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OPGW地线光缆在华北油田输电线路中的应用邓小木,张海军,王健（二连分厂，线路工区）摘 要：本文介绍了华北油田二连阿尔产能区块新建乌油110kV电力线路中OPGW地线光缆的设计选型、施工安装及运行维护情况。主题词：OPGW（全称为光纤复合架空地线）；结构；架设；运行维护0 引言随着现代化电网的快速发展，电力通信业也随之发展迅速，一方面光纤通信具有容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强等优点，另一方面也给电力系统中丰富的杆塔资源再利用创造了充要条件。阿尔油田是二连公司2010年当年勘探当年开发当年产能的一个重要产油区块，由于地处偏远，环境气候恶劣，没有一个可靠稳定信息通讯传递是难以保证正常生产、生活和工作。OPGW地线光缆在阿尔油田110kV线路上的首次推广应用使电力通信的可靠性、通信的技术水平都得到了很大的提高。下面就OPGW地线光缆在二连阿尔油田乌-油110kV输电线路中的设计选型、施工安装、运行维护等方面进行浅析。1 设计选型1.1 气候环境：二连阿尔油田所在区域属于北温带大陆性干燥气候，气候寒冷、干旱、风大、雨少。春季冷空气活动频繁，冷暖变化大，且易出现寒潮、暴风雪等灾害性天气；夏季光、热及水资源相对丰富，但月季和年季间不够稳定；秋季雨量少，多晴朗天气，风力不大，气候稳定；冬季冰封湖冻，寒冷漫长。见表一 气象条件 表一序号项 目条 件序号项 目条 件1年平均气温79年蒸发量1500-2700mm2月平均最高气温28.2（7月）10最大风频风向WS3月平均最低气温-26.5（1月）11年平均风速4m/s4极端最低气温-40.7（1月）12最大风速24-28m/s5极端最高气温39.7（7月）13最大冻土深度3.466年平均降雨量254.3mm14地下1.5m处温度-57年雷电日数38.5天15地下3.0m处温度2.58年总降雪量7.5-9mm(10月-4月深度)16 1.2 OPGW的结构选择：乌油110kV线路设计采用松套结构两层层绞偏心钢管式OPGW。该型结构紧凑，便于新建线路参数配选，不锈钢管式OPGW的尺寸小，重量轻，其单位重量和机械性能都与传统的地线接近。在承受短路电流冲击时，热量对光单元的影响，钢管型的影响远小于铝管型和铝骨架型，钢管型能有效地保护光纤可靠性和传输性能的稳定，另外，松套结构在余长方面的优势很适合于大档距、大高差等较为恶劣条件的线路。OPGW的结构选择综合考虑了地形地貌、档距、气象条件、杆塔结构、造价等诸多方面，经参数校核后确定。规格型号为：OPGW-2S/16B1-78(85.8;33.5)，光缆结构见图一，结构参数见表二。结构参数 表二 项目名称或型号根数材 料根数原材料直径光纤G.65216G.655中 心20.3%AS线1线直径2.25mm第1层20.3%AS线5AA线线直径2.25mm不锈钢管1光纤芯数16管直径2.20mm第2层27%AS线11AA线线直径2.50mm1.3 OPGW机械、电气特性 ：乌油110kV线路采用双杆塔设双地线结构形式，一根地线为119-11.5-1270-A，线径/截面为：11.5/78.94，架设安全系数K=4.4，计算拉断力100.25kN；另一根为OPGW-2S/16B1-78(85.8;33.5)复合地线光缆，线径/截面为：11.75/78，架设安全系数4.2，计算拉断力85.8kN。型号含义：2S为层绞式，16B1为16芯光纤，33.5（kA2.S）为短路电流容量。为便于杆塔结构设计，荷载计算，OPGW的重量和直径选择按照与普通地线相近选取。最大允许工作张力（MAT）取额定抗拉强度（RTS）的40%，日平均运行张力（EDS）为RTS的16%25%，极限特殊应力取RTS的70%。技术参数见下表三。直流电阻 ：OPGW中所有导电元件在20时的并联直流电阻计算值，应尽量与另一根地线接近。 短路电流：在系统短路时(一般取单相对地短路,故障点位于变电所的进出线档)，OPGW在一定短路时间内可以承受最大电流。解决OPGW热稳定的措施是采用地线分流线，来降低短路电流。 技术参数 表三 参照： IEC、IEEE、DL/T 832-2003、GB/T 7424.4-2003 标准绞合：中心线与各层之间填充防蚀油膏最外层绞合方向为“右”向（Z-stranding）光缆直径：11.75mm光缆重量：505kg/km承载截面积：77.9mm2AS面积：77.85mm2标称抗张强度（RTS）：85.8kN杨氏模量（E-Modulus)：146.7kN/mm2热膨胀系数：13.310-6/最大允许工作应力 (MAT) ( 40% RTS)：440.7N/mm2每日应力（EDS) (16%25% RTS)：176.3275.4N/mm2极限特殊应力 (70% RTS)：771.2N/mm2直流电阻：0.903/km短路电流：(0.25s, 40200)11.6kA短路电流容量：33.5kA2S最小弯曲半径：施工：235mm；运行：176mm拉重比：17.3km1.4 OPGW的配盘是设计中的关键环节。决定了每盘OPGW的长度和安装区间，配盘按照线路的耐张段长度结合现场实际勘察，尽量避免地形陡峭、低洼、风口、积雪、水坑等不利地段，以便后续熔头安装和维护等工作。 单盘长度（盘长） 草原平坦地段，单盘按35km选择，如在地形起伏大，应尽量控制在3km盘长内。配盘长度计算：按DLLA+3H+h+2B 式进行计算。其中：DL为配盘长度（m） ，L为线路长度(m) ，A为长度预留系数平坦草原取1.021.03，起伏的草原取1.031.04，H为光缆输入端杆塔高度 ，h为光缆输出端杆塔高度 ，B为牵引预留长度：取610m 。乌油110kV线路OPGW光缆配盘参数见表四、表五。乌油线路OPGW光缆配盘参数一览（东乌旗220kV变电站至雅一联段） 表四桩号转 角线路长(km+m)坐 标桩顶高程(m)备 注纵坐标X(m)横坐标Y(m)电20+000.05038651.8620502573.10847.851954年北京坐标系1956年黄海高程系电3109 33 420+279.65038515.3920502817.13847.80电490 07 001+236.75039146.1120503537.02860.22电5225 22 108+517.45044632.0120498750.28854.32电6146 50 439+403.35045515.4620498816.13860.99电7203 00 1211+326.95047199.6620497886.73856.60电8160 04 4916+674.15052518.6820497338.19873.91电9142 07 2220+261.45055748.1520495776.47887.24电10156 49 3822+633.05056799.5420493650.58890.26电终22+718.45056804.1920493565.30889.29乌油线路OPGW光缆配盘参数一览 （雅一联至阿尔110kV变电站段） 表五桩号转 角线路长(km+m)坐 标桩顶高程(m)备 注纵坐标X(m)横坐标Y(m)电00+000.05056820.3320493565.18889.501954年北京坐标系1956年黄海高程系电1210 04 470+193.65057013.8920493565.22891.10电2132 25 032+811.75059279.4720494877.48906.03电3177 50 515+132.35061492.5820494179.59923.14电4188 47 589+895.45065978.1920492577.51953.91电5173 38 1511+519.85067573.4720492271.61961.88电6187 21 5514+479.05070400.1120491395.68979.35电7173 10 2115+107.05071018.8120491288.23997.76电8199 45 0518+177.55073960.1420490406.941004.58电9159 36 5222+816.85078592.7520490655.561064.35电10169 29 2826+418.05082030.7820489583.84999.58电11166 29 1727+061.65082600.0520489283.42996.75电12182 02 0129+238.05084234.1820487846.08987.77电13160 05 0032+290.25086596.1220485912.821015.86电14173 05 5933+662.35087298.3220484734.081013.12电15194 00 1838+055.35089076.9320480717.191044.96电16223 34 3742+007.45091504.0020477598.13969.61电17142 30 5544+441.45093910.9920477236.91934.13电18186 10 5845+721.15094799.6520476316.05919.03电19211 18 0655+202.95102080.5420470242.02899.85电20156 04 1559+342.95106174.6420469627.64929.27电21212 27 3467+402.55112974.8120465301.57790.89电终67+887.25113459.7020465301.53784.351.5 OPGW金具配置： OPGW采用光缆预绞式金具。耐张金具的额定破坏强度和握着力均应大于95%RTS，在此张力下，金具与OPGW不产生相对滑移。耐张金具预绞丝的内径与光缆外径是直接相关的，预绞丝金具的内径应尽量按OPGW外径负公差配置。 悬垂（不包括悬垂耐张）金具对光缆的握着力（水平方向滑动负荷）一般为1020%RTS。 1.6 接地线配置和连接 ：OPGW采用逐基杆塔接地的方式，接地线的载流量不小于OPGW的载流量。在接头处，两侧耐张金具都配置接地线，提高可靠性，悬垂金具也配置一根接地线。接地线的一端连接在杆塔构架上，另一端的连接方式采用嵌入预绞丝和OPGW之间的接地片连接。 1.7 OPGW的防振 ：OPGW采用专用防振锤，形状为大小头式，可对应四个谐振频率，安装位置的计算与传统计算方法相同。安装数量根据帕尔普公司的产品和资料，按下表六配置。防振锤数量配置 表六档距（m）12502515005017507511000数量（套）12342 OPGW光缆的施工及安装光缆的安装架设不同于普通导、地线，线股的扭曲、打结、硬性碾压、勾挂都将直接损坏缆芯造成较大的经济损失，因此必须采用张力架设，使用牵引机和张力机放线。施工、安装方法及注意事项如下：2.1 OPGW光缆装卸应使用起重设备将光缆从车上卸下或将光缆直接从跳板上缓缓滚下，切不可直接从车上推落，仔细核对盘号后根据耐张段长和分盘点卸车，为避免碰伤光缆。光缆盘由法兰支撑或通过中心转轴吊起，安放在放缆架上能保证光缆平滑放出，放缆架制动装置灵活。2.2 杆头挂上滑轮后，直线杆位光缆应从外侧经过杆塔，转角杆塔上的滑轮应向外支撑，避免光缆在牵引过程中与杆塔产生摩擦。2.3 牵引绳的布放：由人工完成，牵引绳之间的连接一定要可靠（设专人检查），牵引绳和光缆的联结处应加一个退扭器。2.4 牵引机和张力机的布置：将牵引机和张力机分别安装在耐张段第一个杆塔和耐张段最后一个杆塔处，张力机、牵引机安置位置及安放间距见下图二，安置后的设备应在地面上做好锚固，使其足以承受牵引张力和紧线张力。2.5 牵引前的检查：牵引绳布放完毕后应施加一定的张力（不小于牵缆时的张力），检验牵引绳和联结点的强度，以免牵引过程中因牵引绳断裂而使光缆突然落地。2.6 光缆的牵引：OPGW光缆牵引过程是整个施工的关键，沿线应当保持通信联络，由专人指挥，牵引速度一般不大于20m/min，光缆所受拉力恒定，匀速前进。在牵引过程中，应有专人与光缆前端（网套连接处）同步前进，当缆端通过滑轮时要注意牵引绳的联结处是否顺利通过滑轮，必要时协助其通过。同时检查光缆表面是否受到损坏，发现问题及时解决，必要时转角采用双串滑轮，应始终有人守护，以防光缆脱离滑轮。施加在光缆上的张力不应过大，应按生产厂家提供弧垂和张力数据表，在牵引光缆时，防止光缆受力扭转，发现光缆沿某一方向扭转时，应立即停止放线，取消张力，重新调整滑轮的方位。2.7 交叉跨越的处理：凡有交叉跨越的地方要采取跨越措施，一般道口、草原路也应有人把守，通过各级公路时应提前征得交通管理部门的同意，并请他们协助做好交通管理工作，在施工段的前后1公里处应设置“前方施工减速行驶”等安全提示路牌。2.8 架设弧垂：光缆紧线弧垂与弧垂观测点与电力线路架设观测一样，按设计提供的弧垂曲线实施。2.9 光缆金具的安装：一般直线杆位在杆塔上安装，耐张杆位金具在观察光缆弧垂后，在光缆上做好标记，在地面上安装后再紧线。2.10 余缆处理：为保证接续操作在地面进行，接续处光缆应预留30m（也可以根据现场实际杆塔高度确定留量）。光缆引下线夹固定在杆塔主材上，避免光缆与杆塔发生摩擦，接续完毕后应将剩余光缆盘好，缆圈的直径不小于600mm，余缆应放置在离地面不小于6m处。从构架上引下光缆，在距地面1.8m处应穿入钢管，钢管的直径应不小于40mm，钢管的弯曲半径应不小于200mm，钢管应在构架上固定，光缆入地下或在变电所内沟中通过都应加装保护，并设置标记防止在电力电缆施工时，损坏光缆。2.11 其它：光缆的熔头应在晴天进行。熔头前应先将架设好的光缆测量，然后进行熔接，边熔接边测量，以提高熔接速度。光缆施工完毕后，还应做好各种文字资料的整理和记录，包括：光缆路由平面图、配盘表；光缆跨越设施、跨越距离记录；光缆熔接点标志图；光纤传输性能测试记录。将竣工报告和测试数据档案，提供给维护单位，作为供定期巡视检测对照和抢修时参考使用。OPGW光缆施工过程中应注意的几个事项：在对OPGW施加张力时，应核对光缆的技术参数，不允许超过安装张力。 OPGW在安装和接续工程中，其最小弯曲半径不能小于光缆直径的15倍，位于线路引入和引出塔的滑轮直径不小于500mm，直线塔滑轮不小于470mm，所有滑轮内槽应包覆氯丁橡胶。应防止OPGW在地面或滑轮边槽及塔顶构件上擦伤。OPGW的过分扭转会破坏缆内光纤的“余长”或引起外层线拱起，形成“鸟笼”现象，因此施工放线必需使用退扭器。施工前技术人员应严格核实OPGW与金具是否相匹配，不可使OPGW受压过大。 光单元虽有轴线和纵向的防水功能，仍应避免浸水，尤其是在端口部位，在开盘测试后和架线结束接续前，OPGW端口应采取防水措施。 3 OPGW地线光缆的运行维护自2011年初安装投运以来，对乌油线路的正常运行维护每月一次，遇有特殊情况和恶劣气候时增加巡视，由于OPGW地线光缆行业发展迅速，国家及相关部门还未出台相应的运行维护规程，为此，我们结合光缆生产企业和线路的日常巡视项目增添了光缆线路的巡视，其内容主要为：光缆弧垂有无变化，余缆架、接线盒是否牢固，金具有无变形现象，紧固螺栓、销钉是否齐备，光缆表面有无异物、防振锤等附件的巡查。2011年4月至8月线路累计发生多起停电故障见下表七，为此进行了仔细的巡查，结合故障累计频率和故障显示距离，在8月24日线路停电检修期间，110kV153乌-油线路故障停电一览表 表七序号日 期时 间气 象动作原因重合闸情况距离km推算杆号备 注14月8日14：52大风、沙尘暴110线路保护CSC-163A对侧差动出口保护动作（B相）不成功85.5404#405#25月9日20：00大风110线路保护CSC-163A对侧差动出口保护动作（B相）成功16.2576#77#351019：43沙尘暴110线路