OPGW、OPCC复合光缆技术参数

预绞丝

1.1 光纤复合地线 ----- OPGW（Optical Ground Wire）

OPGW首先是架空（避雷）地线，必须满足传统地线的一切功能和性能，然后才是一条光缆，所以，电力业内人士更愿意称它为“地线复合光缆”。OPGW是架空地线和光缆的复合体，但并不是它们之间的简单相加。

常见的OPGW结构主要有铝管型(图1)、铝骨架型(图2)和不锈钢管型(图3)等三大类。


图1 铝管型	图2 铝骨架型	图3 不锈钢管型

在满足地线要求的前提下，OPGW的结构应对相对脆弱的光纤提供有效保护，以期保证在长期运行中光纤的传输性能保持稳定，还希望与传统地线尽量相似（包括直径、重量、机械性能、电气性能等参数），以便在双地线系统中与对侧地线匹配。

OPGW的技术关键之一是光纤必须有合适的余长，但是过大的光纤余长不但无必要甚至是有害的，应该根据工程具体情况而定，一般要求综合余长为0.6%左右。

技术关键之二是短路电流引起的温升和最高使用温度。计算和试验结果均表明：限止OPGW最高使用温度的因素并不主要是光纤而是在结构中承载的铝材料。成熟的、结构合理的OPGW承受300℃左右的瞬时高温对受到缓冲和保护的光纤并不构成严重威胁，但若结构中含有铝材，在超过200℃以后，首先是铝材料产生不可逆的塑性形变，在结构受到破坏（如发生“乌笼”）的同时，OPGW的弧垂将降低到不能保持与导线的安全间距甚至与导线相碰的程度。若是不含铝材的全钢结构或铝材料不承载的全铝包钢结构，则能应用到300℃。

通光集团斥巨资引进了当代成熟领先的OPGW全套生产流水线，包括光纤着加环、不锈钢管光单元激光焊接、行星式绞线机等主要设备，批量生产的不锈钢管型OPGW（图3）己有数千公里安装500/220/110KV的线路上。

1.2 光纤复合相线 ----- OPPC（Optical Phase Conductor）

在有些不架设架空地线的电网中，为了满足光纤联网的要求，与OPGW技术相类似，在传统的相线结构中以合适的方法加入光纤，就成为光纤复合相线（OPPC）。它与OPGW的结构虽雷同，但从结构设计到安装和运行，OPPC与OPGW有原则的区别。

OPPC传导的是三相系统中的永久性电流，故有比OPGW或架空地线高的持续温度；为了保持与相邻导线的弧垂张力特性保持一致，OPPC的直径、重量、截面积和机械特性等参数应尽量与相邻导线的参数相符或相近；与此同时，OPPC的电气特性如直流电阻和/或阻抗也应与相邻导线相似，以避免远端电压变化并保持三相平衡。

表2：　典型的相线与OPPC对比表
型号	LHAGJF2 – 240/30	OPPC – 244/30-24B1
截面图
结构: 铝合金+钢	24×3.6+7×2.4	24×3.6+(5×2.5+1×2.6)
铝合金截面: mm2	244.3	244.3
钢截面: mm2	31.66	29.85
直径: mm	21.6	22.0
重量 kg/k	971.3	937
计算破断力: KN	107.85	107.0
直流电阻: Ω/km	0.137	0.137

总之，跟OPGW相比，OPPC与相邻导线的相似（符）性比OPGW与相邻地线相似性的要求高得多。在众多的OPGW/OPPC结构中，也许不锈钢管结构相对较容易达到设计要求，以常用的中防腐钢芯热处理铝镁硅合金绞线(GB9329-88)LHAGJF2-240/30为例，所设计的OPPC(含24芯光纤)各项参数与之几乎一致(表2)。

OPPC直接安装在高压系统中，如果说绝缘金具尚可以采用成熟技术和商品，光电绝缘/分离和连接则需要特殊的技术，对施工的要求也更高。OPPC的线路终端接头盒(图4) 是特殊的，必须保证接头盒对地的绝缘，其位置一般放在绝缘支架上（图5）。线路中间接头盒的位置处于两个耐张绝缘子串间的跳线上(图6) ，对跳线长度和对铁塔的安全间距有要求。有些国家已允许OPPC用于不大于150KV的系统中并已运行。虽然国内目前暂还没有应用的报导，但这是一种很有使用价值和应用前景的光缆。通光集团己研制成功了OPPC光缆，可以满足国内外客户的需求。

图4 OPPC接头盒	图5 绝缘支架接头
图6 跳线接头	图5 绝缘支架接头

3 电力架空光缆的适用标准和主要技术特性

3.1适用标准（部分主要的）

GB/T 12357 通信用多模光纤系列

GB/T 9771-2000（所有部分）通信用单模光纤系列

GB/T15972-1998（所有部分）光纤总规范（eqv IEC 60793-1-1995）

GB/T 7424.1-1998 光缆第1部分总规范（eqv IEC794-1-1-1996）

GB/T 18899-2002 全介质自承式光缆

DL/7 788-2001 全介质自承式光缆

YD/T 980-2002 全介质自承式光缆

GB/T 7424.4-1-2003 光缆-第4部分：分规范光纤复合架空地线

DL/T 832-2003 光纤复合架空地线

JB/T 8999-1999 光纤复合架空地线

DL/T 767-2003 全介质自承式光缆用预绞丝金具技术条件和试验方法

DL/T 766-2003 光纤复合架空地线用预绞丝金具技术条件和试验方法

IEC 60794-4-1-1999 光缆第4-1部分：用于高压架空电力线的光缆

IEEE P1222 -1997（草案）用于架空输电线路的全介质自承式光缆 IEEE标准

IEEE Std 1138 用于公用电力线路的光纤复合架空地线IEEE标准

JB/T 8134-1997 架空绞线用铝-鎂-硅系合金圆线（idt IEC 60104-1987）

GB/T 17937-1999 电工用铝包钢线

IEC 60888-1987 绞线用镀锌钢线

GB/T 17048-1997 架空绞线用硬铝线

IEC 61394-1997 架空线-铝、铝合金及钢裸线用油膏

3.2 电力光缆的主要技术特性

3.2.1主要机械特性

（1）重量

指光缆内所有组成元件的重量之和的计算值，单位为kg/km。该参数对杆塔强度敏感。

（2）直径

指光缆内所用组成直径元件之和的计算值，OPGW、MASS和OPPC是指绞合单线标称直径（包括光单元）之和的计算值，单位为mm。该参数与冰、风荷载影响较大。

（3）承载截面

指光缆内所有受力元件截面积之和的计算值，单位为mm2。该参数与OPGW、OPPC、（MASS）的强度、直流电阻、短路电流或载流量等参数相关。

（4）额定抗拉强度-RTS

指光缆内所有承载截面强度之和的计算值，单位为KN。该参数与杆塔强度等相关，是配置耐张金具、光纤应变限量、安全系数等计算控制的重要依据。

（5）最大允许使用张力-MAT

在设计气象条件下理论计算总负载时光缆受到的最大张力，在此张力下，光纤的余长应保证光纤无应力和无附加衰减。通常，要求OPGW、OPPC、MASS和ADSS的MAT约为RTS的40%左右。

MAT是弧垂-张力跨距和安全系数计算控制的重要依据。

（6）日平均运行张力-EDS

又称为年平均运行张力，是光缆在长期运行时受到的平均张力，对应于在无风无冰及年平均气温的气象条件下理论计算负载时受到的张力。在此工作点上，光纤应无任何应变和无任何附加衰减。根据不同条件，EDS一般为RTS的(16~25)%。EDS又是一个疲劳老化参数，是光缆包括所用金具作振动老化试验时的参照依据。

（7）应变限量

又称为极限运行张力。对应于在电力架空光缆有效寿命期内，短时的、有可能超出设计气象条件的最恶劣条件时所受到的最大张力，约为RTS的60-70%。在此张力值下，光纤的余长释放完，光纤开始受力并产生受控的应变和附加衰减，但要求在此张力解除后，光缆应能恢复到原始状态。该参数一般作为设计校验条件，重冰区要求较高。

（8）应力－应变特性

应力应变特性反应光缆在受到拉伸时，光缆应变量、光纤应变量、光纤衰减变化量的性能。是验证光缆结构设计、工艺制造、运行工况条件下的综合性能参数。

（9）弧垂－张力－跨距特性

安装在导线之下的光缆，如ADSS和MASS要考虑到与上至导线下至地面或交越物之间的安全间距，ADSS还要考虑到安装位置上的电场强度。OPPC要考虑到与相邻导线的孤垂相一致，而OPGW更要考虑与导线的间距。

在无风、无冰及15°C的情况下，OPGW的弧垂最低点与导线的间距必须满足（1）式要求：
S≥0.012L＋1 (m) （1）
S：安全间距 (m)
L：档距 (m)

在不同的气象条件下，弧垂是不同的，以典型的OPGW为例，计算结果见图15。ADSS、OPPC、MASS均有类似的特性。

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