2014年05月21日

ADSS电力特种光缆应用分析

  光纤通信已成为电网建设和电网的一个重要组成部分。光纤通信容量大,抗干扰性能好,不但可以满足电力系统中通信及自动化的需要,而且可以将富余的容量提供给社会。光纤通信既可以提高电网的供电可靠性,也可以取得良好的经济效益。

  利用架空电力线走廊,在线杆塔上进行架设,是一种非常经济的光缆敷设方式。目前,在架空输电线上架设光缆主要有两种形式:光纤复合架空地线(OPGW)和全介质自承式光缆(ADSS)。新建的电力线上通常选用OPGW,ADSS常用于已建成的电力线上。ADSS光缆相对OPGW投资较小,可在电力线不停电状态下架设,设计施工、等也较方便,已在建成的电力线上得到广泛的应用。

  对于新建或已建成的220kV及以上的高压输电线,且作为通讯干线走廊的,为通讯线与输电线年以上)的匹配性,从光纤通信的可靠性、施工和等方面考虑,工程人员应选择OPGW,220kV及以上的干线输电线不宜选用ADSS光缆。

  对于已建成的220kV及以下的输电线,特别是区域变电所间的通信,可以考虑选用ADSS光缆。工程人员首先应考虑现有电力线上架设ADSS光缆的可靠性,对电力线已运行时间、杆塔的老化程度、原设计标准等条件来进行评估,从而确定架设的可行性。

  由于电力线的设计技术规程多年来已进行过修改、调整和补充,所以对已运行多年的电力线杆塔强度的校核难度大,成为架设ADSS光缆的关键问题。总的原则是在不影响电力线安全运行、不降低可靠性的前提下,方可架设ADSS光缆。因此,笔者架设ADSS光缆,应尽量选择线杆塔条件较好的电力线。

  在产品方面,国内目前有ADSS光缆的产品和检验标准,如国家标准GB/T18899《全介质自承式光缆》和电力行业标准DL/T788《全介质自承式光缆》,国际上主要有IEEE-P1222《用于架空输电线的全介质自承式光缆IEEE标准(草案)》和IEC60794-4《光缆第4部分:分规范-沿电力线架设的光缆》。在工程方面,国内有电力行业标准DL/T5344《电力光纤通信工程验收规范》和DL/T767《全介质自承式光缆(ADSS)用预绞丝金具技术条件和试验方法》,但至今没有成熟有效的针对ADSS光缆的线工程设计/规程和规范,所以ADSS光缆安装设计,只能参照现行的电力行业标准DL/T5092《110-500kV架空送电线设计技术规程》。

  ADSS光缆的结构分为中心束管和层绞束管两大类,除了一些各方面条件较好的电力线,一般情况下宜选用层绞束管结构的ADSS光缆。

  ADSS光缆中的光纤是以波状导入束管内,然后束管进行绞合,产生绞合余长,光纤具有适当的余长,了光缆承受正常工作的机械负荷时光纤不受力(即光纤零张力设计),也不会增加光纤的损耗。

  ADSS光缆的类型选择首先要考虑电气性能要求,即ADSS所能承受的空间电场(电位)的大小,原因是ADSS光缆工作在高压线导线附近,导线周围空间存在电,光缆对导线和地之间的电容耦合使光缆处于一个空间电位的,因雾、露或下小雨时,潮湿的在光缆外护套表面形成一个电阻层。在空间电位的作用下,护套表面对铁塔上的光缆接地金具之间流有电流,电流发热造成水分蒸发,使光缆外护套表面形成小段的干燥地带,阻断了电流,当干燥带的电位差达到一定高度时,便发生放电形成电弧,这就是干带电弧。它产生的热可以使交联聚合物逐步失去结合力而形成腐蚀,护套会熔成洞。这种现象或故障称为护套电腐蚀或电痕,严重时会导致断缆。

  ADSS采用何种类型的外护套取决于光缆安装的空间电位的大小,与电力线的电压等级、杆塔结构、导线布置及相位排列等多因素相关。

  ADSS光缆的机械强度方面,纺纶承载、缆内纺纶的数量决定了光缆的额定抗拉强度(RTS),单位为kN。

  ADSS光缆最大允许张(应)力(MAT)对应于在最恶劣的设计气象条件下光缆所受到的最大张(应)力,单位为kN或N/mm2。

  ADSS光缆的年(日)平均张(应)力(EDS)对应于在无风、无冰及年平均气温下的张(应)力,单位为kN或N/mm2。

  ADSS光缆的极限运行张(应)力(UOS)可视作缆的过载能力,对应于在短时超过设计气象荷载时缆所承受的张(应)力,单位为kN或N/mm2。

  这四个力值之间存在一定的关系且与光缆结构有关,相关标准做出了如表1所示。

  与该特性有关的光缆的机械性能主要包括缆径、缆重、弹性模量和热膨胀系数等。

  ADSS光缆具有可变跨距特性,对于同一条光缆,如果气象条件和弧垂不同,它的允许使用档距是不同的,如图1所示。

  根据要架设光缆的电力线设计气象条件、档距、跨越情况,杆塔的设计运行状况,线转角、高差等情况,工程人员来确定ADSS光缆的机械性能。通常以电力线的设计气象条件计算的ADSS光缆张力弧垂表为依据。校核杆塔的强度,增加的负荷主要有风荷载、复冰荷载及不平衡张力;还应校核交叉跨越,根据校核情况,最终确定ADSS光缆本身的机械性能。

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