OPGW光纜知識大全

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  OPGW光纜*概述

  OPGW 光纜 ,Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire(也稱光纖復合架空地線)。 把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中,用以構成輸電線路上的光纖 通信網 ,這種結構形式兼具地線與通信雙重 功能 ,一般稱作OPGW光纜。 由于光纖具有抗電 磁 干擾、自重輕等 特點 ,它可以安裝在輸電線路桿塔頂部而不必考慮*佳架掛位置和電磁腐蝕等問題。因而,OPGW具有較高的可靠性、優越的機械性能、成本也較低等顯著特點。這種技術在新敷設或更換現有地線時尤其合適和經濟。

  目前,電力系統提出來三縱四橫的輸電主干線及500kv輸電線路上使用OPGW的決策。可能會使我國的市場熱起來。OPGW結構多樣,但光纖單元的結構總的來說有兩種----鋁管式和不銹鋼管式結構。二者孰優孰劣,眾說紛紜。

  OPGW兼具有地線和光纜的雙重功能。它結構簡單可靠,可以與現有的地線相匹配,被安裝在電力架空線桿的頂部,無須考慮*佳掛點與電腐蝕因素。OPGW光纜作為輸電線路的屏蔽線和防雷線,為電力線抗雷擊放電提供保護。在輸電線路發生短路時起屏蔽作用,并減小短路電流對電網的相互干擾,同時,通過復合在地線中的光纖,可傳遞音頻、視頻、數據和各種控制信號,進行多路寬帶通信。

  隨著經濟的發展,科技的進步,一切與之相關的設施和技術水平也在提高,這決定著它更大的利用價值。由于工作環境的特殊性,光纖單元結構除考慮阻水之外,還須高度重視震動疲勞、蠕變及雷擊問題。它的結構簡單,可以與現有地線相匹配,被安裝在架空桿塔頂部無須考慮*佳掛點與電磁腐蝕等因素。再加上現代工藝成熟,OPGW在我國將得到一定的推廣和發展,具資料顯示,每年OPGW年用量在1.5萬公里以上,從發展的形勢上看,還將得到一定的提高。

  OPGW光纜*分類及介紹

  1、不銹鋼管式OPGW

  不銹鋼管式OPGW光纜采用不銹鋼管式層絞式結構,著色光纖套入密封無縫鋼管中,管內填充阻水化合物,將含有光纖的不銹鋼管同鋁包鋼線絞合成纜芯,纜芯外再絞合一層鋁包鋼線或鋁合金線,這種OPGW光纜因具有簡單的結構,高的抗拉強度和特殊的短路電流統計等特點,而適用于各種新建電力線路和已建電力線路的改建,該產品的主要特點有:

  ①采用先進的不銹鋼管生產技術,管內充滿阻水化合物以有效地保護光纖。

  ②通過不銹鋼管內光纖余長和成纜絞合節距的優化設計,使光纜中的光纖獲得二次余長,以保證OPGW光纜在受到*大運行張力時光纖不受力。

  ③結構緊湊性好,既降低了冰荷和風荷,又確定了在短路情況下產生的熱量易散去。

  ④OPGW光纜的外徑和拉力單重比與常用地線規格相近,可以用來直接替換原有地線而不須更換鐵塔。

  ⑤由于與傳統架空地線基本一致,因而OPGW光纜的架設非常方便。

  2、鋁管式OPGW光纜

  鋁管式OPGW光纜纜芯采用層絞式結構,多根光纖松套管成纜后包敷一層無縫鋁管作為光纖金屬保護管,金屬保護管外再絞合一層或多層鋁包鋼或鋁合金線,該產品除具備不銹鋼管式OPGW光纜的優點外,同時具備以下優點:

  ①無縫鋁管質地均勻,與整個地線鋁包鋼線的材質協調一致,無電化學腐蝕之慮。

  ②由于整個地線的材質及結構均勻一致,所以耐疲勞性能較好。

  兩者的性能比較:

  不銹鋼光纖松套管通常由0.2mm厚的不銹綱帶縱包焊接而成,對于貫穿整個OPGW的大長度焊縫很難做到百分之百完好一致,萬一有一處漏焊或焊不牢,就會給整個OPGW的使用帶來致命的傷害,而鋁管經連續擠制而成,無縫結構與不銹鋼管式OPGW相比它有如下優點:

  (一) 抗腐蝕性能好

  除光單元外,整個地線的其他材質由鋁包鋼線或鋁合金線構成。與不銹鋼材質不同,它們絞合在一起會發生電化學反應,尤其是貫穿于整根地線的焊縫更是耐腐蝕的薄弱環節,解決的方法是在成纜時涂抹防腐油膏,但是這會帶來施工中的防腐油膏清理不干凈影響地線接地效果的新問題。

  (二) 耐振動疲勞特性好

  由于OPGW其工作環境的特殊性,振動疲勞是影響架空地線壽命的重要因素,振動疲勞的起因是應力集中,構件材質和結構尺寸的不均勻則是產生應力集中的根源。焊縫是容易產生應力集中的區域,焊縫的缺陷則必然會產生應力集中,從而成為振動疲勞的起點。而鋁管式OPGW材質均勻一致,所以耐振動疲勞性能好。

  (三) 短路電流對光纖的影響小

  不銹鋼光纖單元通常沒有塑料內護套,(假如有內護套,存在內護套與不銹鋼粘接不好及兩者材料的熱膨脹系數相差太大,且管徑變小進而影響光纖余長等更大的缺陷。)光纖直接放在不銹鋼管內,管里面只有光纖和纖膏,隔熱效果不好;而鋁管式OPGW中的光纖在PBT松套管內,成纜后纜芯外繞包一層隔熱材料。這種結構隔熱較好,對光纖的保護也更加完善。

  (四) 不銹鋼管式的余長難控制

  “單層不銹鋼管”的光纖單元:在單層不銹鋼管光纖單元中,光纖的余長難以控制。其原因是大直徑不銹鋼管在冷拔過程中將大量消耗光纖余長,使光纖的余長難以達到指定的范圍。這一問題在國外各家進口的光纖單元中已有多次事件發生。光纖的余長時長時短,對光纜的整體光纖余長帶來問題,具體反映在光纜的光纖損耗直線上升。相比之下,鋁管結構也有它的缺點即管壁厚,與相同外徑的不銹鋼管比較,管內光纖的根數較小。存在這一缺點可以由OPGW整體設計來彌補。

  OPGW光纜*標準

  引用標準:

  1) ISO-國際標準化組織標準

  2) DL-832中華人民共和國電力行業標準

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

  4) GB/T 7425 – 87 光纜的機械性能試驗方法( IEC 794–1,1984 )

  5) IEC104, DIN48200-T6 鋁合金線(AA線)國際標準

  6) ASTM-美國材料與試驗協會標準

  7) IEC1232, DIN48200-T8 鋁包鋼線(AS線)國際標準

  8) IEEE 1138, 1994 電力線路的光纖復合架空地線(OPGW)的IEEE標準

  根據電纜行業標準引用以下文件:

  GB/T1179-1999 圓線同心絞架空導線

  GB/T7421.1-1998 通信用單模光纖系列

  GB/T17048-1997 架空單線用硬鋁線

  GB/T17937-1999 電工用鋁包鋼線

  YD/T839.3-2000 通信電纜光纜用填充和涂覆復合物

  YD/T1115.1-2000 通信電纜光纜用阻水材料

  IEC60794-4-1-1999 用于高壓架空電力線光纜

  IEC61312-1-1995 抗雷擊波沖擊的保護

  IEEEStd1138-1994 用于公用電力線路的光纖復合架空地線IEEE標準。

  OPGW光纜*技術要求





  OPGW光纜*作用

  光纖是利用纖芯和包層兩種材料的折射率大小差異,使光能在光導纖維中傳輸,這在通信史上成為一次重大**。光纖 光纜 質量輕、體積小,已被電力系統采用,在 變電站 與中心高度所之間傳送 調度 電話、遠動信號、 繼電保護 、電視圖像等信息。為了提高光纖光纜的穩定性和可靠性,國外開發了光纜與送電線的相導線、架空地線以及電力電纜復合為一體的結構。OPGW光纜由于有金屬導線包裹,使光纜更為可靠、穩定、牢固,由于架空地線和光纜復合為一體,與使用其他方式的光纜相比,既縮短施工工期又節省施工費用。另外,如果采用鋁包鋼線或鋁合金線絞制的OPGW,相當于架設了一根良導體架空地線,可以收到減少輸電線潛供電流、降低工頻過電壓、改善電力線對通信線的干擾及危險影響等多方面的效益。

  OPGW光纜*選型方法

  本工程為新建110kV線路,由于OPGW光纜是一種多功能地線,除了具有普通地線的防雷保護作用外,還有一條高可靠性的光纜架空通信線路。它具有通信容量大、不受強電干擾、不易受外力破壞,不需另設空間走廊等優點。近幾年來我國超高壓線路大量采用了OPGW,因此本工程采用OPGW光纜。

  1 OPGW的選型原則 OPGW作為地線安裝在架空電力線路上,其選型原則為:

  (1)地線的設計安全系數宜不小于導線的設計安全系數。

  (2)導線與地線在擋距中央的距離不應小于0.012L+1。

  (3)應滿足熱穩定校驗。

  (4)OPGW荷載滿足鐵塔設計要求。

  (5)OPGW的釬芯余長度大于OPGW自身蠕變和溫度變化而引起的線長變化率。

  (6)OPGW的弧垂特性應與另一根地線保持一致。

  (7)滿足系統通信要求。

  (8)在選型上與普通地線權衡,做到滿足工程要求,經濟上合理。

  2 系統短路電流時間 短路電流持續時間取決于故障排除時間。要求線路發生接地短路故障時,線路故障切除時間為0.1s(含斷路器動作時間和機電保護動作時間),重合閘于故障后再次切除故障的時間約為0.1s,兩次切除短路電流中非周期分量引起的熱效應的等效時間約為0.1s,因此計算中短路電流故障時間應為0.3s。但考慮到目前系統中所采用的設備在系統發生故障時反應較靈敏,實際反應時間小于0.3s,本次計算中短路電流故障時間取0.3s。

  3 OPGW的結構型式 OPGW結構包括光纖單元結構和外絞層結構。按光纖單元結構中光纖在纜中的松緊程度分為緊套和松套兩種結構。

  目前國內外廠家生產松套結構的OPGW較多,在高壓輸電線路上普遍使用的光纜型式有中心光纖式、層絞式和鋁骨架式三大類。中心管式還派生出中心不銹鋼管、中心鋁管、中心束管等。

  OPGW光纜*安裝方法及注意事項

  1. 放線張力小,對光纖的保護及壽命,放線系統的安全,避免上揚及OPGW的防震均有保護,而且對開始塔及終端塔上滑輪中的光纜壓力*小,張力機的放置應為牽引繩對地夾角不大于30度,也就是張力機距起始塔3倍的距離;OPGW跨越距離為

  無人區域:OPGW離開地面3米;

  行人道路及通車稀少的道路,OPGW離開地面5米;

  高速公路及鐵路:OPGW離開地面7.5米

  2. 纜盤架設計為一個受力體,用于為光纜提供必要的受力保護。地錨的埋深,配用鋼絲繩要有足夠的強度,馬道與受力方向一致,專人負責分層錨坑并埋設牢固,留有防沉層,松土埋設地錨要打錨樁;拆卸纜盤時必須注意從纜盤兩側啟開包裝板,嚴禁從纜盤中間啟開包裝板,防止啟傷光纜外層絞線。

  3. 絞輪和盤型牽引機器都可用于OPGW光纜的安裝。但須注意牽引和制動系統應保持操作平穩,避免在放纜過程中發生突然急停或急拉。如轉角多,線路復雜的路段,牽引速度不宜大于20米/分鐘;

  4. 滑輪的選擇:引入和引出點的滑輪直徑不應小于800mm或固定多重滑輪組,內槽包覆氯丁橡膠彈性緩沖層。直線桿塔和交叉跨越處的滑輪直徑不應小于600mm。至少兩個牽引端的滑輪應和桿塔同時接地。

  OPGW光纜*驗收光纜和施工準備

  1. 驗收光纜前,仔細檢查纜盤和外圈光纜。檢查是否有可能在裝貨時造成光纜內端有急彎及死角,展開光纜,查看光纜外絞層有否潛在的損傷或壓痕,整盤光纜是否有“鳥籠”現象。纜盤在裝卸、儲存和運輸過程中必須直立,測試完的OPGW頭必須封閉固定好。

  2. 在施工前,測試所要使用的數據,對照與廠家提供的數據是否一致。

  3. 檢查施工的線路狀況,清除布放光纜的線路障礙物。并核實單盤光纜不應有二個及以上的90度轉角或四個及以上45度轉角。

  4. 盡管OPGW光纜具有很高的機械強度,但不正確的光纜安裝仍對光纜會造成損傷。要避免光纜相互絞纏在一起,動態彎曲不能小于40倍的纜徑,即在施工中要保證至少有600mm的彎曲半徑,隨時注意不能被扭曲,任何損傷都會影響光纜的使用壽命和傳輸特性。

  5. 施工前應清除路由上的障礙物,確保安裝工作不受影響。安裝過程中,一定要避免光纜外絞層受損傷。在安裝光纜前,要對安裝人員進行培訓,讓他們知道光纜的性能,如*小彎曲半徑;光纜與電纜、架空導線的區別等。

  6. 在街上或高速公路上施工時,應有專人控制指揮交通,以免發生事故。OPGW安裝原則上采用張力放線法,使OPGW始終保持一定的張力而處于懸空狀態,避免光纜著地使外層表面受損。同時可減少青苗賠償,并提高施工進度。 如有大檔距和交叉跨越物,如放線張力大于規定的20%RTS時,在控制檔內加網繩等支撐物等保護措施;

  7. 類似于電力線路的架設,OPGW架設時,原線路必須停電作業,不能在大風、雪、雨等惡劣氣候下施工。

  8. 遵守電力系統的有關工作規程。當要繃緊OPGW光纜時,只能使用專用的金具、夾具 及裝置。對于此次工程我們要求使用預絞絲緊線,以增大受力的面積,增加摩擦力,減少外層絞線移動。

  9.安裝過程中,當遇到路口或橫跨公路時,光纜必須吊掛到安全高度,避免機動車輛碰撞或壓過光纜,危及光纜或人員的安全。

  10.出線塔與收線塔在施工前都要加掛接地線或在出線鐵滑輪與收線鐵滑輪進行接地保護,以保障施工過程中的安全。⑴ OPGW ⑵ 小張力機 ⑶ 地錨 ⑷ OPGW軸架車 ⑸ 吊車 ⑹ OPGW線盤 ⑺ 倒鏈

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