OPPC在10kV和66kV低電壓線路中的應(yīng)用與分析

摘要：OPPC作為一種新型光纜，具有高能效、低成本、高可靠性等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。本文根據(jù)低壓電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求和現(xiàn)狀，結(jié)合工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以10kV和66kV電壓線路為例，分析并解決了OPPC光纜的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等技術(shù)環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，為低壓電網(wǎng)的光纖化提供了一個(gè)切實(shí)可行的解決方案。

關(guān)鍵詞：OPPC光纜 低電壓線路 應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TN818文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）08（c）-0114-02

作為一種新型特種光纜——光纖復(fù)合架空相線（又稱OPPC光纜），可充分利用電力系統(tǒng)自身的線路資源，同時(shí)進(jìn)行電能傳輸和通信負(fù)載等業(yè)務(wù)，具有高能效、低成本、高可靠性等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)界廣泛關(guān)注[1，2]。隨著電力系統(tǒng)對(duì)大容量通信需求的不斷增加，OPPC光纜技術(shù)成為配用電通信網(wǎng)的主要發(fā)展方向之一，在我國(guó)尚處于起步階段。

由于缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，OPPC光纜沿用了光纖復(fù)合架空地線OPGW光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。雖然OPPC光纜的結(jié)構(gòu)與OPGW相似，但兩者無(wú)論是功能還是應(yīng)用環(huán)境都有原則性的區(qū)別，目前OPPC光纜架設(shè)多屬老線路換線工程。從原理上來(lái)看，OPPC光纜在各電壓等級(jí)的新老線路均可以應(yīng)用，但從我國(guó)的實(shí)際情況出發(fā)，應(yīng)從10kV、35kV、66kV等低電壓線路上逐步推廣和應(yīng)用。遼寧省電力公司在我國(guó)率先開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了基于66kV和10kV電壓等級(jí)的OPPC光纜及接續(xù)裝置，本文為此為例，介紹OPPC光纜的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及攻關(guān)難點(diǎn)等相關(guān)技術(shù)

1 OPPC光纜概述

OPPC光纜的技術(shù)設(shè)計(jì)理念，即將傳統(tǒng)輸電導(dǎo)線中的1根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，再同心絞合而成。它的結(jié)構(gòu)類似于地線復(fù)合光纜（OPGW）[3]，具有中心式和層絞式兩種結(jié)構(gòu)。其中，OPPC光單元由多根光纖和保護(hù)管組成。光纖收容保護(hù)在不銹鋼松套管中，管內(nèi)填充特種油膏，可以隔熱、防潮氣、防水或其他有害氣體等。導(dǎo)線單元是OPPC光纜傳輸電能的關(guān)鍵部件，對(duì)該部件的設(shè)計(jì)需要滿足兩個(gè)條件：一是對(duì)導(dǎo)線截面的要求，以保證線路具有良好的電壓傳輸質(zhì)量和發(fā)熱條件；二是導(dǎo)線要起到承力的作用，而且要具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使OPPC光纜受到外力作用時(shí)光單元的傳輸性能不受影響。目前，導(dǎo)線一般由鋁包鋼芯絞線和鋁線構(gòu)成。

由于OPPC光纜是電力系統(tǒng)獨(dú)有的，具備了電力線路和光纖通信雙重功能的新技術(shù)，除具有一般光纜通信容量大、中繼距離長(zhǎng)、抗雷擊和電磁干擾、保密性好等優(yōu)勢(shì)外，還具有如下顯著特點(diǎn)[4]：

（1）經(jīng)濟(jì)環(huán)保。OPPC的特性之一是可與各種電壓等級(jí)的輸電線路同塔或同桿架設(shè)。從材料成本上考慮，由于這種方式不需新立桿塔，不需新占地，因此可比常規(guī)的“導(dǎo)線+普通光纜”架設(shè)方式節(jié)省10%～20%費(fèi)用。

（2）可靠高效。另外，OPPC作為輸電線，中低電壓等級(jí)線路遭受雷擊和短路電流的可能性較小，超高壓線路有地線保護(hù)，因此，不存在雷擊斷股、短路電流過(guò)熱等危害。

（3）安全防盜。眾所周知，電力線路中光纜被盜事件層出不窮，這類事件對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)了極大的安全隱患和威脅。由于OPPC電纜載流，本身帶電運(yùn)行，使其具有相當(dāng)好的防盜性能。

OPPC光纜在研發(fā)和應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)和主要難點(diǎn)包括：1）OPPC與相鄰導(dǎo)線在電氣和機(jī)械特性上的高度一致；2）光單元在持續(xù)高溫或在線路發(fā)生短路情況下的光性能長(zhǎng)期穩(wěn)定；3）光電分離技術(shù)；4）各種類型的光接頭盒設(shè)計(jì)、制造和施工技術(shù)等。

2 OPPC在10kV和66kV電壓下的設(shè)計(jì)方案

2.1 區(qū)域選擇和光纜選型

配合沈北地區(qū)農(nóng)網(wǎng)智能化試點(diǎn)建設(shè)工程，結(jié)合2011年沈北地區(qū)10kV農(nóng)電線路升級(jí)改造工程，選擇其中的輝山線和虎橋線實(shí)施OPPC換線，并完成配套用電信息采集及故障指示系統(tǒng)所需通信通道的建設(shè)。

OPPC作為三相導(dǎo)線中的一相，為了與相鄰導(dǎo)線的弧垂張力特性保持一致，OPPC的直徑、重量、截面和機(jī)械特性等參數(shù)應(yīng)盡量與相鄰導(dǎo)線的參數(shù)相符；與此同時(shí)，OPPC的直流電阻也應(yīng)與相鄰導(dǎo)線相似，以避免遠(yuǎn)端電壓變化并保持三相平衡。OPGW將光纖單元復(fù)合于送電線路地線內(nèi)，利用光纖單元開(kāi)通通信通道。它隨高壓輸電線路一起架設(shè)，是一種傳輸容量大、可靠性高、不受強(qiáng)電干擾的通信方式。全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）光纜采用特殊的絕緣材料，具有良好的絕緣和耐高溫性能，抗拉強(qiáng)度高，可架設(shè)在電力線路的原有桿塔上，已成為電力系統(tǒng)中組網(wǎng)較好的特種光纜[5]。

通過(guò)大量調(diào)研可知，沈北地區(qū)的輝山線和虎橋線這兩條線路用電戶較多（輝山線近4000戶，虎橋線近5000戶）。其中，輝山線的分支較少，主要用戶為分散小區(qū)用戶，其改造線路部分適合采用OPPC線纜；而虎橋線分支非常多，且有部分用戶可能被動(dòng)遷，動(dòng)遷后原地開(kāi)發(fā)后將建設(shè)商品戶及動(dòng)力用戶，因此該地區(qū)改造線路部分采用光纖熔接方便的OPMC較合適。

2.2 OPPC的架設(shè)與接續(xù)

OPPC的架設(shè)基本上同OPGW光纜類似，也是依據(jù)IEEE Std 1138-1994、IEEEStd 524-1992等電力部門架空線安裝安全管理規(guī)程和操作技術(shù)。OPPC雖然也是導(dǎo)線，但由于內(nèi)含光纖，其結(jié)構(gòu)還是與鋼芯鋁絞線等結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線有較大的差別，因此對(duì)架設(shè)機(jī)有一定的特殊要求。另外，OPPC的接續(xù)涉及到光纖接續(xù)和光電分離技術(shù)，所以對(duì)接續(xù)的技術(shù)、高壓絕緣也有嚴(yán)格要求。OPPC光纜施工的主要技術(shù)難點(diǎn)在OPPC的接續(xù)方面，這也是整個(gè)工程中最為重要的部分之一。相對(duì)其他電力光纜（如ADSS、OPGW，OPPC）的接續(xù)有許多不同的地方，包括接頭盒安裝方式、接續(xù)方法等，均比其他光纜要求高得多，因此對(duì)接續(xù)人員也提出了一些新的要求。根據(jù)線路的施工情況，接續(xù)方式可概括為：（1）OPPC不能像OPGW一樣接頭預(yù)留余纜，因此接頭盒內(nèi)應(yīng)預(yù)留充足的光纖；（2）根據(jù)接頭盒安裝固定形式，在桿塔上距離導(dǎo)線橫檔2～3m處，設(shè)計(jì)了相應(yīng)接續(xù)安裝的接頭盒固定支架，將OPPC 接線盒安裝在支架上，該支架同時(shí)作為熔接技術(shù)人員操作的平臺(tái)，從而解決了OPPC 光纜桿塔上接續(xù)的難題；（3）在桿塔上接續(xù)光纖，采用升降臺(tái)或人在安裝臺(tái)架上是最佳方法；（4）由于傳輸?shù)碾娏骱凸饫w傳輸?shù)墓庑盘?hào)是在同一根線纜中傳輸，因此光信號(hào)要求連接到零電位水平，才能安全可靠地隔離電壓，保證線路安全運(yùn)行；（5）OPPC 引下線要保證彎曲半徑，保證不受風(fēng)擺影響，必要時(shí)采用支柱絕緣子固定。圖1為接續(xù)裝置的現(xiàn)場(chǎng)示意圖。

2.3 線路架設(shè)方案

在本工程項(xiàng)目中，農(nóng)網(wǎng)升級(jí)改造的線路中輝山線干線采用OPPC光纜，虎橋線干線采用OPMC光纜，其余線路采用ADSS光纜實(shí)現(xiàn)輝山線、虎橋線全線的用電信息采集和故障指示器通信通道的建設(shè)。另外，干線光纜采用24芯，分支光纜采用12芯。其中新建24芯OPPC光纜7.9km，24芯OPMC光纜11.8km，12芯ADSS光纜29.6km。覆蓋變臺(tái)117個(gè)，開(kāi)關(guān)38個(gè)，共計(jì)155個(gè)點(diǎn)。以圖2為例，列出虎橋線第5芯使用方案設(shè)計(jì)圖。

3 結(jié)語(yǔ)

OPPC光纜具有損耗低、頻帶寬、高速、安全等諸多其他通信方式所不具備的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樗怨鈱?dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)、光波為載波。本工程項(xiàng)目通過(guò)對(duì)沈北新區(qū)10kV和66kV電壓光纜改造，應(yīng)用OPPC光纜技術(shù)，可以解決通信線路和電力線路“同桿架設(shè)”的難題，避免桿路建設(shè)的重復(fù)，降低了成本，加強(qiáng)了信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

雖然OPPC光纜應(yīng)用在我國(guó)處于在起步階段，施工及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，但它可以解決很多低電壓電網(wǎng)通信中OPGW、ADSS光纜無(wú)法解決的問(wèn)題。隨著農(nóng)網(wǎng)智能化電網(wǎng)改造和建設(shè)的推進(jìn)，這項(xiàng)新技術(shù)必將會(huì)得到廣泛地推廣及應(yīng)用，為低電壓電網(wǎng)的調(diào)度、自動(dòng)化控制、智能電網(wǎng)的建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉萌.OPPC光纜接續(xù)和引下施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化分析平[J].電力系統(tǒng)通信，2012，33（233）：9-11.

[2] 張帆.OPPC在220kV線路中抗冰能力的研究[J].華北電力技術(shù)，2011（6）：1-5.

[3] 繆晶晶，徐志磊，冒新國(guó)，等.OPGW接地方式研究及分段絕緣方案設(shè)計(jì).電力系統(tǒng)通信，2012（1）：47-51.

[4] 孫瑞華，李慶盈，郭向紅，等.OPPC光纜在35kV線路的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2009，30（206）：25-29.

[5] 張志.35kV變電站ADSS光纜架設(shè)施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（36）：104.