OPGW技术范文

OPGW技术范文（精选9篇）

OPGW技术 第1篇

1 OPGW性能

1)可靠性高;2)容量大;3)具有较高的抗侧压和抗冲击性能;4)钢管强度高、耐腐蚀性能优异。

2 施工工艺

现场准备→跨越物的处理→牵引绳展放→光缆展放→光缆紧挂→附件的安装→测试→竣工验收。

3 操作要点

3.1 现场准备

施工现场合理布置堆场、加工场地、临时供电点、设置消防通道、施工机具准备齐全,到货的OPGW与图纸相符、金具与附件齐全,规格、数量满足施工要求、开盘测试合格。

3.2 OPGW的架设

3.2.1 OPGW的展放

1)牵引、张力场应选择合适的位置,使光缆和牵引绳的对地夹角不大于30°,张力机离输入塔和牵引机离输出塔的间距至少为3倍塔高。

2)放线采用张力放线,使OPGW在安装时始终保持一定的张力而处于悬空状态,两个端头应采用合适的夹具夹紧并保持到安装结束,光缆牵引端的连接方法见图1。

3)为防止弯曲过大造成光纤损坏,采用放线滑轮,放线滑轮的包络角不得大于60°,在靠近牵、张机起止杆塔、水平挡距特别大的杆塔、相对高差特别大的杆塔以及转角塔必须挂双滑轮(或串行双滑轮)。

4)光缆牵引时应注意:a.牵引速度:牵引机应缓慢加速至5 m/min的低速,如确认一切正常,可平稳加速至20 m/min～30 m/min;b.牵引张力:不大于OPGW的20%RTS,由牵引机的张力限止开关自动控制;c.弯曲半径:应确保满足光缆厂家的要求,如无要求一般在0.6 m以上,架设过程中断时,应及时阻止缆盘上的光缆继续绕出,否则易造成弯曲损坏;d.防扭转:牵引钢丝绳的绞合方向与OPGW外层绞合线的绞合方向一致,在牵引时应密切注意防扭鞭的偏转角度。

3.2.2 紧线和弛度调整

1)紧线场与紧线滑车之间的水平距离应大于两者之间高差的3倍以上。

2)在拉紧过程中,OPGW表面要以橡胶管来保护,操作时要加上适当的配重以防OPGW缠绕。

3)紧线时如果OPGW被障碍物挂住,应停止紧线牵引,必要时须放松处理后再牵引紧线。

4)弧垂观测一般采用等长法,当各观测挡的弛度都满足设计要求后,随即在操作塔上安装耐张线夹并挂线,然后立即复测各观测挡的弛度,如符合设计要求,应作好记录。

5)如果弛度超过允许误差范围,应在耐张塔上利用调节板进行弛度调整,直至满足设计要求,绝对不允许采用解开耐张线夹重新缠绕的方法进行调节。

3.3 附件的安装

3.3.1 悬垂线夹的安装

1)提升光缆后,使码住的光缆之间松弛而脱离滑车,在光缆画印后,收紧链条葫芦使光缆脱离滑车,为安装留出足够的空间,拆除放线的滑车。

2)将内层保护线条的标记对准画印点,顺着护线条绕向由中心标记点向两端分别缠绕,护线条应一根一根缠绕,两端留25 cm～30 cm暂不缠绕,以便需要重新安装时拆除护线条,不得有交叉,且所有的线条间隔均匀。

3)内层护线条全部安装上后,用双手同时拧动所有的线条至尾端,使其就位,所有线条尾端应对齐,偏差应不超过50 mm。

4)将悬垂线夹与悬吊金具连接并拧紧螺丝,松出链条葫芦,使悬垂金具串受力。

3.3.2 耐张线夹的安装

1)安装内绞丝,将内绞丝的绞合安装色标对准光缆上的标记,须内绞丝绕向从中间向两端同时缠绕。

2)安装外绞丝耐张线夹,将外绞丝的绞合色体与内绞丝的绞合安装色标对齐,从色标同时缠绕预绞丝的两条分支,两条分支之间的间隙要均匀,且必须使所有的线条都扣紧到位。

3)一人扶住特制铸钢拉环,另一人由另一方向缠绕直至缠绕完为止。

3.3.3 防振锤的安装

1)根据光缆的运行张力、挡距和地形来确定防振锤的配置数量。

2)防振锤安装不得直接卡在OPGW上,应安装在缠绕好的护线条上。

3)防振锤的紧固力矩不得大于厂家规定的数值。

4)防振锤有安装方向要求时,要注意防振锤的安装方向。

3.3.4 引下线、接线盒及余缆的安装

1)引下线用制造厂家提供的引下线固定夹具固定于塔身主材引下,固定夹具间隔1.5 m～2 m安装一下,引下夹具的紧固力矩不得大于厂家规定的数据,引下线经过的路径弯曲半径不得小于0.6 m,光缆引下应顺直、美观。

2)OPGW的接续采用熔接法连接,连接可靠、损耗小,接线盒组装好后,按要求固定在塔身主材内侧,高度固定在距铁塔基础面的8 m～10 m处,在固定过程中特别注意不要使OPGW在接线盒中旋转,否则会损伤光纤。

3)OPGW对接后的多余长度(余缆),按1 m的直径盘在余缆架上。

3.4 测试

在OPGW接续完成后,利用OTDR(光时域反射测试仪)来检测全段光缆的光纤长度、衰减损耗等指标。

4 安全控制

1)施工前严格遵照安全交底制度,严格按安全规程进行操作。2)进入施工现场的人员应戴安全帽,穿绝缘鞋,高空作业人员还应配戴安全带和安全绳,防止高空坠落。3)线路施工时设有专职安全员负责安全工作,设治安维护人员,在所有跨越处和旋转器过滑车时均应设专人看护,对重要跨越处加设双重防护。4)张力机、牵引机、放线滑车应进行可靠的保护性接地,塔上作业时,工作区段两端要采取接地措施。5)全线牵引和紧线过程,要确保通讯畅通,如有异常立即停止牵引和紧线。6)雷雨、大雾、大风天气应停止放紧线及附件安装工作。

5 质量控制

1)按照相关技术规程培训安装人员,使工人熟练掌握操作要点,保证质量。

2)运输与存放时要防受潮、防受腐蚀,注意保护光缆端头护套,破损后应及时用防水胶布封好。

3)放线、紧线过程中,防止光缆的磨损、折曲、扭转次数过多。a.施工人员要认真学习安装手册,并按其中规定操作;b.按措施要求选择和使用工器具;c.在任何时候都应确保光缆的弯曲半径不能小于规定的值;d.严格控制张力放线的速度,按技术部门提供的数据控制张力;e.卡线时应衬绝缘橡胶管;f.避免光缆与已架导线、地面、跨越架或其他障碍物相碰或相磨。

4)附件安装时,必须使用厂家认可的力矩扳手,光缆受力的各种螺栓的紧固扭矩值按厂家安装说明规定值施工,防止光缆的磨损、折曲和不合理受压。

5)放置光纤的不锈钢管必须用厂家配套的不锈钢切割机进行切割,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有接头。

6)防振锤的安装距离及个数应符合设计要求。

6 施工验收

1)工程应符合光纤复合架空地线工程施工及竣工验收技术规范,还应符合现行国家标准和电力行业标准有关规定的要求。

2)应根据工程特点,进行中间验收和竣工验收。

3)竣工资料应包括下列资料:a.施工工图、竣工图及设计变更文件;b.光缆的出厂资料、盘测资料、配盘资料;c.测试资料;d.工程质量事故处理记录;e.工程质量检验评定记录。

7 结语

架设OPGW施工操作方便,作业效率高,降低了施工成本、缩短了建设工期,适用于新建、扩建和改建线路工程,此项技术不但可起到避雷线的作用,同时又可以用于通讯,通过它在电力传输线上建立光纤通讯网络系统,其应用前景十分广阔。

摘要：对光纤复合架空地线OPGW的施工工艺及操作要点作了介绍,提出了安全控制措施,质量控制措施,指出该施工技术操作方便,降低了工程造价,缩短了工期,其应用前景十分广阔。

OPGW接入变电站反事故措施 第2篇

一、OPGW接入变电站构架出现事故的现象和原因 1、220千伏鹏龙甲线OPGW接地线在鹏城站构架连接点出现电弧烧伤现象；220千伏马坪乙线OPGW接地线在坪山站构架连接点出现严重电弧烧伤现象。2、220千伏鹏龙甲线OPGW接入鹏城站构架侧的引下部分OPGW外体在与变电站构架金属构件接触处发生高温发热现象，造成OPGW外层绞线熔断4股。3、220千伏马坪乙线OPGW接入坪山站构架侧的引下部分OPGW外体在与变电站构架金属构件接触处发生多次严重电弧烧伤现象，导致OPGW外层绞线逐渐熔化断股，最终损伤内层不锈钢管和光纤芯，造成运行中的通信业务中断。

4、产生故障的原因

从对两个站故障点的资料进行分析，在OPGW接入变电站构架时，存在着OPGW没有与变电站构架接地网连接、OPGW与变电站构架接地网连接的连接面积过小和接触不良、OPGW从构架顶部引下时其外体与构架金属构件有非固定性接触的现象。运行中的OPGW存在着较强的感应电流和感应电压，在释放电荷能量到变电站接地网的过程中，由于存在上述OPGW接地线线耳有效接触面积过小，线耳材质与构架材质不同，构架接触面不够平整光滑，以及连接不够牢固等等因素，造成OPGW接地线线耳与变电站接地网连接处出现感应放电烧伤的情况。当OPGW接地线因放电烧伤线

4、出现电弧烧伤现象的接地线线耳的有效接触面积不到1400mm2，在目前尚没有方法精确地计算到合适线耳有效接触面积的数据时，应尽量采用大有效接触面积的线耳或多个线耳并用方式，推荐OPGW与变电站接地网两处连接的总有效接触面积不少于5000mm2。

5、保证引下OPGW外体与构架所有金属体之间不存在非安装性固定接触点，消除OPGW外体与构架所有金属体之间存在的间隙放电隐患。推荐采用从变电站构架顶端引下的OPGW使用带绝缘胶垫固定线夹进行固定，引下部分OPGW外体与构架的构件之间至少保持20mm以上的距离。

6、OPGW对应一侧线路架空地线必须与变电站构架接地网连接点之间用接地线进行可靠连接。

三、OPGW接入变电站构架的反事故技术管理措施

按照“OPGW接入变电站构架的技术要求”原则，相关单位在设计方案、工程建设、运行管理的具体工作中落实OPGW接入变电站构架的反事故技术管理措施：

1、设计方案阶段：各设计单位必须严格按照“OPGW接入变电站构架的技术要求” 原则，在新建项目的初步设计、施工图设计工作进行具体的设计工作。各项目建设单位按照“OPGW接入变电站构架的技术要求”对项目进行审查。

OPGW技术 第3篇

在经济和技术发展的推动下，有效的促进了我国电力行业的发展，光缆是电力系统中非常重要的组成部分，好的光缆能够保证电力系统安全、可靠的运OPGW光缆也叫做光纤复合架空地线，主要应用在架空输电线路中，具有接地与通信两种重要的功能，在很多电力系统中都被广泛的应用。但是，其接地问题是制约它有效发展的重要瓶颈，需要我们在实际工作中给予解决。对此，文章通过下文对相关方面的内容进行了详细的分析与论述，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的借鉴作用。

一、接地问题分析

1、因为一般的时候需要在塔杆的顶部架设OPGW光缆

虽然很多施工单位对安装各级线路塔杆的防雷接地线情况进行了考虑，但是，对于如何正确合理的设计安装该光缆在龙门架位置的接地引流线，却没有认真的去考虑。OPGW光缆在终端杆塔和变电站龙门架处应该是悬空的，一些时候，此种现象容易被工作人员忽视。如果出现短路或者雷击问题，这样在OPGW光缆中就会产生和通过很大的电流，若电流量超出光缆的所能承受的容量，就会烧断或者损害光缆，进而导致通信业务中断，影响电网的安全稳定运行。

2、为了确保电力系统安全稳定运行

发挥出正常的通信作用，一定要将引入到变电站龙门架处的OPGW光缆与非金属光缆熔接，然后将非金属光缆引入到机房中，防止将雷引入到机房损坏设备。文章以甘肃省某变电站的OPGW光缆进站接地情况为例进行了论述，如下图所示：

在变电站不远处，因为施工装置不小心与此线路接触，造成接地问题发生，此外，在变电站的架构上，OPGW光缆几乎被烧断，影响了正常的通信。

分析其原因：有较大的电流存在于导线短路过程中，并且，在地线和杆塔中通过，同时，有一部分电流也在OPGW光缆中通过。如上图所示：用构架和地线绝缘子对OPGW光缆进行了绝缘处理。然而，顺着构架设置OPGW光缆时，会接触到接地构件，但是因为接地状况并不稳定，在有电流经过时，一定会出现电弧。

二、应用正确的接地方式，确保OPGW光缆正确运行

1、按照相关规定去做

为了将该光缆的雷电导流和分流电流的功能发挥出来，通常用并沟线夹将接地线的一端同OPGW接在一起，并且，都应该利用并沟线夹完成OPGW的接地。一定要应用绝缘型变电站OPGW引下卡，用架构绝缘和绝缘胶垫对接头盒和余缆架的抱箍完成绝缘处理。用并沟线夹在光缆接头盒上方与门架顶部完成接地处理。

2、应用合理的接地措施

为了能够可靠的完成OPGW接地，在构架顶端、最下端固定点（余缆前）和光缆末端分别通过匹配的专用接地线与构架进行可靠的电气连接。余缆架和接续盒与构架间宜采用匹配的固定卡具加绝缘橡胶进行固定。在安装接地线时，需要确保长短适中、防止有扭曲或者硬弯、美观平滑。正确合理的完成连接部分的处理，确保整个线路都是一致的。应该使用特定的接地线对OPGW完成正确的接地，在接地的时候，防止单一的应用金具。为了确保构架和OPGW非常稳固的连接到一起，将构架和OPGW中具备的放电问题消除，这时，就应该将具有绝缘胶垫的引下线夹应用到构架下面的OPGW上。并且，在20毫米以上控制构架构件与OPGW之间的距离。

通过实际工作中总结的经验，我们获取以下论据：构架同变电站中的OPGW引下光缆需要牢固完成连接。有这样两点，是架构和OPGW连接时所必须要高度重视的：余缆顶部和构架上部分；同时，为了确保其稳定性，架构同OPGW光缆的尾部必须要完成稳定的电气连接。为了将优异的导电功能与合理的分流作用表现出来，而且，确保测量变电站接地电阻时，将接地线能够迅速的打开，这样应该将专门的接地开关和接地线应用到OPGW光缆中，然后同接地端子完整正确的连接。最好将并沟夹为OPGW提供出来，完成相应的接地安装，并且，用螺栓将构架侧面连接起来，防止用电焊进行焊接。在设计线路时相关规定的基础上，在18-20毫米之间控制地线之间的绝缘间隙，OPGW光缆不但为地线，而且还属于光缆。此外，通过以上做法，将架构同OPGW光缆正确的进行连接之后，就会有非常小的电压存在于二者之间，所以，必须要在20毫米以上设定出构架构件和OPGW引下线光缆的最小间距。在很多电力部门的220KV和110KV变电站中，对于这种光缆接地方式也积极的进行了应用，在终端实现无金属光缆和OPGW的连接，利用ADSS光缆架设或者管道直埋的方式来连接和处理变电站门架和终端塔。然而，ADSS架空敷设与地埋都是有一定限定的，比如说，电站围墙和终端塔中间的路由和征地情况等需要认真的分析和考虑，征地开挖传统的线路是存在一定难度的。因为一些时候有等电磁兼容性问题会存在于高电磁场中，这样在输电线路或者500kv的线路上就不适合应用ADSS架设，如果将ADSS架构到出现构架上，对后续的检修工作还会带来影响。

结语

综上所述，进入21世纪以来，我国电力行业发展速度不断加快，一些全新的技术手段，不断地被应用到电力系统中，其中OPGW光缆的出现和应用，在提升供电系统稳定性上发挥着不可代替的作用。但是，通过上文论述能够发现，该光缆的进站接地问题还长期的制约着其顺利发展，所以，分析出现的问题，将正确的接地方式制定出来是当前的一个工作重点，必须要重视起来。

（作者单位：国网枣庄供电公司）

作者简介

OPGW技术 第4篇

一、具体的接地形式阐述

与一般的地线相似, OPGW的接地方式也基本是这几种:绝缘单点分段接地、整个线路绝缘和逐塔接地等。

在逐塔接地时, 导线就会将互感电压带给OPGW, 进而就会有电流出现在大地和一般地线之间, 这样会造成电腐蚀, 其中占据比例最大的要属一般地线和OPGW光缆。所以通常将单点接地的方式应用到一般地线中, 为了防止有过多的电流在OPGW中流过, 也可以将单点接地的方式应用到OPGW电缆中, 这样就会只有极小的静电感应电流在OPGW中流过, 如果将全线绝缘的方式应用到OPGW中, 此种情况就会很难伤害到OPGW光缆。

二、基本技术手段分析

将两根一样的钢芯铝线或者镀锌钢绞线应用到输电线路母线上已经有着多年的应用历史, 雷击问题也很少出现。但是对OPGW光缆进行大面积的应用之后, 就会展现出不同的双地线系统状况, 雷击OPGW的现象经常发生, 进而出现断股危害。但是, 却没有损耗存在于和其相配合的一般地线中, 所以, 我们应该对比分析普通地线和OPGW的应用情况:

1、在相同的线路中, OPGW光缆的单位长度电阻要小于一般地线电阻

2、OPGW光缆在同一线路中, 为每基塔全线完成的接地, 依据情况的不同, 一般的地线可以对不同的方式进行使用, 通常在变电站周围, 接地点在一般地线侧应该比OPGW侧要多。

3、在连接地线及塔身的时候, 通常在一般地线侧以下设置OPGW侧的连接电阻。

架空线路避雷线的主要作用:发挥通信通道功能、将系统潜在供电流降低、引雷等, 其中, 引雷是最传统与最重要的作用。所以可以推断出, 一旦有较小的接地通道电阻存在于OPGW光缆中, 就更容易导致雷电击中它。

相关调查发现, 一般负极性雷占据了90%。有关实验表明, 先导通过负雷云往下转变, 并非为持续进行的, 这种放电一般为间隙超长形式。触发先导环节因为先导距地远, 距云近, 其中先导顶部空间电厂电荷与雷云电场会影响到先导的发展状况。由于先导发展具有任意性特征, 在有效的接触OPGW光缆和大地之后, 就会有明显的雷击状况出现在其中。

因为有较小的通道接地电阻存在于OPGW光缆中, 在发生雷击问题之后, 断股现象在OPGW中就会异常明显。在焊接时, 将地线在需要焊接的工件上做好, 当工件和焊条之间有着足够的空间之后, 就会有电弧出现, 这时就会熔化热熔较小者。

但是需要注意, 一旦工件和工件接地线没有被牢固的连接时, 在工件和焊条之间会容易出现电弧, 最终工件与焊条相接触, 有电弧出现在工件和地线之间, 这就表明在电阻比较大的位置会出现电弧。由于OPGW光缆有着比较优越的接地通道, 在出现雷击事故前, 雷电和大地之间最大的电阻就存在于雷电和OPGW光缆之间。因此雷击情况就会出现在OPGW光缆中。

通过上述分析能够断定, 为了能够将OPGW光缆抗雷击能力提升上来, 对导线材料要不断的优化选择, 对于其接地方式也需要高度关注。对于大地电阻率小且雷害比较严重的区域, 可以适当在OPGW塔杆和接地线中留设一点间隙, 确保能够向着OPGW光缆外围移动燃弧点。

三、结语

综上所述, 为了确保OPGW光缆功能被有效的发挥出来, 我们首先应该明确其相关的雷击原理;其次, 在实际工作中, 应该不断的总结经验, 然后制定出正确的防雷措施, 将OPGW受雷击的几率降低下来, 例如要确保有两个以上的接地点存在于接地网和引下线之间, 防止非安装情况的接触点存在于金属体和OPGW光缆引下线之间。通过本文上述内容的分析, 为促进我国电力行业能够更加顺利的发展提供一定的理论支撑。

参考文献

[1]刘宏军.对电力系统OPGW光缆防雷接地技术的探讨[J].数字技术与应用.2011 (08) .

[2]张慧, 路明悦, 李艳美, 陈华, 孙峥, 周磊, 杨一诺, 李宁, 宁琳.OPGW光缆自动监测系统在500k V线路维护中的应用方案[J].华北电力技术.2011 (12) .

OPGW工程应用有关问题的研究 第5篇

1 OPGW的相关问题

1.1光纤及光纤芯数的选择问题

1.1.1 光纤的选择问题

OPGW所用的光纤通常为单模光纤, 常用的有以下几类:

a.ITU-T G.652光纤。G.652光纤称为常规单模光纤或非色散位移光纤, 具有1 310 nm和1 550 nm两个工作窗口。G.652光纤可细分为G.652A、G.652B和G.652C三个子系列。

b.ITU-T G.655光纤。G.655光纤称为非零色散位移光纤, 在1 550 nm窗口保持一定量的低色散, 用以抑制四波混合的非线性失真, 适用于大容量、高速率、密集波分复用的光通信系统。

G.655可以细分为G.655A和G. 655B两个子集。

1.1.2 光纤芯数的选择

光纤芯数主要取决于实际应用的要求, 同时兼顾未来发展的需要。从世界应用范围看, 欧美等发达国家由于电信开放的原因, 其OPGW的芯数已达到96芯;我国OPGW光纤芯数从最初应用时的8芯、12芯逐步发展到24芯、36芯, 最大芯数达到72芯。由此可见, 大芯数OPGW的应用将成为一个必然的发展趋势。

目前, 不锈钢光单元OPGW的芯数可以达到48芯 (中心钢管) 和144芯 (层绞钢管) , 铝管内层绞光单元的光纤芯数达到144芯, 完全能够满足纤芯需求数量的要求。

此外, 在确定OPGW光纤芯数时, 还需考虑如下几个方面:

a.OPGW外径。光纤芯数与OPGW外径有一定关系, 光纤芯数增加会导致光单元直径和数量的增加, 从而导致OPGW外径增加。

b.价格因素。当光纤的芯数较少时, 光纤芯数增减对OPGW价格影响不大;当光纤芯数较多时, OPGW价格随光纤芯数增减较为明显。

c.光纤解决方案。通信容量的扩展既可以从增加光纤芯数得到, 也可以从合理选配光纤、挖掘光纤的潜能、利用先进的稀疏波分复用 (CWDM) 和密集波分复用 (DWDM) 等技术来实现。在实际应用上, 增加光纤芯数或采用设备解决方案, 应以系统优化比较后决定。

1.2光纤的套塑保护

光纤受力会导致光纤衰耗增加, 致使光纤断裂, 因此, 必须对光纤采取保护措施。光纤保护通常称为套塑, 有紧套和松套两种方式。

松套光纤的余长在不同的松套管中有不同的概念。

紧套光纤结构和松套光纤结构的OPGW最大区别:前者在光缆受力时即开始受力, 但光纤的衰耗没有增加;后者在应力达到光缆RTS60%或更高时才开始受力, 在此之前也无光纤衰耗增加。

随着OPGW技术的发展, 松套结构OPGW正在逐渐成为市场主流, 紧套结构OPGW在重冰区、超低温、大档距/高差等特殊应用条件下仍有其特定的技术优势和成功的实际应用范例。

1.3光单元保护管的选择

作为OPGW的传输载体, 光纤及光单元必须得到可靠的保护, OPGW设计的一个重要环节就是要选择适当的光单元保护管来保护光纤。无缝气密的金属管则成为光纤防护的主流保护方式。金属管有两大类型:

a.铝管。可以分为氩弧焊接铝管和无缝挤压铝管。铝材的强度低, 故管壁制作的较厚, 通常为1.5～2.0 mm。

b.不锈钢管。由不锈钢片卷曲焊接而成, 因焊接工艺不同, 可分为固体激光焊接、气体激光焊接和等离子焊接不锈钢管。不锈钢管管壁通常为0.2 mm左右, 管内直接放置松套光纤并填充油膏, 既可作中心束管用, 也可作层绞管用。

2 OPGW余长问题

余长设计是松套结构OPGW设计的关键。详细了解松套光纤在不同的松套管中余长的实际分布, 对正确进行OPGW的设计选型以及指导OPGW应用都是很有帮助的。

2.1中心束管松套管的光纤余长

中心束管内的光纤余长称为固有余长, 也称为光纤在该种OPGW中的余长。当余长较小时, 光纤在管内的分布可视为正弦分布。

当中心束管松套管中光纤的余长略大时, 光纤在管中的分布可视为螺旋分布。

2.2层绞松套管的光纤余长

由于松套管围绕中心加强件进行绞合, 松套管呈螺旋状。此时光纤的余长表述方法为

ε =ε0 + εe (1)

式中, ε0为松套管内的固有余长, 由于绞合松套管直径较小, 管内光纤的分布等效为正弦分布;εe 为光纤在层绞松套管中没有固有余长且光纤处于管的中心位置受到拉伸时, 光纤从管内中心位置向管壁内侧 (靠近中心加强件) 移动所发生的长度变化。

除了拉伸余长外, 绞合余长还有另一种情况收缩余长, 即层绞松套管在收缩时光纤从管内中心位置向管壁外侧 (远离中心加强件) 移动所发生的长度变化。

由于松套管层本身呈螺旋状, 在低温应用环境下要考虑收缩余长, 即在OPGW拉伸余长的同时, 还必须考虑OPGW的收缩余长, 尤其对超低温应用的环境下OPGW的正确设计选型非常重要。

3 OPGW具体应用面临的几个问题

3.1线路机械电气特性的匹配问题

OPGW作为高压输电线路的地线, 必须与另一根地线在机械电气性能上尽可能匹配, 主要有以下几个方面:

a.机械参数。主要为OPGW外径 、OPGW质量、OPGW额定拉断力、OPGW承载截面积/弹性模量、OPGW弧垂及适用档距。

b.电气参数。主要为OPGW直流电阻、OPGW短路电流。

流过OPGW的短路电流与流过另一根地线短路电流之间有一个分流关系, 分流的比率取决于OPGW与地线的电气特性。准确的分流计算较为复杂, 要考虑阻抗、感抗等诸多因素。因此, 在工程设计中通常用直流电阻来估算OPGW与地线之间的分流。

根据欧姆定律, 有:

Io / Ig = Rg / Ro (2 )

Iw = Io + Ig (3 )

式中, Io为流过OPGW的短路电流; Ro为OPGW的直流电阻;Ig为流过地线的短路电流;Rg为地线的直流电阻;Iw为线路上流过的短路电流。

3.2气象条件的配合问题

OPGW与普通架空地线一样, 要受到各种气象条件的影响。

a.超低温 (如零下30 ℃以下) 应用环境下, 金属绞丝和金属管光单元会产生较大收缩, 这时就要求OPGW中光纤的收缩余长要大于OPGW的收缩应变。要适应这样的应用条件, OPGW的收缩余长设计必须与特定的气象条件相匹配。

b.大风 (通常指极限风速) , 尤其是风速超过35 m/s的台风, 其产生的负荷会给OPGW带来一定的影响。在同样的风速下, OPGW的直径越小, 风对其产生的负荷就越小;反之则产生的负荷就越大。OPGW外径尺寸设计必须确保在风荷条件下长期可靠性。

c.覆冰, 如果其厚度达到15 mm (或更大) , 就会对OPGW产生很大影响。在重覆冰应用条件下, 所有耐张段OPGW的最大负荷张力都必须OPGW最大允许使用张力 (MAT) , 即OPGW额定拉断力RTS的40% (松套结构) 和60% (紧套结构) 。

3.3风振的防护问题

架空线在一定的风荷作用下会产生振动, 使金属绞丝疲劳, 严重时会造成断股。

风振防护的关键在于采取正确的防振方案。目前, 在我国OPGW的应用实践中, 防振方案通常由配套金具厂商提供, 即用计算机模拟分析防振效果, 绘出多种模拟曲线, 可以直观地描述防振效果。

3.4系统短路电流和雷击的影响问题

高压输电线路地线的功效就是分流和避雷, 而OPGW光缆是替代原有地线工作的特种光缆, 既能满足原有地线的全部功能, 又能传递电力系统电网安全运行信息。

当线路出现短路故障或遭受雷击时, 会有瞬时的高强短路电流流过, 使OPGW温度的急剧上升。在保证OPGW中光纤的传输性能不受影响的条件下, 国标规定OPGW光缆构成的金属管光单元的瞬时高温不超过200 ℃, 铝合金丝不超过200 ℃, 铝包钢丝不超过300 ℃, 大于上述规定值都将造成缆内光纤损坏, 这是OPGW结构设计必须遵循的原则。

为保证OPGW短路时金属管光单元的瞬时高温不超过规定值, 提出短路电流热容量这一概念, 定义为

W = I2t (4)

式中, W为生产厂家给出的OPGW短路热容量;I为短路发生时OPGW承担的短路电流;t为短路持续时间。

要求OPGW设计时短路电流热容量必须大于故障时流过OPGW的实际电流热容量。

雷击导致OPGW光缆受损的原因是雷击后产生的瞬间高温。与短路故障不同的是, 雷击的瞬间电流强度更大, 作用的面积更小, 持续时间更短 (通常为微秒数量级) , 以至于在所接触的一根或数根金属单丝的一小段上产生瞬时高温达到600 ℃。

为避免OPGW免受雷击损害, 专家建议在强雷击区采用外径较大的AA和/或ACS 绞丝 (AA≥ 3.0 mm, ACS≥ 2.5 mm) ;在弱雷击区采用外层金属绞丝的直径不宜过小。

3.5分流线的应用

当线路出现故障时, 光缆承受的短路电流大于设计允许最大短路电流上限会对光缆造成不可逆转的损坏, 影响OPGW光缆的使用寿命。

当线路出现故障产生短路电流时, OPGW光缆和另一根地线一起分担短路电流。简单的理解就是自身电阻越大其所分担的短路电流越小。相对于OPGW光缆和地线这两个金属体来说, 其自身直径越大, 在20 ℃时的直流电阻越小。

在输电线路的出口侧, 短路电流过大而超过OPGW光缆的承受能力时, 就需要将另一根地线改成良导体分流线, 通过专门的程序计算出加装分流线的实际长度。

实际应用过程经常是使良导体分流线特性与架设这一段OPGW 的特性一致。

4 结束语

OPGW在我国电力系统通信中的应用前景广阔, 国内外各种结构的OPGW产品为市场提供了越来越多的选择余地。正确把握OPGW应用的科学性, 重视OPGW应用的各个环节, 始终把OPGW作为一项系统工程来对待, 并善于总结和解决应用中的各种新问题, 有利于我国OPGW应用事业的顺利发展。

参考文献

[1]商威.架空地线复合光缆 (OPGW) 系统工程[J].电力系统通信, 2002 (5) .

OPGW技术 第6篇

OPGW(光纤复合架空地线)是一种用于电力系统的通信线路产品,近几十年来在高压架空输电线路中应用 广泛[1,2,3]。OPGW光缆长期 运行于野外,外界环境会直接影响其机械性能和电气性能,如雷击、短路、山火等灾害会造成OPGW光缆的异常升温,导致其机械性能下降,可靠性降低。因此,对OPGW光缆的温 度进行实 时监控,能及时发 现OPGW光缆的故障,有利于尽早排除安全隐患,保障通信线路的安全可靠运行。

近年来基于光纤传感原理的在线监测技术发展较快,其中比较成熟的有基于拉曼原理的分布式温度监测技术和基于布里渊原理的分布式温度应变监测技术。基于拉曼原理的分布式温度监测技术由于返回的拉曼散射光信号弱,测量距离有限,无法做到长距离的温度分布式监测,且其传感光纤多采用多模光纤,因此该技术不适用于输电线路的分布式温度监测。基于布里渊原理的分布式温度应变监测技术可采用OPGW内部通信用的单模光纤作为传感介质,且传感距离长达100km,因此本文采用该技术进行输电线路上OPGW光缆内部光纤温度的测量和研究。

1测量原理

散射光的布里渊频移与光纤中的声速成正比,而光纤的折射率和声速与光纤的温度以及所受的应力应变等因素有关,因此布里渊频移也与温度、应力应变相关[4,5,6]。布里渊频移与光纤的温度和应变近似呈线性关系,其表达式为

式中,fB、T、ε、T0、ε0 和f0分别为布里渊频移、光纤温度、光纤应变、光纤初始温度、光纤初始应变和初始频移;CT为布里渊频移的温度系数;Cε为布里渊频移的应变系数。

本文基于BOTDR(布里渊光时域反射仪)技术搭建了温度实验平台,对OPGW光缆内部光纤的布里渊频移和温度系数进行测量和研究。

2测量方法

由于应变会影响光纤的寿命和通信质量,为保证OPGW光缆在正 常状态下 光纤不受 应力,OPGW光缆内部光纤会留有6‰左右的余长,可认为OPGW光缆内部光纤不受或只受极微小的应变的影响,即OPGW光缆内部光纤的频移只与光纤温度相关,因此本文只考虑温度对测试材料的布里渊频移的影响。实验中将测试材料处于不受力的状态下,以消除应变变化所带来的测量误差。

图1为OPGW光缆温度系数标定实验的示意图。图中,A和B分别为放置在日照区和非日照区的OPGW光缆,在光缆的两端将内部光纤续接串联并用接续盒保护,利用BOTDR进行布里渊频移的数据采集。

测量中被测OPGW光缆样品为OPGW-24B1110[76.6:88.7],其结构为层绞式,内部光单元有24根G.652单模光纤,长度为190m。为了比较光单元中不同光纤的温度特性,将其中的17根光纤串联起来,形成一段长度约为3.2km的测试光纤,其光纤接续后置于接续盒内进行保护。将被测光缆分别置于日照区(A段光缆)和非日照区(B段光缆)。在白天有充分日照情况下,日照区和非日照区域里的光缆温度有明显差别,温差为10℃。

在光缆表面放置3个热电偶温度传感器探头,分别置于非日照区、日照区向阳面和日照区背阳面,以监测实验时间段内不同区域的温度变化,实验中采用BOTDR在光缆的非日照区端口采集布里渊频移数据,并同时记录下温度传感器的数据。

3测量结果与分析

由于测量条件忽略了应变的影响因子,则式(1)可以简化为

BOTDR所采集的布里渊频移数据如图2所示。

图2(a)中A段光缆温度记录仪记录为40℃,而B段光缆温度记录为30℃。每一段测试光纤的布里渊频移峰谷值都非常明显,其频移的大小表征了温度的高低,由频移曲线的分布特征可知,A段频移明显高于B段,10℃的温差造成了约12 MHz的布里渊频移差,充分说明了日照辐射对光缆温度与光纤温度的影响。

图2(b)为夜间某一时刻的布里渊频移空间分布图,没有日照给光缆提供能量来源,白天高低温区域的频移差减小,同时B段的频移要比A段的频移略高,通过分析认为造成此现象的原因在于夜间B段光缆比A段光缆散热慢。

假定式(2)中的T0为0℃,CT和f0由fB与T的直线拟合结果得出,OPGW光缆内部串接的第一段光纤频移/温度的拟合结果如图3所示。可以看出不同区域光纤频移/温度系数CT基本一致,温度系数都在0.0011到0.0012GHz/℃左右。

图4和图5分别为各段光纤的布里渊频移/温度系数曲线和初始布里渊频移分布。由图4可以看出,各段光纤的温度系数不完全相同,说明OPGW光缆中各段光纤的布里渊频移/温度系数由于制造工艺、涂装等原因存在一定差异,其与均值之间的差异范围在10%以内。而同一段光纤在日照区域的频移/温度系数整体比非日照区域大,说明日照辐射对OPGW光缆的频移/温度系数有一定影响,导致频移/温度系数偏大。由图5可看到,OPGW光缆中各段光纤的布里渊频移各不相同,主要原因是受到光纤的材质、涂覆层材质和厚度等的影响,导致各段光纤的初始频移各不相同。

4结论

OPGW技术 第7篇

特高压输电线路的快速发展越来越呈现出向特高压、大长度、大高度和大容量发展的特点。OPGW是避雷线, 所以应当考虑送电导线所带来的一系列问题, 如抗雷击、电晕噪音、风噪音等现象对社会环境的影响。

1 特高压输电线路OPGW在外国使用情况

世界上的发达国家约从上世纪60年代开始, 逐步展开对特高压输电技术的研究。苏、美、意、日等国均建设了相关的特高压试验线段站和特高压试验场, 同时非常着重对特高压送电技术和相关送电装置的研究。日本在1965年开始进行对世界上的第一条UHV送电线路的相关研究。日本着重研究、试验特高压送电技术和相关送电装置, 并且利用研究结论和试验数据研发出特高压送电线路。日本用了长达35年的时间, 进行了UHV线路的技术研发。在上世纪90年代, 东京电力公司建设了4条约500 km的1 000 kV特高压主干输电线路, 这些线路设计均采用双OPGW地线模式。OPGW的供应商是古河电工、日立电线等。在古河电工、日立电线的参与下, 在中央电力研究所的盐原试验场、高海拔山地以及赤城试验线路建设的UHV试验线路对导线、OPGW以及相关装置进行了包括无线电干扰、电晕以及风洞试验等长期现场验证试验。

2 我国特高压OPGW的主要技术特点

这部分主要探讨1 000 kV送电线路采用OPGW的主要特点, 以及其与330 kV、500 kV等高压送电线路的差别, 并且研究了OPGW的要求。根据电力行业以往的生产经验和技术开发的情况, 架空导地线通常不和电压级别直接相关。而OPGW光缆作为送电线路的避雷设备, 与电压级别的也没有太大关系。1 000 kV特高压送电线路对OPGW光缆有着具体要求。

2.1 良好的防振效果

就超高压送电线路OPGW技术标准来说, 因为特高压OPGW具有档距大、挂点高、防治微风振动难度大的特点, 故而地线微风振动是特高压送电线路问题中表现非常突出的问题。其一, OPGW光缆的振动标准比地线、普通导线要更为严格;其二, 由于光纤比较脆弱, 通常的防振锤的类型都属于集中式防振器, 这很容易造成因OPGW的局部集中应力从而导致损害光纤, OPGW更加适宜使用预绞丝线夹防振锤等分布式防振器。

2.2 良好的防雷特性

我国在设计高空输电线路时, 为了防止导线被雷直击, 所以通常采取的措施是将避雷线悬挂。在没有出现OPGW的时候, 通常选取的是相同型号和材料的双地线, 这是因为地线具有比较均衡的防雷性。我国开始广泛使用OPGW是从20世纪90年代后期, 双地线的配置模式选用的是“分流地线+OPGW”, 这种模式改变了地线均衡的防雷性能。近几年, 直击雷导致OPGW雷击断股在高雷暴区域频频出现, 所以必须提升OPGW的防雷能力。

2.3 良好的与环境和谐性

随着经济和社会的进步发展, 公众对输电线路与社会及环境的协调性标准也在提高, 所以要保障输电线和周围居住环境、景观的统一和谐。电磁环境是特高压输电线路系统发展的首要问题, 必须着重考量的是输电系统的电磁场怎样与环境相统一, 就OPGW地线而言, 电晕噪音特性和风噪音特性是最重要的。

3 我国特高压OPGW的设计思路

总结借鉴外国特高压系统OPGW设计方面的经验, 根据我国特高压输变电建设工程的实际情况, 提出我国OPGW的建议, 对研究和应用都具有非常重大的意义。

3.1 研发全铝包钢绞合OPGW

超高压线路的杆塔很高, 并且OPGW应安装在很高的杆塔顶端, 故而OPGW的外层绞线需要具备很好的防雷电性能。提高其防雷功能的最佳方法是选取全铝包钢绞合的OPGW, 这一点已经得到了充分的论证。经过试验表面, 设计500 kV高压线路时, 选取全铝包钢结构的OPGW, 对耐雷电冲击具有良好的效果。

3.2 采用同种规格型号的双OPGW地线

前苏联设计使用的1 150 kV超高压输电线路选取了钢芯铝绞线2分裂的70/72型双地线, 三条1 000 kV超高压干线都选取了双OPGW地线。我国特高压输电线路大多数设计的配置模式是“分流底线+OPGW”, 这种配置模式使得地线的防雷性能并不平衡, 并且容易造成OPGW雷击断股问题。双OPGW地线解决了分流地线和OPGW电气性能匹配、弧垂匹配的设计差异。因此, 在设计输电系统地线时选取双OPGW会更加可靠。

3.3 研究OPGW与地线的联接方式对防雷的影响

我国在双地线输变电工程中应用OPGW时, 通常选取铝包钢绞线或双镀锌钢绞线, 雷击断股的现象很少。在包括OPGW的双地线工程中, 与其相互配合的其他分地线结构和机电性能与OPGW比较类似, 其外层铝线熔点要低于OPGW的外层铝合金股线, 然而大多数是OPGW因雷击而导致断股。

根据雷击传统理论, 分流地线与双地线工程中的OPGW遭到雷击的概率大约是均等的, 然而比较而言OPGW却更易引雷。这种现象是由于雷电会自主寻找最小阻抗路径来释放雷电荷与地面异性电荷。当前设置的分流地线和OPGW的联接方式存在一定的差异, 需要进一步讨论联接方式对防雷的作用, 通过联接方式来妥善搭配OPGW和分流地线, 从而降低OPGW被雷击的概率。

3.4 研发使用内层压缩耐雷型OPGW

当前我国采取的OPGW通常为同心圆线绞合结构。从耐雷效果而言, 日本研发的内层压缩耐雷型OPGW, 具有非常紧凑的结构, 采取扇形内层压缩线绞合结构的OPGW, 能够提升OPGW的横截面填充系数, 从而扩大了截面面积, 使OPGW的拉重比提高。更为重要的是能够明显增大外层单丝直径, 使它的耐雷性大幅度提高。对于需要研发设计低噪型的OPGW, 也能够通过采取内层压缩结构的OPGW很好地实现。内层压缩耐雷型OPGW与常规圆线绞合OPGW相比有了很大的技术进步, 具体参数对比如表1所示。

3.5 进行超高压线路OPGW的选型研究分析

外国可参考的特高压输电线路OPGW的设计经验很少, 我国相关的输电线路OPGW的运行经验更少, 几乎从未进行过针对输电系统OPGW的实验研究, 有待建立健全其实验设备和规范, 所以OPGW的选型研究工作就显得异常必要。我国自主建设的超高压输变电网是大容量、长距离输电, 其沿线要跨越黄河、长江和其他河流、湖泊, 所以对OPGW性能的要求非常高。

由于OPGW大跨越在系统建设过程中是一项很重要的工作, 通常国产OPGW被用在我国输电线路中的一般跨越线路 (km级) , 然而在特大跨越 (≥2 km级) 线路中大部分使用的是进口产品, 如江阴大跨越、马鞍山大跨越、荆州大跨越等。从目前国内厂家生产的大跨越OPGW应用成果来看, 我国已有相应的科技水平制造出具有以下特点的OPGW装置:即光纤芯数多、弧垂功能好、横断面积大、支撑强度大, 并且大跨越OPGW的耐振设计方案在应用时取得了很好的试验效果。

4 结语

超高压输电线路OPGW技术是一个非常先进且具有较强实用性的技术。要总结借鉴西方发达国家超高压输电系统OPGW的设计、运行经验, 而且要抓住建设输电系统工程给OPGW技术研究带来的发展机遇, 并且结合超高压OPGW的自身技术特性, 设计出适宜超高压电网使用的OPGW光缆, 提出适用于普通系统和大跨越的OPGW设计方案, 以便能够服务于电力通信工作的要求。

参考文献

[1]林伟坚.高压输电线路OPGW的选型与设计[J].湖北电力, 2005 (3) :12.

[2]郑伟, 黄梅.高压输电线路OPGW设计和探讨[J].中国科技信息, 2006 (4) :92.

[3]谢书鸿, 李海全.特高压架空输电线路OPGW的设计选型研究[J], 电线电缆, 2007 (4) :16.

[4]谢书鸿.特高压交流试验基地用OPGW的设计与应用[J].电力设备, 2007 (4) :19.

OPGW技术 第8篇

1 光纤复合架空地线 (OPGW) 综述

1.1 OPGW概述

光纤复合地线架空光缆 (OPGW) 利用自身的高的抗拉强度、优秀而简洁的光缆结构、特定的短路电流设计及对于气象条件的考虑 (跨度、垂度等) , 直接作为架空地线安装在任意跨距电力杆塔的悬挂点上, 特别适用于与电力传输线路同步建设的光缆通信系统。

1.2 OPGW特点

(1) 采用成熟的不锈钢管结构, 管内充满防水复合物, 以有效地保护光缆;

(2) 由铝包钢线 (ACS) 、不锈钢钢管及外层铝合金线 (AA) 绞合而成的单层、双层、三层皑装结构, 可确保钢管及光纤不承受任何张力;

(3) 紧凑的圆型光缆结构一方面大大降低了冰荷、风荷, 另一方面确保了短路情况下产生的热量容易从缆内散发;

(4) 由于与传统架空地线基本一致, 使光缆的架设非常方便;

(5) 按照IEEE1138、IEC1396规范和相关国际标准, 光缆和相关配套金具通过了苛刻的试验。

1.3 中心钢管式结构

(1) 光纤∶采用高质量、带色标光纤, 使其易于识别;

(2) 不锈钢钢管∶根据钢管尺寸可分为五大类钢管, 每类钢管中单根钢管可容纳的最大光纤数有所不同∶2.6/3.0mm中心线钢管可容纳最大芯数24芯;2.85/3.25mm中心线钢管可容纳最大芯数30芯;3.0/3.5mm中心线钢管可容纳最大芯数36芯;3.2/3.8mm中心线钢管可容纳最大芯数48芯;3.4/4.0mm中心线钢管可容纳最大芯数60芯。光纤被松套于钢管之内, 并被钢管内充满的防水复合物包围;

(3) 铝包钢线 (ACS) ∶优质铝包钢线作为外层之一, 并于铝包钢线表面和其间隙覆盖油脂, 用于防腐;

(4) 铝合金线 (AA) :优质铝合金线作为外层之一, 与铝包钢线一起紧密胶合于钢管上。

2 我国35k V线路的特点

2.1线路附近存在着较高的工频电场和磁场, 将引起包括静电耦合电流#感应电压和感应能量所产生的电磁影响。因此, OPGW的维护和接续盒安装位置选择等, 都应避免因静电感应造成的人身危险。

2.2线路架设高度受地面静电场强所控制。因此, 线路都被迫远离人、畜活动区、进入高山大岭。杆塔高差较大, 达250m左右。架设档距受地形所控制, 一般档距在600-800m, 最大档距达1200m左右。塔高都超过70-80m, 远大于基本风速高度, 高空风速要增大1.3-1.4倍, 意味着遭受雷击和舞动的概率将增大, 一定程度上降低了线路的耐雷水平, 增大绕击率和舞动危险度, 给线路防雷和防舞动带来不利。

2.3研究35kV线路的一个重要课题是控制地面场强。影响场强因素很多, 如导线对地距离、分裂导线根数和其等价半径、相导线间距及其排列形式等, OPGW、屏蔽线、耦合线等, 会减少地面电场强度。

2.4避雷线的危险影响来源于线路传输容量大、电压高。这就要求OPGW不仅要有良好的电气性能与对侧地线极好匹配, 还须进行必要的换位和采用多根横连线在档距中将OPGW、地线、屏蔽线和耦合线连接, 以减小雷击避雷线的阻抗, 增大电晕的耦合系数, 缩小塔头结构, 减小导地线档距中央的距离, 防止雷直击或绕击导线。

3 目前OPGW结构设计中存在的问题

3.1 结构参数不匹配

铝包钢和铝合金的抗拉强度比为5-2.18倍, 弹性模量比为2.59-1.57倍!线膨胀系数比为0.52-0.67倍。目前OPGW结构中铝包钢受力虽大, 但使, 用应力远低于允许值的93%-37%。而铝合金受力虽小, 但使用应力已超过允许值的93%-37%。处于疲劳状态下运行。随着雷击电流引起的瞬时温度上升, 铝合金的抗拉强度和屈服点急剧下降, 随之造成蠕变破坏。所以, 断股的绝大多数是外层铝合金线, 断口有不规则的拉断痕迹。

3.2 层、股线间留有空隙

企图以层、股间留有空隙, 增大相互滑移产生摩擦来消耗振动的能量, 达到增大外层自阻尼性能, 这对保护光纤并无实质性的改善, 相反变得更坏。当遭雷击时, 雷电流向纵深扩散, 在途经中的串联间隙 (防腐油膏) 上产生电弧和串联间隙电阻热, 延长了表层电荷向纵、深转移的时间。长时间的串联间隙电弧烧断OPGW外层单丝, 对OPGW的股线的伤害是致命。

3.3 铝合金管、铝合金骨架式结构存在的问题

铝合金管、铝合金骨架式结构是原始的不对称结构, 将铝包钢置于铝合金丝与铝合金管 (架) 之间。当遭雷击时, 雷电流由表层低电阻铝合金经高电阻铝包钢再到低电阻铝合金管、铝合金骨架, 层间电阻极不均匀。

4 案例分析

4.1 事故概述

某变电站1号主变35k V侧A相引线设备线夹弯折处断裂, 引线对1号主变油枕靠近A相表面放电, 35kV系统瞬时接地短路, 造成1号主变差动速断、比率差动保护动作三侧开关跳闸。

电网事故的同时, 林中—城头光纤通信中断。当时该地区无雷电, 天气晴好, 监控系统显示光纤通信中断时间与变电站事故时间相符, 排除了OPGW遭雷击的可能性。现场测试, 发现有6根光纤断芯, 分别是第1、4、7、8、11、12纤芯, 断点距城头变电站通信机房光缆出口约216m。经调查, OPGW光纤与引入机房普通光纤的接头点在189m处, 因此排除了接续工艺不良造成光纤接头受强电冲击断芯的可能。后经登杆检查, 发现在变电站门型架上金属平台处, OPGW有击穿痕迹, 外层有4股铝线熔断。

4.2 防范措施

此次电网事故造成OPGW断股故障点在变电站内门型架上。由于与35kV电力线进站终端铁塔只有近百米的距离, 相对于线路上整个耐张段OPGW更换, 处理起来比较容易。在终端铁塔上增加一个光纤接线盒, 更换终端铁塔到门型架接线盒一段100多米的OPGW后, 使光纤通信电路恢复正常。

综上所述, 由于此次OPGW断股事故是变电站内35kV系统单相接地短路造成的, 因此在电力系统接地短路事故不可避免的现实情况下, 必须加大OPGW引入线与门型架等尖锐金属构件之间的距离, 以避免形成间隙放电的条件, 确保OPGW在电网事故中不受波及而中断。

此次更换OPGW的施工时, 在门型架下端水泥杆和上端避雷针连接处平台钢板上增加一副固定夹具, 保证OPGW与钢板构件有足够 (5cm以上) 的安全距离, 并在引入的OPGW下端与门型架接地线增设连接点, 以减少自感压降和互感压降对OPGW的影响, 防止类似情况的发生。

5 总结

在OPGW与门型架尖锐金属构件之间的距离足够小的条件下, 电网工频接地短路事故导致瞬时电位升高, 形成较大的反击过电压, 对OPGW间隙放电, 造成击穿断股。这应引起相关的设计和施工部门高度重视, 并认真探讨电网事故与雷害事故对OPGW造成危害的相同之处和不同之处, 采取切实可行的防范措施, 对有关的设计和施工规程规范进行完善, 以确保OPGW在电力系统中安全稳定运行。

参考文献

OPGW技术 第9篇

当输电线路弧垂超出线路安全运行允许的范围时,极有可能影响输电线路的输送能力,甚至会导致线路停电事故,造成重大的经济损失和安全事故［１］。 目前对输电线路弧垂的在线监测主要有温度估算法、挂点倾角估算法、图像监测法和张力传感器等方法［２］。以上几种均是点式监测方法,无法一次实现对整条线路的监测,并且安装和维护需要上塔作业, 存在一定的作业难度和安全问题。OPGW (光纤复合架空地线)是输电线路中既做通信又作为地线架设的一条光缆,其中内置多条单模光纤［３］。本文将OPGW中的单模光纤作为传感器,利用BOTDR［４］(布里渊光时域反射)技术对输电线路全线进行弧垂的在线监测。该测量技术已经在电力通信［５］、材料［６］、土木工程［７］和结构监测［８］等众多领域得到了广泛的应用。

1分布式弧垂监测理论

BOTDR通过监测OPGW内光纤的布里渊散射频移值来实现分布式温度及弧垂的监测［９］。由于OPGW内光纤留有一定的余长(约0.6%),因此正常情况下OPGW内的光纤无应变,则OPGW内光纤的布里渊散射频移随温度的变化为［９］

式中,T、T０和f０分别为OPGW温度、OPGW初始温度和OPGW内光纤的初始频移;CＴ为布里渊频移的温度系数。

由于输电线路较长,BOTDR技术可通过控制入射脉冲的脉宽来控制测量的空间分辨率。输电线路的架空线状态方程为

式中,σ０１和σ０２分别为环境温度发生变化前后的架空线水平应力;E为架空线的杨氏模量;β为档距的高差角;α 为架空线的热膨胀系数;γ′ 和γ 分别为环境温度变化前后的架空线综合比载,在不考虑覆冰等条件下,γ′=γ。 则架空线的弧垂为

环境温度变化前后弧垂的变化量为

2弧垂监测的试验研究

试验选择实际线路的四个档距作为研究对象(均在不同的耐张段内),档距大小分别为213、296、 409和505m,均采用相同型号的OPGW,初始架设温度为15 ℃,线热膨胀系数为14.8×10－６/℃,E为117.6GPa,缆线自重比载为0.051 9 MPa/m,初始水平应力分别为123.456、102.454、103.578和100.205 MPa。各档距内由于高差均很小,不考虑高差角余弦带来的误差影响。

将分布式弧垂监测设备置于变电站机房内,被测线路OPGW的一芯光纤与监测设备光纤端口连接。试验采用BOTDR设备监测,获得各档距的温度及弧垂值。温度的监测精度为±2 ℃。采用全站仪在相同环境条件下测量各档距的弧垂值,全站仪对弧垂的测量精度为±2mm,将测量值与监测结果进行对比分析。

3试验结果及误差分析

图1所示为被测线路的温度和布里渊频移变化曲线以及OPGW光纤频移值与对应的拟合曲线。 拟合公式:fＢ=0.000 977 2 T +10.520 14。

表1所示为OPGW光缆的弧垂计算结果及OPGW温度拟合。根据现场监测的频移数据,计算出线路各档距OPGW的温度及弧垂值,同时列出了对应条件下各档距采用全站仪观测获得的弧垂值。四个被试验档距的初始弧垂分别为2.382 6、5.546 1、10.478 2和16.521 3m,初始弧垂对应温度均为15℃。

由表1可知,拟合出的OPGW光缆温度和实测环境温度均相差2 ℃左右。表中OPGW弧垂是通过拟合温度计算获得的弧垂值,其与全站仪测量得到的弧垂值存在一定的误差,但都处在相同的数值范围内。在同一档距内,弧垂的变化与随温度的变化具有相同的趋势,且均小于10%,这与理论值较吻合。这些误差的来源包含了全站仪的测量误差、 温度拟合误差以及非可控的环境因素(风速等)的影响。从表中可知,温度的测量误差也会带来弧垂监测的相对误差。

表2所示为温度变化导致的被试验档距的弧垂变化。由表可知,当温度上升时,弧垂呈线性增长趋势,各档距对应的弧垂增量百分比分别为0.89%、 0.54%、0.34% 和0.225%。因此,在不考虑外界非可控因素的影响下,拟合温度和环境温度的误差约为2 ℃,所引起的弧垂相对变化量在500m档距内可控制在10cm以内,弧垂的误差小于2%。但是对比分析全站仪测量结果与BOTDR监测结果可知,当存在风速、外加载荷和外界条件干扰的情况下,本文的弧垂监测方法精度将明显变差。

4结束语

研究了基于BOTDR对OPGW分布式弧垂的在线监测技术,结果表明,该在线监测技术能满足一定的精度要求,其监测结果与全站仪测量结果的绝对误差小于10%,且受温度测量精度的影响较小, 在500m档距内,其监测误差小于2%。此方法的误差主要来自于温度系数拟合误差、风速等外界不可控因素。该技术为输电线路分布式弧垂在线监测提供了重要依据,对我国电力部门输电线路安全运维有着重要的工程应用价值。

摘要：基于光纤的布里渊频移特性和输电线路基本方程,建立了输电线路分布式弧垂与输电线路温度的关系,通过监测OPGW(光纤复合架空地线)的光纤频移值,获得了输电线路的温度分布,进而计算获得了输电线路的分布式弧垂。通过对比现场弧垂勘察和监测值,得出弧垂监测误差在10%以内。为输电线路的弧垂监测提供了一种安全、方便和有效的监测方法。