 在运行实践中也暴露出较大的问题和隐患, 长期的运行给光缆的安全运行带来了较大压力, 需要从事电力通信人员给予关注和解决。本文就OPGW导引光缆运行现状和容易发生的问题和解决方案进行分析探讨。
1 OPGW导引光缆运行现状分析
OPGW在进入变电站后, 由构架引下至电缆沟地埋部分穿热镀锌钢管保护[2], 并穿绝缘套管进行绝缘, 两端做防水封堵, 钢管直径不应小于50 mm, 绝缘套管直径不应小于35 mm, 钢管弯曲半径不应小于15倍钢管直径;大部分老旧变电站OPGW导引光缆经由同一沟道/竖井进入通信机房光纤配线架 (Optical Distribution Frame, ODF) 。在长期运行中, 发现导引光缆面临3方面的问题和隐患: (1) 导引光缆引下钢管封堵结冰问题; (2) 地埋段光缆易遭外力破坏; (3) 所有导引光缆经由同一沟道进入通信机房, 一旦沟道发生火灾将导致光缆全断。目前变电站内各种电缆有电缆夹层、电缆沟等保护措施, 而导引光缆或裸露室外, 或浅埋地下, 运行环境差、受保护程度低, 使其极易受外力破坏, 致业务全断。故研究一套“三防”——防进水、防挖断、防业务中断的保护措施, 对现有隐患导引光缆运行环境进行优化改造, 完全杜绝外力破坏导致的业务全断。OPGW导引光缆引下及直埋入地如图1所示。
所有OPGW导引光缆经由同一沟道/竖井进入通信机房ODF (见图2) 。
2 OPGW导引光缆事故及原因分析
2.1 OPGW导引光缆事故
1) 某500 k V变电站光缆受结冰断裂。2010年某500 k V变电站XX线光缆逐步由光信号劣化, 衰减增大, 到业务彻底中断。通过对现场构架光缆引下钢管部位进行检查及分析认为:引下钢管封堵处因受光缆长时间拉力而逐渐破裂, 致使钢管内部积水;钢管埋放角度为电缆沟侧较高, 积水不能及时自动排除, 天冷结冰后挤压PVC管及光缆, 导致光缆中断。
2) 2012年某500 k V变电站接地网改造工程施工人员误将YY一线OPGW导引光缆挖断, 造成该线路光通信系统中断, 引起YY一线、YY二线各2套保护通道故障及YY地区部分厂站的调度电话、远动业务中断。
3) 2010年因某500 k V变电站站内土建施工造成ZZ二线导引光缆护管破坏光芯受损, 造成该线路光通信系统中断。
4) 国网安监[2012]198号提到[3], 2012年11月4日甘肃330 k V定西变运行人员在打开电缆沟道盖板检查沟道积水及排水情况时, 盖板不慎滑落掉入沟道内, 将其中2根光缆砸断, 导致一、二、三级骨干通信电路中断, 部分业务受到影响。
2.2 事故原因分析
分析以上典型故障, 暴露出在变电站导引光缆的设计、施工及运行管理上存在薄弱环节, 主要存在以下问题:
1) 导引光缆引下钢管的封堵做工粗糙, 易受腐蚀, 维修频率大;
2) 导引光缆浅埋处无警示标示, 且浅埋方式不能最大限度保护光缆;
3) 绝大多数导引光缆浅埋时未穿钢管保护, 仅采用PVC管, 在站内有其他施工情况下极易被误断;
4) 导引光缆敷设路由单一, 多条导引光缆经由同一沟道进入通信机房现象普遍存在, 如果沟道发生火灾或异物掉入, 极易造成多条导引光缆同时损伤。
3 安全运维优化策略实施的必要性
OPGW导引光缆是变电站继电保护、安全稳定控制、自动化、MIS、SCADA等所有重要业务的信号传输通道, 为了提高其运行可靠性, 杜绝其防外力破坏情况, 增强中断后应急处置能力, 并方便日常维护工作, 针对OPGW导引光缆进行全新设计, 为其提供一个安全、优质的运行环境。
该优化应以投资小、收益高、见效快为前提进行设计、改造。以提高OPGW导引光缆运行可靠性为目标, 首要工作是进行合理设计。各单位所辖变电站环境状况、运行条件参差不齐, 应有一个长期、循序渐进的改造过程。同时, 优化、改造过程中应确保现有业务的稳定运行和平稳过渡。
4 安全运维优化策略及实施措施
4.1 防进水结冰策略及实施措施
OPGW导引光缆在直埋入地前需穿入钢管, 光缆直径一般为10~15 mm, 钢管直径一般为50~80 mm, 因而在结合点存在一个很大缝隙。目前普遍的做法是在入口塞入封堵泥, 用自粘带包裹, 再用胶带粘贴牢靠。根据调查事故报告分析, 该方式存在很大安全隐患, 即运行一段时间由于气候原因容易开裂、进水、结冰, 最终导致光缆受冰压迫损伤。封堵口开裂如图3所示。
防进水结冰策略的实施措施是研制一种“变电站导引光缆防进水结冰装置”。该装置成锥桶状, 梯形切面可打开, 内置专利密封结构, 与管体一体成型, 无需安装, 操作简单。该装置选用高性能材料, 此材料在–135~–65℃可以保持密封。从梯形切面打开的两半装置在光缆引入缆的两侧盖合到一起, 小孔封禁导引光缆, 大孔封禁钢管, 装置外壁依次从上到下套上3个管箍。该装置的特点有:结构简单, 安装便捷;外壳采用ABS757工程塑料, 坚固耐用;随意安装, 气密性稳定;“0”维护, 并可重复使用;节约成本, 绿色环保。
这个装置可以解决导引光缆巡检工作中的三大问题:装置的气密性稳定和坚固耐用特点大大降低了导引光缆封口处进水、结冰情况;“0”维护和可重复使用的特点, 减轻了导引光缆巡检工作的耗时问题;基于以上2点, 减少了光缆引入缆巡检时使用绝缘梯的危险性。防进水结冰装置安装效果图及内部构造如图4所示。
4.2 防挖断策略及实施措施
4.2.1 策略1及实施措施
为避免站内其他施工对浅埋处导引光缆误断、误损伤等情况发生, 应在浅埋路径上方插入“此区域有光缆, 施工请注意”标识牌, 标识牌采用不锈钢制作, 安装时, 先小心挖开15~20 cm土方, 倒入少许水泥, 将支腿底部插入水泥, 上端盖回原土或草坪, 待水泥凝固后即可。以后在站内巡视和施工时, 可清晰看到该警示牌。该项目基本可避免因其他施工导致光缆被误断起情况发生, 但要完全杜绝外力破坏, 此方法还不够完善。
4.2.2 策略2及实施措施
目前变电站内各种电缆有电缆夹层、电缆沟等保护措施, 而导引光缆或裸露室外, 或浅埋地下, 运行环境差、受保护程度低。为完全杜绝外力破坏事故发生, 应在OPGW/ADSS光缆所经龙门架底部至站内主沟道之间建设OPGW导引光缆专用沟道。导引光缆专用沟道设计如图5所示。
详细设计说明如下。沿OPGW光缆龙门架底部至站内主沟道挖沟, 深度为400 mm。光缆沟道底部采用C10素混凝土垫层, 垫层宽度840 mm, 高度100 mm。两侧壁砌砖 (规格MU10灰砂砖) , 采用M7.5规格水泥砂浆砌筑, 两侧壁厚度为120 mm, 高度300 mm。砌砖时砖缝中间插入L30 mm×30 mm角钢, 长度550 mm, 安装高度200 mm, 角铁与角铁安装间距1 200 mm, 用于托起光缆。两侧壁顶部抹灰, 规格C20素混凝土, 宽度120 mm, 高度100 mm, 用于增加两侧壁顶部强度, 不至于被盖板砸坏。龙门架底部光缆沟起始端留50 mm孔洞穿光缆外护钢管, 光缆沟与主沟道连接处穿D50钢管贯通。两端底部留排水孔洞, 一端在架构底部周围挖排水沟, 一端与主沟道贯通, 积水流入主沟道排水系统。盖板为钢筋混凝土材质, 规格680 mm×1 200 mm。
目前, “OPGW导引光缆专用沟道”在房山500 k V变电站率先实验, 已完成5条500 k V导引光缆沟道和5条220 k V导引光缆沟道建造。经过重新设计建造, OPGW引下光缆钢管不需要再直埋数十米进入站内主沟道, 避免由于渗水造成的光缆冻裂隐患。最重要之处, 该项目可完全杜绝站内其他工作中误断、误损伤光缆情况的发生, 实现OPGW导引光缆路由清晰可见, 该项目是在国家电网范围内首次应用于500 k V变电站通信系统的创新。
4.3 防业务中断策略及实施措施
随着电网建设发展, 在变电站内的改扩建间隔、接地网改造、电缆沟道敷设和改造等工程逐年增多, 力度加大, 各种有规划的、无规划的、或预定的、或突发的室外施工不断进行, 每时每刻都在威胁着电缆沟内的光缆的安全, 光缆损伤和阻断事故难以避免 (例如甘肃事故) 。光缆阻断时, 在较好的现场条件下, 从阻断到完全修复一般需要6~10 h, 这对光纤传输所造成的通信损失是严重的。如果光传输系统都能有可靠的物理光缆双路由互相保护, 即使发生光缆断裂, 都能保证通信信号改由其他光缆路径传输 (通信设备网管可完成切换) , 不会造成严重的不良影响[4]。
以房山500 k V变电站为例, 有大房三线OPGW (房山500 k V变电站—大同二电厂) 、安房一线OPGW (房山500 k V变电站—安定500 k V变电站) 、房慈一线OPGW (房山500 k V变电站—慈云500 k V变电站) 、房慈二线OPGW (房山500 k V变电站—慈云500 k V变电站) 。其中房山2—大二3经由大房三线OPGW, 房山1—安定1经由安房一线OPGW, 房山1—慈云1经由房慈一线OPGW, 房山2—慈云2经由房慈二线OPGW。房山500 k V变电站由于历史原因, 500 k V设备区至通信机房仅有一条沟道, 该沟道使用年限已超过20年, 运行环境极差, 一旦发生火灾、盖板掉入、小动物啃咬等事故, 可直接导致沟道内OPGW导引光缆全断。房山站NEC系统拓扑及双路由设计如图6所示。
2013年, 国网冀北电力有限公司对房山500 k V变电站通信机房至500 k V、220 k V设备区沟道进行重新设计, 在2条物理完全隔离沟道内重新敷设OPGW导引光缆, 切改准备工作已经就绪, 待相关线路停电检修或上报光缆中断申请审批通过后可进行切改。切改完成后, 大房三线OPGW导引光缆和房慈二线OPGW导引光缆运行于一条路由, 安房一线OPGW导引光缆和房慈一线OPGW导引光缆运行于另一条路由, 一旦大房三线OPGW导引光缆断裂, 房山2—大二3业务可切换至房山2—房山1—安定1—易县—浑源1—浑源2—大二1—大二2—大二3;安房一线OPGW导引光缆断裂, 房山1—安定1业务可切换至房山2—大二3—大二2—大二1—浑源2—浑源1—易县—安定1;而房慈一线OPGW导引光缆和房慈二线OPGW导引光缆本身互为主备光缆, 一条断裂绝不会影响房山500 k V变电站至慈云500 k V变电站业务传输, 进而确保河北省北网和南网间业务正常运行。
5 结语
本文对OPGW导引光缆进行全程运行环境优化研究, 实施“三防”策略, 其中“OPGW导引光缆专用沟道”和“导引光缆钢管封堵装置”为国网冀北电力有限公司2013年重点创新项目, 已获得国家实用新型专利。目前各变电站运行环境、运行条件不同, 应根据现有条件、技术对OPGW导引光缆运行环境进行逐步改造, 确保OPGW最大限度发挥自身传输优势, 为电网的安全运行提供优质、安全的传输通道。
参考文献
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[2]DL/T 5344—2006.电力光纤通信工程验收规范[S].2006.
[3]国家电网公司安监部.关于进一步加强变电站内光缆等通信设施安全工作的通知[R].2012.
复合光缆(OPGW) 篇5
OPGW光缆线路巡检及例行试验是电网设备状态评价中的重要部分之一。OPGW光缆无腐蚀、抛股、断股、损伤和闪络烧伤, OPGW光缆无异常振动是巡检和试验的重要内容, 这种异常工况的主要动因是微风振动对光缆的作用, 极端情况下, 微风振动会导致光缆出现疲劳断股, 给电网的安全稳定工作带来隐患[1,2,3,4,5,6]。
工程上, OPGW光缆微风振动采用在线监测系统进行测量[7,8,9]。目前普遍采用位移传感器直接测量位移或者对速度传感器进行积分计算位移两种方法[11], 以上两种方法都可以测量OPGW光缆的振动幅度, 受传感器测量精度的影响基本存在响应慢、测量精度偏低、价格昂贵等问题, 对实施推广形成不利条件。
TRIZ理论, 是由原苏联的G.S.Altshulle团队对全球250万件专利进行分析后, 提出的发明创新理论。在OPGW光缆状态监测中借助TRIZ理论引入技术创新, 有助于提高对OPGW光缆工况的评价准确度, 为电网通信系统的安全运行提供新的技术保障。
2 OPGW光缆线路微风振动的计算和监测模型
OPGW光缆线路的微风振动通过光缆的动弯应变值进行分析, 光缆的动弯应变往往通过光缆的弯曲振幅进行计算。目前国内外主要采用理论计算[10,12,13]和现场测量的方法取得光缆的弯曲振幅值[1,2,3,4,5,6]。
2.1 光缆线的横向振动动力模型
根据达朗贝尔原理, 光缆线横向振动的动力方程如下所示:
由于微风激励力p (x, t) 近似具有稳定特性, 光缆线稳态振幅具有谐波特点, 表示为以下形式:
代入式 (1) , 有
式中主要参数有:y 0为光缆线的微风振动振幅, x为沿光缆线长度方向的空间坐标, t为时间, p (x, t) 为单位长度上的微风激励力, fdi防振器对光缆线的作用力, f为微风振动频率;L为光缆线档距;g为重力加速度;j为虚数单位;D为光缆线的直径。
对式 (3) 求解可得到光缆线路的微风振动振幅y。0
2.2 相对振幅法的微分模型
设光缆线无刚度、无阻尼, 按驻波方式振动, 则位移的力平衡方程表示为微分形式, 如下所示:
线夹出口光缆线所承受的动弯曲应变值与弯曲振幅的关系如下所示:
上式中主要参数是:εb为动弯应变值, y0为光缆线的微风振动振幅, p=T/EI为张力与弯曲刚度的比值, x为距光缆线端部距离, x 0为线夹固定端点距光缆线端部距离, d为光缆线外层股径, β为振动角度。
式 (5) 表明, 当光缆线d、刚度EI均为常数时, 光缆线所承受的动弯曲应变εb与相对振幅y0是线性关系。
由以上模型可见:光缆线的动弯应变值通过与光缆线的弯曲振幅转换公式间接得到, 在光缆线的状态评价中并不直观;而光缆线的弯曲振幅值在工程上往往通过光缆线微风振动采用在线监测系统进行测量。由于传感器的测量精度影响, 目前采用位移传感器直接测量位移或者对速度传感器进行积分计算位移的方法, 存在响应慢、测量精度偏低、价格偏贵等问题。
3 OPGW光缆线的微风振动在TRIZ域中的制导优化过程
3.1 光缆线微风振动过程的要素分析
在现有分析和测量中, 视光缆线的微风振动的影响为一个系统, 描述模型可由光缆线的微风振动动力方程、力平衡方程等表述;工程上的监测测量系统模型则由弯曲振幅法的测量装置直观描述, 二者的描述对象和机制相同, 即通过力与光缆线的相互作用模型进行分析和计算。
对光缆线微风振动模型进行创新制导优化分析, 根据TRIZ理论体系中的物-场模型, 光缆线的微风振动模型可以通过物-场模型表述:两个物质和一个为场的三元件系统。如图1所示, 力场F通过风荷载引起的微风振动作用于光缆线并影响光缆线。
由于力场通过风荷载作用于光缆线, 因此图1所示映射模型的相关参数可以用表1进行描述。
3.2 TRIZ域的制导模型及优化过程
利用TRIZ的物-场模型创新方法对图1的模型和表1的参数进行制导优化, 制导优化的路线如表2所示。
利用表2的物-场模型的TRIZ制导对图1进行分析, 可以得出对微风振动“光缆线的动弯应变值”进行制导优化的可能方式是针对“效应不足完整模型”的TRIZ制导路线:
a.用另外的场来代替原来的场;
b.增加另一个场来强化有用效应;
c.引入一个物质S3并加上一个场F2来提高有用效应。
利用TRIZ的76个标准解[14]对以上的TRIZ制导路线寻求进一步的具体解法。TRIZ针对物-场模型提出了详细的76个标准解, 标准解的分类及应用如表3所示。
采用TRIZ的76个标准解进行具体解法的流程如图2所示。
通过制导优化得出制导优化的具体方法为以下5个:
a.解法No.50:利用系统中出现的已知科学效应, 通过观察效应的变化, 决定系统的状态;
b.解法No.51:假如系统不能直接或通过场测量, 则测量系统或要素激发的固有频率来确定系统变化;
c.解法No.59:代替直接测量, 可测量时间或空间的一阶或二阶导数;
d.解法No.65:利用环境中已存在的场;
e.解法No.64:使用一种场来产生另一种场。
4 TRIZ优化制导后的光缆线路监测系统实现
4.1 TRIZ制导优化后的逆映射过程
将上述的5个制导优化的方法逆映射回光缆线微风振动系统, 经过与2.1中的微风振动的计算模型和监测模型进行合并分析, 得出两种创新方法:
a.动弯应变值的获取通过“测量时间或空间的一阶或二阶导数”;
b.微风振动对光缆线的影响通过“使用一种场来产生另一种场”进行状态评估。
光缆线的动弯应变值与弯曲振幅成线性关系, 从力场角度看, 光缆线的微风振动是一种机械波动, 可以简化为平面简谐波动, 因此可以从另一种场来评估动弯应变值。
对于弯曲振幅值, 可表示为下面的公式:
应用创新方式1“测量时间或空间的一阶或二阶导数”:光缆线的纵向加速度的表达式为:
式中:Ya为最大弯曲振幅;a为加速度变化值;x为振幅变化值;ω=2πf为角速度, f为波动频率Hz。
弯曲振幅Y a与线夹出口光缆线所承受的动弯应变值为:
式中主要参数是:εb为动弯应变值, a为加速度变化值。
通过测量加速度a, 可以得到弯曲振幅Y a, 根据弯曲振幅就可以得到动弯应变值。而在工程上监测加速度变化要比监测弯曲变化容易实现, 因此工程上可以采用新的方式来监测弯曲变化。
应用创新方式2“使用一种场来产生另一种场”:将光缆线的微风振动通过电磁场进行分析, 即微风振动可以通过频域来进行分析评估, 进而形成对光缆线状态评价的新判据。
4.2 微风振动监测系统的创新实现和数据分析
通过上述分析, 设计出新的微风振动监测系统, 通过监测OPGW光缆线的加速度来监测微风振动对光缆线的影响。方案中的创新是在距光缆线夹89 mm处安装上一个纵轴加速度传感器测得加速度传感器的变化数据。
图3所示监测系统是通过距线夹89 mm处安装的一个纵轴加速度传感器 (±10 g) 测得加速度传感器的变化数据。系统采集到的加速度传感器变化数据, 经过AD采样后变为数字信号;把这些数据带入到傅里叶变换中即可算出微风振动频率。这些数据绘制成的曲线形成了光缆线路产生微风振动加速度的曲线 (振动的波形) , 微风振动加速度的曲线 (振动的波形) 通过傅立叶变换得到振动的幅值特性、得到振动变化频率。形成电磁场下的微风振动特性曲线。
以下给出了新的监测系统实现后取得的部分数据 (表4) 及部分分析结果, 包括加速度数据、加速度时程曲线。
图4是监测系统取得的线路加速度时程曲线。
通过“使用一种场来产生另一种场”, 微风振动在时域和频域的特性如图5、图6所示。
对以上数据进行评估, 就可以得到创新后的光缆线路的评估结果。
4.3 数据应用评价结果
通过时域统计和频域分析, 对获得的数据评价结果是:
(1) 某光缆线的微风振动在线监测系统运行正常, 得到的数据可靠, 其中时域幅值和频率误差均小于3%;但系统传感器稍有零点漂移;如:计算得到的微风振动的1阶主频率为56.11 Hz, 监测系统分析的固有频率为54.69Hz, 相对误差<2.5%;
(2) 该光缆线的微风振动幅值在许用范围之内, 满足运行安全的要求。
5 结束语
设备状态评估有利于减小设备故障造成的影响, 但是设备状态评估是一项庞大的系统工程。OPGW光缆只是众多设备中的一个组成部分。本文通过引入TRIZ创新理论在OPGW光缆线路状态检修和评估方面给出了创新方法, 并得到了可用的数据和结果, 为光缆线路的巡检和状态评估进一步精细化提供了新的方法, 有助于提高设备状态评估的精细度和准确性。
摘要：微风振动是影响大跨越架空OPGW光缆线路正常工作的主要危害之一。极端情况下, 微风振动会导致OPGW光缆线路出现疲劳断股, 给电网的信息传输带来危害。国网电力公司在开展的设备状态评估工作中, 针对OPGW光缆线路采用了TRIZ理论于OPGW光缆线路的微风振动影响分析, 利用TRIZ的物-场模型等创新方法建立了相关的模型和创新流程, 提出了新的微风振动监测方法, 通过在大跨越OPGW光缆线路上实施的监测装置和对取得数据的验证分析, 为OPGW光缆线路的状态监测和评价提供了新的手段。
复合光缆(OPGW) 篇6
在目前国际光纤通信发展以及结合我国国情的前提下, 光纤通信技术在我国应用发展的态势强劲, 尤其是在输电线路通信方面。本文就目前主要采用的ADSS与OPGW两种光缆在施工与运行中的优缺点展开论述, 以供业内人士参考。
1 光纤通信技术原理
光纤通信是利用了光信号在光导纤维中传播的全反射原理。光纤有内、外两层材料, 其中内层是光密介质, 外层是光疏介质。光在光纤中传播时, 在两层材料的界面将发生全反射, 通过多次反射, 把携带的信息传到对端。
2 光纤通信技术在输电线路中的应用
2.1 结构方面ADSS与OPGW光缆优劣性比较
ADSS是All Dielectric Self-Supporting (全介质自承式) 的缩写。全介质即光缆所用的是全介质材料。自承式是指光缆自身加强构件能承受自重及外界负荷。目前通常采用强度较高的橡胶材料承受杆塔间的水平应力, 因为是自承式, 所以其机械强度举足轻重;使用全介质材料是因为光缆处于高压强电环境中, 金属金具的尖端很容易产生放电, 必须能耐受强电的影响;由于是在电力杆塔上架空使用, 所以必须有专用的预绞式金具和配套的挂件将光缆固定在杆塔上。即ADSS光缆有三个关键技术:光缆机械设计、悬挂点的确定和配套金具的选择与安装。
OPGW光缆, Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire (也称光纤复合架空地线) 。把光纤放置在架空高压输电线的地线中, 与输电线路架空地线同时设计安装, 一次完成架设, 用以构成输电线路上的光纤通信网, 这种结构形式兼具地线与通信双重功能, 一般称作OPGW光缆。
2.2 施工方面ADSS与OPGW优劣性比较
由于两种光缆的材质和架设位置不同, 所以施工工艺有较大区别。ADSS光缆具有重量轻、绝缘性能好、施工方便的特点, 但机械强度相对较低。OPGW光缆和钢绞线材质相近, 施工工艺和钢绞线工艺相近, 但在施工中应注意对光缆的保护。
ADSS光缆技术出现较早, 在光缆建设初期被大量应用。因其绝缘性能, 又架设在导线下方, 故可以带电施工, 并且技术已很成熟, 目前在电力系统得到广泛应用。ADSS光缆在结构、性能、安装、维护等各方面所具有的独有特点, 使其成为电力用户热衷的缆种。ADSS光缆因为可以带电施工, 还广泛应用在旧线路改造上。由于其绝缘性能较高, 跨越带电的低压线路时可以不停电施工, 避免了很多停电手续。当跨越道路时, 由于其重量较轻, 可适用孤立档, 可以快速施工, 避免了长时间交通阻断。在跨越特别困难时, ADSS光缆还可以像电缆一样入地, 钻过跨越物, 但应做好相应的防护措施。在施工方面ADSS光缆有明显的优势。
OPGW光缆施工较为复杂, 一般应用在新建线路上。施工工艺和钢绞线工艺相近, 但在施工中应注意对光缆的保护。OPGW光缆多采用预绞式金具和杆塔相连, 接头一般选择在机械强度较高的耐张杆塔上, 并留有足够的长度, 便于光缆接续人员在地面连接。当有施工改造时, 也可以展放余缆。如老线路加装OPGW光缆需长时间停电, 使系统的可靠性降低。新架设的光缆必须对杆塔强度进行重新验算, 必要时进行补强。
2.3 电气方面ADSS与OPGW光缆优劣性比较
由于两种光缆的架设位置不同, 电气方面的要求也有所不同。由于ADSS光缆运行采用松弛应力架设, 当大风天气时, 会接近导线, 要求其本身具有绝缘性能。OPGW光缆架设于导线上方, 应与导线保证足够的安全距离。
ADSS光缆长期运行时电腐蚀会破坏其绝缘外层, 并且这些作用会在污染较重地区加大, 时常发生断缆事件, 这就要求安装时挂点的选择位置在满足交叉跨越要求的同时, 尽量远离带电体。一般电腐蚀主要发生在金具末端与光缆接触的位置。此外, 由于电容的耦合, 在外护套上会产生感应电流, 在水珠和尘埃的作用下易发生电弧损坏电缆。另外在双回线路上选择安装位置时, 要考虑当一回线路停电时场强的变化带来的影响。因此, 必须根据导线在杆塔上悬挂结构的场强分布图, 计算输电线路的电场强度。结合塔形结构、耐张强度、施工合理性, 光缆的弧垂及光缆与电力线路, 公路、铁路、建筑物的距离, 来综合确定光缆的悬挂点, 并尽量采用AT外护套。
OPGW光缆由于承担地线的作用, 所以必须承受雷击放电电流, 其造成的温升对OPGW光缆影响很大, 应采取接地措施限制。近年来, OPGW光缆断股的事件时有发生, 这就要求我们严把产品质量, 单丝连接的质量应加强。OPGW光缆在档中还应保持与导线有效的安全距离。OPGW光缆由于光纤安装在钢绞线内部, 具有抗电磁干扰、自重轻等特点, 它可以安装在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题。因而, OPGW光缆具有较高的可靠性、优越的机械性能、成本也较低等显著特点。这种技术在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济。
2.4 运行方面ADSS与OPGW光缆优劣性比较
两种光缆在运行方面相比, ADSS光缆与OPGW光缆承担的通讯作用是相同的, 但OPGW光缆同时承担着防雷作用。
ADSS光缆在输电线路上多为后架设在杆塔上, 杆塔一般应进行补强处理, 由于其受电腐蚀影响较大, 挂点位置的选择应尽量远离带电体。考虑其机械性能、防震性能及电腐蚀的综合效应, 不易在沿海大档距输电线路中采用。沧州地区沿海线路较多, 光缆发展初期架设了很多ADSS光缆线路, 满足了通信的要求, 但随着运行的发展产生了很多问题: (1) 后加装ADSS光缆的杆塔强度未补强, 造成了很多铁塔主材变形现象, 由于ADSS光缆支架架设在杆塔上, 杆塔受力增加, 所以加装前必须重新对铁塔进行受力计算; (2) 由于沧州处于沿海, 潮湿的空气中夹杂了大量的盐分, ADSS光缆架设高度一般较低, 致使带有盐分的水珠长期积累在ADSS光缆上, 产生严重的盐分高电腐蚀现象严重; (3) 沿海风力较大, 造成了多次ADSS光缆断线事故, 在断线的同时由于巨大的冲击力, 继而形成了ADSS光缆缠绕导线造成导线短路, 或倒塔的严重事故。我们逐步对铁塔采取了补强措施, 避免了倒塔事故, 但ADSS光缆断裂事故时有发生。拆除ADSS光缆更换OPGW光缆是解决问题的最终方案; (4) ADSS光缆另外一个致命的缺点就是发生火灾时, 容易被烧断, 不建议在火灾多发区使用。 (5) ADSS光缆的运行寿命低, 一般运行10年左右的光缆的机械强度普遍降低, 发生断裂故障数量急剧增加。所以如果想长期使用, 不建议采用。多数用于临时过渡或短期应急使用。
OPGW光缆在运行中发生故障的概率较低, 主要有以下几个方面问题: (1) 加装OPGW光缆的杆塔强度未补强, 造成了很多铁塔主材变形现象, 由于OPGW光缆的直径一般大于普通钢绞线的直径, 致使原架空地线更换OPGW光缆后受力增加, 所以更换前必须重新对铁塔进行受力计算; (2) OPGW光缆断股造成与导线短路, 造成断股的主要原因是断股和单丝连接时焊接质量部满足要求。OPGW光缆断线对系统的影响是很大的, 如在220k V及以上线路发生断股, 停电造成的损失是巨大的。应及时申请停电更换, 同时对全线光缆进行检查, 发现问题, 立即处理; (3) 近年来在运行中发现, 防震锤跑位现象较为严重, 值得引起大家的关注, 应改变目前的防震措施, 探寻新的防震措施, 保证光缆的安全运行。目前已经有线路采用预绞丝防震锤, 防止防震锤跑位现象的发生。但此项技术还没有经过时间的考验, 可能会带来新的运行问题, 还没有大面积推广使用; (4) OPGW光缆运行寿命较长, 运行稳定。由于其固定在坚硬的钢绞线内, 受外界环境的影响较小, 可长期运行, 随线路的老化退役。OPGW光缆发生故障概率虽相对较小, 但一但发生故障就会引起线路跳闸, 甚至倒塔事故。只有在生产质量的施工质量上严格管理, 才能改变目前的现状。
3 实例分析
某企业利用已有线路架设一段通信光缆, 路径长度2km, 线路不能长时间停电, 那就需要用ADSS光缆。应进行铁塔补强计算, 并进行大档距ADSS光缆的摆动计算。
若是沿海企业新建一段2km线路, 考虑到运行的安全性和防盐分的腐蚀性, 考虑用OPGW光缆, 并进行铁塔补强计算。
4 结束语
通过对ADSS和OPGW光缆在不同方面的比较分析, 便于我们在选材时正确选择。输电线路对电力通信可靠性的要求越来越高, 电网企业在设计、选型时要根据光缆的不同结构、性能、视地形, 具体环境, 选用不同类型的光缆, 满足运行管理的要求, 以获得最佳的性价比。
参考文献
[1]江月松.光电技术与实验[M].北京:北京理工大学出版社, 2007.
[2]张卫钢.通信原理与通信技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2003.