OPGW復(fù)合光纖地線的選型及地線分流

吳君

摘 要 OPGW復(fù)合光纖地線因?yàn)樽陨砭邆涔饫w通信及防雷的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到高壓輸電線路中。目前OPGW采用逐基接地的普通地線一般使用分段絕緣接地的方式，這種接地方式較不平衡，OPGW復(fù)合光纖地線容易受到雷擊，從而導(dǎo)致發(fā)生掉線及斷股的情況，以此對(duì)光纖通信產(chǎn)生了影響?；诖?，本文就對(duì)OPGW復(fù)合光纖地線分流地線選擇及選型進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞 OPGW復(fù)合光纖地線；地線選型；地線分流

中圖分類號(hào) TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）189-0029-02

OPGW復(fù)合光纖地線由于自身的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到高壓輸電線路中，其在工程中的應(yīng)用一般使用逐基接地方式，但是普通的避雷線都是使用一點(diǎn)接地或者分段絕緣，OPGW在輸電線路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)斷股事故，主要是由于弧根處雷電流的高溫使OPGW外層的單絲會(huì)出現(xiàn)熔斷。OPGW使用的接地方式不同于普通地線，主要目的是為了對(duì)OPGW進(jìn)行保護(hù)，在運(yùn)行實(shí)踐中表示，OPGW容易受到雷擊，以此出現(xiàn)各種事故，并且還具有較大的環(huán)流損耗。本文針對(duì)以上問(wèn)題，研究了OPGW的選型及地線分流。

1 OPGW復(fù)合光纖地線的選型原則

1.1 光單元

光單元能夠容納光纖的塑料管、金屬管及骨架槽，并且還能夠使光纖不受環(huán)境及沖擊、收縮、拉伸等一系列機(jī)械力、長(zhǎng)期熱效應(yīng)的破壞。OPGW結(jié)構(gòu)中的光單元主要包括塑料管、金屬管及骨架槽等結(jié)構(gòu)，其能夠使光纖得到良好的保護(hù)。但是目前光單元使用骨架槽及塑料管的較少，一般都是使用不銹鋼管或者金屬管。從使用的原則出發(fā)，在選擇復(fù)合光纖中光單元的時(shí)候，國(guó)內(nèi)使用較多的為松套管結(jié)構(gòu)，因?yàn)镺PGW使用松套管結(jié)構(gòu)時(shí)候的承受力小于60%，光纖沒(méi)有發(fā)生縱向應(yīng)變，但是架構(gòu)的線路運(yùn)行在達(dá)到最差預(yù)期的時(shí)候，OPGW能夠承受的拉力只有40%。那么以此就可以看出來(lái)，在OPGW正常設(shè)計(jì)及運(yùn)行的時(shí)候，光單元光纖的縱向應(yīng)變不會(huì)發(fā)生改變，并且運(yùn)行和工作都具有安全性。緊套結(jié)構(gòu)的光單元在OPGW架設(shè)運(yùn)行過(guò)程中光纖會(huì)受力，但是受力并不大，不會(huì)對(duì)光纖的壽命造成影響。但是人們一般都會(huì)使用松套管結(jié)構(gòu)，如果松套管結(jié)構(gòu)有困難的時(shí)候才會(huì)選擇緊套

結(jié)構(gòu)[1]。

1.2 地域單元

在輸電線路中，OPGW是一根良好的避雷線，其與線路中的導(dǎo)線是相互匹配的，并且其還有電力性能、最大允許張力、額定拉斷力、力學(xué)特征等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)都來(lái)源于線路自身需求，OPGW特性參數(shù)要全面滿足電氣性能和力學(xué)的需求。如果雙回路輸電線路中的一根地線使用OPGW，另一根使用良導(dǎo)體地線，這個(gè)時(shí)候的第一選擇就是OPGW，在確定之后再使用匹配的良導(dǎo)體地線，從而能夠保證匹配良好。在此過(guò)程中要切記第一選擇良導(dǎo)體地線，再使用OPGW，因?yàn)檫@樣會(huì)為OPGW的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)造成影響。

地線單元大部分都是使用鋁合金線、鋁包鋼線等制成，他們都具有多種型號(hào)，并且電阻率及抗拉強(qiáng)度也各有不同，這就為OPGW的設(shè)計(jì)提供了多種選擇，在同絞層中要使用性能相同的單線，以此使絞制之后更加服帖，在不得已情況下使用混絞單線組合為一個(gè)絞層。絞線中的絞層要根據(jù)OPGW的性能需求制作，如果OPGW的直徑較小，可以使用兩層結(jié)構(gòu)，以此使地線中的金屬導(dǎo)體單線的直徑較小，但是這種設(shè)計(jì)并不太好，直徑太小對(duì)短路電流、抗雷擊及壽命都有一定的影響。為了提高制造的質(zhì)量，要使單線在絞后能夠服帖，通過(guò)單項(xiàng)恒張力控制及預(yù)成型裝置實(shí)現(xiàn)[2]。

2 OPGW復(fù)合光纖地線分流

要求OPGW地線分流的阻抗較低，那么電流下降的幅度也要比電流的允許值要小，并且使大電流能夠通過(guò)，滿足防雷電的需求，電氣參數(shù)、放線弧垂和直徑都要求與OPGW相互匹配。要想滿足上述要求，首先要計(jì)算地線的電流分布，從而通過(guò)線路得到較大規(guī)模的電路。如果雙地線系統(tǒng)單相短路短路，那么就表示各相電量的都是不對(duì)稱的。分流地線和OPGW的電流分配能夠根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

I0/Id=（Zd-ZR）/（Z0-ZK）

其中Zd表示分流地線子抗阻，Z0表示復(fù)合光纖地線子抗阻，ZK表示復(fù)合光纖地線和分流地線的互阻抗。

導(dǎo)體之間的自阻抗通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：

Z=R+0.05+j0.145lg

其中R表示導(dǎo)線直流電阻。

通過(guò)上面兩個(gè)式子就可以看出來(lái)，如果分流地線的子抗阻和復(fù)合光纖地線的子抗阻相等，那么短路電流的分流比是1：1，如果要想使分流地線的子抗阻和復(fù)合光纖地線的子抗阻相等，那么就要通過(guò)地線的直流電阻

實(shí)現(xiàn)。

本節(jié)通過(guò)某個(gè)工程進(jìn)行具體的分析。某省某項(xiàng)目傳輸網(wǎng)工程中某1變電站到某2變電站220kV送電線路，檔數(shù)為39，平均檔距為296m，接地電阻為0.5Ω，通過(guò)系統(tǒng)提供的專業(yè)短路電流的參數(shù)進(jìn)行選擇。

如果線路出現(xiàn)故障，復(fù)合光纖地線和分流線的短路電流處于廠站和故障點(diǎn)的距離在檔數(shù)中是最大的，這個(gè)最大值能夠作為選擇地線分流的主要依據(jù)。將我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)劃作為基礎(chǔ)，此工程流經(jīng)的各個(gè)短路點(diǎn)中的單相短路電流最大值是在某1變電站的出現(xiàn)段，假如將繼電保護(hù)跳閘的時(shí)間設(shè)置為0.3s，將短路容量設(shè)置為312kA，如果使用的復(fù)合光纖地線的短路容量是最大的，以此就表示機(jī)械負(fù)荷也是最大的，桿塔的運(yùn)行承受不了這種情況，所以就要通過(guò)架設(shè)分流良導(dǎo)體地線實(shí)現(xiàn)，使線路單相短路能夠?qū)崿F(xiàn)分流，降低在OPGW中流經(jīng)的短路

電流。

通過(guò)良導(dǎo)體分流地線和OPGW的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使用相應(yīng)的分析軟件，分別在光單元及OPGW絞絲中設(shè)置熱偶探頭，從而得到OPGW的溫度變化：最高溫度在最外層的鋁包鋼絞絲中，溫度為191℃；但是光單元及內(nèi)層絞絲的溫度最低，沒(méi)有對(duì)光纖造成影響。良導(dǎo)體分流地線的溫度變化：最高溫度在最外層鋁絲中，溫度為256℃，沒(méi)有影響導(dǎo)體地線；但是這個(gè)時(shí)候的內(nèi)層鋼絲溫度最低，其中短路電流熱效應(yīng)會(huì)到空氣中

擴(kuò)散。

在假設(shè)線路良導(dǎo)體分流地線的時(shí)候，通過(guò)短路電流分流比計(jì)算是否滿足電路的需求，復(fù)合光纖地線的最大單相短路電流處于20kA～22kA之間，繼電保護(hù)跳閘與上述時(shí)間相同，將短路容量設(shè)置為145kA。通過(guò)對(duì)上述短路電流進(jìn)行分析，良導(dǎo)體分流地線滿足線路需求，短路電流的最大值小于其他電流的承載量，并且還有空間，所以分流地線選型能夠滿足

需求[2]。

3 結(jié)論

通過(guò)本文可以看出來(lái)，OPGW線路中的任何環(huán)節(jié)都不能夠出現(xiàn)差錯(cuò)，OPGW復(fù)合光纖地線及地線分流選擇最重要的就是要滿足實(shí)際的工程需求，并且每項(xiàng)的指標(biāo)都能夠符合要求，不能夠跟隨個(gè)別生產(chǎn)廠家的炒作追求沒(méi)有必要的指標(biāo)。分流地線主要滿足的需求包括具有較低的阻抗，以此能夠降低OPGW的電流分量，并且自身還要求具有較多的熱容量，在滿足防雷及工程需求的基礎(chǔ)上，還要求具有較高的安全系數(shù)。如果線路較長(zhǎng)，并且廠站的出線短路中的電流較大，那么可以使用分段選型對(duì)分流地線進(jìn)行

選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]吳田，胡毅，劉凱，等.復(fù)合光纖架空地線在不同接地方式下的放電路徑選擇特性[J].高電壓技術(shù)，2012，38（4）：878-884.

[2]張新林，趙昌新.光纖復(fù)合架空地線（OPGW）的型譜分析[J].華東電力，2009，37（10）：1751-1753.

[3]宋靖.利用短路電流熱效應(yīng)的OPGW分流地線選型[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（12）：148.