探究高壓輸電線路OPGW裝置的設計

陳澤濤，張煜升，藍淑財

（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

0 引言

綜合分析多年來的運行情況，研制OPGW預留裝置將徹底解決OPGW進站絕緣與接地問題。首先能夠緩解OPGW匝間電線終端光纜終線企業預留盤內匝外光纜電線纏繞的安全問題以及OPGW匝間末端終線連接感應匝內電纜所引起的纏繞匝間末端終線光纜接觸面的光纜放電、電蝕以及光纜斷電后再放股的安全技術問題。其次也提高了國內運輸光纜線路在使用特高壓、超高壓、高壓的地下輸變電站安全性能，OPGW光纜終線連接匝間終端光纜終線企業預留保護盤匝內光纜的安全技術提高率和運行率。同時，消除了國內大型電網電纜運輸電線光纜連接終端電線骨干企業運輸光纜線路以及供電系統設備上的安全隱患，促進了國內大型電網安全技術提高率和運行率，減少了國內電網運輸光纜終端基層運維處理后安全缺陷的現場檢修以及維護處理工作，大大降低了國內大型電網運輸光纜企業光纜基層運維維護施工成本，并且現場檢修維護工程施工方便、簡捷[1]。

1 高壓輸電線路OPGW裝置的概念以及設計重點

1.1 高壓輸電線路OPGW裝置的概念

為有效克服目前現有工程技術的重大缺陷，本工程項目中需要重點解決的重大技術難點問題之一是提供一種用于OPGW光纜終端設備預留盤電纜的接線安裝技術裝置，其完全有效解決了我國高壓、超高壓、高壓直流變電站終端OPGW光纜終端設備預留盤內電纜纏繞的問題和OPGW匝間移動感應電纜所引起的匝間感應接觸面的放電、電蝕及中斷電放股的技術問題，提高了我國高壓、超高壓、高壓直流變電站終端OPGW光纜線路終端設備預留盤線纜的安全生產運行率，消除了我國電網干線光纜終端骨干設備線路終端設備安全隱患，促進了我國電網安全生產運行，減少了電網光纜終端骨干設備線路故障處理和缺陷的檢修管理工作，大大降低了我國電網光纜企業設備運維管理成本，并且現場檢修施工方便、簡捷，容易施工實現[2]。

1.2 高壓輸電線路OPGW裝置的設計重點

1.2.1 OPGW光纜結構中最外層導線組成

在OPGW光纜的結構中，最外層線材組合主要有三種類型，在三種類型中，A結構的最外層是以全鋁合金導線（AA線）為組成部分，B結構的最外層是以鋁合金導線（AA線）和鋁包鋼線（AS線）混合方式為組成部分，C結構的最外層是以全鋁包鋼線（AS線）為組成部分。這三種類型都在不同的地區得到了廣泛地應用。

1.2.2 OPGW光纜外徑

OPGW光纜的外徑大小將直接關系到光纜機械性能和電氣性能。由于超高電壓線路的運行，要求輸電系統必須具備高穩定性和高可靠性，因此在設計OPGW光纜時對外徑的選擇不應過小，適當的光纜外徑有助于提高光纜的機械性能、電氣性能和耐雷擊性能。

1.2.3 OPGW光纜耐雷擊

在考慮到光纜機械性能和電氣性能的同時，也應考慮到光纜的耐雷擊性能。近年來光纜受到直接雷擊而造成斷股現象時有發生，人們為提高光纜的耐雷擊性能，往往僅對光纜外層導線直徑提出了要求，而又要求光纜的外徑比較小，結果產生了光纜的極為不合理的結構，光纜要求，光纖芯數24芯，光纜外徑不大于13.2mm，外層導線直徑不少于3.2mm（AS線）。所以要提高光纜的耐雷擊性能，在滿足線路的技術條件下，適當增大光纜的外徑、結構中各層導線的直徑比較接近才是最有效的方法，從大量的電氣性能的試驗中也證實了這一點。

1.2.4 光纜耐腐蝕性

設計部門為了考慮光纜的耐雷擊性能，往往考慮光纜外層導線采用鋁包鋼線（AS線），而且采用高導電率的AS線，然而欠缺考慮光纜的耐腐蝕性能。雖然光纜在生產中填充了防腐油膏，但光纜外層的AS線，在施工中由于存在不規范的施工因素或不可抗力的因素，AS線的表面鋁層很容易被刮傷，造成鋼線部分表面直接暴露在空氣中，由于我國空氣污染相對較為嚴重，從而形成鋼線部分表面集中腐蝕，最終將造成AS線腐蝕斷股現象，對光纜的安全運行存在不穩定因素[3]。

2 我國高壓OPGW的主要技術特點

2.1 良好的防振效果

高壓送電線路OPGW技術水平而言，由于高壓OPG具備檔距大、掛點高、防止微風振動較難的特征，由此地線微風振動是高壓送電線路隱患中較為明顯的隱患第一，OPGW光纜的振動水平比起地線、普通導線更嚴；第二，因為光纖較弱，基本的防振錘的方式都是集中式防振器，這樣極其容易產生OPGW部分應力造成光纖破壞狀況，OPGW更適合使用預絞絲線夾防振錘分散方式防振器。

2.2 良好的防雷特性

我國在施工設計高空公路輸電避雷線路時，為了有效防止輸電導線被高空雷電的直擊，所以通常需要采取的避雷措施也就是將高空避雷線向后懸掛。在沒有出現OPGW的時候，通常選取的是相同型號和材料的雙地線，這是因為地線具有比較均衡的防雷性。我國開始廣泛使用OPGW是從20世紀90年代后期，雙地線的配置模式選用的是“分流地線+OPGW”，這種模式改變了地線均衡的防雷性能。近幾年，直擊雷導致OPGW雷擊斷股在高雷暴區域頻頻出現，所以必須提升OPGW的防雷能力[4]。

2.3 良好的與環境和諧性

隨著經濟和社會的進步發展，公眾對輸電線路與社會及環境的協調性標準也在提高，所以要保障輸電線和周圍居住環境、景觀的統一和諧。電磁環境是高壓輸電線路系統發展的首要問題，必須著重考量的是輸電系統的電磁場怎樣與環境相統一，就OPGW地線而言，電暈噪音特性和風噪音特性是最重要的。

3 主要技術難點

非金屬材質，絕緣耐壓性；有效抑制匝間電蝕斷股現象；全天候環境下使用，壽命長。

4 項目創新點

（1）完全有效率地解決了在我國特高壓、超高壓、高壓地區電力傳輸變電站匝間終端OPGW匝間不對終端連接電線線路預留盤內連接電線進行纏繞的技術問題；解決了OPGW由于切斷匝間終端電磁振動感應接觸電阻所工作引起的匝間電磁感應接觸器因過大放電量而產生匝間電蝕而直接切斷匝間連接電線股路的技術問題。

（2）把用于OPGW的終端纏繞預留線電纜在終端纏繞接入終端預留線電纜上的叉盤前，采用各種絕緣材料和其他填充物對OPGW外層預留的電纜線的外層部件進行全面的絕緣處理工藝鈍化處理后再線纜纏入外層預留的線纜后的叉盤內，經過多次絕緣處理工藝后線纜可以100%精度保證OPGW外層預留的線纜在纏入叉盤內不存在發生絞線匝間電蝕損或斷開絞股線的問題。

（3）尤其重點做的是一根電纜結構用于保護連接OPGW纜結構進行線路絕緣后的保護時與線路中間端的連接OPGW纜結構應在線路接續時從一根電纜連接桿塔兩端各引下一根OPGW纜并將其預留在連接電纜的匝間內以進行電纜絕緣后的保護連接工藝[5]。

5 我國高壓OPGW的設計思路

5.1 研發全鋁包鋼絞合

OPGW高壓線路的桿塔極高而且OPGW需要安置在桿塔最高處，由此OPGW外部絞線要具有較好的防雷電特性。加強防雷性能的最好方式是選擇全鋁包鋼絞合的OPGW，這部分早就獲得了證實。經過有關實驗，設置500kV高壓線路時，選擇全鋁包鋼構成的OPGW，對防止雷電有著極好的效率。

5.2 采用同種規格型號的雙OPGW地線

國內采用的高壓輸電線路設施方式基本是“分流底線+OPGW”，這樣的方式導致地線的防雷功能不充足，而且極易產生OPGW雷擊短線狀況。雙OPGW地線處理了分流地線與OPGW電氣功能配置、弧垂配置的不同設置。所以，在設置輸電系統地線要選擇雙OPGW會更有效率。

5.3 研究OPGW與地線的聯接方式對防雷的影響

在雙地線輸變電工程使用OPGW，基本選用鋁包鋼絞線以及雙鍍鋅鋼絞線，雷擊短線狀況及少產生。在OPGW的雙地線施工中，與它相匹配的別的分地線構成以及機電能力和OPGW極其相似，外部鋁線熔點比OPGW外部鋁合金股線低，只是大部分OPGW由于雷擊發生斷線狀況。按照雷擊基本理論，分流地線與雙地線施工中OPGW遇到雷擊的狀況基本是一樣的只是OPGW更容易引雷。這樣的雷電狀況基本是因為雷電系統會自主找到最低電荷阻抗值方式同一時間放出接近雷暴的電荷以及接近地面不同方向異性體的電荷。當時設計的分流線和OPGW間接形式都有差距，一定要深入探討連接方法對防雷的用處，經過連接方式適當配置OPGW以及分流地線，由此減少OPGW被雷擊的次數[6]。

6 結語

超高壓輸電線路OPGW技術具有很強的科學性及實用性，需要引用其他國家的先進高壓輸電系統OPGW的設置、運作方式，需要抓緊創建輸電系統，適應OPGW技術的迅速發展，而且需要根據高壓OPGW的技術特征設置出更加適合高壓電網運用的OPGW光纜，提出更適合基礎系統以及OPGW設計方案，以此來達到服務電力通信的目的。