全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜在110 kV線路中的應(yīng)用研究

張 昊

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東 河源 517000）

引言

2005年11月1日，我國第一條OPPC光纖復(fù)合相線電力線路在深圳建成并正式投入運(yùn)營。傳統(tǒng)的OPPC光纖復(fù)合相線光纜，在做光纜接頭時，必須在耐張塔上選擇適當(dāng)位置，設(shè)置一個臺架，用于安裝復(fù)合絕緣子座式中間接頭盒，對OPPC進(jìn)行光纖剝離，再由接頭盒兩端插入進(jìn)纜孔導(dǎo)管，然后在臺架上進(jìn)行光纖熔接，盤纖處理完畢后封閉接頭盒蓋，再跨接接頭盒兩端的OPPC，用以保證導(dǎo)線的連接。傳統(tǒng)的OPPC光纖復(fù)合相線光纜，座式中間接頭盒對施工和運(yùn)維造成了很大的難度，設(shè)備重量重，故障時，運(yùn)維人員需通過曲臂式高空作業(yè)車或升降平臺，將設(shè)備送至作業(yè)臺架，另外，如果出現(xiàn)光纖故障斷開時，需更換整盤OPPC光纖復(fù)合相線光纜，無法和傳統(tǒng)相導(dǎo)線采用壓接管型式壓接。

全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜，通過全絕緣光單元分離套管，很好地解決了以上問題，通過光單元分離套管，在引下前進(jìn)行光電分離，不帶電體復(fù)合光纖單獨(dú)引下，跟常規(guī)OPGW光纜同樣方式在塔身進(jìn)行熔接，帶電體導(dǎo)線跟常規(guī)導(dǎo)線同樣通過跳線接至另一側(cè)。當(dāng)中央檔線導(dǎo)線出線故障時，可通過全絕緣光單元分離套管將不帶電體復(fù)合光纖單獨(dú)抽出熔接，常規(guī)導(dǎo)線部分通過常規(guī)壓接管型式進(jìn)行壓接修復(fù)。這一重大突破，對IOPPC光單元復(fù)合相線光纜應(yīng)用，對解決配網(wǎng)通信的問題，提供了更有力的保障。

1 全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜概述

IOPPC實(shí)際鈰全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜的簡稱[1]，其不僅實(shí)現(xiàn)了相線中光纖單元的復(fù)合，還充分利用電力系統(tǒng)中的線路資源實(shí)現(xiàn)電磁兼容、路由協(xié)調(diào)等，有效避免了外界因素影響，IOPPC是一種應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)的新型特種電纜。IOPPC能夠替代電力三相中的一相，和另外兩根導(dǎo)線協(xié)同形成三相電力系統(tǒng)，在不額外架設(shè)通信線路的基礎(chǔ)上有效解決電力系統(tǒng)通信、調(diào)度以及自動化問題，對于電能傳輸質(zhì)量和效率提升具有重要意義。IOPPC結(jié)構(gòu)和OPGW結(jié)構(gòu)具有一定類似性，由不銹鋼光單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)輸電導(dǎo)線中的鋼絲，采用中心束管式和層絞式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，IOPPC具備和OPGW相似的性能以及防震性能。全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜，通過全絕緣光單元分離套管，很好的解決傳統(tǒng)OPPC光纜中存在的問題，通過光單元分離套管，在引下前進(jìn)行光電分離，不帶電體復(fù)合光纖單獨(dú)引下，跟常規(guī)OPGW光纜同樣方式在塔身進(jìn)行熔接，帶電體導(dǎo)線跟常規(guī)導(dǎo)線同樣通過跳線接至另一側(cè)。當(dāng)中央檔線導(dǎo)線出線故障時，可通過全絕緣光單元分離套管將不帶電體復(fù)合光纖單獨(dú)抽出熔接，常規(guī)導(dǎo)線部分通過常規(guī)壓接管型式進(jìn)行壓接修復(fù)[2]。

2 IOPPC光纜的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 經(jīng)濟(jì)性能高

IOPPC光纜充分利用了目前電力系統(tǒng)中的桿塔、輸電線路等特有資源，和電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)緊密結(jié)合在一起，在提高施工速度的基礎(chǔ)上縮短了工期，在費(fèi)用支出方面也得到了有效節(jié)省，具備典型可靠、經(jīng)濟(jì)、快捷的特征。將IOPCC光纜應(yīng)用到輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)中，能夠有效節(jié)約電能，具有極高經(jīng)濟(jì)價值。同時，在充分利用線路資源的同時，也有效規(guī)避了外界因素對光纜的干擾。

2.2 安全性能高

IOPPC光纜應(yīng)用到輸電線路中不會給其增加負(fù)擔(dān)，還在降低人為破壞的基礎(chǔ)上保障了安全性。IOPPC中引入較大界面的良導(dǎo)體設(shè)計(jì)，能夠承受潛供電流和短路電流，和OPGW相比能夠承受的上限值更高。IOPPC在安裝的時候和傳統(tǒng)OPPC不一樣，不在桿塔最上方的安裝方式有效規(guī)避了雷擊危險事故，從而減少了斷股、斷芯等不良事故。

2.3 良好應(yīng)用特殊性

在110 kV電壓等級以下的農(nóng)村線路以及城網(wǎng)線路中往往沒有增設(shè)相應(yīng)的架空地線，架空導(dǎo)線的常規(guī)距離一般按照傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行選定。在傳統(tǒng)農(nóng)村線路和城市線路建設(shè)中，往往不會考慮光纖通信的實(shí)際需求，導(dǎo)致目前ADSS架設(shè)的時候?qū)Φ匕踩嚯x不夠的情況時有發(fā)生。另外掛點(diǎn)還存在距離偏高的問題，這種情況下IOPCC具有良好的應(yīng)用性。

3 全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜設(shè)計(jì)實(shí)例

首先，IOPPC首先應(yīng)該是一條符合基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的架空導(dǎo)線[3]，其次才是光纜，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足GBT 1179—2017《圓線同心絞架空導(dǎo)線》標(biāo)準(zhǔn)，基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念為等徑絞合結(jié)構(gòu)、非等徑絞合結(jié)構(gòu)。

IOPPC相導(dǎo)線需與同等截面的導(dǎo)線，載流量保持等效，張力弧垂特性匹配，耐熱能力等效，物理結(jié)構(gòu)參數(shù)盡量相符，另外，直流電阻需與相鄰導(dǎo)線一致，保證三相平衡。導(dǎo)線、OPPC與IOPPC結(jié)構(gòu)圖對比如圖1所示。

以下案例是本人設(shè)計(jì)的110 kV繡緞至塔嶺雙回送電線路全絕緣OPPC光單元復(fù)合相線光纜。

110kV繡緞至塔嶺雙回送電線路路徑長為18 km，塔繡甲線三相導(dǎo)線分別采用鋁包鋼芯鋁絞線和IOPPC光纖復(fù)合相線，其中A、B兩相導(dǎo)線采用JL/LB1A-400/35鋁包鋼芯鋁絞線，C相采用IOPPC-24B1-400/35光纖相導(dǎo)線；塔繡乙線各相導(dǎo)線均采用JL/LB1A-400/35鋁包鋼芯鋁絞線。

3.1 光纖相導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖（見圖2）

3.2 IOPPC的關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 光單元的直接分離和引下

傳統(tǒng)的OPPC對光單元進(jìn)行接續(xù)和引下，因?yàn)楸仨氃跅U塔上進(jìn)行接續(xù)，因此需要對OPPC進(jìn)行精確配盤分盤工作，另外，需要在桿塔上設(shè)置平臺用于放置傳統(tǒng)的光電分離裝置，實(shí)施或者檢修時需采用曲臂式高空作業(yè)車或升降平臺進(jìn)行熔接光纜。

采用IOPPC直接引下技術(shù)，在功能上可以這樣來等同：以光電分離套管為分界，分離前段是光電復(fù)合纜，分離后段是完全的導(dǎo)線，引下段直接就可以看成是無金屬光纜。笨重的特殊光纖接頭盒沒有了，桿塔上再也不用搭建平臺，光單元引下段是百分百的絕緣材料見圖3，與帶電導(dǎo)體之間的距離全由設(shè)計(jì)需要確定。

光單元分離套管主要是用于IOPPC光纖相導(dǎo)線在連續(xù)塔、接續(xù)塔及終端塔上IOPPC光纖相導(dǎo)線中纖芯的分離，其安裝的距離一般離導(dǎo)線耐張線夾1.5 m處，本工程采用全絕緣光單元分離套管。

直線桿塔處IOPPC光單元的分離引下，是傳統(tǒng)OPPC技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。這對IOPPC光纜在配電線路上的架設(shè)顯得比較重要，因?yàn)橛写罅康呐潆娦畔⒉杉c(diǎn)是在直線桿塔的下方。

中間型直線桿塔引下，其光單元引下段比較靠近桿塔，適用于線路分支或者光單元引下段外拉延伸時的情況[4]。

3.2.2 IOPPC的任意點(diǎn)接續(xù)

IOPPC就是鋼芯鋁絞線的第二層鋁股的其中一股，用絕緣材料護(hù)套的光單元代替。要將第二層的光單元拆出導(dǎo)線外，就要將第一層其中兩條鋁股拆出“一個截距（10～12倍外徑）”，使導(dǎo)線表層留出一圈的鋁股“空缺”，分離出需要長度的光單元。并在失去光單元的“股槽”內(nèi)補(bǔ)上同樣股徑的鋁股（稱為“補(bǔ)股”），重新人工地組合成一條沒有光單元的鋼芯鋁絞線。被拆出的一截距的外層鋁股，“直”置于分離套管頂上的長槽后，再絞合成原來的外層結(jié)構(gòu)，膠合后可采用常規(guī)導(dǎo)線壓接管連接，或用常規(guī)的耐張線夾。詳見以下IOPPC導(dǎo)線光單元分離原理圖見下頁圖4及IOPPC的任意點(diǎn)接續(xù)詳圖見下頁圖5。

4 IOPPC在110 k V送電線路中應(yīng)用展望

1）IOPPC中的光纖單元和傳統(tǒng)OPPC以及OPGW相比具有更加合適科學(xué)的余長，這樣能夠保證IOPPC在使用過程中不會受到拉伸的影響。在實(shí)際光纖應(yīng)用中可能因過滑輪、緊線放線、溫升等過程而發(fā)生蠕變伸長，傳統(tǒng)OPPC光纜應(yīng)用效果較差，在未來這些場景下IOPCC都均有很好應(yīng)用前景[5]。

2）IOPPC中引入了一些特殊生產(chǎn)工藝，在保證其科學(xué)余長的基礎(chǔ)上還保障了其具備較高耐熱性、密封性等。

3）在未來應(yīng)用中還需要考慮IOPPC的使用壽命，引入密封鋼管、隔水油膏灌滿等措施，有效防潮，提高其應(yīng)用壽命。

5 結(jié)語

架空電力特種光纜的應(yīng)用，推動了電網(wǎng)自動化在輸電網(wǎng)的全面實(shí)現(xiàn)。至2018年廣東輸電網(wǎng)站點(diǎn)的光纖覆蓋率已經(jīng)達(dá)到100%，并且OPGW光纜在各種纜型中占據(jù)了絕對優(yōu)勢地位。但在配電網(wǎng)層面，情況并不如輸電網(wǎng)樂觀。

配網(wǎng)是電網(wǎng)和最貼近用戶的環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)的運(yùn)行管理和節(jié)能管理的薄弱環(huán)節(jié)。為了進(jìn)一步提高電網(wǎng)的社會效益和自身效益，迫切需要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化。然而當(dāng)前信息通道問題，成為了實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化的瓶頸，這個問題如果沒有大的突破，對智能電網(wǎng)的全面實(shí)現(xiàn)也是關(guān)鍵性的障礙。

目前全絕緣IOPPC光單元復(fù)合相線光纜在110kV繡緞至塔嶺雙回送電線路工程上的應(yīng)用已成功投產(chǎn)運(yùn)行，主網(wǎng)線路的運(yùn)維為配網(wǎng)線路IOPPC通信通道建設(shè)，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。