OPPC技術(shù)在配電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

摘? 要：光纖復(fù)合架空相線（OPPC）是新興電力特種光纜，將光纖復(fù)合在常規(guī)架空相線中具有輸電和通信雙重功能，可為配電網(wǎng)建設(shè)提供光纖通道。OPPC有效地加強(qiáng)了電力線和光纖網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，提高了電網(wǎng)的智能化程度，將對(duì)電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生促進(jìn)作用。本課題在石獅市配電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用了OPPC光纜。本文研究了OPPC的光學(xué)、機(jī)械和電氣性能及環(huán)境適應(yīng)特性。以此為前提，本文選取了合適的線路應(yīng)用OPPC光纜進(jìn)行探索和嘗試，通過(guò)此次成功應(yīng)用的案例獲得了OPPC光纜的適用條件、結(jié)構(gòu)參數(shù)和安裝方法等技術(shù)成果，總結(jié)出今后OPPC光纜可行的實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：光纖通信;配電網(wǎng);光纖復(fù)合架空相線（OPPC）

中圖分類(lèi)號(hào)：TN915.85;TM726.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）01-0046-04

Abstract：Optical Phase Conductor（OPPC）is a new special optical cable for electric power，can provide optical fiber channel for the construction of distribution network. OPPC effectively strengthens the combination of power line and optical fiber network，improves the intelligent degree of power grid，and will play a positive role in promoting the reliable and stable operation of power grid. In this project，OPPC cable is applied in the construction of distribution network in Shishi City. In this paper，the optical，mechanical and electrical properties and environmental adaptability of OPPC are studied. On this premise，this paper selects the appropriate line to apply the OPPC optical cable for exploration and attempt. Through the successful application of the case，the application conditions，structural parameters，installation methods and other technical achievements of the OPPC optical cable are obtained，and the feasible implementation scheme of the OPPC optical cable in the future is summarized.

Keywords：optical fiber communication;distribution network;OPPC（optical phase conductor）

0? 引? 言

光纖復(fù)合架空相線（簡(jiǎn)稱(chēng)OPPC光纜）是一種新型電力特種光纜，將通信光纜與電力相線結(jié)合是其最顯著的特征，利用電力系統(tǒng)的線路通道，既傳送電能又傳輸信息，相比于其他電力光纖通信技術(shù)，具有高效可靠等優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。隨著電力系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，OPPC光纜將成為未來(lái)電力光纜的主力軍。OPPC解決了電力線載波通信、OPGW光纜（光纖復(fù)合架空地線）和ADSS光纜（全介質(zhì)自承式光纜）在配電網(wǎng)中無(wú)法解決的問(wèn)題，將其應(yīng)用于架空配電線路中，具有非常高的科技含量。

1? OPPC的特點(diǎn)

OPPC光纜的設(shè)計(jì)理念是將光纖復(fù)合進(jìn)相線中。輸電導(dǎo)線由多股鋁包鋼絲線絞合而成，將光纖套入鋼管中，與鋁包鋼絲一同絞合，即成為OPPC。OPPC中的光纖由多根纖芯和外敷保護(hù)管組成，光纖再套入不銹鋼松套管。OPPC具有以下幾方面的技術(shù)特點(diǎn)[1]：（1）OPPC將電網(wǎng)的電力系統(tǒng)與通信系統(tǒng)結(jié)合在一起，OPPC本身作為相線能夠傳電能，又含有光纜，能夠傳輸信號(hào);（2）OPPC與電力線使用相同的路徑。只要電力線路能夠架設(shè)到的地方，OPPC就能到達(dá)實(shí)現(xiàn)光纖通信，可充分利用現(xiàn)有輸電走廊資源;（3）OPPC不會(huì)對(duì)桿塔承重和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加負(fù)荷。OPPC只是將光纖復(fù)合進(jìn)相線，光纖經(jīng)過(guò)保護(hù)和加強(qiáng)后，其力學(xué)性能和電氣與同線另兩相導(dǎo)線可以適合;（4）OPPC具有良好的熱穩(wěn)定性。OPPC本身是輸電導(dǎo)線，有地線保護(hù)，遭受雷擊引起短路電流的概率較小，因此不容易因?yàn)檫^(guò)熱而燒毀。

2? OPPC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

目前的配電網(wǎng)主要是采用在線路上架設(shè)或是沿電纜溝敷設(shè)普通光纜的方式組建光纖網(wǎng)絡(luò)。由于普通光纜需要鋼絞線吊掛，因此容易發(fā)生導(dǎo)線掛斷搭接普通光纜引起串電的安全事故，同時(shí)普通光纜容易被損壞或是破壞。因此在未來(lái)的配電網(wǎng)大力建設(shè)中，采用電力特種光纜是發(fā)展方向，因此我們選取了OPGW、ADSS和OPPC三種目前主流的電力特種光纜進(jìn)行了分析比較[2]。

在配電網(wǎng)建設(shè)中，針對(duì)配電網(wǎng)光纖架設(shè)條件的具體分析，我們比較了OPPC方案與OPGW和ADSS方案，最終選擇在部分可行線路上使用OPPC。

2.1? OPPC與OPGW方案比較

OPGW將光纖置于地線之中，代替普通良導(dǎo)體地線后，可以在一定程度上提高光纖通道的可靠性。35 kV線路很多沒(méi)有地線架或者只有線路進(jìn)出段有地線，無(wú)法架設(shè)OPGW;即便有地線架，由于OPGW重于良導(dǎo)體，架設(shè)OPGW需要收集桿塔資料并進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算，地線架掛點(diǎn)處還必須進(jìn)行加強(qiáng)。

配電網(wǎng)建設(shè)采用OPPC，結(jié)合線路改造的機(jī)會(huì)，將一相導(dǎo)線替代為OPPC，不會(huì)給原桿塔附加額外負(fù)荷。光纖置于相線中，相線有地線保護(hù)，不易遭受雷擊，相線的短路電流也比地線大得多，導(dǎo)致光纖斷股、斷纖的嚴(yán)重事故大大減少。

2.2? OPPC與ADSS方案比較

全介質(zhì)自承式光纜ADSS，采用高強(qiáng)度高模量非金屬材料（芳綸）作為光纖受力保護(hù)層，耐電腐蝕護(hù)套作為光纖抗電場(chǎng)強(qiáng)保護(hù)層。10 kV、35 kV線路如果沒(méi)有架空地線掛架，無(wú)法架設(shè)OPGW光纜復(fù)合地線，通?？梢詫DSS光纜掛在導(dǎo)線下。

ADSS光纜在配電網(wǎng)中應(yīng)用主要存在的問(wèn)題有兩點(diǎn)：一是由于舊線路導(dǎo)線本身對(duì)地面距離按常規(guī)設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮ADSS的位置，會(huì)出現(xiàn)ADSS對(duì)地安全距離不夠。如果還要跨越公路，鐵路，江河等特殊自然環(huán)境，則必須對(duì)桿塔的高度、場(chǎng)強(qiáng)的分布進(jìn)行重新設(shè)計(jì);二是ADSS光纜是附加掛在線路上的，會(huì)給桿塔增加重量和拉力，附加了額外線路負(fù)荷，給線路帶來(lái)了潛在的隱患。

在配電網(wǎng)中采用OPPC可以解決ADSS遇到的困難，OPPC作為一相導(dǎo)線，不會(huì)給原有桿塔附加額外負(fù)荷的安全隱患，也因?yàn)閷?dǎo)線中場(chǎng)強(qiáng)梯度是均勻的，從而不會(huì)發(fā)生電腐蝕事故。因此OPPC具有更高的可靠性。

3? OPPC在石獅市配電網(wǎng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1? 線路選用OPPC的條件

目前OPPC主要在10～110 kV的線路上進(jìn)行初步試運(yùn)行[3]。OPPC的應(yīng)用解決了實(shí)際工程項(xiàng)目中遇到以下特殊線路現(xiàn)狀無(wú)法進(jìn)行改造的難題：（1）無(wú)法進(jìn)行附加架設(shè)光纜的老舊線路。石獅市配電通信網(wǎng)建設(shè)中的部分35 kV老線路，收集線路資料有難度，桿塔承受能力不足，如果改造桿塔則費(fèi)用過(guò)大，可以采用OPPC;（2）無(wú)地線架線路。部分10 kV、35 kV線路本身沒(méi)有地線架，這些低壓線路對(duì)地安全距離不足，限制了ADSS的使用，可以采用OPPC;（3）所處環(huán)境復(fù)雜線路。建筑邊或是路口的線路，如果加掛普通光纜易被破壞，可靠性不高，因此結(jié)合電力線路改造，使用OPPC替換原有相線，能夠確保配電通信網(wǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，減少故障率和維護(hù)量。

因此，本課題結(jié)合石獅配電通信網(wǎng)建設(shè)，將110 kV侖后～上浦A相導(dǎo)線更換為OPPC，線路全長(zhǎng)約15.5公里。OPPC光纜在兩側(cè)變電站終端桿塔處改用ADSS光纜引入變電站。OPPC光纜除作為本期A相導(dǎo)線和光纖通信光纜使用外，還復(fù)合應(yīng)用于測(cè)量OPPC運(yùn)行溫度和應(yīng)力應(yīng)變的特殊光纖。

3.2? OPPC光纜參數(shù)要求

本課題以LGJ-95/20導(dǎo)線和OPPC組合為例計(jì)算的OPPC結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示[4]。

3.3? OPPC的架設(shè)與接續(xù)

OPPC可以作為三相電線中的任何一個(gè)，在線路兩端的門(mén)型架上引下與ADSS光纜或是普通光纜進(jìn)行接續(xù)，再引入通信設(shè)備機(jī)房，連接到ODF光纖配線架上，OPPC架設(shè)示意圖如圖1所示。

侖后～上浦110 kV線路為已建線路，起自侖后110 kV變電站，終止于上浦110 kV變電站，線路長(zhǎng)度14.809 km，最大檔距568.4 m，全線導(dǎo)線LGJX-240/30，輸送容量94.12 MW，地線GJ-50。全線56基桿塔，轉(zhuǎn)角24基、直線32基，鐵塔16基、水泥桿40基，以單回路桿為主，其中侖后變出口段#1～#5桿塔與上浦110 kV II路同塔約1.134 km，其余線路采用單回路架設(shè)。全線按Ⅲ級(jí)污穢區(qū)設(shè)計(jì)，絕緣子采用棒式合成絕緣子組裝成串。全線山地占11%，丘陵占40%，平地占49%。

在石獅市配電通信網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)中，采用特殊設(shè)計(jì)的光電分離套管以及改進(jìn)的接續(xù)、終接工藝在OPPC的工具、夾具及施工方面取得了重要進(jìn)展。

3.4? 配套金具和接頭盒設(shè)計(jì)

3.4.1? 預(yù)絞絲耐張金具

預(yù)絞絲金具與OPPC的安裝示意圖如圖2所示[5]。

3.4.2? 預(yù)絞絲懸垂金具

金具與桿塔絕緣子串相連接，連接示意圖如圖3所示。

3.4.3? 防振錘

由于OPPC的機(jī)構(gòu)特性與普通相線類(lèi)似，因此可以使用常規(guī)防振錘。

3.4.4? 接頭盒

OPPC中光纖處于高電壓，目前的絕緣產(chǎn)品基本滿足要求，而光電絕緣/分離和連接則需要特殊設(shè)計(jì)。OPPC接頭盒按用途分成中間接頭盒和終端接頭盒。耐張桿塔處OPPC由耐張金具進(jìn)行固定，光纖是不受拉力的，使得OPPC之間能夠?qū)崿F(xiàn)接續(xù)連接。OPPC對(duì)施工的要求也更高，必須保證接頭盒對(duì)地絕緣，其位置一般放在絕緣支架上，線路中間接頭盒的位置處于兩個(gè)耐張絕緣子串間跳線上[6]。

OPPC中間接頭盒、終端接頭盒及安裝如圖4所示。

（a）終端光纜接頭盒，盒內(nèi)已埋好光纖

（b）中間光纜接頭盒，線路從一頭進(jìn)融纖后從另一頭出

3.5? OPPC的架設(shè)要求

OPPC的架設(shè)基本上同OPGW光纜類(lèi)似，也是依據(jù)IEEEStd1138-1994、IEEEStd524-1992等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和電力行業(yè)的架空線安裝規(guī)范和操作技術(shù)導(dǎo)則。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)線有一定差別，因此對(duì)架設(shè)機(jī)有一定的特殊要求[7]。

通過(guò)OPPC的實(shí)際應(yīng)用，我們總結(jié)了OPPC架設(shè)中的注意事項(xiàng)：（1）OPPC中光纖單元中的光纖應(yīng)有足夠且合適的余長(zhǎng)，以保證光纖在使用中不受到拉伸。對(duì)OPPC來(lái)說(shuō)，由于存在放線、過(guò)滑輪或是緊線造成的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)及運(yùn)行過(guò)程中的溫度升高產(chǎn)生的膨脹伸長(zhǎng)及塑性變形產(chǎn)生的蠕變伸長(zhǎng)，因此對(duì)光纖余長(zhǎng)要求很?chē)?yán)格;（2）OPPC中的光纖單元應(yīng)采取特殊的生產(chǎn)工藝，以保證光纖有合適的余長(zhǎng)以及光纖單元有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、密封性和耐熱性，應(yīng)選擇不同的絞制張力;（3）為防止潮氣侵入而影響光纖的使用壽命，OPPC中的光纖應(yīng)置于密閉的鋼管中，灌滿隔水油膏，或采取其他有效的防潮措施。

4? 結(jié)? 論

通過(guò)此次石獅配電網(wǎng)建設(shè)，選擇在具備條件的合適線路上采用OPPC，將導(dǎo)線與光纖結(jié)合在一起。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，OPPC輸電性能穩(wěn)定，通信可靠安全，沒(méi)有出現(xiàn)因雷電或是短路電流導(dǎo)致燒斷光纖以及被意外損壞或人為破壞的情況。OPPC光纜很好地提高了配電網(wǎng)的可靠性與靈活性。今后隨著配電網(wǎng)發(fā)展，OPPC將得到廣泛應(yīng)用，為電網(wǎng)調(diào)度與控制、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)以及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：尹翔（1987.12-），男，漢族，福建福州人，工程師，本科，主要研究方向：電力線路光纜設(shè)計(jì)。