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 文獻標志碼：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80年代初，OPGW以其優(yōu)越的機械、電氣性能及良好的經(jīng)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(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、遠動自動化、繼電保護通道、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）：由光纖及其保護材料構(gòu)成的OPGW部件。保護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，保護光纖免受環(huán)境影響，免受縱向收縮、沖擊、扭轉(zhuǎn)、拉伸等機械力和長期熱效應(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、風荷和懸掛點的允許張力有關(guān)。

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(yīng)力（EDS）、熱膨脹系數(shù)及負荷條件下的架線適用性。

按照以上參數(shù)試驗后，OPGW應(yīng)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(yīng)無任何單線破斷。

進行其它試驗后，OPGW應(yīng)無明顯機械損傷，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。進行電氣試驗后，應(yīng)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(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的殘余強度應(yīng)用余下的未斷線股計算，殘余強度應(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、地線安裝時的準備裝置，如張力牽引機具、跨越架、牽引繩、導(dǎo)引滑輪等，達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及牽引機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(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，也通過張力機及牽引機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)在又隨著直升機技術(shù)穩(wěn)定性及可靠性的進步，電力系統(tǒng)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?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套的方式、質(zhì)量，也包括內(nèi)部光纖接頭增強保護方式、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，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、覆冰等惡劣環(huán)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(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(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

[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.