浅谈OPGW光缆设计

庄深俊

(福建永福电通技术开发有限公司，福建 福州 350108)

0 引言

OPGW光缆(也称光纤复合架空地线)是电力系统独有，同时具备地线(也称避雷线)和光纤通信双重功能。OPGW光缆作为一种新兴的信息传输通道，具有通信容量大、抗电磁干扰、自重轻等特点，近年被广泛应用于我国电力系统中，在变电站与调度所之间传送调度信息、远动信号、电视图像等信息;同时它还能满足普通地线的防雷和引流要求，为高压输电线路提供良好的保护作用。目前由于OPGW光缆生产标准只有企业标准，即便各个厂家的OPGW光缆的技术参数均分别满足要求，但其技术参数因中标厂家不同而有所差异，中标产品的整体特性是否能完全满足线路工程的要求还须通过设计人员进行验算确认。下面就以某220kV高压输电线路中的一段为例，简要讲解OPGW光缆设计应注意的问题。

一 线路概况

某220kV线#74塔至#91塔段线路为单回路架设，线路长度为7350米，导线采用双分裂LGJ-300/25型钢芯铝绞线，地线一根为OPGW光缆，另一根为JLB40-100型铝包钢绞线，该段线路共使用转角塔3基，直线杆塔15基。本段线路跨越通讯线2处，10kV线3处，小溪1处，公路3处，380V线1处，砖瓦厂1处，房子5幢。该段线路的设计气象条件组合见表1-1，杆塔明细表见表1-2。

表1-1 设计气象条件一览表

二 OPGW光缆设计原则

1.OPGW光缆工程设计必须遵循国家标准和行业标准(包括电力行业标准和通信行业标准)。

2.OPGW光缆工程设计必须统筹兼顾本期和远期电力系统发展的要求，做到技术先进，经济合理，安全适用，能够满足施工和运行的要求。

3.OPGW光缆工程设计中所采用的产品必须使用经相关部门试验和鉴定合格的产品，且必须为国内成熟、水平先进的产品。

4.OPGW光缆工程设计中所采用的技术必须为适合我国国情的国内外成熟的先进技术。

表1-2 某220kV线#74塔～#91塔杆塔明细表

三 OPGW光缆选型

1.OPGW光缆选型原则

OPGW光缆具有光纤通信和架空地线两项功能，其选型既要满足通信的要求，同时也要满足地线的电气及机械特性的要求，OPGW光缆选型主要考虑以下几个因素：(1)OPGW内光纤及光纤单元特性。(2)OPGW热稳定特性。

OPGW热稳定特性包括系统发生单相接地时故障电流特性及雷电流特性。故障电流特性即电力线发生单相接地短路时，地线返回电流通过OPGW使其发热，其温升不得超过允许值，以免造成对光纤的损坏。

雷电流幅值虽然很大，但由于放电时间短，对OPGW的热稳定一般不起控制作用。

(2)OPGW机械及抗疲劳特性

OPGW的机械强度及疲劳强度特性应能与另一根地线较匹配，并能满足线路杆塔受力要求。根据相关规程规范规定，OPGW在最大使用应力时，安全系数应不小于导线安全系数。

在拉力为70%额定拉断力，或者在最高线温及最大短路电流引起的伸长工况下，光纤应不受力。

(3)送电线路特点

OPGW应满足送电线路设计规程对地线的要求及本工程地形条件的要求。

(4)纤芯余长确定

纤芯余长是OPGW的重要参数。在多股绞合线受拉力后以及运行过程中，线体将发生伸长变形。如果纤芯余长不够，将使光纤受力，造成光纤疲劳，引起传输衰减增加或光纤受损等问题。合理确定工程中所需OPGW纤芯余长，使其在任何情况下不受拉力影响，是OPGW设计中应考虑的重要问题之一。

绞合线体的伸长主要有两种形式：1)塑性伸长即蠕变(初伸长);2)运行过程中随环境条件的变化而产生的伸长。

OPGW的塑性伸长即蠕变与制造材料及结构有关。根据其蠕变率，采用降温法补偿。

架空线环境条件在不断变化，随着环境改变线长有伸长缩短。

考虑到在线路发生短路故障或受雷击时，将有较高电流流经OPGW，使OPGW光缆的温度急剧升高。在OPGW最高允许温度时，OPGW线长伸长远大于正常运行时OPGW的线长伸长，应予以特别注意。

2.OPGW光缆型号确定

综上所述原则，经招标采购，该段线路工程选用江苏某光缆有限公司生产的OPGW光缆，型号为OPGW-24B1-98[61;80]DL/T832-2003，其技术参数见表3-1。

表3-1 OPGW光缆技术参数一览表

1.光缆盘长不宜超过6km。

2.光缆架线施工必须采用张力放线方法施工，其张力放线区段的放线滑轮个数不宜超过20个。

3.光缆应尽量在转角度数较大处的转角杆塔位置开断，以方便施工。

4.光缆应尽量在标高低的塔位位置开断，以方便施工及运行。

五 OPGW光缆盘长配置

OPGW光缆不能像普通光缆那样在线路档中任意接续，一般应选择在线路耐张(转角)塔上进行接续，而且接续次数不宜过多，如果接续次数较多，会增大光纤信号衰损，影响光缆的传输质量。另外野外工作条件艰苦，光缆盘长配置还应考虑整盘重量不宜太重，以方便施工单位运输，如果过长会造成施工不便，过短则会增加接续次数。因此，OPGW光缆盘长的配置必须经过详细计算，首先要根据光缆的技术参数以及输电线路的档距、高差、杆塔高和串长等条件计算出光缆线长和光缆两端杆塔上的牵引长度，其次要考虑施工损耗和盘上预留，最后还要考虑设计及施工误差。因此，光缆盘长的计算在综合考虑上述几方面因素后，可按如下公式计算：

光缆盘长=光缆线长+两端杆塔上的牵引长度+施工损耗+盘上预留+设计及施工误差

根据表1-2的数据，该段线路总长为7350米，综合考虑各方面因素，准备将光缆分为2盘，接续盒安装在#85塔，即#74塔～#85塔为第一盘，按上述公式计算，第一盘光缆线长为4460米，两端杆塔上的牵引长度分别为85米和63米，施工损耗计10米，盘上预留计15米，设计及施工误差计20米，合计需要光缆盘长为4653米;#85塔～#91塔为第二盘，计算数据分别为3018米、63米、70米、10米、15米、15米，合计需要光缆盘长为3191米。

六 OPGW光缆附件

OPGW光缆附件主要指金具、引下线夹、余缆架和接续盒等。

一般情况下金具的选择都能满足要求，需要特别注意的是直线塔选择悬垂金具串时应注意联塔的首金具型号及螺栓方向，终端塔应选择单侧1套耐张金具，站内构架、屋顶地线柱等耐张金具应选择绝缘型的耐张金具，其配套引下线夹、余缆架和接续盒均应带绝缘垫。

七 结束语

OPGW光缆线路工程设计是一项涉及结构、机械、力学、气象条件、电气等许多方面的工作。随着电力系统的不断发展，设计、施工及运行经验的不断积累，必将使OPGW光缆线路的设计更加完善。

[1]国家电力公司东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册第二版.北京：中国电力出版社，2002

[2]110kV～750kV架空输电线路设计规范.GB 50545-2010

[3]66kV及以下架空电力线路设计规范.GB 50061-2010

[4]110～500kV架空送电线路施工及验收规范.GB 50233-2005

[5]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.DL/T 620-1997

[6]电力系统同步数字系列(SDH)光缆通信工程设计技术规定.DL/T 5404-2007

[7]电力系统通信设计技术规定.DL/T 5391-2007