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OPGW光缆与ADSS光缆的实际应用比较
发布日期:2014/8/20   点击次数:919

智能电网被称为“能源互联网”,以网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特性著称,被称为承载第三次工业革命的基础平台,对第三次工业革命具有全局性的推动作用。智能电网离不开电力通信系统的健壮和优化,这也是实现智能电网的必备条件之一。为适应电力系统通信的特殊需要,电力特种应运而生。

  电力特种光缆是通过电力系统独有的线路杆塔资源架设,附加于电力线和加挂于电力杆塔上的光电复合式光缆,充分利用架空电力线路走廊。电力特种光缆充分利用电力系统的特有资源,与电力网架结构紧密结合在一起建设,具有经济、可靠、快捷、安全的特点。电力特种光缆受外力破坏的可能性小,可靠性高,虽然其本身造价相对较高,但施工建设成本较低。电力特种光缆是安装在不同电压等级的各种电力杆塔上,相对于普通光缆,对其电气特性、机械特性和特性均有特殊的要求。

  特种光缆依托于电力系统自己的线路资源,避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾和纠葛,有很大的主动权和灵活性。

  电力特种光缆按照敷设布防的方式分为光纤复合架空地线OPGW、光纤复合架空相线OPPC、全金属自承式光缆MASS、全介质自承式光缆ADSS、地线捆绑光缆ADL和地线缠绕光缆GWWOP等几种。

  OPGW光缆主要在500kV、220kV、110kV电压等级线路上使用,受线路停电、安全等因素影响,多在新建线路上应用。架空地线复合光缆OPGW的突出特点是将通信光缆和高压输电线上的架空地线结合成一个整体,将光缆技术和输电线技术相融合,成为多功能的架空地线,既是避雷线,又是架空光缆,同时还是线,在完成高压输电线路施工的同时,也完成了通信线路的建设,非常适用于新建的输电线路。常见的OPGW结构主要有三大类,分别是铝管型、铝骨架型和(不锈)钢管型。

  OPGW的适用特点是:(1)高压超过110kV的线路,档距较大(一般都在250M以上);(2)易于维护,对于线路跨越问题易解决,其机械特性可满足线路大跨越;(3)OPGW外层为金属铠装,对高压电蚀及降解无影响;(4)OPGW在施工时必须停电,停电损失较大,所以在新建110kV以上高压线路中应该使用OPGW;(5)OPGW的性能指标中,短路电流越大,越需要用良导体做铠装,则相应降低了抗拉强度,而在抗拉强度一定的情况下,要提高短路电流容量,只有增大金属截面积,从而导致缆径和缆重增加,这样就对线路杆塔强度提出了安全问题。

  OPGW受到短路故障的影响,当线路故障短路电流冲击OPGW光缆时,不锈钢单元瞬时高温,必须提高光缆的短路电流容量,以降低对短路故障对光缆的影响。根据Q=I2t,也可以通过限制实际短路电流的大小及持续时间来提高OPGW的耐热性能。

  除了短路故障之外,雷击是造成OPGW光缆瞬时高温的另一个因素。与短路故障相比,雷击的瞬间电流强度更大,但持续时间很短,因此雷击导致温升的热容量要小于短路产生的热容量,但短路电流作用于OPGW光缆的整个金属截面,而雷击电流只局限于一根或数根金属单丝的某一小段上,能量的集中导致这一小段金属丝上的高温足以将其局部或完全融化。这就是雷击造成OPGW光缆断股的主要原因。

  OPGW光缆应用中的主要故障是雷击导致的断股,目前的解决方法主要有:1)发展耐雷的外层股线材料。2000年巴西发展的高耐雷OPGW,外层股线使用一种高级镀锌钢线和保护光纤的铝管构成,高级镀锌钢需要较多的能量才能在雷击下熔化。2)外层股线尽量采用铝包钢线,并加厚铝包钢线的铝包厚度。3)尽量增加外层股线和内层股线之间的设计空气间隙,避免热量内传。4)相同材料下,采用更大的外层股线直径。OPGW光缆的使用材料和结构确定后,其抗雷特性也就决定了。

  全介质自承式光缆ADSS在制造中采用了具有高弹性模量的高强度芳纶纱作为抗张元件,同时光缆几何尺寸小,缆重仅为普通光缆的三分之一,可直接架挂在电力杆塔的适当位置上,对杆塔增加的额外负荷很小,最大档距可达1500m。它的外护套经过中性离子化浸渍处理,使光缆具有极强的抗电腐蚀能力,能保证光缆在强电场中的寿命;光缆采用非金属材料,绝缘性能好,能避免雷击,电力线出故障时,不会影响光缆的正常运行;利用现有电力杆塔,可以不停电施工,与电力线同杆架设,可降低工程造价。各种各样的ADSS光缆结构可归纳为最主要的中心管型和层绞型2种。

  ADSS光缆在220kV、110kV、35kV电压等级输电线路上广泛使用,特别是在已建线路上使用较多。它能满足电力输电线跨度大、垂度大的要求。的ADSS设计可达144芯。其特点是:(1)ADSS内光纤张力理论值为零;(2)ADSS光缆为全绝缘结构,安装及线路维护时可带电作业,这样可大大减少停电损失;(3)ADSS的伸缩率在温差很大的范围内可保持不变,而且其在极限温度下,具有稳定的光学特性;(4)耐电蚀ADSS光缆可减少高压感应电场对光缆的电腐蚀;(5)ADSS光缆直径小、质量轻,可以减少冰和风对光缆的影响,其对杆塔强度的影响也很小;(6)ADSS采用了新型材料及光滑外形设计,使其具有优越的空气动力特性。

  由于ADSS光缆运行于高压导线附近,周围存在强电场,极有可能出现电腐蚀现象导致的光缆损坏。目前的解决方法有:1、不同电压等级的线路中优先选用耐电痕外套,110kV及以上的线路务必选用耐电痕材料。2、110kV及以上线路,可以考虑使用防电晕线圈以有效降低金具与光缆表面的电场,减少漏电流。3、220kV及以上线路和挂点场强大的杆塔,防震锤对光缆外表皮的爬电腐蚀较防震鞭要安全得多。4、控制电缆悬挂点的空间电位,110kV不超过15kV,220kV不超过20kV。

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