电力光缆

赵胜山 河北省电力局

  引言 OPPC（Optical Phase Conductor简称OPPC）是电力通信系统的一种新型特种光缆，是在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中的光缆，可以充分利用电力系统自身的线 路资源，特别是电力配网系统，使之具有传输电能及通信的双重功能。目前国际上欧洲已有八年的运行经验，应用于35千伏至420千伏的线路上，截至2005 年底运营已达到六千余公里。
1 国内OPPC的应用现状
  我国35千伏及以下线路一般都采用三相电力系统传输，大多都没有架空地线，系统的电力通信采用传统的方式进行。如果用OPPC替代三相电力线路中的一相，形成由两根导线和一根OPPC组合而成的电力传输系统，则不需另架设其它通信线路就可以解决电网的自动化、 调度、通信等问题，并可大大提高传输的质量和数量。纵然技术上有许多优势，但在我国应用尚有一定难度，为解决这一课题。石家庄开发区华能电气有限公司组织 技术人员，不分昼夜，经过一次次研究，不断总结经验。经过两年多努力，深圳市特发信息股份有限公司研造的中国第一条OPPC线路和石家庄开发区华能电气有 限公司研造的中国第一条高压接头盒及配套400mm2预绞丝电力线路安装金具成功投产在深圳老虎坑电厂送出工程，目前已成功运营一年多。2007年1月， （见图1）石家庄开发区华能电气有限公司研造的OPPC高压接头盒及OPPC金具再次应用于江西三阳——柏木线路工程。2007年1月31日,石家庄开发 区华能电气有限公司取得了中华人民共和国知识产权局授予的光纤复合相线（OPPC）接头盒和安装金具的四项实用新型专利证书。
  2005年12 月初，在深圳召开了该线路成功投产新闻发布会，会上，来自全国许多电力通信专家对此技术倍感兴趣。近两年中该公司为满足今后OPPC在各级电压线路中的应 用，相继开发成功了35千伏、110千伏、220千伏系列的高压绝缘接头盒，为在全国建设OPPC线路奠定了坚实的基础，为电力系统普及应用OPPC铺平 了道路。
 
2 OPPC的优势
  当今世界OPPC通信被誉为技术先进、安全可靠、节能效果显著等多种优势的新型通信方式。国内外的实践证明架设应用OPPC还有诸多优势：
  1．由于OPPC采用截面大良导体材料制造，能承受短路电流、雷击电流（包括潜供电流）比OPGW大；同时相线光纤OPPC安装时不一定在杆塔最上方，所以不易遭雷击，避免了像OPGW由落雷引起的断芯断股事故，这一明显优势其它非比。
  2．若在220千伏线路上架设ADSS要考虑地面距离，因过去立杆塔没有考虑日后要挂ADSS，所以出现ADSS对地安全距离不够和挂点距离偏高，因而造成了全国性的多处长距离ADSS腐蚀烧毁数不胜数的事故，教训惨痛.
  3．10千伏、35千伏线路没有架空地线，导线本身对地面距离按常规设计已选定，没有OPGW及ADSS空间，所以只有选择OPPC为最合适。
   4．若在220千伏—500千伏线路上架设OPGW，据了解不少电力设计部门为安全防雷起见，将OPGW这一条线逐基杆塔接地以保护光缆，而实践证明不 但没保护了OPGW，反因OPGW接地处于低电位，雷击首选了OPGW这一条线，因而全国电力发生了几十起OPGW遭雷击断芯断股事故，最惨重的是南方某 省两条全进口OPGW约800公里被迫全部更换，还有一条华东的近400公里也全换，换缆过程中不得已将已运行的通信网终断，对电网调度及安全生产造成了 严重威胁。
  当前我国电力系统已运营的几万公里OPGW线路，因其本身结构存在致命弱点，在今后几年里很可能仍然会发生长距离、多省区的OPGW断芯断股事故。因严重的隐患没有彻底根除，所以大家不能掉以轻心。
   5．国家十一五期间要求能耗降至20%，每年4%，对电力系统而言任务繁重，非常艰巨。截至2006年底，据初步估算已架设投运的220千伏—750千 伏线路共计274101公里（含OPGW电路），若把架空地线都接地经专家估测一年要浪费电力达22亿度之多，多么惊人的数字啊！
  资料依据：1982年水电部情报所文献资料登载（1982年3月）
  苏联莫斯科至古比雪夫水电站一条500千伏900公里输电线地线全绝缘后一年节电1000万度（相当一台3000千瓦燃煤机组一年的发电量）。
  1977年版东北院高压架空线路设计手册167-171面记载：
  一条220千伏100公里输电线地线全绝缘后一年节电45万度，其数字也不算小。若采用OPPC地线就可绝缘了，其节能效果可想而知。
   当前国家电力提倡节能，可见OPPC会起到一举多得之益。也有人提出若架空地线全绝缘后感应电压升高，会威胁线路工人作业时的人身安全，但是上高压杆塔 工作即意味着有电危险，如果在作业前先在绝缘地线上挂一临时接地线不就解决了吗？还有为防架空地线绝缘后感应电压过高采用循环换位也可降压，最好控制在 3000伏感应电压以内为好。
  6．也曾有厂家将OPGW材料换为良导体的建议，这样势必导致重量加大直径变粗垂度也加大，那么一系列计算加大杆塔的结构方面要做文章，其成本也将受影响，OPPC则不必考虑这些因素。
3 OPPC的接续
   在杆塔上架设的光缆之间，以及光缆与导引光缆之间都需要用接头盒进行接续。OPPC的接续是整个工程中最为重要的部分，相对其他电力光缆如ADSS、 OPGW接续有许多不同的地方，包括接头盒安装方式、接续方法等，均比其他电力光缆要求高得多，同时对接续人员也提出了一些新的要求。通常光缆不带电，所 以接头盒的设计不需要考虑这方面的问题，但是在OPPC中，由于电流和通信信号是在一根线缆中传输，所以要求在接头盒中通信信号连接到零电位水平，才能安 全可靠地隔离高电压和信号，保证线路的安全运行。OPPC接续需要在运行的相线中将光纤单元分离出来，涉及到光纤接续和光电分离技术，对接续的技术、高压 绝缘都有严格要求。
OPPC接头盒，根据使用方式的不同，可分为中间型和终端型。通常，中间接头盒采用“导电式非绝缘接纤盒”，而终端接头盒采用“高压隔离绝缘接纤盒”。
   OPPC的中间接头盒和终端接头盒都有特殊的要求，除了要具备一般接头盒必备的特点，如防水防潮、有合理的固定光缆方式、合适的盘纤结构等，还必须满足 对电力输电导线不产生影响，保证光纤的传输性能。在OPPC中，由于传输的电流和光纤传输的光信号是在同一根线缆中传输，因此，光信号要求连接到零电位水 平，才能安全可靠地隔离电压，保证线路安全运行。
  OPPC接头盒采用“高压隔离绝缘”技术，以保证OPPC线路运行绝缘安全、可靠有效。
  通常终端接头盒采取上、下两次熔接接续，可实现通信信号的安全传输；中间接头盒则采取在上接头盒一次熔接接续。中间接头盒按照其在杆塔上放置的形式又可分为“支撑式”和“悬挂式”两种。
4 0PPC的安装金具
  OPPC因其导线内装光纤束管结构独特，所以安装时必须采用预绞丝金具以保护光纤。采用预绞丝金具有以下优点：
  ①．施工简便快捷，不用再拉着笨重压缩机、压接钳等上现场，劳动效率提高，体力劳动减少；
  ②．预绞丝金具为良导体，导电性能好，且表面平整，端部经特殊处理，提高了电晕放电电压，节能效果显著；
  ③．预绞丝金具安装于线路与导线接触面加大、长度增加、受力均匀，减少导线的疲劳，延长了导线寿命，提高了防振能力。
   由于OPPC结构性能与OPGW相似，故可选用双层预绞式金具，这种金具对缆的局部压力小，而且在缆方向的张力可以分散到较长的区域。应力分布均匀、无 应力集中点，能很好地保护光缆，同时又有较大的握着力及动态承受能力。这种预绞式金具已在世界各地大量的ADSS、OPGW及高压架空输变电线路中使用、 运行实践证明了其安全性好、可靠性高、施工方便，快捷且具有电晕小、重量轻、磁损小、免维护、节能效果明显等特点。
5 结束语
  鉴于 此，我国电网节能任务的号角已吹响，用高科技产品装备电网，把电网建设成结构合理、技术先进、安全可靠、节能环保型的适度超前的现代化电网的春风已吹遍大 地。深想不久为实现这一宏伟目标，OPPC及电力线预绞丝金具应用的黄金时代会以巨人的步伐向我们走来，并会大显身手大有可为，为电力发展做出更新更大的 奉献。