光纖復(fù)合相線（OPPC）在雙分裂導(dǎo)線中的應(yīng)用

李締華

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長沙 410007）

0 引言

光纖復(fù)合相線（OPPC）是電力通信系統(tǒng)的一種新型特種光纜（圖1），其將普通導(dǎo)線中間的一根鋼芯替換為具有光通信功能的光纖單元，使導(dǎo)線在正常傳輸電能的同時還兼具通信功能。由于其特殊的結(jié)構(gòu)特性，OPPC具有通信可靠性高、電能損耗小、線路監(jiān)控智能化程度高、便于重覆冰區(qū)線路導(dǎo)地線融冰等優(yōu)勢。

歐美國家在20世紀(jì)80年代首先提出了光纖復(fù)合架空相線設(shè)計(jì)理念，目前國內(nèi)OPPC光纜主要應(yīng)用在110 kV以下的單分裂導(dǎo)線的輸變電線路中，由于220 kV及以上等級線路一般都采用雙分裂及以上的導(dǎo)線型式，因此OPPC鮮少應(yīng)用在220 kV輸變電線路中。為便于OPPC在高電壓等級線路中的應(yīng)用，本文將對OPPC和普通導(dǎo)線構(gòu)成雙分裂導(dǎo)線后在220 kV線路中的應(yīng)用問題進(jìn)行相關(guān)研究。

1 弧垂不匹配問題

由于OPPC中有光芯單元，難以和同規(guī)格普通導(dǎo)線參數(shù)做到完全一致，因此采用OPPC和普通導(dǎo)線組成雙分裂導(dǎo)線時，盡管架線時可保證弧垂一致，但隨著蠕行形變的釋放以及氣象條件的變化，兩根子導(dǎo)線會逐漸出現(xiàn)弧垂差，由于水平分裂的導(dǎo)線設(shè)置有間隔棒，可能出現(xiàn)兩根子導(dǎo)線不平衡的情況，而弧垂小的子導(dǎo)線將承受另外一根子導(dǎo)線的部分荷重，這可能導(dǎo)致該子導(dǎo)線過載出現(xiàn)損傷。

以某220 kV線路為例，該線路在20 mm重冰區(qū)及相鄰的15 mm冰區(qū)，共計(jì)7.417 km范圍內(nèi)采用一根OPPC-24B1-400/50與JL3/G1A-400/50高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線組成右相導(dǎo)線。兩種導(dǎo)線的參數(shù)如表1所示。

由于兩種導(dǎo)線在參數(shù)上的差別，勢必?zé)o法保證各工況下弧垂一致。根據(jù)《110 kV～750 kV架空輸電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50233—2014）的規(guī)定，安裝間隔棒的220 kV及以下等級線路子導(dǎo)線的弧垂正偏差不得大于80 mm。因此，在選取兩根導(dǎo)線應(yīng)力時，應(yīng)保證竣工弧垂?jié)M足規(guī)程要求，同時在最大弧垂工況時弧垂差盡量小。根據(jù)工程架線計(jì)劃，預(yù)計(jì)架線時當(dāng)?shù)販囟仍?5 ℃左右，考慮初伸長需降溫20 ℃，實(shí)際架線氣象條件按溫度-5 ℃、風(fēng)速10 m/s、覆冰0 mm考慮。以20 mm冰區(qū)最長的耐張段為例，該耐張段總長2.152 km，共計(jì)8基鐵塔，由于高差較大，為避免懸掛點(diǎn)應(yīng)力超允許值，該耐張段JL3/G1A-400/50高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線最大使用應(yīng)力取98.4 MPa，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算，選定OPPC-24B1-400/50的最大使用應(yīng)力為97.2 MPa。在架線初期，導(dǎo)線的最大弧垂情況如表2所示。

最高氣溫工況時，兩種導(dǎo)線弧垂最大，根據(jù)所取的最大使用應(yīng)力計(jì)算，此時導(dǎo)線最大弧垂如表3所示。

從表3可以看出，檔1和檔7的最大弧垂差的計(jì)算值超過了驗(yàn)收規(guī)范的要求。但由于間隔棒的牽引作用，兩者的弧垂差會分布到各個次檔距之中，而不會集中體現(xiàn)在檔中央的最大弧垂處，因此實(shí)際測量的最大弧垂差比理論值均要小。即使如此，弧垂大一側(cè)子導(dǎo)線通過間隔棒的牽扯，會導(dǎo)致另一側(cè)子導(dǎo)線及金具承受較大負(fù)荷以及間隔棒處的集中荷載，對長期運(yùn)行不利。因此，如圖2所示，在兩端耐張串上各子導(dǎo)線金具上增設(shè)一塊PT調(diào)整板，與已有的DB調(diào)整板形成一組級差較小的弧垂調(diào)節(jié)器，在觀測到弧垂出現(xiàn)影響線路運(yùn)行的差值時，對其進(jìn)行調(diào)整。

2 中間接頭盒型式問題

以往的工程中，OPPC的中間接頭盒均采用支柱式，具體型式如圖3所示，在耐張塔橫擔(dān)的下方塔身增設(shè)一個支架，用于放置承托中間接頭盒的支柱絕緣子。該方案結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要特制支柱絕緣子以及根據(jù)塔材規(guī)格、橫擔(dān)長度定制的支架，支架安裝高度也需要逐塔計(jì)算確定，因此該方案不便于生產(chǎn)、施工和運(yùn)維。

中間接頭盒采用支撐式結(jié)構(gòu)時，工程實(shí)際使用中的情況如圖4所示。

為克服這些不足，本文采用了一種懸掛式方案，即將接頭盒懸掛于跳線串下端，從而減少了支架以及支撐絕緣子，大幅減少了成本，也降低了施工運(yùn)維難度。

如圖5所示，中間接頭盒懸掛于跳線串三角聯(lián)板的一側(cè)，OPPC通過中間接頭盒剝離出光纖后融合，形成光通路，而在接頭盒兩端用并溝線夾固定的引流線形成電的通路。三角聯(lián)板另一端懸掛跳線夾，用以承托另一根子導(dǎo)線，并在線夾下設(shè)置配重塊，平衡由中間接頭盒以及引流線導(dǎo)致的重量差。該方案結(jié)構(gòu)安全、簡單，運(yùn)行可靠性高，后期維護(hù)方便。

3 施工安裝問題

在OPPC的應(yīng)用中，難點(diǎn)不僅僅在設(shè)計(jì)方案上，施工中同樣有需要注意的地方。

（1）OPPC施工安裝架設(shè)技術(shù)與傳統(tǒng)架空電力線架設(shè)安裝方式基本一致，但OPPC接續(xù)是技術(shù)難點(diǎn)，也是整個工程解決方案中的關(guān)鍵技術(shù)。由于OPPC直接安裝在高壓系統(tǒng)中，且在接頭盒部位還需實(shí)現(xiàn)光電分離，因此對接續(xù)技術(shù)和高壓絕緣都有嚴(yán)格的要求。

（2）經(jīng)咨詢有較多光纜安裝施工經(jīng)驗(yàn)的廠家，本工程如采用OPPC，由于截面較大，如果預(yù)留較長的余纜引至地面后接續(xù)，再在導(dǎo)線耐張串附近安裝余纜架，則余纜重量較大，余纜盤較大，不便于安裝和運(yùn)行。因此，廠家不建議在地面接續(xù)，需要在桿塔上進(jìn)行光纖熔接，對操作人員的技術(shù)水平和操作環(huán)境都有很嚴(yán)格的要求。

基于以上兩點(diǎn)特殊性，且OPPC價格較高，不便于在檔中接續(xù)，建議OPPC施工安裝在廠家的全程指導(dǎo)下進(jìn)行，以避免施工過程中對OPPC造成損傷。

4 結(jié)論

綜上所述，本文對OPPC和普通導(dǎo)線構(gòu)成雙分裂導(dǎo)線后在220 kV線路中的弧垂不匹配問題和中間接頭盒型式問題進(jìn)行了相關(guān)研究，并提出了合理的解決方案。

（1）針對各耐張段為每個子導(dǎo)線選取合適的應(yīng)力，使得弧垂差在放線時滿足規(guī)范要求，在高溫工況下也盡量小，并在兩端耐張串增設(shè)PT調(diào)整板用以在必要時調(diào)節(jié)線長，以避免兩根子導(dǎo)線受力不均。

（2）傳統(tǒng)的支架式中間接頭盒方案復(fù)雜，施工運(yùn)維不便，因此改進(jìn)為懸掛式方案，既節(jié)約了成本，又降低了施工運(yùn)維難度。