基于OPPC架设经验的OPGW全线绝缘方案

　　摘要：目前OPGW主要采用逐塔接地方式，而在OPGW逐塔接地的情况下目前难以实现电流法融冰。降低地线损耗，实现地线融冰，需要对OPGW逐塔接地的敷设方式进行改进，本文通过借鉴OPPC工程架设经验，对OPGW的安装金具和接头盒进行设计，提出了一种基于OPPC架设经验的OPGW全线绝缘方案，为OPGW融冰提供基础。并根据线路融冰的实际需求，建议使用光纤光栅智能化监控系统，为线路运行监控、预警以及做出有效的融冰对策提供必要的数据依据。

　　关键词：OPGW OPPC 全线绝缘 智能监控

　　0 引言

　　目前OPGW主要采用逐塔接地方式，因线路导线与地线之间的电磁感应和静电感应，逐塔接地的避雷线及OPGW会引起地线之间以及地线与大地之间的环流，这样就会给线路带来电能损耗。改变地线接地方式，变为地线单点接地或分段单点接地，切断地线环流回路是降低地线环流和地线电能损耗最有效的方式。

　　地线单点接地或分段单点接地会在非接地侧引起电磁感应电压，线路较长、线路电流较大时感应电压将较高，故需要根据导线排列方式，合理分段、合理换位以降低OPGW及普通地线感应电压。此外，目前输电线路地线设计没有考虑融冰需求，在地线逐塔接地的情况下目前难以实现电流法融冰。地线单点接地或分段单点接地为融冰提供了可能。

　　结合输电线路地线环流节能降损、地线融冰的需求，提出OPGW全线绝缘方案。

　　1 OPGW全线绝缘方案

　　OPGW光缆的地线功能主要用于多雷电的夏季，而其需要融冰的时期多在天气寒冷的冬季，遵循季节气候变换的规律，我们做出如下构想：

　　目前的OPGW光缆采用逐塔接地的方式，金具直接将光缆挂接在塔上，同时利用跳线将导线接地，从而实现地线功能。若在金具与塔的挂点之间安装绝缘子并断开导电跳线就可以实现OPGW的全线绝缘。冬季在全线绝缘的OPGW线路上通电实现融冰，在夏季来临之前，接通跳线使OPGW继续实现地线功能。

　　1.1 绝缘电压等级选用方案

　　地线绝缘子的干、湿工频放电电压具有分散性，且保护间隙距离越大，分散性越大。目前规定地线绝缘子干、湿工频放电电压为8~30kV，能满足正常运行时地线与铁塔绝缘、线路故障和雷击时间隙放电的要求。

　　但考虑地线融冰时的融冰电压为10kV~14kV甚至以上，则应相应提高地线绝缘子工频干、湿放电电压的下限值。若增加保护间隙距离，能提高地线绝缘子工频干、湿放电电压的下限值，同时也提高了其上限值，且使地线绝缘子工频干、湿放电电压分散性更大，不利于地线绝缘子的应用。应采取改变地线绝缘子放电间隙形式、对保护间隙电极做平滑处理、改进电极材质等措施提高地线绝缘子工频干、湿放电电压的下限值，减小地线绝缘子工频干、湿放电电压的分散性。

　　已知1h融化直径为50mm的冰柱所需要的单位功率为168kW/km，假设OPGW光缆的电阻为0.5Ω/km，那么OPGW中的电流为：

　　所需的电压降为：U=IR=290 V/km

　　那么融化长度为30km、直径为50mm的冰柱所需要的电压为：8.7kV。

　　故我们可以选用的绝缘电压等级为10kV。其结构长度约为300mm。

　　1.2 金具设计方案

　　全线绝缘OPGW在线路敷设和线路金具包括接头盒的选用方案都和OPPC有相似之处，因此可以借鉴OPPC线路工程的架设经验。

　　(1)耐张线夹

　　OPGW耐张线夹一般由内外层绞丝、心形环、U型环等构成。根据实际需要，可增加挂板等连接件。对张力较大的线路，可采用双耐张金具(又称双挂点耐张线夹)。

　　耐张线夹预绞丝一般由铝包钢丝或镀锌钢丝制作。铝包钢丝与大多数OPGW外层的材质相同，因外层的铝氧化后变成氧化铝，具有良好的防腐性能。铝包钢丝外层的包覆铝与镀锌钢丝的锌层比，相对较厚，所以铝包钢丝的寿命相对较长。

　　耐张绞丝内径与光缆外径的配合相当重要。要求耐张绞丝有一定的压缩比，成型后的耐张绞丝内径一般不会大于光缆外径的90%。再加上绞丝内层吸附的石英砂，作用在光缆上的握着力才能发挥效能。如同悬垂线夹，绞丝根数多少将直接影响其与光缆的配合度。对耐张线夹来说，最终缠绕在光缆上的绞丝需有一定的间隙，这样才能保证光缆受力拉伸时缆径变细后耐张线夹仍能起到作用。

　　通过在在预绞丝金具和塔的挂点之间安装绝缘子来达到OPGW与杆塔间的绝缘要求，该方法使金具长度增长约500mm。如下图1所示：

　　图1 耐张线夹设计方案

　　(2)悬垂线夹

　　对悬垂线夹，标准上很清楚地提出不平衡荷载的要求，一般为15% RTS，当不平衡荷载超过所规定的值时，线夹应该滑动。如果超过不平衡荷载而不能滑移，将导致光缆在直线塔两端力量失衡，甚至出现线夹弯折，影响光缆的使用和寿命。

　　当线路落差较大，转向角大于30o时，应采用双悬垂线夹。

　　悬垂线夹垂直荷载必须满足设计要求，包括铝套壳及连接件的强度。很多悬垂线夹出问题，就在于其垂直荷载不能达到设计要求，铝套壳被拉断。悬垂线夹中的橡胶芯原则上必须采用天然胶，不得掺杂再生胶。橡胶芯长期暴露在室外，受紫外线、日晒雨淋等自然环境影响，再加上线路长期振动和摩擦，一旦老化，将直接影响线夹的寿命，从而影响光缆的正常使用。

　　在悬垂线夹与塔的挂点之间安装绝缘子，使OPGW线路能够全线绝缘，OPGW光缆的垂直高度相对下降约500mm。如下图所示：

 

　　图2 悬垂线夹设计方案

　　1.3接头盒设计方案

　　OPGW作为架空地线，其出厂长度一般为4~6km，故无论采用地线全线绝缘、单点接地还是分段绝缘、单点接地的方式，欲保证OPGW光路的连续性，都存在OPGW光纤接续问题。

　　改变OPGW接地方式为单点接地之后，在非接地点的OPGW接续处，需要将OPGW接续盒均做绝缘化处理，目前尚无厂家生产这类专用产品，但在OPPC线路工程中已开发出类似产品作为光缆接头盒，并已成功运用多年。OPPC接头盒是整个解决方案中的技术关键，也是技术难点。

　　OPPC接头盒与OPGW、ADSS有很大不同，需要组合设计或安装绝缘子。OPPC接头盒既具备一般接头盒的性能，也具备光纤熔接和不影响通电的性能。一般在耐张塔安装用于连接OPPC，需安装组合绝缘子。

　　OPPC接头盒按用途分成中间接头盒和终端接头盒，因此通过借鉴OPPC线路的接头盒设计经验，OPGW全绝缘线路接头盒设计方案可分为中间接头盒和终端接头盒两种。

　　(1)中间接头盒

　　OPPC作为特种自承式光缆，在使用中不可避免的需要进行盘长配置与中间熔接。因光通信信号不受电磁干扰，OPPC光缆的中间接续无需考虑光电隔离，所以对于中间接头盒等设备的要求，也相对较低一些，通常，中间接头盒采用“导电式非绝缘接纤盒”。除了满足特种光缆接头盒需要具备的，强度、抗冲击性能、密封性能等，还需具有不低于与所配套使用的线路绝缘等级。根据在杆塔上放置的形式不同中间接头盒可分为“支柱式”和“悬挂式”两种安装型式. 在接头盒盒体内完成光纤的熔接与存放，在外部利用并沟线夹与同截面的导线或相同的OPPC，作为引流线，进行跳线接续。接头盒盒体部分为铝合金材料制作，其较大的体积与表面积使得接头盒内部温度远低于导线的运行温度，保证存纤盘上等附件的安全运行。OPPC支柱式中间接头盒，在杆塔安装时要搭设安装平台，在平台上进行安装。安装时需注意与塔间的安全距离。悬挂式中间接头盒安装在耐张塔的跳线悬垂位置，安装时需注意引流跳线对地(塔间)的安全距离，有时需考虑悬挂重锤。

　　全线绝缘OPGW线路的中间接头盒采用悬挂式安装，OPGW从两端进入盒体进行光纤熔接，上端金具悬挂于塔形上，绝缘子实现绝缘。

　　中间接头盒的安装方式如图4所示：用跳线将图中连接导线接地，光缆即有地线的功能，断开则全线绝缘。

 

　　图3 中间接头盒

图4 中间接头盒安装方式

(本文来源：365电力采购网　责任编辑：)