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【OPGW光缆】在电力光传输网中的应用与发展

发布时间:2021-07-24 09:56
发布者:JuKer
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随着光纤技术的发展,光缆也呈现出多元化的发展趋势。OPGW作为一种特种光缆,以其独特的优势在电力系统光通信领域取得了长足的发展。广泛应用。本文首先介绍了OPGW光缆的概念和特点,然后详细介绍了OPGW光缆在电力系统设计、施工和应用中的应用。最后,根据电力通信网的发展规划,阐述了OPGW光缆在供电系统中的应用。应用程序状态。本文对电力系统光纤通信工程的设计和施工具有一定的参考意义。

光纤架空地线复合光缆(OPGW)是一种集通信线路和架空地线于一体的特种电力电缆。它利用电力系统特有的一次电源线资源形成通信网络。“九五”以来,我国电力部门大力推广OPGW光缆作为电力通信的主要传输介质之一。随着电力系统对电网安全、稳定和自动化的要求越来越高,OPGW光缆被用作传输骨干网。SDH传输环网可靠性高,服务时间长,为行政调度电话、远程控制信息、继电保护信号、变电站集中控制系统等数字信号的传输提供了主通道。目前,电力系统以其强大的生命力和安全用电等优点受到广大用户的青睐。

1、OPGW光缆的定义和结构组成

OPGW光缆俗称地线,光纤架空地线,是最常用的电力电缆之一。光纤放置在架空输电线路的地面上。它由一个或多个光单元和一层或多层双绞线单线组成,在传输线上形成光纤通信网络。这种结构具有接地和通信的双重功能。

1.1 OPGW光缆由光单元、光纤和绞合单线组成。

单模光纤必须满足CB/T9771的要求,多模光纤必须满足GB/T12357的要求。此外,光纤和光纤单元应着色或以其他方式标识。
光学单元是金属管、塑料管或含有光纤的骨架槽,用于保护光纤免受环境影响、纵向收缩、冲击、扭转和拉伸等机械力以及长期热效应和水分的影响。
绞合单线可以是CB/T1179-1999规定的圆线,也可以是扇形、管状、Z形等异型线,也可以是下列材料的一种或混合:符合GB/T8134-1997规定的铝镁硅合金圆线,符合GB/T3428-2002规定的镀锌钢丝,硬铝线符合CB/T17048-1997,铝包钢线符合GB/T17937-1999。
外绞合单股线和全铝包钢线、镀锌钢丝不允许接头;使用防腐油脂是为了减少腐蚀,OPGW电缆股线可以涂上防腐油脂和油脂的性能。
应符合IEC61394 :1997的规定。在许多环境下,OPGW中应使用合适的阻水材料来防止水或潮气渗入光单元,阻水材料的性能应符合YD/T839.3-2000的规定。

2、OPGW光缆的性能要求

OPGW光缆的特性参数与塔距、垂直度要求、冰荷载、风荷载和吊点允许张力有关。
 

力学性能主要包括额定断裂力(RTS)、最大许用拉力(MAT)、年平均工作应力(EDS)、热膨胀系数和载荷条件下的螺纹适应性。试验后,具体要求如下:(1)OPGW光缆张力不大于RTS的95%时,不应有单根断线(2) OPGW光缆应无明显机械损伤,光纤衰减无明显变化。

环境适应性主要包括最大允许温度范围和透水性。具体要求如下:(1)最高允许温度范围为-40℃~65℃(2) 渗水试验后,光纤衰减应无明显变化。

电气性能包括线性直流电阻、短路电流容量和耐雷性。具体要求如下:(1)试验过程中,1550nm波长的单模光纤和1330nm波长的多模光纤的衰减变化不应超过1.0dB/km(2) 试验后,OPGW光缆中的非金属部分不应损坏;OPGW光缆铠装层或轻型单元)任何部分达到的最高温度应为短路时承载导线的最高允许温度;如果导线断裂,应使用剩余的未断裂导线计算OPGW光缆的剩余强度,并且剩余强度不应小于RTS的75%。

3、电力系统中OPGW光缆线路的设计

3.1光缆芯数的选择

光缆的数量主要取决于实际应用的要求,同时考虑未来发展的需要。目前,OPGW光缆常用24芯、36芯、48芯,最大芯数可达72芯。大芯数OPGW光缆的应用是未来的发展趋势。根据智能电网的规划要求,未来数字化变电站对电力通信带宽的需求将急剧增加,数字信号的全光传输势在必行。因此,建议电力系统采用220kV及以上电压等级的OPGW光缆线路选用48芯及以上光缆。

3.2 OPGW光缆的盘长计算

由于OPGW光缆是一卷一卷的供货,价格比较昂贵,不能随意切割,而且在施工过程中,往往有些截面的光缆长度不够,给后续的光缆焊接带来了很大的麻烦。因此,在设计中,线圈长度可按以下公式计算:
IOPGW =I*a + 2h + 30 ,式中,l为线路长度,a为线长系数(平丘可取1.015,山地取1. 02);h为光缆接头处杆塔的高度。





3.3线路机械电气特性的匹配

由于OPGW光缆既具有通信功能,又具有高压线路接地功能,因此在设计中必须考虑与另一接地的机电性能匹配因素,包括OPGW光缆外径、额定OPGW光缆破断拉力等机电参数,弧垂和适用跨距,以及直流电阻和短路电流。在具体设计过程中,OPGW光缆与地线之间的分路量可按以下公式估算:Io/ Ig = Rg/ Ro , Iw = Io + Ig ,式中,Io为流经OPGW光缆的短路电流;Ro为OPGW光缆的直流电阻;Ig为流经地线的短路电流;Rg为地线的直流电阻;Iw为线路流过的短路电流。


3.4 OPGW光缆线路的防震措施

OPGW光缆是一种特种光缆。其独特的安装环境使其容易受到雨雪等天气因素的影响。在一定的风荷载作用下会产生振动,使金属绞线疲劳。严重的会造成断裂,危及人身安全。电力通信系统运行稳定,更严重的情况下可能造成电网事故。因此,OPGW光缆的防振措施不同于普通光缆。普通OPGW光缆防振装置主要有三种形式:螺旋阻尼器、防振锤、阻尼线和防振锤。螺旋阻尼器通常用于双绞线。使用直径更细的电缆来防止地震;而OPGW光缆通常采用特殊的冲击锤或冲击鞭来防止振动。使用防震鞭子时,可按表1所示配置

 

表1防震鞭使用数量配置表

档距/m

0-250

251-500

501-750

 751 ~1 000

数量/套

1

2

3

4

 

3.4 OPGW光缆的金具要求

OPGW电缆配件与普通接地电缆不同,要求正确OPGW电缆具有一定的握持强度,但不允许超过允许值有限的压缩和弯曲应力。因为预绞合配件具有安全性安装方便,运输方便,耐磨耐蚀性小,电气性能好,通讯方便因此,OPGW电缆悬垂配件和耐用性预绞合线一般选用张进型。此外,OPGW电缆连接器由于其特殊的工作环境,箱体还采用了金属接线盒,寿命长寿命应大于OPGW电缆寿命,但也必须密封防震。为了确保OPGW光缆接地良好。需要张力夹和悬挂夹塔上连接有特殊的地线。

4、电力系统中OPGW光缆的施工

4. 1 OPGW光缆验货和盘测

施工前验货对于整体工程可谓十分重要,首先应严格按照电力行业通信光缆验收标准,根据货物装箱单逐一检验并填好报表留存,之外还需根据到货光纤的折射率和所需波长对每盘光缆测试其长度和衰减,测试结果应符合光纤通信标准,测试波长可选1310或1550nm,测试的两点间衰减应分别在0. 25〜0. 35 和 0. 15〜0.25 dB/ km 的范围内。

4.2 OPGW光缆施工注意事项

OPGW光缆施工中应注意以下几点:(1)放线滑轮的直径必须满足OPGW光缆本身的特性要求(2) OPGW电缆的弯曲半径不应小于电缆直径的15倍(3) OPGW光缆架设时,块体包角<60°(4) 在放线过程中,OPGW电缆上的任何一点不得径向挤压,防止电缆弯曲。(5)张力机与牵引机及支撑塔之间的距离由导轮的仰角15~20°控制。(6)雨雾天气不得施工,以防光缆受潮。




4.3 OPGW光缆的接续要求

OPGW光缆拼接是光缆施工中的一个重要工序。在已发生的OPGW光缆故障中,接线盒故障的发生频率较高。因此,OPGW光缆的焊接必须由熟练使用焊机和经过培训的合格人员进行。完成后,可使用光时域反射计(OTDR)监测光纤焊接损耗。一般情况下,每个焊点的焊接损耗不应大于0.05dB。如果焊缝损失不符合要求,则重新焊接,直至焊缝合格。另外,焊条应清洗50次左右,当焊机放电超过一定次数时,应及时更换焊条。

4.4接头盒盘纤和固定

光缆进入接头盒出入孔时必须固定牢固,但又不宜过紧,以免由于过度挤压造成接头损耗过大。光纤应盘在接头盒的光纤托盘内,盘纤半径尽量沿托盘外侧,如果半径过小会增加光纤传导损耗且不易于将来维护检修。除此之外,光纤在托盘内应摆放平整、层次清楚。

为防止人为破坏,光缆接头盒必须安装在离地面6 m以上的位置,同时由于OPGW光缆的特殊性,需预留较多的余缆,余缆及接头盒尽量选择在易于盘放的地方如铁塔的横格面,接头盒应安装在余缆架上方约1.5 m处,且应具有在杆塔上不打孔安装和紧固的功能,面向外侧固定,方便日后巡视检查。





OPGW光缆以其独特的构造原理和优势得到了电力系统的广泛青睐。随着智能电网的进一步发展和鹰联光电不断地推陈出新,相信在光纤通信快速发展的今天,作为电力特种光缆之一的OPGW光缆,将会越来越多地应用于电力系统通信,更好地服务于电网的安全稳定运行。