电力通信工程中复合地线光缆的施工

电力通信工程中复合地线光缆的施工

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　　电力通信工程中复合地线光缆的施工【1】

　　【摘要】本文主要就复合地线光缆的特点及施工方法展开了一定程度的论述，希望有所作用。

　　【关键词】OPGW光缆;施工;性能;牵引;避雷

　　复合光缆OPGW保持避雷线原有特性，被广泛用于数据信号传输。

　　它耐腐蚀、耐高温，重量轻、直径小，可实现长距离传送信号不衰减，完全不受杂音和电磁干扰。

　　但施工工艺复杂，难度高，且安装在杆塔顶部，光缆不宜受折、压、弯及拉伸，若OPGW产生磨损、断丝，则将导致整盘光缆报废。

　　因此，在施工时要严格按技术规定执行。

　　1 OPGW光缆的特性

　　目前，OPGW主要应用在新建的输电线路、需要更换地线的输电线路、对于寿命及光传输整体性能要求较高的输电线路中。

　　OPGW性能优越：

　　1.1 OPGW的环境性能

　　环境性能包括温度衰减特性、滴流性能和渗水性能等，用于评定OPGW中光单元的适用温度范围及其温度附加衰减特性，评定0PGW光单元中填充复合物和涂覆复合物的滴流性能和光单元(含有阻水材料)的阻水性能。

　　1.2 0PGW的电气性能

　　直流电阻：指OPGW中所有导电元件在20℃时的并联直流电阻计算值，应尽量与对侧地线接近。

　　短路电流：当系统短路时(一般取单相对地短路)，OPGW在一定短路时间内可以承受的最大电流。

　　短路电流容量：是短路电流平方与时间的乘积。

　　1.3 OPGW的热稳定性能

　　架空地线除了感应电流引起连续的温升以外，还有因雷击、故障短路引起的大电流导致的瞬间高温。

　　通过大电流时，藏在架空地线中央的光纤单元的瞬时温升比外部的铝包钢绞线高，可达300～310℃，而其外部元件的瞬时温度为220～240℃，OPGW必须并且能耐受300℃以上的瞬时高温。

　　2 施工方法

　　2.1主要施工准备工作

　　2.1_1牵引场地选择

　　牵引机尽量布置在选定牵引场桩号位置所在档距的1/2顺线路的中心线上，过轮临锚对地夹角≤25°，保证牵引机出口的仰角在15度以下，并满足OPGW出现的弯曲半径大于0.5m，每一盘OPGW的首端和末端实际上就是一个耐张段。

　　所以光缆的展放区段只能按设计规定的区段和供货长度确定。

　　当OPGW线中设置有不断开的耐张点时，这一盘OPGW就是几个耐张段的长度。

　　这样牵引场一般在断开的耐张塔附近选择。

　　当几盘OPGW的长度满足，其放线时通过的放线滑车不超过205时，可以进行连放。

　　当确实有困难时也可设置转向滑车。

　　其转向滑车应能满足OPCW的展放要求。

　　另外，张力场要求能方便重型车辆的出入。

　　牵引场的准备工作分为：

　　机械固定——牵引机进场、就位、锚固、接地;

　　穿绳工作——牵引绳绕上牵引轮并固定在绳盘上;

　　张力机——锚固、固定牵引绳盘、穿牵引绳连接;

　　其他工作——调试通讯、安装接地等准备工作。

　　2.1_2避雷线中附件拆除和放线滑车悬挂

　　放线前必须将避雷线放进放线滑车内，这样就应将原来的附件拆除，拆除时务必将所有附件拆除干净，以免影响放线OPGW用的专用滑车。

　　在放线滑车悬挂前，要对滑车逐个进行检查，看其是否转动灵活，挂胶良好。

　　不合格者禁止使用。

　　直线塔和直线小转角塔，一般每基塔挂1只滑车，对下压严重，包络角大于600的直线塔应挂双滑车：对耐张转角塔，当转角大于30。

　　时挂双滑车，小于30～时挂单滑车。

　　2.1.3避雷线的连接

　　包括避雷线与OPGW的连接，与牵张机的连接。

　　避雷线在断开耐张塔处的连接等。

　　由于各方面条件的限制，牵张机不可避免的会与避雷线的耐张挂点存在一段距离，可以通过防扭钢丝绳过度，将防扭钢丝绳的一端与避雷线的耐张端相连。

　　另一端进牵引机，当避雷线耐张挂点与张力机有一段距离时，先人力展放一段OPGW至避雷线耐张线夹处，避雷线的耐张末端头用20t的2寸短钢丝绳相连接再与3t的旋转连接器连接，然后接一要3～5m长的防扭钢丝绳，再连一个3t旋转连接器后，与OPGW相连。

　　钢锚(或地线头)钢丝绳蛇皮套旧地线(或牵引绳)3t旋转器3t旋转器OPGW光缆对于不同的避雷线耐张线夹必须采用不同的连接方式。

　　各地线一般在避雷线断点处采用扎麻花辫将一要钢丝绳一同扎在里面，然后将避雷线新扎的端头与3t旋转器相连，旋转连接器可以将扭力在此释放。

　　还可以将两地线用直线压接管进行连接。

　　2.1.4跨越架的架设和拆除

　　利用运行的电力线路架设OPGW，其因停电时间短，跨越物多，跨越架的搭设必须提前进行。

　　不论是跨越电线还是其他设施都必须架设跨越架，跨越架应能满足要求，其长度必须大于跨越物与避雷线的交叉长度，对于电力线应满足水平与垂直距离的要求，要必须有足够的强度，必要时需补强，在带电体附近跨越架不得使用金属材料，在带电体附近不得有铁绑线，作业人员不得在跨越架内侧工作，和在封顶架上通过。

　　2.2 OPGW的展放

　　2.2.1牵引机应摆放在光缆线路中心轴线上，使光缆进出线与鼓轮不带角度，牵引机须锚固牢靠，牵引机和张力机与承塔间的距离以导向轮的仰角≤20。为宜。

　　2.2.2放线架必须布置在张力机后5～7米处，放线架必须有足够的制动力，以防架线停止时放线架继续转动。

　　2.2.3在施工开始时，牵引机应低于5m/min的速度牵引，牵引过程中应时刻监视旋转连接器及牵引网套过滑车情况。

　　2.2.4光缆的连接：光缆——蛇皮套(在光缆上200mm处缠绕胶带5～8层以增加光缆与蛇皮网套的摩擦，套上蛇皮套并在相应位置上用扎丝扎牢)——旋转连接器——牵引绳。

　　注意连接是否牢固，严防在牵引中脱线，造成光缆损伤。

　　2.2.5在牵引过程中，牵引机应保挣恒定的速度，以防光缆在牵引过程中出槽。

　　2.2.6放线时，应防止碰撞、拉伴、弯曲旋转而造成光缆永久变形。

　　附件不得损坏，保持原加工形状。

　　2.2.7光缆余线长度=挂线点至地面+10米。

　　2.2.8光缆在运输及展放过程中，盘必须保持立放状态，在地面移动或转动线盘，按箭头指示方向进行。

　　2.3紧线施工

　　2.3.1光缆放通后，即可进行紧线操作，必须用专用螺栓型卡线器握住OPGW光缆并连接30kN旋转连接器通过紧线钢绳进行紧线。

　　2.3.2在张力场侧接续塔OPGW上加装预纹丝、耐张线夹、挂线，在做耐张线夹时，要留足铁塔全高+20m～度余缆。

　　2.3.3在牵引场侧，通过小牵机(或手扶拖拉机)收紧牵引绳，按设计要求调整光缆弛度，并注意与另一根避雷线弧垂接近(考虑另一根避雷线已完成初伸长)。

　　当弧垂达到设计值后，应保持1h，使OPGW内部扭转应力消失：之后即可在牵引侧铁塔光缆挂线点处划印，加装光缆预绞丝、耐张线夹，挂线。

　　根据张牵场和接续塔的实际情况，也可以在牵引场侧接续塔上先挂线，在张力场侧利用机动绞磨进行紧线作业。

　　2.3.4由于OPGw光缆是根据设计区段定长供应的，在每个区段展放中，光缆是严禁开断的，因此，要直接穿过区段中间的直线塔和耐张塔。

　　区段两端的接续塔设有光缆接续盒，余缆沿两端接续塔主材引人光缆接续盒进行光纤的接续。

　　2.4附件安装

　　2.4.1防震锤安装。

　　一般安装在每个耐张悬垂两侧，若防震锤安装位置落在内绞丝上，则不必加装护线条，直接安装即可，若安装位置落在光缆上，则需加装护线条，4D型防震锤锤头朝向并无原则上的规定，也不影响防震效果。

　　2.4.2引下线夹安装。

　　作用是将从杆上引下的光缆固定在杆塔上，不让晃动，避免光缆磨损。

　　2.4.3专用接地线。

　　在系统接地时为短路电流提供通路，接地线一端与另一端通过并沟线夹与光缆连接，线路杆塔应通基接地。

　　2.4.4光缆接续。

　　一般采用光纤固定熔接法，原理是通过高压放电产生电弧，使光纤端局部熔化而达到接续目的，与普通光缆熔接方法相同。

　　2.4.5直线塔护线条及悬垂线夹的安装

　　安装悬垂线夹前，先在需装悬垂线夹中点位置的光缆上做出标记，用2个光缆专用卡线器及双钩(或手扳葫芦)将两侧光缆对称收紧。

　　松开并拆除放线滑车，缠绕光缆护线条。

　　对称收紧或放松两侧双钩，安装悬垂线夹和挂点金具。

　　复合架空地线光缆的设计及施工注意事项【2】

　　摘　要：对复合架空地线光缆OPGW的设计进行了探讨，并结合设计对OPGW施工中需注意的事项作了一些论述。

　　关键词：OPGW;设计选型;施工

　　复合架空地线光缆(简称OPGW)是电力系统独有的，具备了电力线路地线和光纤通信双重功能的新技术。

　　OPGW作为一种新兴的信息传输通道，近几年在我国得到了迅速发展，它具有通信容量大、抗干扰、安全可靠、不占用线路走廊的特点;同时它将通信光缆和高压输电线路地线巧妙地结合成一个整体，其良好的机械性能和导电性能不仅满足普通地线的防雷要求，还因具备良导体良好的屏蔽作用，可大大减小送电线路对邻近弱电线路的电磁危害。

　　目前OPGW尚没有统一的生产系列号，其集机电特性、热稳定和通信光纤的各种要求于一体，各参数之间相互制约。

　　OPGW的生产厂家由于生产工艺和制造设备的差异，其产品的参数各有偏重，因而即便各个厂家的OPGW的参数均分别满足要求，该产品的整体特性是否满足线路工程的要求还必须通过设计人员进行验算确认。

　　1　OPGW的设计条件

　　1.1　对光纤的要求

　　OPGW基本作为通信干线，其对纤芯的质量要求很高，目前一般采用单模光纤或色散位移光纤。

　　在设计招标时，应重点考察光纤的芯数、工作波长、衰减、色散、带宽、弯曲附加衰减、热稳定性、使用寿命等，同时要求同一OPGW厂家给工程提供的光纤必须来自于同一制造商并属同一技术范畴。

　　1.2　对OPGW机电特性的要求

　　OPGW作为架空地线，除满足通信要求外还必须有足够的抗拉强度满足机械要求，同时满足热稳定性要求。

　　其设计须遵循DL/T5092—1999“110～500kV架空送电线路设计技术规程”的规定，还应考虑OPGW的特殊要求。

　　在设计中应具备如下条件：

　　(1)送电线路电气参数：电压、10～20年远景规划系统容量、单相接地短路电流、线路继电保护切除时间、沿线的大地电导率分布、线路杆塔的允许荷载。

　　(2)气象条件：如最高气温、最低气温、年平均气温、最大覆冰厚度、最大风速、年雷电日、线路所经地的雷击概率等。

　　OPGW作为架空地线，其设计气象条件应与线路气象条件完全一样。

　　(3)OPGW的机电要求：结构应能保证光纤防潮，防挤压，不受损伤;在OPGW承受70%UTS时，光纤不受拉力;承力部分应由铝合金丝或铝包钢丝组成，不得含钢丝;有良好的耐振性能和耐雷击性能，运行寿命30年以上。

　　2　OPGW设计选型

　　2.1　OPGW结构形式

　　OPGW结构形式因生产厂家的不同存在着较大差异，各种结构又具有各自的特点。

　　OPGW作为信息传输工具，其光纤的受力对信号的衰减有很大的影响。

　　光纤的受力分为侧压力和轴向拉力，减少侧压力的方法可采用铝骨架和不锈钢管光单元的结构，减少轴向拉力的方法是使光纤保持适当的余长。

　　按照光纤缓冲结构在运行中是否承受拉力来区分，可分为松套结构和紧套结构两大类。

　　紧套结构由于结构紧密，光纤活动空间较小(几乎没有余长)，尽管各种气象条件及大档距下OPGW的延伸率不过千分之几，生产紧套结构OPGW的厂家也承诺其产品在光缆张力不超过自身UTS的情况下，其光纤不受影响，但从光纤的安全角度考虑，采用有适当余长的松套结构更为合理。

　　从实际应用角度来看，现在应用较为广泛的松套结构主要有层绞式、骨架式、中心束管式结构。

　　松套结构光纤余长在OPGW成缆时可控制到5‰～7‰(一次余长)，基本上可保证各种气象的变化导致OPGW伸长而光纤衰耗在允许值以内。

　　层绞式松套结构光纤余长还可因工程需要控制到9‰～10‰(二次余长)，但这种情况较少，也不主张过多实行。

　　现有OPGW各种结构中，从结构上来看以层绞钢管式结构最为紧凑，其有效承载面与总截面的比值最大，在相同张力情况下它的总截面最小，风荷载也较小，能有效解决光纤的余长问题和重冰区的抗侧压问题。

　　2.2　OPGW的热稳定

　　当输电线路发生短路故障时，通过OPGW的短路电流较大，时间较长，会使OPGW的温度急剧上升。

　　为使OPGW中的光纤不至因过热而破坏，必须要对OPGW进行热稳定计算，也就是说，要根据系统短路电流和保护动作切除故障时间来计算出线路短路后的地线温度，满足低于OPGW的最高允许温度的条件。

　　因此，热稳定容量是选择OPGW的重要参数。

　　由于送电线路故障持续的时间很短，热量向外扩散得很少，因此可以不考虑散热过程，而近似地认为地线上电流产生的热量全部用于导体的温升。

　　式中：IY———允许短路电流(A);

　　TY———最高允许温度(℃);

　　T1———初始温度(℃)，一般取20℃;

　　a1———初始温度下的电阻温度系数(1/℃);

　　R1———初始温度下的综合电阻(Ω/km);

　　C0———金属部分综合热容量(J/km·℃).

　　其中　1.02为绞合常数;Sa及Ss分别为铝(包括铝合金)及钢的截面(mm2);综合热容量为各金属部分热容量之和;t为故障切除时间(s)。

　　目前计算地线上返回电流的主要方法是利用地线阻抗(包括自阻抗和互阻抗)、杆塔接地电阻、两端变电所接地电阻建立n个“Π”形等值电路组合的数学模型，利用计算机编程的方法解这个网孔矩阵方程，通过进行多区段、多组合、多方案的计算来选择OPGW和分流线的最佳组合方案。

　　由于越靠近进出线两端，送电线路单相接地短路电流越大，在实际工程设计中，通常在进出线段将OPGW以外的另一根地线采用电阻小的良导体作为分流线，以减少送电线路短路时流过OPGW的返回电流，保护OPGW。

　　2.3　OPGW机械强度校验

　　OPGW除了满足电气性能的要求外，还必须进行机械强度校验，保证其机械特性、抗拉强度和导地线应力满足规程规定的要求。

　　OPGW的应力、弧垂、荷载按照架空送电线路的计算方法计算。

　　根据湖南院这几年的设计经验，OPGW的机械强度通常比普通地线如GJ-50大，能满足应力、弧垂的要求，但由于OPGW中间有光缆单元，其截面积一般比普通地线大，因此在选取OPGW机械参数时，要重点验算各种工况下杆塔地线支架的荷载。

　　3　OPGW金具及防振

　　OPGW各种金具由厂家配套供应，其中包括悬垂金具、耐张金具、防振锤、护线条以及引下卡具等。

　　OPGW需要采取防振措施，不同档距的安装个数由厂家提供。

　　4　施工中应注意的事项

　　施工时应严格按照厂家提供的《OPGW施工说明书》进行操作，认真核对和清点OPGW盘号、金具型号等附件的数量。

　　OPGW必须采用张力放线，在放线过程中，OPGW应与地面和其他障碍物保持一定距离，注意限制OPGW弯曲半径，以免损坏光缆纤芯;OPGW紧线采用厂家配套提供的紧线器和牵引网套;OPGW的铝包钢部分和铝合金部分可以采用传统的切割方式进行切割，但放置光纤的不锈钢管必须用厂家配套提供的不锈钢切割进行切割，必须注意不得碰伤光纤;除设计确定的接头位置以外，OPGW在线路中任何地方不允许接头。

　　因此，除进出接线盒位置的OPGW按施工要求可以进行少量切割外，其它任何地方不得切割;OPGW的生产厂家需对OPGW放线、接续后整条OPGW线路的有关参数负责，因此OPGW放线过程中厂家会派出技术人员对OPGW的放线及接续的全过程进行技术指导及施工督导。