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        光纜技術 TECHNOLOGY

        OPGW光纜在超高電壓線路中的設計和運用

        發布時間: 2024年01月16日 11:31
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         摘要: 隨著電力通信的不斷發展,特別是OPGW光纜在高電壓電力線路的運用也日趨增加。電力線路從110kV到500kV、乃至750kV以及很高電壓等級的電力線路,都在規模地運用OPGW光纜,使電力通信的可靠性、通信的技術水平等得到了很大的提高。本文就OPGW光纜在超高電壓線路上設計和運用時,應考慮的問題簡要闡述,以供與會代表共同探討。

        關鍵詞: 超高電壓線路、OPGW光纜結構、光纜外徑、導線直徑、耐腐蝕

        一. 前言:

        OPGW光纜的規模運用主要是進幾年的歷史,伴隨著電力建設的不斷發展,在不同電壓等級的電力線路中,OPGW光纜的運用蓬蓬勃勃,尤其是進二年全國電力缺乏,各地的電力建設將有一個新的高潮,OPGW光纜運用的電壓等級也在不斷上升。從500kV到750kV的電壓線路,乃至更高的電壓線路也在研究采用OPGW光纜。然而,在超高電壓線路中對于輸電導線乃至OPGW光纜,從國內外技術文獻以及實踐運用都是空白點,因此如何在超高電壓線路中可靠地運用OPGW光纜,將是用戶和生產雙方的設計部門共同研究的課題,本文就在超高電壓線路中采用OPGW光纜時應考慮的問題,簡要闡述個人的觀點,以供讀者共同探討。

        二. 我國第一條實驗性超高壓線路(750kV)OPGW光纜的采用:

        設計部門根據750kV超高壓線路的綜合技術要求,提出了本線路的OPGW光纜的主要技術參數(表1)。

        表1

        名 稱 單位 技術要求

        光纜中光纖芯數 芯 24(G.652)

        光纜外徑 mm ≤ 12.6

        光纜重量 kg/km 600

        標稱抗拉強度(RTS) kN 80.7

        最大工作張力 kN ≥ 23.80

        平均運行張力 kN ≥ 14.562

        短路電流容量( 0.3s, 400C~2000C ) kA2s ≥ 50.3

        根據上述OPGW光纜的技術要求,所采用的OPGW光纜結構和技術參數(表2)。

        表2

        名 稱 單位 技術要求

        光纜中光纖芯數 芯 24(G.652)

        光纜外徑 mm 12.6

        光纜重量 kg/km 527

        標稱抗拉強度(RTS) kN 80.7

        最大工作張力 kN 33.89 (42%RTS)

        平均運行張力 kN 14.53~20.18 (18%~25%RTS)

        短路電流容量( 0.3s, 400C~2000C ) kA2s 51.2

        三. 國內外OPGW光纜的技術水平比較:

        縱橫國內外OPGW光纜的技術發展,國外在OPGW光纜的研究和規模生產比我國早,在上世紀70年中期就起步了,并在生產工藝、運行經驗上得到了較大的收獲。我國在OPGW光纜的理論研究也不晚,但產品的規模生產主要是在90年代未得到了迅速發展,引進先進的生產設備,生產工藝技術的也得到了不斷地提高,從小批量生產走向了規?;a。就目前OPGW光纜的產品質量、規?;a、技術服務等綜合因素的水平已經超過了國外的水平。

        從生產規模而言,年產超過7000kmOPGW光纜生產能力的已有二家,超過2000km的已有數家,因此規模的生產能力也不比國外差。從產品質量而言,國內廠家所提供的OPGW光纜,在實際運用中出現的因產品質量問題而造成事故的事故數也遠比進口產品少??梢哉f我國的OPGW光纜產品完全可以自給,其產品質量也達到甚至超過國外的同類產品,這是我國民族工業的驕傲,也是我們光纜產業的驕傲。

        從試驗裝備而言,主要的規模生產的企業為了進一步提高工藝技術水平、提高產品的質量,都建立了自己的檢測中心,其檢測設備一流、檢測方法完全按照國際標準、國家標準。與此同時國家電力行業也專門建立了OPGW光纜產品的檢測中心,如:北京良鄉的“電力建設研究所”,專門進行OPGW光纜全機械性能和光學性能的檢測,北京的“電力科學研究院”,具有完整的OPGW光纜電氣性能的檢測、光學性能和部分機械性能的檢測。因此我國已完全具備了OPGW光纜產品型式試驗的檢測手段,其檢測手段完全達到國際水平。

        四. 超高電壓線路OPGW光纜結構的探討:

        由于超高壓線路所覆蓋的面較廣,用戶量也很多,因此要求線路的安全性、穩定性、可靠性就技術層面而言,”三性”是必須保證的。因此對產品的技術性能(包含產品質量性能)就會提出新的要求。在輸電線路中,OPGW光纜被當作一條架空地線和傳輸信息的雙功能線使用,就要求OPGW光纜必須具備架空地線的一切機械性能和電氣性能的要求,同時它又是一條光纜,也必須滿足傳輸信息的一切傳輸特性。因此對OPGW光纜結構的合理性、產品質量的高可靠性就顯得格外重要。

        對于如750kV或更高電壓等級的超高電壓線路,其線路的短路電流容量也許比110kV~500kV線路要來得小,由于超高電壓線路的特殊性,在選擇OPGW光纜時,也許光纜的機械性能和耐雷擊性能是第一考慮因素,短路電流容量、光纜外徑、光纜重量等參數也許是第二考慮因素?;谶@一考慮思路,在設計OPGW光纜結構和技術參數時應考慮的幾個問題:

        1) OPGW光纜結構中最外層導線組成的考慮

        在OPGW光纜的結構中,最外層線材組合主要有三種類型:

        在三種類型中,A結構的最外層是以全鋁合金導線(AA線)為組成部分,B結構的最外層是以鋁合金導線(AA線)和鋁包鋼線(AS線)混合方式為組成部分,C結構的最外層是以全鋁包鋼線(AS線)為組成部分。這三種類型都在不同的地區得到了廣泛地應用。

        2) OPGW光纜外徑的考慮

        OPGW光纜的外徑大小將直接關系到光纜機械性能和電氣性能。由于超高電壓線路的運行,要求輸電系統必須具備高穩定性和高可靠性,因此在設計OPGW光纜時對外徑的選擇不應過小,適當的光纜外徑有助于提高光纜的機械性能、電氣性能和耐雷擊性能。

        3) OPGW光纜耐雷擊性能的考慮

        在考慮到光纜機械性能和電氣性能的同時,也應考慮到光纜的耐雷擊性能。近年來光纜受到直接雷擊而造成斷股現象時有發生,人們為提高光纜的耐雷擊性能,往往僅對光纜外層導線直徑提出了要求,而又要求光纜的外徑比較小,結果產生了光纜的極為不合理的結構,

        光纜要求,光纖芯數24芯,光纜外徑不大于13.2mm,外層導線直徑不少于3.2mm (AS線)。

        結 構 參 數

        中心層 1X¢2.4mm(AS線)

        第一層 5X¢2.2mm(AS線)+¢2.2mm (SUS管)

        第二層 9X¢3.2mm(AS線)

        光纜外徑 13.2mm

        要滿足上述的各項參數,就形成了圖4結構和結構參數。但該結構嚴重存在著以下二個問題:

        (1) 光纜各層導線直徑比例的嚴重失調。由于光纜外徑和外層導線直徑的限制,造成結構內外層力學分布很不合理,同時結構的緊密度存在嚴重問題。

        (2) 要滿足光纜的應力特性,¢2.2mm的SUS管內要容納24芯光纖是不可能的,必須是≥¢2.5mm的SUS管方能容納24芯光纖。

        所以要提高光纜的耐雷擊性能,在滿足線路的技術條件下,適當增大光纜的外徑、結構中各層導線的直徑比較接近才是最有效的方法,從大量的電氣性能的試驗中也證實了這一點。

        4) 光纜耐腐蝕性能的考慮

        設計部門為了考慮光纜的耐雷擊性能,往往考慮光纜外層導線采用鋁包鋼線(AS線),而且采用高導電率的AS線,然而欠缺考慮光纜的耐腐蝕性能。雖然光纜在生產中填充了防腐油膏,但光纜外層的AS線,在施工中由于存在不規范的施工因素或不可抗力的因素,AS線的表面鋁層很容易被刮傷,造成鋼線部分表面直接暴露在空氣中,由于我國空氣污染相對較為嚴重,從而形成鋼線部分表面集中腐蝕,最終將造成AS線腐蝕斷股現象,對光纜的安全運行存在不穩定因素。

        五. 結束語:

        上述是本人對于在超高電壓線路中,OPGW光纜設計和運用中應注意問題的考慮點。隨著超高電壓線路數量的增加,設計經驗和運行經驗將會有所積累和提高。OPGW光纜這一優越的復合地線將會更廣泛地得到運用。 
        (張建明 通光集團) 

         

        (張建明 通光集團) 

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