OPGW光缆知识大全

分享到:
点击量: 83917

  OPGW光缆*概述

  OPGW 光缆 ,Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire(也称光纤复合架空地线)。 把光纤放置在架空高压输电线的地线中,用以构成输电线路上的光纤 通信网 ,这种结构形式兼具地线与通信双重 功能 ,一般称作OPGW光缆。 由于光纤具有抗电 磁 干扰、自重轻等 特点 ,它可以安装在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题。因而,OPGW具有较高的可靠性、优越的机械性能、成本也较低等显著特点。这种技术在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济。

  目前,电力系统提出来三纵四横的输电主干线及500kv输电线路上使用OPGW的决策。可能会使我国的市场热起来。OPGW结构多样,但光纤单元的结构总的来说有两种----铝管式和不锈钢管式结构。二者孰优孰劣,众说纷纭。

  OPGW兼具有地线和光缆的双重功能。它结构简单可靠,可以与现有的地线相匹配,被安装在电力架空线杆的顶部,无须考虑最佳挂点与电腐蚀因素。OPGW光缆作为输电线路的屏蔽线和防雷线,为电力线抗雷击放电提供保护。在输电线路发生短路时起屏蔽作用,并减小短路电流对电网的相互干扰,同时,通过复合在地线中的光纤,可传递音频、视频、数据和各种控制信号,进行多路宽带通信。

  随着经济的发展,科技的进步,一切与之相关的设施和技术水平也在提高,这决定着它更大的利用价值。由于工作环境的特殊性,光纤单元结构除考虑阻水之外,还须高度重视震动疲劳、蠕变及雷击问题。它的结构简单,可以与现有地线相匹配,被安装在架空杆塔顶部无须考虑最佳挂点与电磁腐蚀等因素。再加上现代工艺成熟,OPGW在我国将得到一定的推广和发展,具资料显示,每年OPGW年用量在1.5万公里以上,从发展的形势上看,还将得到一定的提高。

  OPGW光缆*分类及介绍

  1、不锈钢管式OPGW

  不锈钢管式OPGW光缆采用不锈钢管式层绞式结构,着色光纤套入密封无缝钢管中,管内填充阻水化合物,将含有光纤的不锈钢管同铝包钢线绞合成缆芯,缆芯外再绞合一层铝包钢线或铝合金线,这种OPGW光缆因具有简单的结构,高的抗拉强度和特殊的短路电流统计等特点,而适用于各种新建电力线路和已建电力线路的改建,该产品的主要特点有:

  ①采用先进的不锈钢管生产技术,管内充满阻水化合物以有效地保护光纤。

  ②通过不锈钢管内光纤余长和成缆绞合节距的优化设计,使光缆中的光纤获得二次余长,以保证OPGW光缆在受到最大运行张力时光纤不受力。

  ③结构紧凑性好,既降低了冰荷和风荷,又确定了在短路情况下产生的热量易散去。

  ④OPGW光缆的外径和拉力单重比与常用地线规格相近,可以用来直接替换原有地线而不须更换铁塔。

  ⑤由于与传统架空地线基本一致,因而OPGW光缆的架设非常方便。

  2、铝管式OPGW光缆

  铝管式OPGW光缆缆芯采用层绞式结构,多根光纤松套管成缆后包敷一层无缝铝管作为光纤金属保护管,金属保护管外再绞合一层或多层铝包钢或铝合金线,该产品除具备不锈钢管式OPGW光缆的优点外,同时具备以下优点:

  ①无缝铝管质地均匀,与整个地线铝包钢线的材质协调一致,无电化学腐蚀之虑。

  ②由于整个地线的材质及结构均匀一致,所以耐疲劳性能较好。

  两者的性能比较:

  不锈钢光纤松套管通常由0.2mm厚的不锈纲带纵包焊接而成,对于贯穿整个OPGW的大长度焊缝很难做到百分之百完好一致,万一有一处漏焊或焊不牢,就会给整个OPGW的使用带来致命的伤害,而铝管经连续挤制而成,无缝结构与不锈钢管式OPGW相比它有如下优点:

  (一) 抗腐蚀性能好

  除光单元外,整个地线的其他材质由铝包钢线或铝合金线构成。与不锈钢材质不同,它们绞合在一起会发生电化学反应,尤其是贯穿于整根地线的焊缝更是耐腐蚀的薄弱环节,解决的方法是在成缆时涂抹防腐油膏,但是这会带来施工中的防腐油膏清理不干净影响地线接地效果的新问题。

  (二) 耐振动疲劳特性好

  由于OPGW其工作环境的特殊性,振动疲劳是影响架空地线寿命的重要因素,振动疲劳的起因是应力集中,构件材质和结构尺寸的不均匀则是产生应力集中的根源。焊缝是容易产生应力集中的区域,焊缝的缺陷则必然会产生应力集中,从而成为振动疲劳的起点。而铝管式OPGW材质均匀一致,所以耐振动疲劳性能好。

  (三) 短路电流对光纤的影响小

  不锈钢光纤单元通常没有塑料内护套,(假如有内护套,存在内护套与不锈钢粘接不好及两者材料的热膨胀系数相差太大,且管径变小进而影响光纤余长等更大的缺陷。)光纤直接放在不锈钢管内,管里面只有光纤和纤膏,隔热效果不好;而铝管式OPGW中的光纤在PBT松套管内,成缆后缆芯外绕包一层隔热材料。这种结构隔热较好,对光纤的保护也更加完善。

  (四) 不锈钢管式的余长难控制

  “单层不锈钢管”的光纤单元:在单层不锈钢管光纤单元中,光纤的余长难以控制。其原因是大直径不锈钢管在冷拔过程中将大量消耗光纤余长,使光纤的余长难以达到指定的范围。这一问题在国外各家进口的光纤单元中已有多次事件发生。光纤的余长时长时短,对光缆的整体光纤余长带来问题,具体反映在光缆的光纤损耗直线上升。相比之下,铝管结构也有它的缺点即管壁厚,与相同外径的不锈钢管比较,管内光纤的根数较小。存在这一缺点可以由OPGW整体设计来弥补。

  OPGW光缆*标准

  引用标准:

  1) ISO-国际标准化组织标准

  2) DL-832中华人民共和国电力行业标准

  3) GB/T 7424 – 87 通信光缆的一般要求( ITU–T G.652)

  4) GB/T 7425 – 87 光缆的机械性能试验方法( IEC 794–1,1984 )

  5) IEC104, DIN48200-T6 铝合金线(AA线)国际标准

  6) ASTM-美国材料与试验协会标准

  7) IEC1232, DIN48200-T8 铝包钢线(AS线)国际标准

  8) IEEE 1138, 1994 电力线路的光纤复合架空地线(OPGW)的IEEE标准

  根据电缆行业标准引用以下文件:

  GB/T1179-1999 圆线同心绞架空导线

  GB/T7421.1-1998 通信用单模光纤系列

  GB/T17048-1997 架空单线用硬铝线

  GB/T17937-1999 电工用铝包钢线

  YD/T839.3-2000 通信电缆光缆用填充和涂覆复合物

  YD/T1115.1-2000 通信电缆光缆用阻水材料

  IEC60794-4-1-1999 用于高压架空电力线光缆

  IEC61312-1-1995 抗雷击波冲击的保护

  IEEEStd1138-1994 用于公用电力线路的光纤复合架空地线IEEE标准。

  OPGW光缆*技术要求





  OPGW光缆*作用

  光纤是利用纤芯和包层两种材料的折射率大小差异,使光能在光导纤维中传输,这在通信史上成为一次重大**。光纤 光缆 质量轻、体积小,已被电力系统采用,在 变电站 与中心高度所之间传送 调度 电话、远动信号、 继电保护 、电视图像等信息。为了提高光纤光缆的稳定性和可靠性,国外开发了光缆与送电线的相导线、架空地线以及电力电缆复合为一体的结构。OPGW光缆由于有金属导线包裹,使光缆更为可靠、稳定、牢固,由于架空地线和光缆复合为一体,与使用其他方式的光缆相比,既缩短施工工期又节省施工费用。另外,如果采用铝包钢线或铝合金线绞制的OPGW,相当于架设了一根良导体架空地线,可以收到减少输电线潜供电流、降低工频过电压、改善电力线对通信线的干扰及危险影响等多方面的效益。

  OPGW光缆*选型方法

  本工程为新建110kV线路,由于OPGW光缆是一种多功能地线,除了具有普通地线的防雷保护作用外,还有一条高可靠性的光缆架空通信线路。它具有通信容量大、不受强电干扰、不易受外力破坏,不需另设空间走廊等优点。近几年来我国超高压线路大量采用了OPGW,因此本工程采用OPGW光缆。

  1 OPGW的选型原则 OPGW作为地线安装在架空电力线路上,其选型原则为:

  (1)地线的设计安全系数宜不小于导线的设计安全系数。

  (2)导线与地线在挡距中央的距离不应小于0.012L+1。

  (3)应满足热稳定校验。

  (4)OPGW荷载满足铁塔设计要求。

  (5)OPGW的钎芯余长度大于OPGW自身蠕变和温度变化而引起的线长变化率。

  (6)OPGW的弧垂特性应与另一根地线保持一致。

  (7)满足系统通信要求。

  (8)在选型上与普通地线权衡,做到满足工程要求,经济上合理。

  2 系统短路电流时间 短路电流持续时间取决于故障排除时间。要求线路发生接地短路故障时,线路故障切除时间为0.1s(含断路器动作时间和机电保护动作时间),重合闸于故障后再次切除故障的时间约为0.1s,两次切除短路电流中非周期分量引起的热效应的等效时间约为0.1s,因此计算中短路电流故障时间应为0.3s。但考虑到目前系统中所采用的设备在系统发生故障时反应较灵敏,实际反应时间小于0.3s,本次计算中短路电流故障时间取0.3s。

  3 OPGW的结构型式 OPGW结构包括光纤单元结构和外绞层结构。按光纤单元结构中光纤在缆中的松紧程度分为紧套和松套两种结构。

  目前国内外厂家生产松套结构的OPGW较多,在高压输电线路上普遍使用的光缆型式有中心光纤式、层绞式和铝骨架式三大类。中心管式还派生出中心不锈钢管、中心铝管、中心束管等。

  OPGW光缆*安装方法及注意事项

  1. 放线张力小,对光纤的保护及寿命,放线系统的安全,避免上扬及OPGW的防震均有保护,而且对开始塔及终端塔上滑轮中的光缆压力最小,张力机的放置应为牵引绳对地夹角不大于30度,也就是张力机距起始塔3倍的距离;OPGW跨越距离为

  无人区域:OPGW离开地面3米;

  行人道路及通车稀少的道路,OPGW离开地面5米;

  高速公路及铁路:OPGW离开地面7.5米

  2. 缆盘架设计为一个受力体,用于为光缆提供必要的受力保护。地锚的埋深,配用钢丝绳要有足够的强度,马道与受力方向一致,专人负责分层锚坑并埋设牢固,留有防沉层,松土埋设地锚要打锚桩;拆卸缆盘时必须注意从缆盘两侧启开包装板,严禁从缆盘中间启开包装板,防止启伤光缆外层绞线。

  3. 绞轮和盘型牵引机器都可用于OPGW光缆的安装。但须注意牵引和制动系统应保持操作平稳,避免在放缆过程中发生突然急停或急拉。如转角多,线路复杂的路段,牵引速度不宜大于20米/分钟;

  4. 滑轮的选择:引入和引出点的滑轮直径不应小于800mm或固定多重滑轮组,内槽包覆氯丁橡胶弹性缓冲层。直线杆塔和交叉跨越处的滑轮直径不应小于600mm。至少两个牵引端的滑轮应和杆塔同时接地。

  OPGW光缆*验收光缆和施工准备

  1. 验收光缆前,仔细检查缆盘和外圈光缆。检查是否有可能在装货时造成光缆内端有急弯及死角,展开光缆,查看光缆外绞层有否潜在的损伤或压痕,整盘光缆是否有“鸟笼”现象。缆盘在装卸、储存和运输过程中必须直立,测试完的OPGW头必须封闭固定好。

  2. 在施工前,测试所要使用的数据,对照与厂家提供的数据是否一致。

  3. 检查施工的线路状况,清除布放光缆的线路障碍物。并核实单盘光缆不应有二个及以上的90度转角或四个及以上45度转角。

  4. 尽管OPGW光缆具有很高的机械强度,但不正确的光缆安装仍对光缆会造成损伤。要避免光缆相互绞缠在一起,动态弯曲不能小于40倍的缆径,即在施工中要保证至少有600mm的弯曲半径,随时注意不能被扭曲,任何损伤都会影响光缆的使用寿命和传输特性。

  5. 施工前应清除路由上的障碍物,确保安装工作不受影响。安装过程中,一定要避免光缆外绞层受损伤。在安装光缆前,要对安装人员进行培训,让他们知道光缆的性能,如最小弯曲半径;光缆与电缆、架空导线的区别等。

  6. 在街上或高速公路上施工时,应有专人控制指挥交通,以免发生事故。OPGW安装原则上采用张力放线法,使OPGW始终保持一定的张力而处于悬空状态,避免光缆着地使外层表面受损。同时可减少青苗赔偿,并提高施工进度。 如有大档距和交叉跨越物,如放线张力大于规定的20%RTS时,在控制档内加网绳等支撑物等保护措施;

  7. 类似于电力线路的架设,OPGW架设时,原线路必须停电作业,不能在大风、雪、雨等恶劣气候下施工。

  8. 遵守电力系统的有关工作规程。当要绷紧OPGW光缆时,只能使用专用的金具、夹具 及装置。对于此次工程我们要求使用预绞丝紧线,以增大受力的面积,增加摩擦力,减少外层绞线移动。

  9.安装过程中,当遇到路口或横跨公路时,光缆必须吊挂到安全高度,避免机动车辆碰撞或压过光缆,危及光缆或人员的安全。

  10.出线塔与收线塔在施工前都要加挂接地线或在出线铁滑轮与收线铁滑轮进行接地保护,以保障施工过程中的安全。⑴ OPGW ⑵ 小张力机 ⑶ 地锚 ⑷ OPGW轴架车 ⑸ 吊车 ⑹ OPGW线盘 ⑺ 倒链