opgw-adss光缆线路设计_

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1、1OPGW 及及 ADSS光缆线路设计光缆线路设计李叔昆李叔昆 编编2012 年年 12 月月23目 录一、 光纤通信基本概念1.基本概念2.光纤通信系统的基本组成3.光纤类型4.光纤的传输特性5.光纤的标准二、 OPGW-光缆复合架空地线设计1.特点2.结构及分类3.地线与OPGW的分流4.OPGW的力学计算5.OPGW的防震设计6.OPGW的配盘计算7.OPGW的金具8.进入机房导引光缆9.OPGW的造价三、ADSS 全介质自承式光缆线路设计1.特点2.结构3.应用中的注意问题44.标准及设计技术规定5.Adss光缆设计要点附表5一、光纤通信基本概念一、光纤通信基本概念1.1. 基本概念基

2、本概念光纤通信是以光为载波光为载波，以光纤为传输介质光纤为传输介质的通信方式。波长约0.81.8m,频率约300 THz。 （T1012）光纤的材料：绝缘的石英（SiO2)光纤通信的优点：a) 频带宽，传输容量大；b) 损耗小，中继距离长；c) 质量轻，体积小；d) 不受各种电磁场的干扰；e) 保密性能好，无法窃听；f) 节约金属材料，石英（SiO2)地球上广泛分布，用不完。2.2. 光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的基本组成6信信 号号 源源电电发发射射机机光光发发射射机机光光接接收收机机电电接接收收机机信信 宿宿电信号输电信号输 入入光信光信号输号输出出光信光信号输号输入入电信号输出电信

3、号输出光缆线路光缆线路光纤通信在通信网通信网、广播电视网广播电视网、计算机网络计算机网络中得到广泛的应用。3.3. 光纤的类型光纤的类型光纤类型分多膜光纤和单模光纤。多膜光纤：多膜光纤：容量小，适用于短距离系统。单模光纤：单模光纤：容量大，适用于长距离系统。工程中基本上用单模工程中基本上用单模光纤。光纤。4.4. 光纤的传输特性光纤的传输特性1）光信号经过光纤传输后，要产生损耗和畸变（失真）损耗和畸变（失真） 。2）产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。色散。 （由于不同成分光的时间延迟不同，而产生的一种物理效应） 。3 3）损耗）损耗和色散色散是光纤最重要的传输特性。损耗限制了系统传输的距

4、离，色散限制了系统传输的容量。4）损耗的最低理论极限为0.149db/km。75.5. 光纤的标准光纤的标准1) 制定光纤标准的国际组织有：国际电信联盟（ITUT）国际电工委员会（IEC）2) 主要的标准有a)G.652:单模光纤，波长1.31m,衰耗为0.35，用于一般长度的线路，价格低。目前，世界上已敷设的光纤中，有90采用这种光纤。 对于要求速率很高，距离很长的系统，采用G652B光纤的光缆。b)G.655: 单模光纤，色散低，衰耗为0.22，频带宽，传输距离大于400km，有利于发展。但价格贵1/3。 c)设计规程 (a)中华人民共和国电力行业标准电力系统同步数字系列（SDH）光缆通信

5、工程设计技术规定(b)中华人民共和国电力行业标准光纤复合架空地线DL/T 832-2003 (c)中华人民共和国电力行业标准全介质自承式光缆DL/T 788-2001 8二、二、OPGW-OPGW-光缆复合架空地线设计光缆复合架空地线设计( (Optical fiber composite overhead ground wires) ) 1.1.特点特点（1）防雷与通信（信号）合一；（2）可靠性高；（3）节省施工费；（4）不易被盗。2.2.结构及分类结构及分类OPGW光缆是将光纤置于架空地线中，防雷和通信功能合二为一的复合地线。OPGW 的基本结构由含光纤的缆芯（光单元）和绞合的金属线材（铝

6、包钢线 ACS 或铝合金线 AA）组成。其中，光纤提供了传输通道，钢成分主要提供了机械强度，铝成分则主要承载短路电流。OPGW 的外层为铝包钢或铝合金线，要求单股直径不小于3.0mm，以减少雷击断股。OPGW 最外层绞向采用右旋。 型号表示：OPGWC12B1506767；20.820.8符号说明： C-中心管式，S-层绞式；12-光缆芯数；B1-非零色散位移光纤；50-光缆总截面（mm2）;67-额定拉断力（kN）;920.8-短路容量（kA2S）.OPGW 的结构型式见下图： 图 1 铝管+层绞塑管的 OPGW 结构 图 2 中心铝管的 OPGW 结构图 3 层绞不锈钢管的 OPGW 结构

7、 图 4 中心不锈钢管的 OPGW 结构图 5 内螺旋塑料管的 OPGW 结构 图 6 骨架槽的 OPGW 结构分类分类一般分松套合紧套两种类型。松套松套：松套型是将光纤放入充满油膏的松套管内形成一定的余长，余长一般控制在光缆总长的0.7%左右，光纤以自身余长来满足整个地线初伸长和运行过程中所产生的变形，以保证光缆中光纤不铝合金线铝包钢线光单元铝包钢线铝合金线铝包钢线光单元铝包钢线铝合金线中心加强件铝包钢线铝管光单元铝合金线铝包钢线铝管光单元铝合金线铝包钢线光单元螺旋塑料管铝合金线铝包钢线光单元铝管铝骨架10受力，但结构松散。紧套：紧套：紧套型是在其中的光纤可以受力的基础上，为满足光纤受力的要

8、求，生产中对光纤施加约1%伸长对应的外力进行筛选，即对光纤施加了“预应力”。通过筛选的光纤，其抗拉强度比起外层绞线的抗拉强度还高，能在外层绞线之后破坏。由于上述设计上的差异，当金属截面及破坏力相同时，松套结构的设计安全系数为紧套结构的70%75%。由于结构特点，松套型价格低，适用于外界负荷条件较轻，地形变化不剧烈的线路；紧套型价格较贵，适用于外界负荷条件较恶劣，地形变化较大及地线受力较复杂的线路。因此在设计选择光缆型式时，不能简单地把两种不同结构的OPGW光缆相提并论，应根据其特定的长处和短处，结合具体条件和性能价格比来选定结构。重冰区送电线路 OPGW 的结构型式，应结合线路覆冰情况，通过

9、技术经济比较确定。在松套型和紧套型均能满足要求的线路，以选择松套型为宜。重冰区线路以选用紧套型为宜。3.3.地线与地线与OPGWOPGW的分流的分流（1 1） 、分流计算公式、分流计算公式为了保证 OPGW 的安全运行，OPGW 的设计还要求另一根地线有较强的分流能力，在电力系统单相接地短路及雷击事故时，能有效11地分流。OPGW 与另一根地线的电流分配可近似按下列公式计算：Iopgw/Id（Zd- Zk）/（Zopgw-Zk）式中IopgwOPGW 中的电流比值； Id地线中电流的比值；Zd地线的自阻抗（/km） ；ZopgwOPGW 的阻抗（/km） ；Zk两平行地线（OPGW 与另一根地

10、线）间的互感阻抗（/km） ；（2 2）原始数据参考表）原始数据参考表1.OPGW 阻抗见表四。2.镀锌钢绞线阻抗见表三。3.铝包钢绞线阻抗见表二。4.良导体地线的阻抗见表一。5.两平行地线（OPGW 与另一根地线）间的互感阻抗见后。（3 3）单相接地短路电流的分配）单相接地短路电流的分配在一般计算中，常把母线短路电流视作终端塔上第一档地线的短路电流。实际上在终端塔的第一档线路地线中，仍有少部分电流流经大地回到变压器的中性点。根据清华大学软件计算的成果，流经第一档地线的电流仅占短路电12流的 70（线路长度为 25km 时） ，如果将线路视为无限长时，流经第一档地线的短路电流将占绝大部分。线路

11、长度从 0-200km 时，流经第一档地线的短路电流在 7090之间。我们在计算中，为了留有足够的余地，建议取流经第一档地线的短路电流占短路电流的 95。即有 5的短路电流经大地回到变压器的中性点。（4 4）OPGWOPGW 的短路容量的短路容量电力系统光纤通信工程设计技术规定 （讨论稿）中规定：OPGW 的短路容量为：流过 OPGW 短路电流的平方乘以短路电流持续时间。 对于高可靠线路短路电流持续时间取 0.260.3 秒；一般线路取 0.5 秒。广东电网公司光纤符合架空地线设计深度和技术规定中建议：500kV 线路取 0.25 秒；220kV 线路取 0.30 秒；110kV 线路按两端变

12、电所保护切除时间来校验。本文建议 220110kV 线路应根据系统短路电流大小、工程的重要性，在 0.250.30 秒中选择。短路容量：一般另一根地线为 GJ-35GJ-50 者，短路容量在 30kA2S 以下；13另一根地线为 GJ-70GJ-80/GJ-100 者，短路容量在30kA2S 以上。不同材料地线与 OPGW 配合时分流系数（供参考）：钢绞线 27-20铝包钢（40-20导电率）49-45良导体 52-63OPGW 73-80OPGW 51-55 OPGW 48-37(5 ) OPGW 分流地线的热稳定分流地线的热稳定 a) 分流地线应满足机械强度和热稳定的要求分流地线应满足机械

13、强度和热稳定的要求。热稳定按交流电气装置的接地规程计算。地线最小截面 SgIgte /c式中Ig流过接地线的短路电流，安；Te短路电流持续时间，秒；C常数。取值如下：钢芯铝线120钢绞线70铝包钢绞线：20IACS 7327%IACS 80 30%IACS 8335%IACS 8940%IACS 9514b) 计算计算 OPGW 与分流地线中的单相接地短路电流时，要考虑与分流地线中的单相接地短路电流时，要考虑流经大地中的分流流经大地中的分流。一般按 510估计。c) 从抗雷击的观点选择从抗雷击的观点选择 OPGW 的分流地线的分流地线雷击对雷击对 OPGW 的影响的影响（1）热效应引起的断芯：

14、雷电流通过地线引起瞬间发热，雷电流很大，达 120200kA, 但通过时间很短，几十微秒内，雷电冲击电压波波头时间 1.2 微秒，波尾 50 微秒，当雷电流幅值取 200kA 时，热容量仅为 2 kA2S。故雷电流虽大，但持续时间很短，对 OPGW 的热稳定不造成影响。（2）雷击冲击断芯：由于雷电流大，作用时间短，它具有强大的电磁冲击效应，致使 OPGW 或分流地线发生断股、断芯。在目前在目前 OPGW 的运行记录中，雷击断股的事故发生的运行记录中，雷击断股的事故发生得最多，而由短路电流造成得最多，而由短路电流造成 OPGW 事故却尚无报道。事故却尚无报道。试验和运行经验证明：材料股径的抗雷击

15、性能与其直试验和运行经验证明：材料股径的抗雷击性能与其直径成正比与其导电率成反比。故应尽量选用径成正比与其导电率成反比。故应尽量选用 20IACS 的的铝包钢线，少用或不用铝包钢线，少用或不用 30IACS 及以上的铝包钢线。及以上的铝包钢线。必须说明，为了增加 OPGW 抗短路电流的能力，要求有较大的铝截面；为了抗雷击又要求不能有较大的铝截面，这是相互矛盾的。因此，在工程中应因地制宜选择一个合适的平衡点（短路电流与雷击） 。(6) OPGW 及分流地线的接地及分流地线的接地15OPGW 及分流地线在杆塔上都应可靠接地，不能利用连接金具及分流地线在杆塔上都应可靠接地，不能利用连接金具作接地。作

16、接地。（5 5）计算举例）计算举例1 1）已知参数）已知参数：以前短路电流计算为例，选择地线及 OPGW型号如下：OPGW 型号：初选 OPGW-C-12B1-65（53.9，35.1）由表四查得 OPGW 的交流电阻为0.99x1.25=1.24（/km） 。电抗与铝包钢接近，查表二得电抗为 0.763+0.431.193（/km） 。故 opgw 的阻抗为：1.24+j1.193（/km） 。铝包钢地线：JLB30A-55由表二查得铝包钢的交流电阻为 1.34（/km） 。电抗为 0.769+0.581.349（/km） 。故铝包钢的阻抗为：1.34+j1.349（/km） 。两平行地线间的互感阻抗查得为0.05+j0.328（/km） 。2