电力通信中几种常用的光缆型号

　　电力通信设计与施工中，都会应用到各种类型的光缆，不同类型的光缆有不同的特性，本文就对几种常用光缆进行分析与研究。

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　　南方无覆冰地区电力通信架空光缆普遍采用OPGW和ADSS，这两种光缆设计的一项重要的内容就是光缆型号的选择，而光缆选择需要参考输电线路电压等级、气象条件、光缆特性等参数。

　　1、前言

　　电力通信常用的特种光缆有OPGW、ADSS、GWWOP及AD-LASH，而南方无覆冰区普遍采用OPGW和ADSS，本文主要介绍南方无覆冰地区OPGW和ADSS型号的选择。

　　OPGW，即光纤复合架空地线，用于高压输电系统通信线路的新型结构的地线，具有普通架空地线和通信光缆的双重功能。

　　ADSS，即全介质自承式光缆，是一种全部由芳纶纱等绝缘介质材料组成，自身包含必要的支撑系统，可直接附挂在220kV及以下高压输电输电线路的非金属光缆。

　　2、光缆的选择

　　2.1、光纤特性选择

　　OPGW和ADSS的光纤主要有G.652D和G.655B两种型号。

　　G.652D，即色散未移位单模光纤D型，在1.3μm波段的损耗较大，约为0.3dB/km～0.4dB/km;在1.55μm波段的损耗较小，约为0.2dB/km～0.25dB/km。色散在1.3μm波段为3.5ps/nm·km，在1.55μm波段为20ps/nm·km。该型号光纤主要光纤主要适合于2.5 Gb/s及其以下速率传输，长距离传输10Gb/s及40Gb/s大容量光路时，需要采用色散补偿技术来进行色散补偿。目前电力系统通信线路光缆普遍采用此型号光纤。

　　G.655B，即非零色散位移单模光纤B型，在1.55μm波段的损耗较小，约为0.19dB/km～0.25dB/km。色散在1.55μm波段为0.1～6.0ps/nm·km。该型号光纤主要光纤主要适合于高速率(40Gb/s以上)且长距离传输。目前电力系统通信线路光缆还较少采用此型号光纤。

　　2.2、OPGW光缆的选择

　　在选择OPGW光缆型号规格时，不仅要考虑光缆的光纤特性，还应综合考虑光缆的机械参数(外径、重量、破断张力等)、短路电流、热稳定等参数，以便选择经济适用的光缆。

　　(1)机械参数

　　OPGW光缆具有普通架空地线和通信光缆的双重功能。因此在选择机械参数时，应综合考虑这两种功能。OPGW光缆的机械参数(主要是外径、单位重量、破断张力等)应与另一侧普通地线匹配，使输电线路的OPGW光缆与普通地线一样满足铁塔的受力要求，在运行过程中弧垂的变化时始终保持与架空导线的安全电气距离。因此，在设计过程中，应使OPGW光缆的机械参数与另一侧普通地线尽可能接近。

　　(2)短路电流

　　OPGW光缆选择的另一个重要参数是短路电流容量，即线路单相接地短路电流的平方与继电保护跳闸时间的乘积。应根据本体输电线路远景规划最大单相接地短路电流，并结合对侧地线分流情况选择满足需求的OPGW光缆。

　　关于继电保护跳闸时间(也就是：单相短路后故障排除时间)，曾在广东省某供电局2009年09IT工程初步设计审查会议上，广东省电力研究院推荐的意见：500kV线路取0.2s，220kV线路取0.25s，110kV线路取0.3s。

　　系统短路时，故障电流在地线中产生的总电流在OPGW及另一根地线中的分布，取决于OPGW和另一根地线的电气参数。为保证OPGW的安全运行，OPGW的设计还要求另一根地线有较强的分流能力，在短路及雷击事故中能有效地分流。OPGW与另一根地线的电流分配比例可近似按如下方法计算：

　　式中， 为短路时流经OPGW的电流，kA; 为短路时流经与OPGW配合的另一根地线的电流，kA; 为地线自阻抗，Ω/km; 为地线与OPGW的互阻抗，Ω/km; 为地线自阻抗，Ω/km。

　　例如：广东某供电局220kV兴天线OPGW光缆建设工程，本工程输电线路路径长52km。A站侧出线远期规划最大单相接地短路电流20.2kA，B站侧出线远期规划最大单相接地短路电流19kA。经过计算分析，本工程选择的光缆型号为：OPGW-48B1.3-95[74;94.9]，本光缆竣工后已运行3年多，至今运行情况良好。

　　(3)热稳定

　　在考虑OPGW光缆短路电流的同时，也要考虑该光缆的热稳定性，即输电线路发生短路故障时，流经OPGW光缆的电流不至使其内部光纤的升温超过标准而使光纤过快老化或造成光纤的直接损坏。

　　OPGW光缆上所通过的电流I的平方与电流作用时间t的乘积正比于OPGW光缆的升温。在升温计算中，由于继电保护的动作很快，短路电流持续时间很短，OPGW中的热量来不及向外界扩散，故可以将OPGW视为与外界绝缘的封闭区域内的电热转换问题，其计算比较简单。但为了较全面地考虑有关因素，需要开发计算软件。一般认为，光纤的温度不应高于180℃，但不同结构的OPGW光缆所能承受的温度有所不同，现很多OPGW厂家生产的OPGW光缆已能达到200℃。

　　2.3、ADSS光缆的选择

　　选择ADSS光缆规格型号时，除考虑光纤特性外，还要考虑光缆的外护套和光缆强度。

　　ADSS光缆有PE护套和AT护套两种。通常PE型外护套ADSS光缆，一般可耐压15kV，AT型外护套ADSS光缆可耐压25kV。实际上由于外护套的原料依赖进口，部分生产厂家不一定能保证的ADSS光缆耐压数值。因此建议，PE护套按允许耐压10kV，AT护套按允许耐压20kV考虑。

　　为了减少ADSS光缆电腐蚀事故，在南方无覆冰地区，35kV及以下电压的线路上，可采用PE护套的ADSS光缆;而110kV及以上电压的线路上，一般都采用AT护套的ADSS光缆。据近年南方无覆冰地区运行经验，220kV及以上线路，ADSS光缆发生电腐蚀而断线的事故不少，尤其最初采用ADSS光缆的年代，广东省几乎平均每月发生一次因电腐蚀而断线的光缆事故。因此，2003年电力特种光缆技术研讨会上，与会代表一致建议220kV及以上线路尽量不采用ADSS光缆。

　　通常，ADSS光缆的规格有A1、A2、A3……，分别在某种气象条件下用于最大档距100m、200m、300m……的输电线路。因此，可根据本体输电线路气象条件及线路最大档距选择ADSS光缆。

　　例如，广东某供电局的110kV建丰站-均安站双光缆接入工程，该工程输电线路电压等级为110kV，气象条件中最大风速为30m/s，最大档距555m;根据以上条件，本工程选择了AT护套A7型ADSS光缆(该光缆35m/s风速最大参考档距600m)，光纤型号选择G.652D;该ADSS光缆目前运行状况良好。

　　3、结束语

　　3.1、OPGW光缆的选择必须考虑与对侧地线电气参数、机械参数等配合，通过计算并综合考虑后，才能做出正确的选择。OPGW光缆的短路电流容量并不是越大越好，其短路电流容量越大，其外径、破断张力、单位质量等也相应会增大，对于线路杆塔的受力也会增大，不利于本线路长期运行。对于运行中的线路(特别是老旧的线路)来说，在受力上不一定能满足要求。而且在经济上不利于总体投资。

　　3.2、使用于较大档距的ADSS光缆，内部芳纶数量较多，强度较大，单位质量也比较大;但并不是ADSS光缆的强度越大越好，ADSS光缆的强度越大，意味着ADSS光缆的运行张力越大，杆塔的承受荷载越大，不利于本线路长期运行。因此，ADSS光缆的选择适宜即可，不需过大考虑余量。设计中若遇到超大档距，可考虑用钢绞线作为支撑体，而不是选择强度更大的ADSS光缆。

　　4、参考文献：

　　【1】 中华人民共和国国家经济贸易委员会.光纤复合架空地线.DL/T832-2003

　　【2】 中国南方电网有限责任公司.南方电网设备标准技术标书 ADSS光缆

　　【3】 刘瑞怡，电力特种光缆的种类及其应用.广东电力设计.1999，6：32～34

　　【4】 袁建生，马信山，邹军，周宇坤.关于OPGW设计选型中最大短路电流计算.电力建设.2001，10：51～54

　　【5】 朱爱钧.复合光缆(OPGW)选择设计探讨.见：国电通信中心编.新一代OPGW应用技术讨论会材料汇编.2001，11：39～41

　　【6】 刘锦江.ADSS光缆线路设计探讨.电力学报.2008(4)，23-2

　　【7】 商威.ADSS工程设计探讨.电力系统通信.2002，2：36～40