光缆选型【浅谈OPGW光缆的设计选型】

　　【摘 要】本重点分析了OPGW光缆设计选型的要求及条件，详细介绍了OPGW选型时应注意气象、短路电流及耐雷性能等多方面因素，防止系统电流短路。　　【关键词】OPGW光缆；设计选型；基本要求
　　1、引言
　　在电力线路上，OPGW光缆具备地线和光纤通信的双重功能，作为一种新兴的信息传输通道，近些年在我国得到了迅速发展。在通讯方面，具有通信容量大、抗干扰、可靠性高、不额外占用走廊的特点；作为地线，能满足普通地线的防雷要求，具备良导体的屏蔽作用，可减小送电线路的电磁影响。目前，由于尚无统一国家标准型号，且厂家的生产工艺和制造设备的差异，OPGW的机电特性、热稳定和通信光纤这几种性能互相制约，参数也不尽相同。本着安全、经济、合理的原则，对每个工程，都需要按选定的OPGW进行其与导地线的配合计算，使其不但具有通信功能，还满足地线的机械强度要求。
　　2、OPGW光缆选型的基本要求
　　1）具有优良的机械性能和良好的电气性能；
　　2）具有良好的耐振性能和耐腐蚀性能；
　　3）OPGW光缆的设计安全系数宜大于导线的设计安全系数；
　　4）OPGW光缆应立足于国内市场；
　　5）满足线路防雷提出的架空地线与导线之间的距离要求；
　　6）在+15℃、无风、无冰条件下，OPGW光缆在档距中央的间距应不小于0.012L+1m（L为档距）；
　　7）机械性能应满足地线在极端恶劣环境下的强度要求和长期运行抗疲劳的要求；
　　8）OPGW光缆的光纤芯数、型号的选择应符合系统通信的要求，以及足够的耐雷击性能。
　　3、OPGW光缆选型的技术着眼点
　　由于OPGW光缆的力学设计域比较狭窄，重要性较高，因此OPGW光缆的技术选型直接影响线路和通信系统的安全可靠运行。OPGW光缆的设计选型主要从系统条件、气象条件、系统短路电流、光缆结构和耐雷性能等方面给予考虑。
　　3.1系统条件
　　系统技术条件应包含：额定运行电压、路径长度、系统最大短路电流、系统保护动作时间、线路故障前线体温度、允许最高温度值、光纤芯数。
　　3.2气象条件
　　气象条件应综合考虑最高气温、最低气温、最大风速、年平均气温、覆冰厚度、冰的比重、年雷暴日数和安装、雷电过电压、操作过电压、带电作业等工况下的气象条件。
　　3.3系统短路电流
　　为了选择满足热稳定性要求的地线，必须正确合理计算出线路发生单相短路时流经地线的最大电流I，在设计中如果I的取值偏大，则会造成经济上的浪费，反之，则会在线路发生短路时危及地线的安全运行，特别是对OPGW会造成光纤的损坏。因此，地线短路热容量的计算确定十分重要。
　　系统发生接地短路，由于短路电流通过地线的时间很短，可以不考虑在此期间OPGW的散热，可按绝热过程计算，既认为所产生的热量都用于地线温度升高。因此，可根据1993年国际电工委员会颁布的IEC865-1标准《短路电流热效应计算----定义和方法》进行计算，公式如下：
　　Sthr=
　　Sthr————允许短路电流密度，A/m2；
　　k20 ————20℃下的交流电导率，1/（Ω·m）；
　　α20 ————20℃下的电阻温度系数，1/℃；
　　c ————导体比热容，J/（kg·℃）；
　　ρ ————导体密度， kg/m3；
　　t ————短路电流持续时间，s；
　　θe ————导体短路初始温度，℃；
　　θb ————导体短路结束温度（最高温度），℃。
　　3.4OPGW光缆的选择
　　自上个世纪八十年代我国使用OPGW光缆以来，目前均采用松套结构型的OPGW光缆。松套结构型的OPGW光缆又可分为中心铝管式、中心不锈钢管式和层绞不锈钢管式、中心铝骨架式。它们的结构性能比较如下表：
　　松套结构型的OPGW光缆结构性能比较表
　　光缆结构 性能特点 使用可靠性
　　中心铝管式 1.光纤在光缆大张力下，受微小张力
　　2.在1550mm时，衰减很小
　　3.抗侧压性能一般 好
　　好
　　差
　　中心不锈钢管式和层绞不锈钢管式 1.光纤在光缆大张力下，不受张力
　　2.在1550mm时，衰减很小
　　3.结构紧凑
　　4.抗侧压性能较好 很好
　　好
　　很好
　　好
　　中心铝骨架式 1.光纤在光缆70%（RTS）张力下，受微小张力
　　2.在1550mm时，衰减很小
　　3.结构紧凑性一般
　　4.抗侧压性能较好 好
　　好
　　好
　　很好
　　由表中可知，在各种松套结构的OPGW中，以层绞不锈钢管式结构最为紧凑，其有效承载面积与总截面的比值最大；OPGW的风压负荷也最小，因而对铁塔的负载影响也最小。采用中心不锈钢管结构的OPGW光缆尺寸小，重量也轻，单位重量和机械性能与传统的地线很接近。在承受短路电流冲击时，产生的热量对光单元的影响，均远小于中心铝管型和中心铝骨架型，可以有效地保护光纤的可靠性和传输的稳定性。因此，对于新架设的线路，宜采用松套结构中的中心不锈钢管和层绞不锈钢管式结构的OPGW。
　　3.5OPGW的耐雷性能要求
　　运行经验表明，在雷暴活动频繁地区，满足短路热稳定容量要求的OPGW，因雷击引起OPGW断股甚至断线的案例较多。对雷击OPGW断股的统计表明：发生断股的大多是铝合金绞线（熔点约660℃），外层断股与内层结构型式无关，外层单丝直径较小的更易断股，高幅值雷电流和低幅值雷电流均可能造成断股。通过对雷击原因机理的分析及大量的实验，目前国内对OPGW抗雷击断股采取的主要技术措施是：（1）提升外层单丝的耐温能力，外层单丝采用高导电率铝包钢线；（2）增大外层单丝的直径。

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