我國電網建設經過近幾年的快速發展,對電力系統通信的要求也越來越高。 OPGW電力特種光纜已成為電力光纖通信的主要物理媒介,其應用范圍從500kV、330kV及 220kV等級的輸電線路逐漸向110kV、66kV等電壓等級延伸,包括新建線路和舊線路改造的應用。 在雙避雷線設計的送電線路中,OPGW光纜產品是作為替代其中一根避雷線設計的,因此避雷線設計時所需考慮的問題,OPGW光纜也必須考慮到。即使該線路原先設計只采用單避雷線,光纜也同樣是原來地線的替代品。
OPGW光纜與另側分流地線的配合設計思路是從對側地線的各項特性中提取關鍵信息,采用電線力學計算方法確定光纜的機械特性及比載,以此來檢驗與另側地線的配合程度,主要可以從以下三個方面考慮:弧垂與應力配合、熱穩定性能配合、耐雷性能配合。
1)弧垂與應力配合
第一種情況是所推薦的光纜與地線在截面、重量、拉斷力等技術指標方面都比較相近。如果光纜與另側分流地線截面相當,鋁鋼截面比又相近,在強度及弧垂~應力配合方面必定會有很大的相似性。比如配合GJ-50或GJ-70,一般采用截面接近50mm2或70mm2左右的中心鋼管式全鋁包鋼結構的OPGW光纜;配合良導體鋁包鋼絞線(例如 LBJ40-120)或鋁包鋼芯鋁絞線 (例如JL/LB1A-95/55),一般采用與地線鋁鋼截面比接近的層絞式結構的OPGW光纜,這種光纜內層為主要強度元件(一般為鋁包鋼線),外層為主要載流元件(一般為鋁合金線)。
第二種情況,因承載故障短路電流的要求,光纜相對于地線截面有了較大偏差。此時取得另側地線的“弧垂~應力特性”變得尤為重要。設計院一般能提供的是地線 “弧垂~應力曲線表”或稱“地線放線特性表”。根據線路條件及氣象條件,計算光纜的 “弧垂~應力特性”表,對比光纜與地線能否匹配;〈褂嬎慊鶞室话銥闇囟15℃,無風、無冰條件;檢驗依據為最低氣溫、最高氣溫、最大荷載等條件下,光纜與地線弧垂是否匹配。通常認為,在各個計算條件下,光纜與地線弧垂公差在一倍地線直徑范圍內,是可以接受的。
2)熱穩定性能配合
當電力線路發生單相接地短路故障時,繼電保護(主保護)均會迅速切斷故障,以保證電力設備的完好,其動作時間一般為毫秒級,即使考慮系統的失靈保護(或后備保護)等二級保護動作時限,其時間通常不會超過秒級。線路短路電流一般依據電力系統設計提供的5~10年遠景電力系統阻抗圖,通過網絡簡化,計算零序電流,繪制成接地短路電流曲線,通過電力設計部門提供的接地短路電流曲線圖,可以很清楚地了解線路短路電流分布情況。這種情況下絕大部分短路電流會流過地線,因此對于雙地線線路而言,OPGW光纜與地線將共同承擔導流任務,熱穩定性能的配合就顯得尤為重要。
3)耐雷性能配合
OPGW光纜與地線的耐雷性能配合也是不可忽視的因素。由于OPGW光纜的廣泛使用,雷擊斷股事件也越來越多的出現,因此,光纜結構的設計思路應該做如下改進:
(1)外層股線材料盡量采用鋁包鋼線。
(2)在不同導電率的鋁包鋼線選擇中,盡量采用高電導率的鋁包鋼線,以加厚外層鋁包鋼線的鋁層厚度,以使鋁熔化時吸收更多的能量,保護內部鋼線,維持股線所需的強度。
(3)在滿足整個OPGW外徑要求下,盡可能采用更大直徑的外層股線,通過增大股線截面來減少斷股的概率。
在整個電力線路建設所需材料的投資中,OPGW光纜只是很小的一部分,但因其擔負著電力傳輸網的通信與保護作用,重要意義是不言而喻的。針對OPGW應用中出現的一些新問題、新要求,光纜的結構設計思路也應該及時調整。光纜生產廠家應與電力用戶充分溝通、交流,在有限的線路資料中提取關鍵信息,設計出最佳的OPGW光纜結構型式,使其能更好地服務于電力通信事業。