OPGW光纜的特點(diǎn)
1. OPGW光纜的特點(diǎn)
光纜鎧裝層有很好的機(jī)械強(qiáng)度特性，因此，光纖能得到最好的保護(hù)不受磨損、不受拉伸的應(yīng)力、不受側(cè)向壓力，在根本上保證了光纖不受外力損害。 光纜鎧裝層有很好的抗雷擊放電性能和短路電流過載能力，因此，在雷電和短路電流過載的情況下，光纖仍可正常運(yùn)行。 OPGW光纜，可直接作為架空地線安裝在任意跨距的電力桿塔的地線掛點(diǎn)上。
特殊設(shè)計(jì)的OPGW光纜可直接替換原有高壓線路的架空地線，不用更換原有塔頭；與高壓線路同步建設(shè)光纜通信系統(tǒng)，可節(jié)省光纜施工費(fèi)用，降低通信工程造價(jià)；纜徑小，重量輕，不會(huì)給鐵塔帶來大的額外荷載；運(yùn)行溫度-40～+70℃。
2. 選擇使用OPGW光纜應(yīng)注意的問題
2.1合理選擇光纖外護(hù)套。光纖外護(hù)套有3種管材：塑料管有機(jī)合成材料、鋁管、鋼管。塑料管造價(jià)低。為滿足塑料管護(hù)套對(duì)紫外線的防護(hù)要求，最少要使用兩層鎧裝。塑料管OPGW承受短路電流引起的短時(shí)溫升能力＜180℃；鋁管造價(jià)較低。由于鋁材阻抗小，因此能加大OPGW鎧裝層承受短路電流的能力。鋁管OPGW承受短路電流引起短時(shí)溫升能力＜300℃；不銹鋼管造價(jià)高。但是由于鋼管的管壁薄，在相同截面條件下裝入不銹鋼管的光纖芯數(shù)比塑料管和鋁管都要多，因此在多芯條件下單位光芯造價(jià)并不高。鋼管OPGW承受短時(shí)溫升的能力可達(dá)450℃。用戶可根據(jù)工程具體情況，合理選擇光纖外護(hù)套。
2.2當(dāng)用OPGW光纜更換老線路地線時(shí)，必須選擇與原有架空地線的機(jī)械特性和電氣特性相當(dāng)?shù)腛PGW。即OPGW的外徑、單位長度重量、極限拉力、彈性模量、線膨脹系數(shù)、短路電流等參數(shù)與現(xiàn)有地線參數(shù)相接近，這樣既可以不改變現(xiàn)有的塔頭，減少改造工程量，又可以保證OPGW與現(xiàn)有相導(dǎo)線的安全距離，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。
2.3安裝施工OPGW光纜與安裝ADSS光纜差不多，使用的金具也幾乎一樣，只是掛點(diǎn)不一樣，OPGW光纜要安裝在架空地線的位置上。光纜線路的中間接頭位置必須通過配盤落在耐張鐵塔上。
在以上幾種光纜的選擇應(yīng)用中，還需要共同注意的一點(diǎn)是：選擇松套結(jié)構(gòu)光纜，不要選用緊套結(jié)構(gòu)光纜。因?yàn)楣饫w在松套管內(nèi)可以留有一定的余長，控制范圍在0.0%～1.0%之間典型數(shù)值為0.5%～0.7%。當(dāng)光纜在施工時(shí)，或在重力和風(fēng)力的作用下而發(fā)生拉伸時(shí)，只要光纜的拉伸長度在余長范圍內(nèi)，光纖則具有應(yīng)變能力而不承受張力，從而保證光纖的傳輸質(zhì)量不受外力影響。
3. OPGW施工方法
雖然OPGW與地線在施工方法及施工要求方面無大的區(qū)別，但OPGW還同時(shí)承載整段長度的光纖，所以在壓折、彎曲和安裝上都有特殊的要求。目前國內(nèi)外施工方法使用較多的是張力放線法。
新建線路：利用導(dǎo)線、地線安裝時(shí)的準(zhǔn)備裝置，如張力牽引機(jī)具、跨越架、牽引繩、導(dǎo)引滑輪等，達(dá)到資源利用最大化的效能。傳統(tǒng)的安裝方法是通過張力機(jī)及牽引機(jī)的主牽引與助牽引的作用力。在控制系統(tǒng)的監(jiān)控及導(dǎo)動(dòng)下OPGW平穩(wěn)放線，以10～20 m/s的速度較穩(wěn)定的架設(shè)到各基桿塔上。安裝技術(shù)人員先進(jìn)行耐張段的緊線，在觀察檔看尺度。驗(yàn)證了弧垂張力表的數(shù)據(jù)后開始安裝耐張線夾，然后安裝懸垂線夾。接續(xù)測試后，OPGW的安裝工作至此告一段落。值得注意的是在緊線時(shí)，尤其是高差角較大的情況，為保護(hù)光纜上揚(yáng)時(shí)不與滑車碰撞，需要打拉線緊固等。
4. OPGW光纜接續(xù)
光纜接續(xù)是OPGW光纜施工中一道重要工序，其質(zhì)量好壞將直接影響線路傳輸質(zhì)量，在已發(fā)生的OPGW故障中，接頭部位的故障發(fā)生率很高。故障的發(fā)生不僅取決于光纜連接護(hù)套的方式、質(zhì)量，也包括內(nèi)部光纖接頭增強(qiáng)保護(hù)方式、材料的質(zhì)量，同時(shí)也與光纜接續(xù)工藝、接續(xù)人的責(zé)任心有關(guān)。OPGW光纜的接續(xù)方法基本同于普通光纜的接續(xù)，但也有不同之處，并且要求更加嚴(yán)格。接續(xù)材料的質(zhì)量要求：OPGW光纜因其與高電壓等級(jí)線路同桿架設(shè)，因光纜本身采用了耐電腐蝕材料，所以其接續(xù)護(hù)套也必須是經(jīng)過鑒定的產(chǎn)品，除了應(yīng)具備良好的防水防潮性及一定的機(jī)械性能外，同時(shí)也需具備一定的抗電腐蝕能力。接頭盒的壽命應(yīng)該要大于OPGW的使用壽命。
安裝要求：為防止人為破壞，光纜接頭盒必須安裝在離地面6 m以上的位置，同時(shí)由于OPGW光纜的特殊性，需預(yù)留較多的余纜，余纜及接頭盒盡量選擇在易于盤放的地方如鐵塔的橫格面。接頭盒應(yīng)具有在桿塔上不打孔安裝和緊固的功能，固定必須美觀牢靠。
接續(xù)損耗要求：光纖接頭的連接損耗，應(yīng)低于內(nèi)控指標(biāo)，且盡量做到邊接續(xù)邊測試，以確保每條光纖通道連接損耗達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為有效控制光纜接頭的接續(xù)質(zhì)量，熔接機(jī)提示的接續(xù)衰耗只能作為參考值，應(yīng)采用光時(shí)域反射儀OTDR從兩個(gè)方向監(jiān)測，接頭衰耗取其平均值。
5. OPGW的選用原則一般從以下幾個(gè)方面加以考慮和驗(yàn)算:
5.1需要滿足氣象條件的要求、本身抗拉強(qiáng)度的要求以及鐵塔允許設(shè)計(jì)荷載的要求。
5.2在OPGW的設(shè)計(jì)中要考慮的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是：光纖類型、光纖芯數(shù)、光纜直徑、光纜截面積、光纜單位質(zhì)量、極限張力強(qiáng)度、短路電流、直流電阻、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、年平均運(yùn)行應(yīng)力、最小彎曲直徑、最大盤長等。
5.3在環(huán)境溫度為+15℃、無冰、無風(fēng)情況下，且與另一根地線的弧垂保持一致的條件下，可選擇OPGW光纜。
5.4 OPGW允許短路電流的確定。先確定短路電流等效時(shí)間，一般220kV線路在短路電流很大時(shí)，故障電流等效時(shí)間可按0.3s考慮。根據(jù)系統(tǒng)提供的短路電流，計(jì)算線路入地總短路電流，通過OPGW與另一根地線的短路電流分配計(jì)算，在變電站出口處驗(yàn)算OPGW和另一根地線的短路熱穩(wěn)定值。當(dāng)線路上發(fā)生單項(xiàng)短路時(shí)，架空地線上出現(xiàn)短暫的大電流，電流產(chǎn)生的熱量使光纜和分流線的溫度升高。因?yàn)殡娏鞒掷m(xù)時(shí)間很短，熱量不會(huì)散發(fā)到周圍環(huán)境中，致使電線溫度升高。當(dāng)電線溫度超過其允許溫度時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重影響安全運(yùn)行。所以滿足熱穩(wěn)定要求是確定OPGW和分流線的重要條件。對(duì)于OPGW而言，一般采用廠家提供的允許短路電流及允許溫度，我們僅對(duì)它進(jìn)行校對(duì)，OPGW可以按照線路各處的短路電流情況分段選型。
5.5 OPGW要有良好的耐雷水平，雷擊OPGW時(shí)，通信質(zhì)量不應(yīng)受影響，金屬部分不應(yīng)發(fā)生斷股。
6. 與OPGW匹配的另一根地線的選擇
為了滿足短路電流的要求，單純地加大OPGW截面，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且還與另外一根地線極不協(xié)調(diào)和匹配。解決的辦法是另一根地線采用導(dǎo)電性能較好的良導(dǎo)體地線，由于其電阻和自阻抗較低，有更多的電流分配到該地線中，使通過OPGW的電流減少，起到了良好的分流作用。雖然分流線的電阻可以降得很低，但是其感抗下降的很慢，因此分流線的作用有一定的局限。分流線和OPGW一樣，可以按照線路各處的短路電流情況分段選型。需要特別注意的是，在分流線改變型號(hào)的地方因分流線變細(xì)，更多的電流分配給了OPGW，故OPGW的電流會(huì)突然升高很多，因此分流線的選型要進(jìn)行反復(fù)計(jì)算。
7. 幾個(gè)關(guān)鍵問題
7.1 分盤和預(yù)留長度
由于光纖信號(hào)每經(jīng)過一個(gè)接頭，產(chǎn)生一定的衰耗，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，OPGW一般采用定長生產(chǎn)，中間不能接續(xù)，接頭必須借助專門的接續(xù)盒。因此OPGW的分段應(yīng)結(jié)合本體線路的路徑條件、施工場地、塔型及制造運(yùn)輸條件等因素綜合考慮。
設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在OPGW施工明細(xì)表中注明光纜配盤數(shù)量、型號(hào)和長度。每盤光纜的長度需考慮光纜弧垂的影響，以及接續(xù)盒、進(jìn)站預(yù)留長度。一般凡有接續(xù)盒的桿位考慮增長60m，而進(jìn)入變電站內(nèi)則考慮預(yù)留長度為150m。
OPGW在維修過程中，重新接頭和局部移動(dòng)時(shí)需要伸長光纜，所以在接頭處、復(fù)雜地段和重要跨越處，都應(yīng)在OPGW設(shè)計(jì)長度中做適當(dāng)?shù)念A(yù)留長度。
7.2 力學(xué)計(jì)算
按照實(shí)際工程的氣象條件，OPGW光纜必須滿足電氣和機(jī)械使用條件的要求：①OPGW的設(shè)計(jì)安全系數(shù)大于導(dǎo)線的安全系數(shù)；②檔距中央導(dǎo)線和OPGW的距離在15℃氣溫、無風(fēng)條件下，滿足規(guī)程中S≥0.012L+1的要求；③適當(dāng)考慮在上述條件下和另一根地線的弧垂盡量保持同一水平?；谝陨弦?，進(jìn)行OPGW光纜特性曲線和安裝曲線的計(jì)算［2，3］。
7.3 初伸長處理
OPGW光纜承受拉力后會(huì)產(chǎn)生塑性伸長，從而引起檔內(nèi)弧垂加大，使OPGW光纜對(duì)導(dǎo)線的安全距離縮小，所以在施工過程中必須考慮補(bǔ)償。
OPGW光纜的塑性伸長對(duì)弧垂的影響可參照《110～500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第7.0.6條提供的數(shù)據(jù)，并按照廠家的要求進(jìn)行降溫補(bǔ)償處理。
7.4 防振
微風(fēng)振動(dòng)是一種經(jīng)常發(fā)生在架空導(dǎo)線、地線和架空光纜的渦流回流現(xiàn)象。微風(fēng)振動(dòng)的機(jī)械原理是穩(wěn)定分層的風(fēng)通過圓柱形物體(如光纜)時(shí)發(fā)生的。當(dāng)風(fēng)吹圓柱形物體時(shí)，在它的后面分層交錯(cuò)的渦流行成一定的壓力差，這樣就使圓柱形物體在與風(fēng)吹動(dòng)方向相垂直的方向產(chǎn)生移動(dòng)的趨勢。如果渦流的頻率與光纜的自然頻率一致時(shí)，導(dǎo)線將發(fā)生微風(fēng)振動(dòng)。這種微風(fēng)振動(dòng)對(duì)光纜是有疲勞危害的。
常用的OPGW防振器有防振錘、防振鞭、阻尼線防振球和防振環(huán)。從現(xiàn)有資料來看，國內(nèi)外用于光纜的防振器主要是防振錘和防振鞭。防振錘是一種調(diào)頻率減振器，對(duì)于大直徑線纜，具有非常有效的防振效果，其原理是動(dòng)態(tài)吸收能量。防振鞭是目前常用的一種沖擊型減振器，防振鞭對(duì)小直徑的線纜線路的高頻率振動(dòng)的減振非常有效。防振鞭通過與線纜的撞擊來消散振動(dòng)能量進(jìn)而到達(dá)減弱線路微風(fēng)振動(dòng)的效果。目前在OPGW光纜上，使用防振錘和防振鞭的均有。
7.5 金具及附件
OPGW的主要配套金具包括懸垂線夾、耐張線夾、專用接地線、防振錘、引下線夾、抱箍、接續(xù)盒、熱塑套管等，一般由光纜廠家或供貨商提供。為了保證OPGW光纜在桿塔上的可靠掛線，一般根據(jù)桿塔掛線孔的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)與其對(duì)應(yīng)的金具組裝串。
7.6 接地
OPGW的接地屬于很小但非常重要的一部分，很多設(shè)計(jì)人員往往容易遺漏這個(gè)問題。OPGW通過專用接地線在每基桿塔上做可靠接地。金具串通過并溝線夾與專用接地線連接，接地線的另一端用螺栓固定在桿塔地線架預(yù)留的孔上。一般懸垂金具串配置1根接地線，耐張直通式和需斷開接續(xù)的配置2根接地線。
