電力通信中幾種常用的光纜型號

　　電力通信設計與施工中，都會應用到各種類型的光纜，不同類型的光纜有不同的特性，本文就對幾種常用光纜進行分析與研究。

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　　南方無覆冰地區(qū)電力通信架空光纜普遍采用OPGW和ADSS，這兩種光纜設計的一項重要的內(nèi)容就是光纜型號的選擇，而光纜選擇需要參考輸電線路電壓等級、氣象條件、光纜特性等參數(shù)。

　　1、前言

　　電力通信常用的特種光纜有OPGW、ADSS、GWWOP及AD-LASH，而南方無覆冰區(qū)普遍采用OPGW和ADSS，本文主要介紹南方無覆冰地區(qū)OPGW和ADSS型號的選擇。

　　OPGW，即光纖復合架空地線，用于高壓輸電系統(tǒng)通信線路的新型結構的地線，具有普通架空地線和通信光纜的雙重功能。

　　ADSS，即全介質(zhì)自承式光纜，是一種全部由芳綸紗等絕緣介質(zhì)材料組成，自身包含必要的支撐系統(tǒng)，可直接附掛在220kV及以下高壓輸電輸電線路的非金屬光纜。

　　2、光纜的選擇

　　2.1、光纖特性選擇

　　OPGW和ADSS的光纖主要有G.652D和G.655B兩種型號。

　　G.652D，即色散未移位單模光纖D型，在1.3μm波段的損耗較大，約為0.3dB/km～0.4dB/km;在1.55μm波段的損耗較小，約為0.2dB/km～0.25dB/km。色散在1.3μm波段為3.5ps/nm·km，在1.55μm波段為20ps/nm·km。該型號光纖主要光纖主要適合于2.5 Gb/s及其以下速率傳輸，長距離傳輸10Gb/s及40Gb/s大容量光路時，需要采用色散補償技術來進行色散補償。目前電力系統(tǒng)通信線路光纜普遍采用此型號光纖。

　　G.655B，即非零色散位移單模光纖B型，在1.55μm波段的損耗較小，約為0.19dB/km～0.25dB/km。色散在1.55μm波段為0.1～6.0ps/nm·km。該型號光纖主要光纖主要適合于高速率(40Gb/s以上)且長距離傳輸。目前電力系統(tǒng)通信線路光纜還較少采用此型號光纖。

　　2.2、OPGW光纜的選擇

　　在選擇OPGW光纜型號規(guī)格時，不僅要考慮光纜的光纖特性，還應綜合考慮光纜的機械參數(shù)(外徑、重量、破斷張力等)、短路電流、熱穩(wěn)定等參數(shù)，以便選擇經(jīng)濟適用的光纜。

　　(1)機械參數(shù)

　　OPGW光纜具有普通架空地線和通信光纜的雙重功能。因此在選擇機械參數(shù)時，應綜合考慮這兩種功能。OPGW光纜的機械參數(shù)(主要是外徑、單位重量、破斷張力等)應與另一側普通地線匹配，使輸電線路的OPGW光纜與普通地線一樣滿足鐵塔的受力要求，在運行過程中弧垂的變化時始終保持與架空導線的安全電氣距離。因此，在設計過程中，應使OPGW光纜的機械參數(shù)與另一側普通地線盡可能接近。

　　(2)短路電流

　　OPGW光纜選擇的另一個重要參數(shù)是短路電流容量，即線路單相接地短路電流的平方與繼電保護跳閘時間的乘積。應根據(jù)本體輸電線路遠景規(guī)劃最大單相接地短路電流，并結合對側地線分流情況選擇滿足需求的OPGW光纜。

　　關于繼電保護跳閘時間(也就是：單相短路后故障排除時間)，曾在廣東省某供電局2009年09IT工程初步設計審查會議上，廣東省電力研究院推薦的意見：500kV線路取0.2s，220kV線路取0.25s，110kV線路取0.3s。

　　系統(tǒng)短路時，故障電流在地線中產(chǎn)生的總電流在OPGW及另一根地線中的分布，取決于OPGW和另一根地線的電氣參數(shù)。為保證OPGW的安全運行，OPGW的設計還要求另一根地線有較強的分流能力，在短路及雷擊事故中能有效地分流。OPGW與另一根地線的電流分配比例可近似按如下方法計算：

　　式中， 為短路時流經(jīng)OPGW的電流，kA; 為短路時流經(jīng)與OPGW配合的另一根地線的電流，kA; 為地線自阻抗，Ω/km; 為地線與OPGW的互阻抗，Ω/km; 為地線自阻抗，Ω/km。

　　例如：廣東某供電局220kV興天線OPGW光纜建設工程，本工程輸電線路路徑長52km。A站側出線遠期規(guī)劃最大單相接地短路電流20.2kA，B站側出線遠期規(guī)劃最大單相接地短路電流19kA。經(jīng)過計算分析，本工程選擇的光纜型號為：OPGW-48B1.3-95[74;94.9]，本光纜竣工后已運行3年多，至今運行情況良好。

　　(3)熱穩(wěn)定

　　在考慮OPGW光纜短路電流的同時，也要考慮該光纜的熱穩(wěn)定性，即輸電線路發(fā)生短路故障時，流經(jīng)OPGW光纜的電流不至使其內(nèi)部光纖的升溫超過標準而使光纖過快老化或造成光纖的直接損壞。

　　OPGW光纜上所通過的電流I的平方與電流作用時間t的乘積正比于OPGW光纜的升溫。在升溫計算中，由于繼電保護的動作很快，短路電流持續(xù)時間很短，OPGW中的熱量來不及向外界擴散，故可以將OPGW視為與外界絕緣的封閉區(qū)域內(nèi)的電熱轉換問題，其計算比較簡單。但為了較全面地考慮有關因素，需要開發(fā)計算軟件。一般認為，光纖的溫度不應高于180℃，但不同結構的OPGW光纜所能承受的溫度有所不同，現(xiàn)很多OPGW廠家生產(chǎn)的OPGW光纜已能達到200℃。

　　2.3、ADSS光纜的選擇

　　選擇ADSS光纜規(guī)格型號時，除考慮光纖特性外，還要考慮光纜的外護套和光纜強度。

　　ADSS光纜有PE護套和AT護套兩種。通常PE型外護套ADSS光纜，一般可耐壓15kV，AT型外護套ADSS光纜可耐壓25kV。實際上由于外護套的原料依賴進口，部分生產(chǎn)廠家不一定能保證的ADSS光纜耐壓數(shù)值。因此建議，PE護套按允許耐壓10kV，AT護套按允許耐壓20kV考慮。

　　為了減少ADSS光纜電腐蝕事故，在南方無覆冰地區(qū)，35kV及以下電壓的線路上，可采用PE護套的ADSS光纜;而110kV及以上電壓的線路上，一般都采用AT護套的ADSS光纜。據(jù)近年南方無覆冰地區(qū)運行經(jīng)驗，220kV及以上線路，ADSS光纜發(fā)生電腐蝕而斷線的事故不少，尤其最初采用ADSS光纜的年代，廣東省幾乎平均每月發(fā)生一次因電腐蝕而斷線的光纜事故。因此，2003年電力特種光纜技術研討會上，與會代表一致建議220kV及以上線路盡量不采用ADSS光纜。

　　通常，ADSS光纜的規(guī)格有A1、A2、A3……，分別在某種氣象條件下用于最大檔距100m、200m、300m……的輸電線路。因此，可根據(jù)本體輸電線路氣象條件及線路最大檔距選擇ADSS光纜。

　　例如，廣東某供電局的110kV建豐站-均安站雙光纜接入工程，該工程輸電線路電壓等級為110kV，氣象條件中最大風速為30m/s，最大檔距555m;根據(jù)以上條件，本工程選擇了AT護套A7型ADSS光纜(該光纜35m/s風速最大參考檔距600m)，光纖型號選擇G.652D;該ADSS光纜目前運行狀況良好。

　　3、結束語

　　3.1、OPGW光纜的選擇必須考慮與對側地線電氣參數(shù)、機械參數(shù)等配合，通過計算并綜合考慮后，才能做出正確的選擇。OPGW光纜的短路電流容量并不是越大越好，其短路電流容量越大，其外徑、破斷張力、單位質(zhì)量等也相應會增大，對于線路桿塔的受力也會增大，不利于本線路長期運行。對于運行中的線路(特別是老舊的線路)來說，在受力上不一定能滿足要求。而且在經(jīng)濟上不利于總體投資。

　　3.2、使用于較大檔距的ADSS光纜，內(nèi)部芳綸數(shù)量較多，強度較大，單位質(zhì)量也比較大;但并不是ADSS光纜的強度越大越好，ADSS光纜的強度越大，意味著ADSS光纜的運行張力越大，桿塔的承受荷載越大，不利于本線路長期運行。因此，ADSS光纜的選擇適宜即可，不需過大考慮余量。設計中若遇到超大檔距，可考慮用鋼絞線作為支撐體，而不是選擇強度更大的ADSS光纜。

　　4、參考文獻：

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