近年來,智能電網(wǎng)、FTTx和3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是支撐線纜行業(yè)蓬勃發(fā)展的主動力。智能電網(wǎng)要求電力系統(tǒng)中輔以信息技術(shù)為支撐,實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、自動化和互動化的特征;FTTx和3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求信息通信的同時解決網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的用電問題,因此應(yīng)用于電力系統(tǒng)中兼顧電力傳輸和信息通信的各類復(fù)合纜和特種光纜(本文統(tǒng)稱為電力光纜)應(yīng)運而生。
電力光纜按敷式方式和應(yīng)用場合可分為三種,即電力線附加型、桿塔添加型和電力線復(fù)合型。電力線附加型主要有地線纏繞光纜(GWWOP)和捆綁式光纜(ADL);桿塔添加型主要有全介質(zhì)自承式光纜(ADSS)和金屬自承光纜(MASS);電力線復(fù)合型通常是指在傳統(tǒng)的電力線中復(fù)合光纖單元,實現(xiàn)傳統(tǒng)通電或防雷功能的同時進(jìn)行光纖通信,主要有光纖復(fù)合架空地線(OPGW)、光纖復(fù)合架空相線(OPPC)、光電混合纜(GD)、光纖復(fù)合低壓電纜(OPLC)等。
1 地線纏繞式光纜GWWOP和捆綁式光纜ADL
(1)地線纏繞式光纜GWWOP(Ground Wire Wind Optical Cable)——是一種直接纏繞在架空地線上的光纜,它沿著輸電線路以地線為中心軸螺旋纏繞在地線上,形成一種依附于輸電線支承的光傳輸媒介。
(2)捆綁式光纜ADL(All Dielectric Lashed Cable)——是一種通過一條或兩條抗風(fēng)化的膠帶、被覆芳綸線或金屬線捆綁在地線或相線上。與GWWOP光纜相比,減少了光纜由于彎曲纏繞而引起衰減偏大或應(yīng)力增加。
圖1. GWWOP和ADL光纜安裝示意圖
這兩類光纜被統(tǒng)稱為附加型光纜—OPAC(Optical Attached Cable),一般用于35kV以下線路中,早在上世紀(jì)80年代初就已經(jīng)開發(fā)并被電力部門所使用,是電力系統(tǒng)中建設(shè)光纖通信網(wǎng)絡(luò)既經(jīng)濟(jì)又快捷的方式。他們不是自承式光纜,是附加在原有地線或相線上的,如圖1所示,因此該纜具有輕型柔軟、且外徑小等優(yōu)點,一般采用全介質(zhì)中心管式光纜結(jié)構(gòu),如圖2所示,非金屬加強層通常采用芳綸纖維紗、玻璃纖維紗和玻璃纖維帶等柔性材料。
圖2. 常用GWWOP和ADL光纜結(jié)構(gòu)圖
這兩類纜安裝時需要特殊的器具,安裝完后,光纜直接與電力線接觸,所以都需要承受線路短路時相線或地線上產(chǎn)生的高溫,都有外護(hù)套材料老化問題,因此雖然研究和應(yīng)用早于ADSS光纜,但是在國內(nèi)沒有大范圍的應(yīng)用。在線路設(shè)計時,還需覆冰和風(fēng)載校驗電力線和桿塔強度。
2 全介質(zhì)自承式光纜ADSS和金屬自承式光纜 MASS
(1)全介質(zhì)自承式光纜ADSS(All dielectric self-supporting optical fiber cable)——是一種利用現(xiàn)有的高壓輸電桿塔,與電力線同桿架設(shè)的特種光纜,具有工程造價低、施工方便、安全性高和易維護(hù)等優(yōu)點。
ADSS光纜是自承式架空敷設(shè),應(yīng)具有較大的抗拉強度,以保證正常運行時能承載外界環(huán)境影響。ADSS光纜主要承載元件為芳綸紗線,根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為中心管式和層絞式兩種,其中層絞式結(jié)構(gòu)分為單護(hù)層和雙護(hù)套結(jié)構(gòu),具體如下圖3。
圖3 ADSS光纜結(jié)構(gòu)圖
ADSS光纜在力學(xué)設(shè)計時,除具有一定的抗拉強度外,還需考慮一定檔距下安裝ADSS光纜對地面的安全距離和滿負(fù)載環(huán)境下對地安全距離,以防影響路面正常運作。另一方面,由于高壓電力線周圍存在著一定的高壓電場環(huán)境,容易腐蝕損害ADSS光纜,因此ADSS光纜在敷設(shè)時不僅要選擇適宜的懸掛點,同時外護(hù)套也需具有一定的耐電腐蝕能力。根據(jù)DL/T 788-2001《全介質(zhì)自承式光纜》標(biāo)準(zhǔn)要求,外護(hù)套可以分為A級(電位小于12kV)和B級(電位大于12kV),其中B級護(hù)套(通常稱為耐電痕護(hù)套料)根據(jù)實際應(yīng)用,一般建議懸掛點運行電位不超過25kV。
(2)金屬自承式光纜 MASS(Metal Aerial Self-Supporting optical fiber cable)——不銹鋼管光纖單元結(jié)構(gòu),考慮MASS光纜同ADSS光纜一樣與現(xiàn)有桿塔進(jìn)行同桿架設(shè),為減少對桿塔的額外負(fù)載,要求MASS光纜結(jié)構(gòu)小、重量輕。因此MASS光纜結(jié)構(gòu)采用中心管式,即不銹鋼光纖單元外面絞合一層鍍鋅鋼絲或鋁包鋼絲,通常從成本考慮,以鍍鋅鋼絲為主,如圖3所示。
圖3. MASS結(jié)構(gòu)圖
MASS光纜在力學(xué)設(shè)計時與ADSS光纜類似,同樣需要進(jìn)行檔距—拉力—弧垂驗算。但是在安裝敷設(shè)時,應(yīng)選擇合適的懸掛點,一方面與電力線保持一定的安全距離;另一方面,因為MASS光纜是金屬結(jié)構(gòu),通過良好的接地處理和選擇弱電場安裝點,可以方便的解決電腐蝕問題。因為MASS光纜是全金屬結(jié)構(gòu),在一些鼠害猖狂地區(qū),它還可以作為有效的防鼠光纜架空應(yīng)用。
3 光纖復(fù)合架空地線OPGW和光纖復(fù)合架空相線OPPC
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