1.前言

　　地線復(fù)合光纜通信是將光纖單元復(fù)合于送電線路地線內(nèi)，利用光纖單元開通通信通道。它隨高壓輸電線路一起架設(shè)，不需占用新的敷設(shè)走廊，是一種傳輸容量大、可靠性高、不受強(qiáng)電干擾的通信方式。由于地線復(fù)合光纜(OPGW)尚未有統(tǒng)一的生產(chǎn)系列型號，在工程使用中必須根據(jù)具體的使用條件向各生產(chǎn)廠家提出詳盡的技術(shù)要求。OPGW是集機(jī)械強(qiáng)度、電氣性能及通信功能于一體的特殊產(chǎn)品。一方面某些關(guān)鍵限定指標(biāo)(特別是在線路專業(yè)中使用的參數(shù))相互牽制，難于以其中少數(shù)幾項(xiàng)為條件勾勒出滿足要求的產(chǎn)品;另一方面由于不可能將所有限定過程羅列在技術(shù)規(guī)范中，即便產(chǎn)品的參數(shù)正確響應(yīng)，但該產(chǎn)品的整體特性能滿足要求只能通過設(shè)計(jì)人員進(jìn)行驗(yàn)算后確認(rèn)。

　　我院在九十年代末開始陸續(xù)完成了幾項(xiàng)的短距離OPGW工程。近年來隨著電力通信事業(yè)的發(fā)展，長距離、大容量OPGW工程接踵而來，對相關(guān)的線路專業(yè)提出了更高的要求。本文通過已完成的四個(gè)有代表性的工程實(shí)例，論述了在OPGW選型工程中如何按照具體條件提出限定和要求，提出應(yīng)注意的技術(shù)問題。ADSS光纜

　　2. 工程實(shí)例

　　最近幾年，上海電網(wǎng)完成的OPGW工程，主要有以下幾項(xiàng)：

　　1

　　220kV機(jī)場站進(jìn)線(唐鎮(zhèn)—機(jī)場)

　　OPGW-16B1/110

　　中心束管式

　　12/2.5+3/2.5+10/2

　　15

　　2

　　220kV春申—古美開斷環(huán)入泗涇站

　　OPGW-16B1/90(110)

　　層絞式

　　15/2.5+4/3.0+4.0/3.6

　　15

　　3

　　220kV吳涇八期送出線路

　　OPGW-16B1/110

　　層絞式

　　12/2.84+2/2.84+10.4/7.5

　　15

　　4

　　110kV 高東—高熱線

　　OPGW-16B1/100

　　層絞式

　　12/2.55+6/2.55+9.4/7.0

　　15

　　其中，220kV春申—古美開斷環(huán)入泗涇站OPGW及吳涇八期送出OPGW尚處于施工階段。唐鎮(zhèn)—機(jī)場站OPGW、吳涇八期送出線路、高東—高熱OPGW選型工作與線路本體工程同步進(jìn)行，OPGW選型條件較為寬松，其它工程則為老線路上改換地線，鐵塔的原始條件、塔頭尺寸和安全系數(shù)均已確定，對OPGW纜徑和最大運(yùn)行張力、安全系數(shù)、破壞強(qiáng)度、重量等相互關(guān)聯(lián)因素提出了一定要求。

　　但是通過對原有線路鐵塔進(jìn)行驗(yàn)算，并采取一定措施之后，在設(shè)計(jì)人員的努力后，又均滿足要求并保證工程及時(shí)進(jìn)行。

　　3. 限定值選擇

　　一般，在編制招標(biāo)技術(shù)規(guī)范前，應(yīng)結(jié)合線路本體的實(shí)際情況，確定是否需要架設(shè)良導(dǎo)體地線、良導(dǎo)體地線型號及架設(shè)長度，控制地線最大使用張力的檔距條件和塔頭尺寸，并確定適合的OPGW熱穩(wěn)定容量I 2 t和鐵塔荷載條件所能接受的最大使用張力的限定值，并將后者乘以3～5的系數(shù)，即可成為對OPGW額定破壞強(qiáng)度的限定值，對OPGW纜徑和纜重的限定值則可根據(jù)鐵塔的荷載條件確定。ADSS光纜

　　值得注意的是，OPGW纜重、纜徑和破壞強(qiáng)度往往是相互關(guān)聯(lián)，在限定條件下，OPGW的產(chǎn)品參數(shù)必須經(jīng)過相關(guān)的“檔距中防雷間距--最大使用張力--運(yùn)行安全系數(shù)”的驗(yàn)算。此類驗(yàn)算和短路電流分流驗(yàn)算一樣，對產(chǎn)品的廠家來說是無能為力的，只有通過設(shè)計(jì)驗(yàn)算確定。ADSS光纜

　　對一般新建220kV工程，上海電網(wǎng)OPGW限定值取熱穩(wěn)定值為 (25 KA)2 ·(0.2”) = 125 KA 2·S作為選型條件，以滿足系統(tǒng)要求。

　　4.光纖要求

　　上海電網(wǎng)一般采用美國康寧(corning)公司光纖，其性能可靠性高，參數(shù)應(yīng)符合下表規(guī)定。

　　幾何特性

　　1

　　模場直徑(在1310nm下)

　　9.30±0.50μm

　　2

　　模場不圓度

　　<6%

　　3

　　包層直徑

　　125.0±2.0μm

　　4

　　包層不圓度

　　≤2.0%

　　5

　　模場/包層同心度偏差

　　≤1.0μm

　　6

　　涂層直徑

　　245.0±10μm

　　7

　　包層/涂層同心度偏差

　　≤12.5μm

　　光學(xué)特性

　　1

　　運(yùn)行波長

　　1310nm或1550nm

　　2

　　衰減：1310nm

　　1550nm

　　<0.37dB/km

　　<0.25dB/km

　　3

　　零色散波長

　　1300nm～1320nm

　　4

　　色散：1285～1330nm

　　1270～1340nm

　　3.5Ps/(nm·km)

　　6.0Ps/(nm·km)

　　5

　　零色散斜率

　　0.092 Ps/(nm·km)

　　6

　　光纖截止波長-2m樣品

　　1190nm～1310nm

　　環(huán)境特性

　　1

　　使用溫度范圍

　　-30℃～+80℃

　　2

　　衰減-溫度關(guān)系

　　≤0.05dB/km

　　3

　　加速老化(70℃)的誘導(dǎo)衰減

　　≤0.05dB/km

　　對光纖，一般推薦采用單模光纖，并有較多芯數(shù)，為保持光纖長期工作可靠性，需進(jìn)行光纖的強(qiáng)度篩選。同時(shí)制造時(shí)保證合理的光纖余長，以滿足線路運(yùn)行中的光纖最小應(yīng)力要求?？紤]到因短路或雷擊引起的短時(shí)溫升，對光纖的耐熱性能有較高要求，對光纖涂覆材料和護(hù)套材料進(jìn)行優(yōu)化選擇。

　　5.機(jī)械性能

　　5.1 地線對OPGW的要求

　　a) OPGW對地線應(yīng)具有兼容性，即OPGW外徑、重量和機(jī)械特性與原有地線相配合以保證在風(fēng)荷、冰荷情況下安全可靠運(yùn)行。

　　b) 保證OPGW具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，使在允許的張力范圍內(nèi)，光纖不會因OPGW的伸長而受拉，影響壽命，增大損耗。

　　c)具有良好的熱穩(wěn)定性。

　　5.2規(guī)程對OPGW的要求

　　線路要求規(guī)定電線的強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)不小于2.5;電線的平均應(yīng)力(年平均氣溫狀態(tài)下)的上限不超過拉斷力的25%;防雷要求，在檔距中央導(dǎo)地線間的距離，應(yīng)大于或等于0.012倍檔距加1米的間隙，此狀態(tài)為大氣過電壓或雷電過電壓：氣溫為15℃、無風(fēng)、無冰。以導(dǎo)地線配合公式得到的應(yīng)力為已知條件，解狀態(tài)方程求出控制狀態(tài)下地線最大使用應(yīng)力;年平均運(yùn)行應(yīng)力。對照OPGW強(qiáng)度選擇型號。

　　6.復(fù)合光纜線長考慮和計(jì)算

　　復(fù)合光纜受制造和運(yùn)輸?shù)南拗疲?公里左右就要接頭一次，由于接頭不僅有拉力的接續(xù)，同時(shí)有光的連續(xù)。復(fù)合光纜的接頭對光的損耗很大，應(yīng)盡量減少中間接頭。因此，考慮計(jì)算好復(fù)合光纜的線長直接反應(yīng)到工程質(zhì)量和投資。OPGW光纜

　　6.1弧垂對線長的影響

　　實(shí)際情況，架空電線是一條懸鏈線。為了工程計(jì)算簡便，忽略懸鏈線高次項(xiàng)的影響，用拋物線來代替懸鏈線分析架空電線，工程設(shè)計(jì)是可滿足要求的。一般平丘地區(qū)，線長考慮比線路路徑長1.5%就可以了;山區(qū)考慮線長比路徑長3%;

　　6.2接頭對線長的要求

　　復(fù)合光纜中間接頭要引到搭腳，一般離地面7～10米處安裝接頭盒。每一根復(fù)合光纜從施工的角度考慮，其長度除耐張塔之間的線長外，還要多留一段。從以往的工程施工經(jīng)驗(yàn)看，只要計(jì)入中間接頭引下線的長度，就能滿足施工的要求。

　　7. 復(fù)合光纜對桿塔的影響和要求

　　由于復(fù)合光纜中間有一部分(鋁合金保護(hù)管內(nèi))基本不考慮抗拉強(qiáng)度，與普通地線相比，在相當(dāng)?shù)睦ο?，OPGW直徑會有所增大。在大風(fēng)狀態(tài)下，桿塔水平負(fù)荷加大。對于已有的桿塔就要相應(yīng)地減小水平檔距來使用。

　　8. OPGW的耐雷特性

　　當(dāng)雷擊地線時(shí)，雷電流流經(jīng)地線將引起OPGW線體瞬間發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)還可能造成斷股現(xiàn)象。雷電流引起OPGW發(fā)熱與短路電流熱容量計(jì)算相似。上海地區(qū)雷暴日數(shù)約40日/年，屬雷電活動較強(qiáng)烈地區(qū)，但目前尚缺少有關(guān)雷電參數(shù)取值僅根據(jù)SD119-84《500kV電網(wǎng)過電壓保護(hù)絕緣配合及電氣設(shè)備接地暫行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，雷電沖擊電壓波按波頭1.2uS，波尾50uS考慮，雷電流幅值取200KA，雷擊點(diǎn)在桿塔附近，OPGW分流系數(shù)按0.9考慮，經(jīng)計(jì)算流經(jīng)OPGW的雷電流熱容量遠(yuǎn)小于故障電流熱容量值。熱容量值主要取決于故障電流。

　　至于OPGW斷股問題，根據(jù)工程實(shí)際情況，按照廠家經(jīng)驗(yàn)，OPGW外層線股按能承受80庫侖雷電荷進(jìn)行選型，且其機(jī)械特性應(yīng)滿足工程的要求。

　　9. OPGW金具

　　OPGW光纜中包含數(shù)根光纖，光纖受壓及彎曲都將影響其傳輸特性及使用壽命。因此OPGW配套金具的設(shè)計(jì)及選用要求充分考慮OPGW所需的握固力并保證光纖不受壓力和彎曲應(yīng)力。

　　OPGW配套金具包括：耐張線夾、懸垂線夾、跳線線夾、OPGW接地線及固定引下線及防震錘等。配套金具一般應(yīng)向OPGW供貨廠家訂購，其安裝方法也由廠家提供，確保OPGW安裝后正常運(yùn)行。

　　10. 結(jié)束語

　　復(fù)合光纜芯數(shù)和允許短路電流的選擇是一般地線不存在的問題，選擇好芯數(shù)給系統(tǒng)通信留有發(fā)展余地，允許短路電流則影響到通信的可靠性;復(fù)合光纜長度考慮，可便于施工，減少中間接頭，提高通信質(zhì)量。OPGW投運(yùn)時(shí)間較短，故對OPGW結(jié)構(gòu)及性能認(rèn)識也較膚淺，尚須在今后的工作中進(jìn)一步認(rèn)識。相信在不久的將來，OPGW將為電網(wǎng)內(nèi)電話，調(diào)度繼保等信息提供優(yōu)質(zhì)通信通道，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。