OPGW在電力通信網中的應用

2013-10-12 10:14:34 中國電力網　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、安全系數高等優越性能，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、安全系數高等優越性能，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，可節約大量的施工費用及運行費用，在電力通信網中得到廣泛應用。該文從OPGW的定義出發，對OPGW的基本特點進行了分析，總結了在施工中應注意的問題。

關鍵詞：OPGW；電力通信網；光纖

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

光纖復合架空地線（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，利用電力系統特有的架空線路資源發展通信網絡，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、自重輕等優越性能，使其適合于在輸電線路上建設光纖通信網，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80年代初，OPGW以其優越的機械、電氣性能及良好的經濟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入發展的黃金時期，隨著國家三峽工程、西電東送工程和城網、農網改造建設的投入，對新一代通信傳輸技術提出了更高的要求。隨著電力系統對安全穩定和自動化的要求越來越高，以OPGW為骨干傳輸媒介組成SDH環網為行政調度、遠動自動化、繼電保護通道、電網安全自動控制系統等數字信號傳輸提供主要通道將得到推廣和發展，OPGW將得到廣泛應用。

1 OPGW的定義

OPGW是光纖復合架空地線，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）：由光纖及其保護材料構成的OPGW部件。保護材料可以是金屬或非金屬，它可構成OPGW的承力部分和傳輸電流部分。

額定拉斷力（rated tensile strength-RTS）：OPGW結構的計算拉斷負荷。

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

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

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

2 產品型號

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

3 OPGW的結構

OPGW應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符合GB/T 9771的規定，多模光纖應符合GB/T 12357的規定。為了便于區別，光纖和光纖單元應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，保護光纖免受環境影響，免受縱向收縮、沖擊、扭轉、拉伸等機械力和長期熱效應及潮氣引起的損壞，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規定的鋁鎂硅系合金圓線。符合GB/T 3428-2002規定的鍍鋅鋼線。符合GB/T17048-1997規定的硬鋁線。符合GB/T 17937-1999規定的鋁包鋼線。

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，油膏的性能應符合IEC 61394：1997的規定。

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

4 性能特性

OPGW的一般特性參數都與桿塔距離、弧垂要求、冰荷、風荷和懸掛點的允許張力有關。

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

按照以上參數試驗后，OPGW應達到以下標準：

進行抗拉試驗時，當OPGW承受的拉力不大于RTS的95%時應無任何單線破斷。

進行其它試驗后，OPGW應無明顯機械損傷，如松股、呈鳥龍狀或斷線，光纖衰減應無明顯變化。

OPGW的環境適應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℃；進行滲水試驗后，光纖衰減應無明顯變化。

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。進行電氣試驗后，應達到以下標準：

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

試驗后，OPGW中的非金屬元件應無損傷；OPGW的任何組成部分（鎧裝層或光單元）達到的最高溫度應是短路期間承載導體最大允許溫度；若有線斷裂，OPGW的殘余強度應用余下的未斷線股計算，殘余強度應不小于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。目前國內外施工方法使用較多的是張力放線法。

新建線路：利用導線、地線安裝時的準備裝置，如張力牽引機具、跨越架、牽引繩、導引滑輪等，達到資源利用最大化的效能。傳統的安裝方法是通過張力機及牽引機的主牽引與助牽引的作用力。在控制系統的監控及導動下OPGW平穩放線，以10～20 m/s的速度較穩定的架設到各基桿塔上。安裝技術人員先進行耐張段的緊線，在觀察檔看尺度。驗證了弧垂張力表的數據后開始安裝耐張線夾，然后安裝懸垂線夾。接續測試后，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，為保護光纜上揚時不與滑車碰撞，需要打拉線緊固等。

老線路改造：需要準備所有的安裝工作所需的施工器具。主要是在設計階段對老線路的承載情況，包括原有地線的規格等的考慮非常關鍵。在施工中，比較方便的是可以利用原有地線作為牽引線，也通過張力機及牽引機的主牽引力與助牽引力的作用力，在控制系統的監控及驅動下使OPGW平穩放線。直升機施工法：有不少電力線路建設在崇山峻嶺之中，線路施工非常復雜及困難，需要先前開道、架設跨越架等施工費用水漲船高，現在又隨著直升機技術穩定性及可靠性的進步，電力系統也把目光投向了直升機OPGW施工。直升機施工不需要耗費大量人力在線路上，直接把人力運輸到各轉角塔，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，導引換下原地線。

6 OPGW光纜接續

光纜接續是OPGW光纜施工中一道重要工序，其質量好壞將直接影響線路傳輸質量，在已發生的OPGW故障中，接頭部位的故障發生率很高。故障的發生不僅取決于光纜連接護套的方式、質量，也包括內部光纖接頭增強保護方式、材料的質量，同時也與光纜接續工藝、接續人的責任心有關。OPGW光纜的接續方法基本同于普通光纜的接續，但也有不同之處，并且要求更加嚴格。

接續材料的質量要求：OPGW光纜因其與高電壓等級線路同桿架設，因光纜本身采用了耐電腐蝕材料，所以其接續護套也必須是經過鑒定的產品，除了應具備良好的防水防潮性及一定的機械性能外，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。

接續損耗要求：光纖接頭的連接損耗，應低于內控指標，且盡量做到邊接續邊測試，以確保每條光纖通道連接損耗達到設計要求。為有效控制光纜接頭的接續質量，熔接機提示的接續衰耗只能作為參考值，應采用光時域反射儀OTDR從兩個方向監測，接頭衰耗取其平均值。

7 結束語

OPGW光纜一般架設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，而且經常處于高溫、大風、覆冰等惡劣環境中，因此對OPGW光纜的電氣特性、機械特性和光纖特性等均有特殊要求。所以在電力通信網中應用OPGW時，用戶應與制造商緊密配合，根據實際情況，選擇合適的結構和材料。使OPGW的重量、外徑、承載截面、額定抗拉強度、最大允許使用張力、年平均張力等機械性能完全滿足要求。為現代化的電網提供高速、可靠的通信通道。隨著光纖通信的發展，相信作為特種光纜之一的OPGW，將會越來越多地應用于電力系統通信。

參考文獻

[1] GB/T 7424-2003. 光纖復合架空地線.

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

[3] 李如秀, 姚志剛. 光纖復合架空地線（OPGW）在輸電線路上的應用. 江西電力, 2002,（4）: 41～43.