光纖復(fù)合架空地線與全介質(zhì)自承式光纜實(shí)際應(yīng)用比較

智能電網(wǎng)被稱為“能源互聯(lián)網(wǎng)”，以網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動(dòng)的特性著稱，被稱為承載第三次工業(yè)革命的基礎(chǔ)平臺(tái)，對(duì)第三次工業(yè)革命具有全局性的推動(dòng)作用。智能電網(wǎng)離不開電力通信系統(tǒng)的健壯和優(yōu)化，這也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的必備條件之一。為適應(yīng)電力系統(tǒng)通信的特殊需要，電力特種光纜應(yīng)運(yùn)而生。

電力特種光纜是通過(guò)電力系統(tǒng)獨(dú)有的線路桿塔資源架設(shè)，附加于電力線和加掛于電力桿塔上的光電復(fù)合式光纜，充分利用架空電力線路走廊。電力特種光纜充分利用電力系統(tǒng)的特有資源，與電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合在一起建設(shè)，具有經(jīng)濟(jì)、可靠、快捷、安全的特點(diǎn)。電力特種光纜受外力破壞的可能性小，可靠性高，雖然其本身造價(jià)相對(duì)較高，但施工建設(shè)成本較低。電力特種光纜是安裝在不同電壓等級(jí)的各種電力桿塔上，相對(duì)于普通光纜，對(duì)其電氣特性、機(jī)械特性和光纖特性均有特殊的要求。

特種光纜依托于電力系統(tǒng)自己的線路資源，避免了在頻率資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容等方面與外界的矛盾和糾葛，有很大的主動(dòng)權(quán)和靈活性。

電力特種光纜按照敷設(shè)布防的方式分為光纖復(fù)合架空地線OPGW、光纖復(fù)合架空相線OPPC、全金屬自承式光纜MASS、全介質(zhì)自承式光纜ADSS、地線捆綁光纜ADL和地線纏繞光纜GWWOP等幾種。

OPGW光纜主要在500kV、220kV、110kV電壓等級(jí)線路上使用，受線路停電、安全等因素影響，多在新建線路上應(yīng)用。架空地線復(fù)合光纜OPGW的突出特點(diǎn)是將通信光纜和高壓輸電線上的架空地線結(jié)合成一個(gè)整體，將光纜技術(shù)和輸電線技術(shù)相融合，成為多功能的架空地線，既是避雷線，又是架空光纜，同時(shí)還是屏蔽線，在完成高壓輸電線路施工的同時(shí)，也完成了通信線路的建設(shè)，非常適用于新建的輸電線路。常見(jiàn)的OPGW結(jié)構(gòu)主要有三大類，分別是鋁管型、鋁骨架型和（不銹）鋼管型。

OPGW的適用特點(diǎn)是：(1)高壓超過(guò)110kV的線路，檔距較大(一般都在250M以上)；(2)易于維護(hù)，對(duì)于線路跨越問(wèn)題易解決，其機(jī)械特性可滿足線路大跨越；(3)OPGW外層為金屬鎧裝，對(duì)高壓電蝕及降解無(wú)影響；(4)OPGW在施工時(shí)必須停電，停電損失較大，所以在新建110kV以上高壓線路中應(yīng)該使用OPGW；(5)OPGW的性能指標(biāo)中，短路電流越大，越需要用良導(dǎo)體做鎧裝，則相應(yīng)降低了抗拉強(qiáng)度，而在抗拉強(qiáng)度一定的情況下，要提高短路電流容量，只有增大金屬截面積，從而導(dǎo)致纜徑和纜重增加，這樣就對(duì)線路桿塔強(qiáng)度提出了安全問(wèn)題。

OPGW受到短路故障的影響，當(dāng)線路故障短路電流沖擊OPGW光纜時(shí)，不銹鋼單元瞬時(shí)高溫，必須提高光纜的短路電流容量，以降低對(duì)短路故障對(duì)光纜的影響。根據(jù)Q=I2t，也可以通過(guò)限制實(shí)際短路電流的大小及持續(xù)時(shí)間來(lái)提高OPGW的耐熱性能。

除了短路故障之外，雷擊是造成OPGW光纜瞬時(shí)高溫的另一個(gè)因素。與短路故障相比，雷擊的瞬間電流強(qiáng)度更大，但持續(xù)時(shí)間很短，因此雷擊導(dǎo)致溫升的熱容量要小于短路產(chǎn)生的熱容量，但短路電流作用于OPGW光纜的整個(gè)金屬截面，而雷擊電流只局限于一根或數(shù)根金屬單絲的某一小段上，能量的集中導(dǎo)致這一小段金屬絲上的高溫足以將其局部或完全融化。這就是雷擊造成OPGW光纜斷股的主要原因。

OPGW光纜應(yīng)用中的主要故障是雷擊導(dǎo)致的斷股，目前的解決方法主要有：1)發(fā)展耐雷的外層股線材料。2000年巴西發(fā)展的高耐雷OPGW，外層股線使用一種高級(jí)鍍鋅鋼線和保護(hù)光纖的鋁管構(gòu)成，高級(jí)鍍鋅鋼需要較多的能量才能在雷擊下熔化。2)外層股線盡量采用鋁包鋼線，并加厚鋁包鋼線的鋁包厚度。3)盡量增加外層股線和內(nèi)層股線之間的設(shè)計(jì)空氣間隙，避免熱量?jī)?nèi)傳。4)相同材料下，采用更大的外層股線直徑。OPGW光纜的使用材料和結(jié)構(gòu)確定后，其抗雷特性也就決定了。

全介質(zhì)自承式光纜ADSS在制造中采用了具有高彈性模量的高強(qiáng)度芳綸紗作為抗張?jiān)�件，同時(shí)光纜幾何尺寸小，纜重僅為普通光纜的三分之一，可直接架掛在電力桿塔的適當(dāng)位置上，對(duì)桿塔增加的額外負(fù)荷很小，最大檔距可達(dá)1500m。它的外護(hù)套經(jīng)過(guò)中性離子化浸漬處理，使光纜具有極強(qiáng)的抗電腐蝕能力，能保證光纜在強(qiáng)電場(chǎng)中的壽命；光纜采用非金屬材料，絕緣性能好，能避免雷擊，電力線出故障時(shí)，不會(huì)影響光纜的正常運(yùn)行；利用現(xiàn)有電力桿塔，可以不停電施工，與電力線同桿架設(shè)，可降低工程造價(jià)。各種各樣的ADSS光纜結(jié)構(gòu)可歸納為最主要的中心管型和層絞型2種。

ADSS光纜在220kV、110kV、35kV電壓等級(jí)輸電線路上廣泛使用，特別是在已建線路上使用較多。它能滿足電力輸電線跨度大、垂度大的要求。標(biāo)準(zhǔn)的ADSS設(shè)計(jì)可達(dá)144芯。其特點(diǎn)是：(1)ADSS內(nèi)光纖張力理論值為零；(2)ADSS光纜為全絕緣結(jié)構(gòu)，安裝及線路維護(hù)時(shí)可帶電作業(yè)，這樣可大大減少停電損失；(3)ADSS的伸縮率在溫差很大的范圍內(nèi)可保持不變，而且其在極限溫度下，具有穩(wěn)定的光學(xué)特性；(4)耐電蝕ADSS光纜可減少高壓感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)光纜的電腐蝕；(5)ADSS光纜直徑小、質(zhì)量輕，可以減少冰和風(fēng)對(duì)光纜的影響，其對(duì)桿塔強(qiáng)度的影響也很��；(6)ADSS采用了新型材料及光滑外形設(shè)計(jì)，使其具有優(yōu)越的空氣動(dòng)力特性。

由于ADSS光纜運(yùn)行于高壓導(dǎo)線附近，周圍存在強(qiáng)電場(chǎng)，極有可能出現(xiàn)電腐蝕現(xiàn)象導(dǎo)致的光纜損壞。目前的解決方法有：1、不同電壓等級(jí)的線路中優(yōu)先選用耐電痕外套，110kV及以上的線路務(wù)必選用耐電痕材料。2、110kV及以上線路，可以考慮使用防電暈線圈以有效降低金具與光纜表面的電場(chǎng)，減少漏電流。3、220kV及以上線路和掛點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大的桿塔，防震錘對(duì)光纜外表皮的爬電腐蝕較防震鞭要安全得多。4、控制電纜懸掛點(diǎn)的空間電位，110kV不超過(guò)15kV，220kV不超過(guò)20kV。（丁亮）