光纖復合架空地線與全介質自承式光纜實際應用比較

　　智能電網被稱為“能源互聯網”，以網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的特性著稱，被稱為承載第三次工業革命的基礎平臺，對第三次工業革命具有全局性的推動作用。智能電網離不開電力通信系統的健壯和優化，這也是實現智能電網的必備條件之一。為適應電力系統通信的特殊需要，電力特種光纜應運而生。

　　電力特種光纜是通過電力系統獨有的線路桿塔資源架設，附加于電力線和加掛于電力桿塔上的光電復合式光纜，充分利用架空電力線路走廊。電力特種光纜充分利用電力系統的特有資源，與電力網架結構緊密結合在一起建設，具有經濟、可靠、快捷、安全的特點。電力特種光纜受外力破壞的可能性小，可靠性高，雖然其本身造價相對較高，但施工建設成本較低。電力特種光纜是安裝在不同電壓等級的各種電力桿塔上，相對于普通光纜，塑料線盤對其電氣特性、機械特性和光纖特性均有特殊的要求。

　　特種光纜依托于電力系統自己的線路資源，避免了在頻率資源、路由協調、電磁兼容等方面與外界的矛盾和糾葛，有很大的主動權和靈活性。

　　電力特種光纜按照敷設布防的方式分為光纖復合架空地線OPGW、光纖復合架空相線OPPC、全金屬自承式光纜MASS、全介質自承式光纜ADSS、地線捆綁光纜ADL和地線纏繞光纜GWWOP等幾種。

　　OPGW光纜主要在500kV、220kV、110kV電壓等級線路上使用，受線路停電、安全等因素影響，多在新建線路上應用。架空地線復合光纜OPGW的突出特點是將通信光纜和高壓輸電線上的架空地線結合成一個整體，將光纜技術和輸電線技術相融合，成為多功能的架空地線，既是避雷線，又是架空光纜，同時還是屏蔽線，在完成高壓輸電線路施工的同時，也完成了通信線路的建設，非常適用于新建的輸電線路。常見的OPGW結構主要有三大類，分別是鋁管型、鋁骨架型和(不銹)鋼管型。

　　OPGW的適用特點是：(1)高壓超過110kV的線路，檔距較大(一般都在250M以上);(2)易于維護，對于線路跨越問題易解決，其機械特性可滿足線路大跨越;(3)OPGW外層為金屬鎧裝，對高壓電蝕及降解無影響;(4)OPGW在施工時必須停電，停電損失較大，所以在新建110kV以上高壓線路中應該使用OPGW;(5)OPGW的性能指標中，短路電流越大，越需要用良導體做鎧裝，則相應降低了抗拉強度，而在抗拉強度一定的情況下，要提高短路電流容量，只有增大金屬截面積，從而導致纜徑和纜重增加，這樣就對線路桿塔強度提出了安全問題。

　　OPGW受到短路故障的影響，當線路故障短路電流沖擊OPGW光纜時，塑料線盤不銹鋼單元瞬時高溫，必須提高光纜的短路電流容量，以降低對短路故障對光纜的影響。根據Q=I2t，也可以通過限制實際短路電流的大小及持續時間來提高OPGW的耐熱性能。

　　除了短路故障之外，雷擊是造成OPGW光纜瞬時高溫的另一個因素。與短路故障相比，雷擊的瞬間電流強度更大，但持續時間很短，因此雷擊導致溫升的熱容量要小于短路產生的熱容量，但短路電流作用于OPGW光纜的整個金屬截面，而雷擊電流只局限于一根或數根金屬單絲的某一小段上，能量的集中導致這一小段金屬絲上的高溫足以將其局部或完全融化。這就是雷擊造成OPGW光纜斷股的主要原因。

　　OPGW光纜應用中的主要故障是雷擊導致的斷股，目前的解決方法主要有：1)發展耐雷的外層股線材料。2000年巴西發展的高耐雷OPGW，外層股線使用一種高級鍍鋅鋼線和保護光纖的鋁管構成，高級鍍鋅鋼需要較多的能量才能在雷擊下熔化。2)外層股線盡量采用鋁包鋼線，并加厚鋁包鋼線的鋁包厚度。3)盡量增加外層股線和內層股線之間的設計空氣間隙，避免熱量內傳。4)相同材料下，采用更大的外層股線直徑。塑料線盤OPGW光纜的使用材料和結構確定后，其抗雷特性也就決定了。

　　全介質自承式光纜ADSS在制造中采用了具有高彈性模量的高強度芳綸紗作為抗張元件，同時光纜幾何尺寸小，纜重僅為普通光纜的三分之一，可直接架掛在電力桿塔的適當位置上，對桿塔增加的額外負荷很小，最大檔距可達1500m。它的外護套經過中性離子化浸漬處理，使光纜具有極強的抗電腐蝕能力，能保證光纜在強電場中的壽命;光纜采用非金屬材料，絕緣性能好，能避免雷擊，電力線出故障時，不會影響光纜的正常運行;利用現有電力桿塔，可以不停電施工，與電力線同桿架設，可降低工程造價。各種各樣的ADSS光纜結構可歸納為最主要的中心管型和層絞型2種。

　　ADSS光纜在220kV、110kV、35kV電壓等級輸電線路上廣泛使用，特別是在已建線路上使用較多。它能滿足電力輸電線跨度大、垂度大的要求。標準的ADSS設計可達144芯。其特點是：(1)ADSS內光纖張力理論值為零;(2)ADSS光纜為全絕緣結構，安裝及線路維護時可帶電作業，這樣可大大減少停電損失;(3)ADSS的伸縮率在溫差很大的范圍內可保持不變，而且其在極限溫度下，具有穩定的光學特性;(4)耐電蝕ADSS光纜可減少高壓感應電場對光纜的電腐蝕;(5)ADSS光纜直徑小、質量輕，可以減少冰和風對光纜的影響，其對桿塔強度的影響也很小;(6)ADSS采用了新型材料及光滑外形設計，使其具有優越的空氣動力特性。

　　由于ADSS光纜運行于高壓導線附近，周圍存在強電場，塑料線盤極有可能出現電腐蝕現象導致的光纜損壞。目前的解決方法有：1、不同電壓等級的線路中優先選用耐電痕外套，110kV及以上的線路務必選用耐電痕材料。2、110kV及以上線路，可以考慮使用防電暈線圈以有效降低金具與光纜表面的電場，減少漏電流。3、220kV及以上線路和掛點場強大的桿塔，防震錘對光纜外表皮的爬電腐蝕較防震鞭要安全得多。4、控制電纜懸掛點的空間電位，110kV不超過15kV，220kV不超過20kV。