电力光缆选型及设计要点

电力光缆选型及设计要点

李松军

（云南红河电力设计有限公司云南蒙自661100）

摘要：电力光缆是电力通信基本建设的重要环节之一，做好电力光缆通信线路设计对于确保电力通信稳定和以后运维提供方便，本文主要结合多年工作经验，论述了电力光缆通信线路的设计选型要点，对于电力通信光缆建设具有重大的意义。

关键词：电力光缆；通信；设计

1前言

为解决变电站的调度自动化信息、调度电话的传输，视频监控信息、生产管理信息传输，满足无人值班要求；解决供电所（营业厅）财务、人力资源、办公自动化、营销PMS、生产管理、物资管理系统等信息传输，满足“十三五”地区通信规划”要求的网络带宽以及国家电监会、南方电网要求的网络安全性，云南电网公司实施了35kV及以上变电站光纤通信全覆盖工程，电力通信网得到了较快的发展。

2电力光缆主要型号

目前，在电力通信系统中广泛使用的电力光缆主要是OPGW光缆、ADSS光缆以及刚起步推广的OPPC光缆。

1、复合架空地线光缆（简称OPGW光缆）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。

OPGW光缆线从上知他具有地线及光纤通信双重功能，所以在线路设计上与一般的地线设计是一样的。OPGW的基本结构由含光纤的缆芯（光单元）和绞合的金属线材（铝包钢线ACS或铝合金线AA）组成。其中，光纤提供了传输通道，钢成分主要提供了机械强度，铝成分则主要承载短路电流。OPGW的外层为铝包钢或铝合金线，要求单股直径不小于3.0mm，以减少雷击断股。OPGW最外层绞向采用右旋。另外OPGW根据光单元的结构分主要有层绞式和中心束管式。

图1层绞不锈钢管的OPGW结构

图2中心不锈钢管的OPGW结构

2、全介质自承式光缆（简称ADSS光缆），全介质即光缆所用的是全介质材料，不含任何金属材料。自承式是指光缆自身加强构件能承受自重及外界负荷。这一名称就点明了这种光缆的使用环境及其关键技术：因为是自承式，所以其机械强度举足轻重；使用全介质材料是因为光缆处于高压强电环境中，必须能耐受强电的影响。ADSS光缆结构目前分为两大类：层绞式和中心束管式。

图3层绞式ADSS光缆结构图

图4中心束管式ADSS光缆结构图

3、OPPC光缆（纤复合架空相线光缆）是电力通信系统的一种新型特种光缆，是在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中的光缆，是充分利用电力系统自身的线路资源，特别是电力配网系统，避免在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾，使之具有传输电能及通信的双重功能。

OPPC光缆结构图

3电力光缆选型

1、OPGW光缆

在南方电网《电力二次装备技术导则》中要求110kV及以上新建架空线路应随线路同步架设OPGW光缆，并且要求不少于2条独立的光缆路由，纤芯数量应不少于24芯。适用于各种档距、设计气象条件、电压等级，有架空地线的电力架空线路上，具有安全、可靠、勉维护等很多优点，OPGW光缆较适合新建线路。缺点：有雷击断股风险、短路电流、热稳定、线损问题、接头盒易被盗等。

OPGW架空地线复合光缆的作用一方面作为通信传输通道，实现大容量信息传输功能；另一方面作为送电线路的避雷线使用，既要分流部分短路电流，又要导引雷击电流，防止直接雷击导线。所以其既要满足光纤通信的技术要求，也要满足作为地线所必备的一切特性要求，包括机械强度，电气性能等。同时要求OPGW与另外一根普通地线在弧垂特性、分流性能等方面必须相互匹配。选择光缆时主要要注意以下几点：

（1）OPGW外径、重量和机械特性与另一根地线相近；同时OPGW需较另一根地线有更高的机械强度，使OPGW伸长时光纤受力最小。

（2）在各类工况下OPGW与另一根地线有较为相近的弧垂特性。

（3）注意所选OPGW的张力、水平荷载与杆塔的塔头允许的拉力、水平荷载相匹配。

（4）OPGW的外绞结构还需满足电气性能要求，短路电流容量须符合设计要求，即外绞结构要有合适的铝钢比，并具备较高的耐雷水平。

（5）配盘原则：尽量少开断，但在以下两种情况下必须开断。

①：线路转角过大，导致OPGW的弯曲半径超过允许值时。

②：线路自然条件差，交通不便时，为方便制造、运输及施工，OPGW的生产盘长一般不超过6000m，开断后的光纤需用专用的接续盒在塔上连接。

2、ADSS光缆

由于ADSS光缆是在电力杆塔上架空使用，所以必须有配套的挂件将光缆固定在杆塔上，即ADSS光缆有三个关键技术：光缆机械设计、悬挂点的确定和配套金具的选择与安装。在选择光缆型号的过程中应综合考虑杆塔的承重能力和负载分布情况、同时架设地点的水文地质和气象条件、道路断面及特殊跨越点、光缆的最大承受力和最大风力因素都是需要考虑的因素。在此基础上最终确定，通信光缆每段的跨距和挂设点位置。另一方面，不同规格光缆在各种跨度条件下的弧垂及受力情况有很大区别，有条件的地区建议进行现场试验，以达到最佳的设计条件。因为是绝缘光缆，可在一定电场下工作，施工时不需停电。在220kV及以下线路架设方便快捷，可不停电，适用于各种档距、设计气象条件、已架设好的架空线路上。缺点：电腐蚀问题、交叉跨越难控制、光缆弧垂对外部荷载变化较敏感、繁重杆塔负载校验、可靠性相对较差等。ADSS光缆较在已建线路利用现有高压输电塔杆同步架设，操作简便，得到广泛应用。

ADSS光缆设计应注意与被跨越物的距离应符合下表的要求：

3、OPPC光缆

适用于35kV及以上线路各种档距、设计气象条件、电压等级，电力架空线路上。用OPPC替代三相导线中的某一相导线，形成由两根导线和一根OPPC组合而成的三相电力系统，实现通电和通信双重功能融合。缺点：存在光电隔离、运行维护不便、接头处密封性能要求较高、对纤芯熔接要求较高、断纤后维护困难等。适合新建35kV及66kV线路工程中，因为节省了地线可以节省投资。

OPPC光缆不给原有线路附加额外负荷，实现电能传输和光通信的完美融合，因OPPC施工时不改动原线路杆塔结构，在已建线路上施工时停电时间相对较短。而且由于OPPC采用截面大良导体材料制造，能承受短路电流、雷击电流（包括潜供电流）比OPGW大；同时相线光纤OPPC安装时不在杆塔最上方，所以不易遭雷击。对比常用ADSS光缆和OPGW光缆,OPPC还具备融冰方便、测温、视频监控、安全可靠等优势。OPPC优势与特点如下：

（1）由于OPPC作为导线，用来传输电流，输送电能，不像作为架空地线的OPGW有雷击断股断光纤的事故隐患,只要线路在设计范围内正常运行，几乎不需要维护；

（2）导线上有高电压，有防盗的明显优势。不会有OPGW常出现的预留缆和接头盒被盗的线路安全隐患；

（3）与ADSS光缆相比，OPPC为全金属结构，不存在电腐蚀的问题；

（4）由于相线截面积较大，可以灵活设计光缆结构，完全可以保障光纤余长及各种参数满足线路长期安全运行。

OPPC光缆应满足与导线设计要求：机械性能、电气性能、热稳定等要求外还需满足光纤的抗拉性能、弯曲半径等要求。

4电力光缆悬挂位置

OPGW光缆、ADSS光缆以及OPPC光缆悬挂位置如下图所示：