郝世廣

一、國(guó)內(nèi)外OPGW光纖復(fù)合地線發(fā)展和公司目前應(yīng)用概況

1.國(guó)內(nèi)外光纖復(fù)合地線發(fā)展概述

OPGW復(fù)合光纖是兼具地線與通信光纜雙重功能的架空地線，從20世紀(jì)80年代開始，它以其高可靠性、優(yōu)越的機(jī)械、電氣性能及良好的實(shí)用性在全球得到了廣泛的運(yùn)用，20世紀(jì)末，中國(guó)電力系統(tǒng)將其作為電力通信的主要傳輸媒介加以推廣。最近幾年來，OPGW復(fù)合光纖架空地線在中國(guó)電力建設(shè)中獲得了飛速發(fā)展，絕大部分的高壓架空線路新建輸電線路，都選擇了OPGW復(fù)合光纖作為架空地線，其光纖芯數(shù)也從早期的6-8芯，發(fā)展到16-17芯及以上，高的已達(dá)到72芯。OPGW復(fù)合光纖長(zhǎng)度也從當(dāng)初的幾公里、幾十公里發(fā)展到百公里、數(shù)百公里，甚至也出現(xiàn)了一批千公里以上的長(zhǎng)距離主干光纖線路。由此看來，OPGW復(fù)合光纖雖然目前的價(jià)格較貴，約為普通光纜的2-2.5倍，但隨著生產(chǎn)技術(shù)的逐步成熟和完善，OPGW復(fù)合光纖的應(yīng)用前景將越來越廣泛。一些早年建成的高壓輸電線路，也可通過更換一根架空地線為OPGW復(fù)合光纖的方式來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的高度自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化，同時(shí)也為繼電保護(hù)等專業(yè)提供大容量、高速率、高可靠性的通道。

2.公司供電線路OPGW復(fù)合光纖應(yīng)用

在電力特種光纜中，OPGW以其先進(jìn)的制造技術(shù)，較高的使用可靠性而得到用戶的信任，得到了廣泛地應(yīng)用。自2014年以來，在電業(yè)分公司所屬的線路中逐步開始替代普通光纜，2014年淑屯線路避雷線更換改造中完成全線路架設(shè)單根光線復(fù)合地線工作，2015年12月五屯線路改造中一根避雷線也更換為光纖復(fù)合地線，2016年泉東線路大修改造中五礦至二礦段更換了一根光纖復(fù)合地線。計(jì)劃在今后幾年時(shí)間內(nèi)，電業(yè)分公司所管轄主要供電線路都將架設(shè)光纖復(fù)合地線，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度與各站通訊信息交流，同時(shí)對(duì)架空導(dǎo)線起到良好的防雷效果，為供電線路安全運(yùn)行提供可靠的技術(shù)保障。

二、進(jìn)行OPGW復(fù)合光纖的必要性

電業(yè)分公司所管轄近15所35kV變電站，40條35kV架空線路。為實(shí)現(xiàn)變電站與調(diào)度、變電站與變電站的聯(lián)網(wǎng)通信，公司調(diào)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，需在各個(gè)變電站與公司調(diào)度之間架設(shè)光纜線路，實(shí)現(xiàn)調(diào)度室信息化、遠(yuǎn)動(dòng)化。

與此同時(shí)，電業(yè)分公司對(duì)所管轄的架空線路進(jìn)行全面的更新改造工作，其中五屯線路、淑屯線路、泉東線路、九一線路、五牛線路等大部分老舊架空線路避雷線銹蝕嚴(yán)重，須進(jìn)行避雷線更換改造工作。OPGW光纖復(fù)合地線的應(yīng)用正好取代了避雷線和光纜，實(shí)現(xiàn)架空地線的防雷和通訊的兼有的功能，在改造過程將架空線路的一根根避雷線更換為光纖復(fù)合地線，既滿足了公司調(diào)度聯(lián)網(wǎng)改造的需求，又完成了對(duì)架空線路避雷線的改造工作。不僅保障供電線路的耐雷水平，同時(shí)為變電站聯(lián)網(wǎng)改造節(jié)約了成本，取得安全經(jīng)濟(jì)的雙贏效益。

三、OPGW改造方案

1、OPGW—是把光纖單元組裝進(jìn)架空地線里，使其具有架空地線及光纖通信雙重功能。OPGW外層是一般的鋁包鋼線或鋁合金線，其承受了OPGW大部分外力，包括拉力、壓力、金具握力等，而內(nèi)層的光纖單元是由直徑為5～10mm的石英制造而成，一般情況下是不能受力的（緊套型光纖除外）。它們中間是由一些填充材料組成，起到散熱、隔熱、延長(zhǎng)光纖壽命等作用。OPGW的一般外型結(jié)構(gòu)如下圖：

2、光纜鎧裝層有很好的機(jī)械強(qiáng)度特性，因此，光纖能得到最好的保護(hù)不受磨損、不受拉伸的應(yīng)力、不受側(cè)向壓力，在根本上保證了光纖不受外力損害。光纜鎧裝層有很好的抗雷擊放電性能和短路電流過載能力，因此，在雷電和短路電流過載的情況下，光纖仍可正常運(yùn)行。OPGW光纜，可直接作為架空地線安裝在任意跨距的電力桿塔的地線掛點(diǎn)上。

3、OPGW的選擇

（1）要考慮滿足光纖通信的要求，OPGW首先作為光纖通信上來講，它必須先滿足用戶及通信系統(tǒng)所需的光纖（根）數(shù)量、類型、允許衰耗（db）數(shù)值、光端機(jī)的類型等。

（2）OPGW作為普通地線的要求，首先應(yīng)滿足防雷要求：S≥0.012L+1，其次OPGW的外部受力（垂直分量、水平分量、縱向分量）應(yīng)與一般地線一樣必需滿足桿塔的荷載條件要求。最后OPGW最大允許短路電流及熱穩(wěn)定方面的要求。

合理選擇光纖外護(hù)套。光纖外護(hù)套有3種管材：塑料管有機(jī)合成材料、鋁管、鋼管。塑料管造價(jià)低。為滿足塑料管護(hù)套對(duì)紫外線的防護(hù)要求，最少要使用兩層鎧裝。塑料管OPGW承受短路電流引起的短時(shí)溫升能力<180℃；鋁管造價(jià)較低。由于鋁材阻抗小，因此能加大OPGW鎧裝層承受短路電流的能力。

當(dāng)用OPGW光纜更換老線路地線時(shí)，必須選擇與原有架空地線的機(jī)械特性和電氣特性相當(dāng)?shù)腛PGW。即OPGW的外徑、單位長(zhǎng)度重量、極限拉力、彈性模量、線膨脹系數(shù)、短路電流等參數(shù)與現(xiàn)有地線參數(shù)相接近，這樣既可以不改變現(xiàn)有的塔頭，減少改造工程量，又可以保證OPGW與現(xiàn)有相導(dǎo)線的安全距離，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

四、投資效益分析

1.安全效益

光線復(fù)合架空地線（OPGW）是光線單元與鎧裝層組成，既有光纖通信的各種優(yōu)點(diǎn)，又有輸電線路架空地線作用。光纜鎧裝層有很好的機(jī)械強(qiáng)度特性，因此，光纖能得到最好的保護(hù)不受磨損、不受拉伸的應(yīng)力、不受側(cè)向壓力，在根本上保證了光纖不受外力損害。光纜鎧裝層有良好的抗雷擊放電性能和短路電流過載能力，因此，在雷電和短路電流過載的情況下，光纖仍可正常運(yùn)行。OPGW光纜，可直接作為架空地線安裝在任意跨距的電力桿塔的地線掛點(diǎn)上，減小施工難度，節(jié)約了施工成本。它的使用，大大提高了變電站供電的安全性，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2.經(jīng)濟(jì)效益

普通光纜架設(shè)費(fèi)用每公里約4萬(wàn)元，避雷線架設(shè)費(fèi)用每公里約5萬(wàn)元，光纖復(fù)合地線架設(shè)費(fèi)用每公里約7.5萬(wàn)元。

電業(yè)分公司所管轄的供電線路約300多公里，

全線路架設(shè)光纜總費(fèi)用為：4萬(wàn)元/公里×300公里=1200萬(wàn)元

全線路架設(shè)避雷線總費(fèi)用為：5萬(wàn)元/公里×300公里=1500萬(wàn)元

全線路架設(shè)光纖復(fù)合地線總費(fèi)用為：7_5萬(wàn)元/公里×300公里=2250萬(wàn)元

采用光纖復(fù)合地線替代光纜和避雷線架設(shè)：

可節(jié)約建設(shè)費(fèi)用：1200萬(wàn)元+1500萬(wàn)元-2250萬(wàn)元=450萬(wàn)元。

架設(shè)光纖復(fù)合地線架設(shè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了光纜和避雷線架設(shè)的功能，避免了青苗賠償，工農(nóng)關(guān)系聯(lián)系等二次費(fèi)用的發(fā)生，可節(jié)約改造成本。

五、結(jié)論

該成果主要采用OPGW光纖復(fù)合地線用作為架空地線，具有地線和光纜的雙重功能，由于它的結(jié)構(gòu)和性能不同于單獨(dú)的地線，也不同于單獨(dú)的光纜，因此，在進(jìn)行OPGW的線路設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮其結(jié)構(gòu)和性能的特殊性，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，再結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，總的來說，OPGW光纖通信具有技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、運(yùn)行安全、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的電力系統(tǒng)中已得到廣泛而迅速的采用，它是電力通訊網(wǎng)中一種嶄新的發(fā)展趨勢(shì)。