電力通信中幾種常用的光纜型號

　　電力通信設計與施工中，都會應用到各種類型的光纜，不同類型的光纜有不同的特性，本文就對幾種常用光纜進行分析與研究。

　　《通信技術》是國內創辦時間長、影響大的計算機專業媒體，中文核心期刊。由信息產業部主管、中國電子科技集團第三十研究所主辦。主要報道傳輸、業務與系統、網絡、移動通信、信息安全等方面的先進技術、理論研究成果和最新動態。

　　南方無覆冰地區電力通信架空光纜普遍采用OPGW和ADSS，這兩種光纜設計的一項重要的內容就是光纜型號的選擇，而光纜選擇需要參考輸電線路電壓等級、氣象條件、光纜特性等參數。

　　1、前言

　　電力通信常用的特種光纜有OPGW、ADSS、GWWOP及AD-LASH，而南方無覆冰區普遍采用OPGW和ADSS，本文主要介紹南方無覆冰地區OPGW和ADSS型號的選擇。

　　OPGW，即光纖復合架空地線，用于高壓輸電系統通信線路的新型結構的地線，具有普通架空地線和通信光纜的雙重功能。

　　ADSS，即全介質自承式光纜，是一種全部由芳綸紗等絕緣介質材料組成，自身包含必要的支撐系統，可直接附掛在220kV及以下高壓輸電輸電線路的非金屬光纜。

　　2、光纜的選擇

　　2.1、光纖特性選擇

　　OPGW和ADSS的光纖主要有G.652D和G.655B兩種型號。

　　G.652D，即色散未移位單模光纖D型，在1.3μm波段的損耗較大，約為0.3dB/km～0.4dB/km;在1.55μm波段的損耗較小，約為0.2dB/km～0.25dB/km。色散在1.3μm波段為3.5ps/nm·km，在1.55μm波段為20ps/nm·km。該型號光纖主要光纖主要適合于2.5 Gb/s及其以下速率傳輸，長距離傳輸10Gb/s及40Gb/s大容量光路時，需要采用色散補償技術來進行色散補償。目前電力系統通信線路光纜普遍采用此型號光纖。

　　G.655B，即非零色散位移單模光纖B型，在1.55μm波段的損耗較小，約為0.19dB/km～0.25dB/km。色散在1.55μm波段為0.1～6.0ps/nm·km。該型號光纖主要光纖主要適合于高速率(40Gb/s以上)且長距離傳輸。目前電力系統通信線路光纜還較少采用此型號光纖。

　　2.2、OPGW光纜的選擇

　　在選擇OPGW光纜型號規格時，不僅要考慮光纜的光纖特性，還應綜合考慮光纜的機械參數(外徑、重量、破斷張力等)、短路電流、熱穩定等參數，以便選擇經濟適用的光纜。

　　(1)機械參數

　　OPGW光纜具有普通架空地線和通信光纜的雙重功能。因此在選擇機械參數時，應綜合考慮這兩種功能。OPGW光纜的機械參數(主要是外徑、單位重量、破斷張力等)應與另一側普通地線匹配，使輸電線路的OPGW光纜與普通地線一樣滿足鐵塔的受力要求，在運行過程中弧垂的變化時始終保持與架空導線的安全電氣距離。因此，在設計過程中，應使OPGW光纜的機械參數與另一側普通地線盡可能接近。

　　(2)短路電流

　　OPGW光纜選擇的另一個重要參數是短路電流容量，即線路單相接地短路電流的平方與繼電保護跳閘時間的乘積。應根據本體輸電線路遠景規劃最大單相接地短路電流，并結合對側地線分流情況選擇滿足需求的OPGW光纜。

　　關于繼電保護跳閘時間(也就是：單相短路后故障排除時間)，曾在廣東省某供電局2009年09IT工程初步設計審查會議上，廣東省電力研究院推薦的意見：500kV線路取0.2s，220kV線路取0.25s，110kV線路取0.3s。

　　系統短路時，故障電流在地線中產生的總電流在OPGW及另一根地線中的分布，取決于OPGW和另一根地線的電氣參數。為保證OPGW的安全運行，OPGW的設計還要求另一根地線有較強的分流能力，在短路及雷擊事故中能有效地分流。OPGW與另一根地線的電流分配比例可近似按如下方法計算：

　　式中， 為短路時流經OPGW的電流，kA; 為短路時流經與OPGW配合的另一根地線的電流，kA; 為地線自阻抗，Ω/km; 為地線與OPGW的互阻抗，Ω/km; 為地線自阻抗，Ω/km。

　　例如：廣東某供電局220kV興天線OPGW光纜建設工程，本工程輸電線路路徑長52km。A站側出線遠期規劃最大單相接地短路電流20.2kA，B站側出線遠期規劃最大單相接地短路電流19kA。經過計算分析，本工程選擇的光纜型號為：OPGW-48B1.3-95[74;94.9]，本光纜竣工后已運行3年多，至今運行情況良好。

　　(3)熱穩定

　　在考慮OPGW光纜短路電流的同時，也要考慮該光纜的熱穩定性，即輸電線路發生短路故障時，流經OPGW光纜的電流不至使其內部光纖的升溫超過標準而使光纖過快老化或造成光纖的直接損壞。

　　OPGW光纜上所通過的電流I的平方與電流作用時間t的乘積正比于OPGW光纜的升溫。在升溫計算中，由于繼電保護的動作很快，短路電流持續時間很短，OPGW中的熱量來不及向外界擴散，故可以將OPGW視為與外界絕緣的封閉區域內的電熱轉換問題，其計算比較簡單。但為了較全面地考慮有關因素，需要開發計算軟件。一般認為，光纖的溫度不應高于180℃，但不同結構的OPGW光纜所能承受的溫度有所不同，現很多OPGW廠家生產的OPGW光纜已能達到200℃。

　　2.3、ADSS光纜的選擇

　　選擇ADSS光纜規格型號時，除考慮光纖特性外，還要考慮光纜的外護套和光纜強度。

　　ADSS光纜有PE護套和AT護套兩種。通常PE型外護套ADSS光纜，一般可耐壓15kV，AT型外護套ADSS光纜可耐壓25kV。實際上由于外護套的原料依賴進口，部分生產廠家不一定能保證的ADSS光纜耐壓數值。因此建議，PE護套按允許耐壓10kV，AT護套按允許耐壓20kV考慮。

　　為了減少ADSS光纜電腐蝕事故，在南方無覆冰地區，35kV及以下電壓的線路上，可采用PE護套的ADSS光纜;而110kV及以上電壓的線路上，一般都采用AT護套的ADSS光纜。據近年南方無覆冰地區運行經驗，220kV及以上線路，ADSS光纜發生電腐蝕而斷線的事故不少，尤其最初采用ADSS光纜的年代，廣東省幾乎平均每月發生一次因電腐蝕而斷線的光纜事故。因此，2003年電力特種光纜技術研討會上，與會代表一致建議220kV及以上線路盡量不采用ADSS光纜。

　　通常，ADSS光纜的規格有A1、A2、A3……，分別在某種氣象條件下用于最大檔距100m、200m、300m……的輸電線路。因此，可根據本體輸電線路氣象條件及線路最大檔距選擇ADSS光纜。

　　例如，廣東某供電局的110kV建豐站-均安站雙光纜接入工程，該工程輸電線路電壓等級為110kV，氣象條件中最大風速為30m/s，最大檔距555m;根據以上條件，本工程選擇了AT護套A7型ADSS光纜(該光纜35m/s風速最大參考檔距600m)，光纖型號選擇G.652D;該ADSS光纜目前運行狀況良好。

　　3、結束語

　　3.1、OPGW光纜的選擇必須考慮與對側地線電氣參數、機械參數等配合，通過計算并綜合考慮后，才能做出正確的選擇。OPGW光纜的短路電流容量并不是越大越好，其短路電流容量越大，其外徑、破斷張力、單位質量等也相應會增大，對于線路桿塔的受力也會增大，不利于本線路長期運行。對于運行中的線路(特別是老舊的線路)來說，在受力上不一定能滿足要求。而且在經濟上不利于總體投資。

　　3.2、使用于較大檔距的ADSS光纜，內部芳綸數量較多，強度較大，單位質量也比較大;但并不是ADSS光纜的強度越大越好，ADSS光纜的強度越大，意味著ADSS光纜的運行張力越大，桿塔的承受荷載越大，不利于本線路長期運行。因此，ADSS光纜的選擇適宜即可，不需過大考慮余量。設計中若遇到超大檔距，可考慮用鋼絞線作為支撐體，而不是選擇強度更大的ADSS光纜。

　　4、參考文獻：

　　【1】 中華人民共和國國家經濟貿易委員會.光纖復合架空地線.DL/T832-2003

　　【2】 中國南方電網有限責任公司.南方電網設備標準技術標書 ADSS光纜

　　【3】 劉瑞怡，電力特種光纜的種類及其應用.廣東電力設計.1999，6：32～34

　　【4】 袁建生，馬信山，鄒軍，周宇坤.關于OPGW設計選型中最大短路電流計算.電力建設.2001，10：51～54

　　【5】 朱愛鈞.復合光纜(OPGW)選擇設計探討.見：國電通信中心編.新一代OPGW應用技術討論會材料匯編.2001，11：39～41

　　【6】 劉錦江.ADSS光纜線路設計探討.電力學報.2008(4)，23-2

　　【7】 商威.ADSS工程設計探討.電力系統通信.2002，2：36～40