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OPGW在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用

2013-10-12 10:14:34 中國電力網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
河北省電力公司高志欣 李志斌 摘要:OPGW是集通信及避雷線功能于一體的特種光纜,作為一種傳輸載體,具有抗電磁干擾、自重輕、安全系數(shù)高等優(yōu)越性能,有較長的使用壽命和較高的運行可靠性。由于
        河北省電力公司  高志欣 李志斌  

       摘要:OPGW是集通信及避雷線功能于一體的特種光纜,作為一種傳輸載體,具有抗電磁干擾、自重輕、安全系數(shù)高等優(yōu)越性能,有較長的使用壽命和較高的運行可靠性。由于它既是地線又是通信線路,可節(jié)約大量的施工費用及運行費用,在電力通信網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。該文從OPGW的定義出發(fā),對OPGW的基本特點進(jìn)行了分析,總結(jié)了在施工中應(yīng)注意的問題。

        關(guān)鍵詞:OPGW;電力通信網(wǎng);光纖

        中圖分類號:TM645 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:1003-0867(2006)10-0033-03

        光纖復(fù)合架空地線(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire-OPGW)是集通信及避雷線功能于一體的特種光纜,利用電力系統(tǒng)特有的架空線路資源發(fā)展通信網(wǎng)絡(luò),成為各國通信線路專家研究的新課題。由于光纜媒介具有抗電磁干擾、自重輕等優(yōu)越性能,使其適合于在輸電線路上建設(shè)光纖通信網(wǎng),被安裝在電力架空線路桿塔頂部,無需考慮最佳掛點、電磁腐蝕、人為破壞等不利因素,從20世紀(jì)80年代初,OPGW以其優(yōu)越的機(jī)械、電氣性能及良好的經(jīng)濟(jì)性和實用性在全球得到廣泛的運用。

       在我國,從“九五”期間電力部門就將其作為電力通信的主要傳輸媒介之一加以推廣,“十五”期間,我國電力光纖通信進(jìn)入發(fā)展的黃金時期,隨著國家三峽工程、西電東送工程和城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造建設(shè)的投入,對新一代通信傳輸技術(shù)提出了更高的要求。隨著電力系統(tǒng)對安全穩(wěn)定和自動化的要求越來越高,以O(shè)PGW為骨干傳輸媒介組成SDH環(huán)網(wǎng)為行政調(diào)度、遠(yuǎn)動自動化、繼電保護(hù)通道、電網(wǎng)安全自動控制系統(tǒng)等數(shù)字信號傳輸提供主要通道將得到推廣和發(fā)展,OPGW將得到廣泛應(yīng)用。

       1 OPGW的定義

       OPGW是光纖復(fù)合架空地線,是具有普通架空地線和光纖通信能力雙重功能的復(fù)合線。這只是一個概括的定義,它還包括以下表述。

         光單元(optical unit):由光纖及其保護(hù)材料構(gòu)成的OPGW部件。保護(hù)材料可以是金屬或非金屬,它可構(gòu)成OPGW的承力部分和傳輸電流部分。

        額定拉斷力(rated tensile strength-RTS):OPGW結(jié)構(gòu)的計算拉斷負(fù)荷。

        最大允許張力(maximum allowable tension-MAT):在預(yù)期最惡劣運行條件下的最大張力,一般推薦為RTS的40%。

        年平均運行應(yīng)力(everyday stress-EDS):OPGW在無風(fēng)無冰年平均氣溫的氣象條件下所承受的應(yīng)力。一般推薦為RTS的15%~25%。

        應(yīng)變限量(strain margin):在光纖無縱向應(yīng)變時OPGW能承受的最大應(yīng)變量。一般推薦這時OPGW所承受的拉力不小于RTS的60%。

       2 產(chǎn)品型號

        OPGW的型號由型式和規(guī)格組成,兩者之間用短橫線隔開。型式由英文名稱縮寫“OPGW”表示。規(guī)格由光單元中光纖規(guī)格、金屬導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積、額定拉斷力和短路電流容量組成。光纖類型的表示應(yīng)符合YD/T 908的規(guī)定,當(dāng)OPGW同時采用兩種或兩種以上的不同類型的光纖時應(yīng)分別表明光纖根數(shù)和類型并用“+”連接;金屬導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積以“mm3”為單位,截面積的值修約到以修約間隔為5的整數(shù);額定拉斷力以“kN”表示,修約到整數(shù);短路電流的容量以“kA2s”為單位,修約到小數(shù)點后1位。額定拉斷力和短路電流容量列在中括號內(nèi)并用分號隔開。

        3 OPGW的結(jié)構(gòu)

         OPGW應(yīng)由一根或多根光單元和一層或多層絞合單線組成。

        光纖:光單元中的單模光纖應(yīng)符合GB/T 9771的規(guī)定,多模光纖應(yīng)符合GB/T 12357的規(guī)定。為了便于區(qū)別,光纖和光纖單元應(yīng)著色或采用其它方式識別。

       光單元是能容納光纖的金屬管、塑料管或骨架槽,保護(hù)光纖免受環(huán)境影響,免受縱向收縮、沖擊、扭轉(zhuǎn)、拉伸等機(jī)械力和長期熱效應(yīng)及潮氣引起的損壞,光單元可以包含合適的阻水材料以保護(hù)光纖受潮氣和振動的影響。

       絞合單線可以是符合GB/T 1179-1999規(guī)定的圓形線,也可以是扇形、管形和Z形等異形線,可以是以下材料的一種或幾種混合:符合GB/T 8134-1997規(guī)定的鋁鎂硅系合金圓線。符合GB/T 3428-2002規(guī)定的鍍鋅鋼線。符合GB/T17048-1997規(guī)定的硬鋁線。符合GB/T 17937-1999規(guī)定的鋁包鋼線。

       外層絞合單線和所有的鋁包鋼線、鍍鋅鋼線均不允許有接頭。

       防腐油膏為了減少腐蝕,OPGW的絞合線上可以涂覆防腐油膏,油膏的性能應(yīng)符合IEC 61394:1997的規(guī)定。

       阻水材料在許多環(huán)境下,OPGW中應(yīng)使用合適的阻水材料來防止水或潮氣滲入光單元,阻水材料的性能應(yīng)符合YD/T 839.3-2000的規(guī)定。

       4 性能特性

       OPGW的一般特性參數(shù)都與桿塔距離、弧垂要求、冰荷、風(fēng)荷和懸掛點的允許張力有關(guān)。

       OPGW的機(jī)械性能包括額定拉斷力(RTS)、最大允許張力(MAT)、年平均運行應(yīng)力(EDS)、熱膨脹系數(shù)及負(fù)荷條件下的架線適用性。

       按照以上參數(shù)試驗后,OPGW應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):

       進(jìn)行抗拉試驗時,當(dāng)OPGW承受的拉力不大于RTS的95%時應(yīng)無任何單線破斷。

       進(jìn)行其它試驗后,OPGW應(yīng)無明顯機(jī)械損傷,如松股、呈鳥龍狀或斷線,光纖衰減應(yīng)無明顯變化。

       OPGW的環(huán)境適應(yīng)性包括最大允許溫度范圍和滲水性能。最大允許溫度范圍為-40~65℃;進(jìn)行滲水試驗后,光纖衰減應(yīng)無明顯變化。

       OPGW的電氣性能包括線性直流電阻、短路電流容量和耐雷擊性。進(jìn)行電氣試驗后,應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):

試驗期間,單模光纖在1550 nm波長下和多模光纖在1330 nm波長下衰減變化應(yīng)不大于1.0 dB/km。

       試驗后,OPGW中的非金屬元件應(yīng)無損傷;OPGW的任何組成部分(鎧裝層或光單元)達(dá)到的最高溫度應(yīng)是短路期間承載導(dǎo)體最大允許溫度;若有線斷裂,OPGW的殘余強(qiáng)度應(yīng)用余下的未斷線股計算,殘余強(qiáng)度應(yīng)不小于RTS的75%。

       5 OPGW施工方法

       雖然OPGW與地線在施工方法及施工要求方面無大的區(qū)別,但OPGW還同時承載整段長度的光纖,所以在壓折、彎曲和安裝上都有特殊的要求。目前國內(nèi)外施工方法使用較多的是張力放線法。

       新建線路:利用導(dǎo)線、地線安裝時的準(zhǔn)備裝置,如張力牽引機(jī)具、跨越架、牽引繩、導(dǎo)引滑輪等,達(dá)到資源利用最大化的效能。傳統(tǒng)的安裝方法是通過張力機(jī)及牽引機(jī)的主牽引與助牽引的作用力。在控制系統(tǒng)的監(jiān)控及導(dǎo)動下OPGW平穩(wěn)放線,以10~20 m/s的速度較穩(wěn)定的架設(shè)到各基桿塔上。安裝技術(shù)人員先進(jìn)行耐張段的緊線,在觀察檔看尺度。驗證了弧垂張力表的數(shù)據(jù)后開始安裝耐張線夾,然后安裝懸垂線夾。接續(xù)測試后,OPGW的安裝工作至此告一段落。值得注意的是在緊線時,尤其是高差角較大的情況,為保護(hù)光纜上揚(yáng)時不與滑車碰撞,需要打拉線緊固等。

       老線路改造:需要準(zhǔn)備所有的安裝工作所需的施工器具。主要是在設(shè)計階段對老線路的承載情況,包括原有地線的規(guī)格等的考慮非常關(guān)鍵。在施工中,比較方便的是可以利用原有地線作為牽引線,也通過張力機(jī)及牽引機(jī)的主牽引力與助牽引力的作用力,在控制系統(tǒng)的監(jiān)控及驅(qū)動下使OPGW平穩(wěn)放線。直升機(jī)施工法:有不少電力線路建設(shè)在崇山峻嶺之中,線路施工非常復(fù)雜及困難,需要先前開道、架設(shè)跨越架等施工費用水漲船高,現(xiàn)在又隨著直升機(jī)技術(shù)穩(wěn)定性及可靠性的進(jìn)步,電力系統(tǒng)也把目光投向了直升機(jī)OPGW施工。直升機(jī)施工不需要耗費大量人力在線路上,直接把人力運輸?shù)礁鬓D(zhuǎn)角塔,而后通過牽引繩牽引OPGW光纜,效率非常高。

       活線施工法:國外有部分著名線纜公司目前有一種最新的施工方法(簡稱活線施工法),即在不切斷鐵塔上原有線路的情況下,在鐵塔頂端架設(shè)OPGW線路的特殊施工法。這種OPGW光纜施工法也可稱為不停電施工法。這種施工法通過在線路上懸掛上下雙滑輪,基本上有10~20 m的間隔,滑輪中間穿接地導(dǎo)繩,牽引繩與OPGW在下滑輪中通過。待OPGW安裝后,再通過上下雙滑輪,導(dǎo)引換下原地線。

       6 OPGW光纜接續(xù)

       光纜接續(xù)是OPGW光纜施工中一道重要工序,其質(zhì)量好壞將直接影響線路傳輸質(zhì)量,在已發(fā)生的OPGW故障中,接頭部位的故障發(fā)生率很高。故障的發(fā)生不僅取決于光纜連接護(hù)套的方式、質(zhì)量,也包括內(nèi)部光纖接頭增強(qiáng)保護(hù)方式、材料的質(zhì)量,同時也與光纜接續(xù)工藝、接續(xù)人的責(zé)任心有關(guān)。OPGW光纜的接續(xù)方法基本同于普通光纜的接續(xù),但也有不同之處,并且要求更加嚴(yán)格。

       接續(xù)材料的質(zhì)量要求:OPGW光纜因其與高電壓等級線路同桿架設(shè),因光纜本身采用了耐電腐蝕材料,所以其接續(xù)護(hù)套也必須是經(jīng)過鑒定的產(chǎn)品,除了應(yīng)具備良好的防水防潮性及一定的機(jī)械性能外,同時也需具備一定的抗電腐蝕能力。接頭盒的壽命應(yīng)該要大于OPGW的使用壽命。

       安裝要求:為防止人為破壞,光纜接頭盒必須安裝在離地面6 m以上的位置,同時由于OPGW光纜的特殊性,需預(yù)留較多的余纜,余纜及接頭盒盡量選擇在易于盤放的地方如鐵塔的橫格面。接頭盒應(yīng)具有在桿塔上不打孔安裝和緊固的功能,固定必須美觀牢靠。

       接續(xù)損耗要求:光纖接頭的連接損耗,應(yīng)低于內(nèi)控指標(biāo),且盡量做到邊接續(xù)邊測試,以確保每條光纖通道連接損耗達(dá)到設(shè)計要求。為有效控制光纜接頭的接續(xù)質(zhì)量,熔接機(jī)提示的接續(xù)衰耗只能作為參考值,應(yīng)采用光時域反射儀OTDR從兩個方向監(jiān)測,接頭衰耗取其平均值。

       7 結(jié)束語

       OPGW光纜一般架設(shè)在高壓輸電線路的鐵塔上,線路檔距要比普通通信線路的檔距大10倍以上,而且經(jīng)常處于高溫、大風(fēng)、覆冰等惡劣環(huán)境中,因此對OPGW光纜的電氣特性、機(jī)械特性和光纖特性等均有特殊要求。所以在電力通信網(wǎng)中應(yīng)用OPGW時,用戶應(yīng)與制造商緊密配合,根據(jù)實際情況,選擇合適的結(jié)構(gòu)和材料。使OPGW的重量、外徑、承載截面、額定抗拉強(qiáng)度、最大允許使用張力、年平均張力等機(jī)械性能完全滿足要求。為現(xiàn)代化的電網(wǎng)提供高速、可靠的通信通道。隨著光纖通信的發(fā)展,相信作為特種光纜之一的OPGW,將會越來越多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)通信。

       參考文獻(xiàn)

       [1] GB/T 7424-2003. 光纖復(fù)合架空地線.

       [2] 胡先志, 鄒林森, 劉有信, 等. 光纜及工程應(yīng)用. 北京: 人民郵電出版社, 2001.

       [3] 李如秀, 姚志剛. 光纖復(fù)合架空地線(OPGW)在輸電線路上的應(yīng)用. 江西電力, 2002,(4): 41~43.
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責(zé)任編輯:廖生玨

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