OPGW的参数选择

OPGW的参数选择3.1OPGW 热容量选择 为满足光缆中信息的传输和通信的要求，OPGW 的载流容量必须满足热稳定的要 求，防止因其过热而引起OPGW 烧伤，OPGW 热容量选择涉及到单相短路电流计算 和短路电流持续时间的选取。

现以金华110kV 武桐线为例说明OPGW 热容量选择设计。

根据远期系统分流计算，OPGW 最大的单相短路电流取7.1kA。根据系统提供的资 料，220kV 十里岗变110kV 线路二段保护时间为0.6s，断路器开断时间为0.05s， 非周期分量的热效应时间为0.05s，故短路电流等效持续时间取0.7s。故短路热 容量为7.120.7=35.3kA2s。根据系统的发展以及OPGW 的寿命，110kV OPGW热容量值取50kA2s。

3.2OPGW 结构选择 OPGW 结构有缓冲紧套结构、松套结构等，要根据工程具体情况来选择绞线结构 及光单元结构。

3.2.1 缓冲紧套结构 缓冲紧套结构特点：缓冲紧套结构对光纤提供保护，加大抗微弯曲的能力；由于 具有金属分隔定位槽，因而具有高抗挤压能力。据实测抗外力破坏强度骨架型为 200kg/cm；松套铝管型为90kg/cm；同松套结构相比，单位价格要高10 左右。

可见，这种结构的主要优点是抗外荷载的能力比较强，适合使用条件恶劣的工程 采用。例如浙江省的500kV 天瓶线、金温线、绍金线工程均采用了该结构。

3.2.2 松套结构 松套结构的基本理论依据：置于由不同材料制造的保护管中的光纤通过填充物的 稠密程度的调整，或不同的结构形式来处理光纤余长。在 OPGW 中的光纤实际长 度大于地线在受张力情况下的长度，因此能够做到光纤不受力或受力很小。

松套结构形式分中心光纤式、层绞式及骨架式松套结构。综合比较松套结构中的 几种形式，，再外套 铝管。在铝管与光单元之间又布置有一隔热层，保护光纤的手段比较多，因此在 欧洲国家约占60 的OPGW 采用了这种光单元结构。浙江省的秦杭线也采用了这种 形式。不锈钢管层绞式结构是近年来广泛采用的一种形式，结构紧凑简单、与普 通地线机械性能接近，同时允许放置的光纤数量比较多，但不锈钢管直径小、壁 薄，难以采取有效的隔热措施，因此光单元内光纤余长处理工艺要求非常高。浙 回线、瓶南II回、杭瓶线就采用了这种形式。

3.2.3 选择原则 应该讲缓冲紧套结构与松套管结构各有利弊，不能简单地说哪种结构能用，哪种 结构不能用，只要通过试验而且能够满足工程使用要求，就应该认为是合理的。

但工程条件不同，则选择的侧重面应该有所不同，例如工程条件恶劣，外荷载大， 公路运输条件差等，首先应考虑安全问题，往往应该侧重于 OPGW 的抗外力破坏 的能力；当工程条件良好，则可考虑选择结构简单、光纤保护手段较多的结构。

根据我国裸线生产标准，外层绞向应采用右手绞向，所以OPGW 也应该与之一致， 便于附件匹配。为了保护光纤单元，光单元结构至少外绞一层绞线。另一方面， 为了避免抗雷击水平下降，单丝直径不应小于2.0mm。

在金华110kV 武桐线OPGW 结构型式的选择上，综合分析各方面因素，结合省内 OPGW工程和厂家介绍的情况，考虑到该工程线路地处金衢盆地，且山区 地势较缓，因此，该工程OPGW 结构采用松套结构。

3.3OPGW 机械特性的选择 在选择 OPGW 的机械物理特性时，应使各项参数（如截面、单位质量、综合弹性 系数、综合温度膨胀系数、破坏张力等）同另外一根地线相匹配。同时，要考虑 OPGW 的实际使用张力不能超过耐张塔的允许最大使用张力。

OPGW与地线的配合 复合架空地线 OPGW 的分段不是以耐张塔来划分耐张段，而是以地形有利原则来 确定耐张段，且OPGW 每盘长度有限；同时，OPGW 与钢绞线或钢芯铝绞线的机械 特性存在一定的差异，不同代表档距下情况也不同。基于上述原因，全线 OPGW 采用一个安全系数，不可能使OPGW 的架线弧垂与另一根普通地线基本一致。

因此，对每一个 OPGW 耐张段，先计算代表档距，再根据相同代表档距下另一根 普通地线年平工况下的弧垂，反推确定 OPGW 耐张段的安全系数及相应的年平使 用张力，然后根据该安全系数计算 OPGW 的架线弧垂。用这种方法能够保证年平 工况下，OPGW 与另一根地线的弧垂基本一致。

如果反推确定的OPGW 安全系数下的年平工况下的使用张力大于OPGW 允许的年平 工况下的使用张力（一般为20 计算极限抗拉强度），则应计算出OPGW 在最大允 许年平工况下的使用张力条件下的弧垂，重新校核导、地线配合，再根据弧垂在 年平工况下要基本一致的原则，反推确定另一根普通地线的安全系数，然后根据 该安全系数计算普通地线的架线弧垂。

仍以金华110kV 武桐线的11~25 号塔的设计为例。该线路一根地线为GJ-50，安 全系数取 3.6，计算架线弧垂时降温 10以补偿初伸长；另一根地线为 OPGW， 采用江苏亨通光电股份有限公司的 OPGW-85，计算架线弧垂时降温 8以补偿初 伸长；气象条件为浙II 类。11~25 号塔间的耐张段长及代表档距如表1 所示。

SLCAD 架空送 电线路平断面图处理及定位CAD 系统。先在该软件的导线参数库中自定义名称为 “OPGW-85”的地线，输入该OPGW 的有关参数。然后应用“应力弧垂计算”功能， 采用试凑法，找到与GJ-50 在年平工况、相同代表档距下弧垂基本一致时的OPGW 安全系数，然后根据该软件的“架线弧垂计算”功能，计算该安全系数下的OPGW 架线弧垂。

根据计算，对于11~14 号塔、19~25 号塔，OPGW 安全系数取3.950；对于14~19 号塔，OPGW 安全系数取3.820。通过弧垂配合后各代表档距下GJ-50 与OPGW 年平工况下的弧垂和架线弧垂（架线弧垂取的是气温20时的值）如表2所示。

实践证明，这是一种有效的计算普通地线与OPGW 弧垂配合的方法。

结束语以上所述，只是笔者在高压架空输电线路设计工作中的点滴体会，可以归纳总结 如下。

动态GPS 与全站仪相结合的测量方法，是今后高压架空输电线路现场测量的发展 方向，其便利性和快速性已在实践中充分证实。

对于钢管杆线路，选择合适的导、地线安全系数及经济档距、钢管杆呼称高度可 以使工程造价更加合理。根据理论计算和工程经验，导线安全系数一般分别取5 比较合适，经济水平档距一般取200m左右。

电力电网中输电线路避雷线采用复合光缆 OPGW 在未来将是发展趋势，因此在设 OPGW的参数选择以及 OPGW 与普通地线的弧垂配合将不可避免。在 SLCAD 线路设计软件的辅助下，反推法不失为一种弧垂配合较好的方法。

二、OPGW 安装的前期准备 OPGW 安装技术的依据是 IEEE 1138-1994、IEEE 524-1992 等电力部门架空 线安装安全管理规程和操作技术，防止 OPGW 在架设中被拉伤、擦伤、扭伤、压 伤、折伤，不同结构形式的 OPGW，其机械、物理特性会稍有差异，在安装方法 上某些需求可能会有所差别，其中不锈钢管式 OPGW 结构紧凑，原则上和传统的 架空电力线施工安装方式基本一致。

因此施工单位首先要熟悉该工程 OPGW 结构和光缆路径具体情况，由设计单 位向施工单位进行施工设计图纸交底，施工单位根据整个系统通信网光缆布放的 路由，交叉跨越、光缆预留等编制“OPGW 施工方案”，并听取供给厂商的相关 技术需求，一切做到心中有
数。

1、OPGW 架设主要施工机械 OPGW 架设原则采用张力放线法，使OPGW 均衡受力，始终保持一定的张力而 处于悬空状态，避免光缆着地使外铠装层表面受损，是时可减少青苗赔偿，减轻 体力劳动强度，提高施工进度。

2、故障清除和场地准备 OPGW 架空敷设前，对整条线路进行勘察，清除障碍物，和相关部门签署交 叉跨越协议，搭建防护架，准备张力机，牵引机的操作场地及必要的安全措施。

3、OPGW 光缆储运 OPGW 光缆盘不得处于平放状态，不得堆放；盘装光缆应按OPGW 盘标明的旋 转箭头方向短距滚动；缆盘装卸不得遭受冲撞、挤压和所有机械损伤，应用插车 装卸。

4、OPGW 光缆及金具附件现场验收 OPGW 光缆及金具附件运抵现场后，应即时进行现场外观检查及开盘测试， 对比产品出厂报告，验证运输过程中的变化。除合同规定外，一般 OPGW 工程材 料包括光纤复合架空地线（OPGW）、导引光缆、耐张线夹、悬垂线夹、防震锤、 防震锤护线条、引下线夹、中间接续盒、终端盒、尾纤、牵引退扭器、牵引网套、 钢管切割刀。

5、人员培训 严格贯彻电力工业技术管理、电力安全和现场检修规程等，对施工操作人员 进行有效的培训。交待对光纤的特别保护，对有关设备应进行试组装（如耐张线 夹）和试操作（如光纤熔接），确保人身和设备安全，确保工程质量和施工进度。

三、光纤复合架空地线 类似于电力线路的架设，OPGW 架设时，原输电线路必须停电作业，禁止在 大风、雷雨、严寒酷暑等恶劣气候下施工。执行“电业安全工作规程”填写工作 票，贯彻高压架空线路安全工作的组织措施，遵守电力系统的有关工作规程。在 交通要道、通信线、电力线等跨越处，设专人监护。确保光缆弯曲半径大于缆径 30倍以上，防止受到过大的挤压和扭曲；最大紧度时放线张力一般不超过 OPGW15-20％UTS（拉断力）负荷。

OPGW光缆采用张力牵引放线，将光缆盘放在有转轴的放线架或缆盘车上， 通过张力放线机后，先以人力展放无扭牵引钢丝绳，通过退扭器、防扭鞭和牵引 网套连接 OPGW，然后穿在耐张段内每基塔的滑轮内，到达牵引机。老线路通信 改造项目，如果以拆换的老地线牵引 OPGW，要事先串接好所有地线接头；中天 日立公司通过广西桂林等项目实践，老地线先全部替换成无扭钢丝绳，牵引更可 靠和迅速。

整个布放过程必须始终保持通信的畅通，张力机、牵引机必须服从统一的调 度指挥，确保 OPGW 均衡受力。OPGW 都经过正确的设计配盘，一般每盘 OPGW 缆的段长为3公里左右，接续点通常落装在耐张塔或转角塔上，每盘光缆都必须 安装在指定的区间，并做好接续预留，且不得随意切割 OPGW，端头在接续前一 直保护密封防水，防潮处理。

牵引张力一般控制在300-500kgf，牵引机应慢速启动至5 米/分，如果情况 正常，可逐步平衡地增加到30 米/分，每天要确保每个架上线路的盘长施工完毕， ，必须用尼龙 绳将OPGW 固定的滑轮上，防止OPGW 滑动和和滑轮接触点光纤疲劳损伤。

为防止OPGW 光缆不致于在首尾杜塔处受到过度的侧压力，牵引机和张力机 分别到末端和始端杆塔的距离为3-4 倍的杆塔高度，引线方向和铁塔垂线的夹角 大于600，不能满足时必须采用滑轮组。

跨越放缆时，按施工方案检查各项准备，包括停电事宜、防护架、监管人员 安排、验电及接地保护等。对特别的需在加固保护，临时拉线不允许绑扎在横担 和塔身的一根主材上。

个别采用人力布放 OPGW 光缆时，便于两头布放，缆盘可放在放线区间的中 间，先放一头；防止打扭，另一头以大“8”字形式步放在地面，再布放；在高 差较大的山区，缆盘最佳放在较高一侧。

布放时，OPGW 从缆盘放出保持松弛弧形状态，防止在牵引过程中打圈、浪 涌、劲钩、表面磨损等现象发生。由专人指挥，保持畅通的联络，发现有不合质 量标准之处，迅速处理，禁止未经培训人员上岗和无联络情况下作业。

在牵引侧进行紧线，沿线路方向牵引速度要平衡，如受地形限制，须改动方向，则应设置地滑车，并严格按弧垂设计说明书的需求操作。在档距中心，OPGW 和导线的距离按设计需求进行验算。针对每个耐张段操作时，是以紧线耐张预绞 丝、手板葫芦、临锚绳组合，使滑车内光缆松脱，逐个紧线、划印及挂线。

OPGW 弧垂观测：一般采用等长法，绑缚弧垂板来进行，或采用异长法，配 以经纬仪，用角度法来观测。观测点一般选取在悬挂高差较小，接近代表档距的 线档。经质量负责人认可后方可划印，以便金具安装。

四、OPGW 配套金具及附件安装 一个耐张段内OPGW 光缆紧缆后，应及时进行附件安装。OPGW 采用预绞丝式 金具组件，和 ADSS 光缆用金具基本相同，一般包括：耐张线夹、悬垂线夹、专 用接地线、防震锤（或螺旋减振器）、护线条、引下线夹、中间接续盒、终端盒、 尾纤等，安装方法详见厂家使用说明。

耐张线夹：一般用于终端塔、大于 15 度转角塔或高差大的杆塔上，每个塔 配两套。

悬垂线夹：将光缆吊挂在直线塔上，起支撑作用，每个直线塔配一套。

防震锤：是为了减少风振的影响，保护OPGW 的金具，延长OPGW 使用寿命， 放置在每个塔的耐张、悬垂金具两侧，设置数量 和挂点位置根据线路情况而定； PVC 螺旋减振器在欧美广泛使用，国内已有试验段，防振效果不错。

引下线夹：主要是将从杆塔上引下或引上的 OPGW 紧固在杆塔上，不让其晃 动，避免光缆外铠磨损，通常每隔1.5-2M 配一只夹具。

专用接地线：在系统接地时为短路电流提供通路，他由铝线绞合而成一定长 度，和金具、铁塔的连接应接触良好，通常和耐张、悬垂金具配套。

五、光纤接续和测试 普遍采用光纤固定熔接法，熔接法的原理是利用高压放电产生电弧，使光纤 端面局部熔化而达到接续的目的，OPGW 光纤熔接过程和普通光缆的光纤熔接相 1、OPGW接续缆端面处理 从对OPGW 保护及方便固定的角度考虑，理顺预留OPGW 路径，并检查其长度， 截去受牵引损伤的段长，保留满足在地面多次熔接操作及塔上盘固的长度。

针对不锈钢管或复合不锈钢管式OPGW，在距端面1m 左右的地方，用1-2 尼龙扎带将光缆扎紧，以防扭动松股，用细齿钢锯和边剪钳切去OPGW 光缆铠装 层，在切去 AA 线、ASS 线时，不能损伤钢管单元，包括切痕和扭结。

字捋直轮将钢和捋直，在离端面50-100mm处做好标记，用钢管切割刀切割钢管， 慎防钢管变形及断裂后锐边擦伤光纤；内含PBT 内衬管结构，在开口处纵向开剥 不锈钢管，保留内衬管口15-20mm；用无水酒精棉球擦净光纤表面油膏，套上PE 过渡软管和热缩管，用热风枪加热将其固定，并在 OPGW 横截面铠装层间隙注入 环氧树脂阻水胶，用自粘胶带裹覆。

待熔接的光纤准备好后，一般马上用光时域反射仪（OTDR）对前后两段光缆 进行测试，判别安装过程对光纤的影响；按常规方法将光纤熔接，缆内不锈钢管、 光纤保护软管、热缩管被固定，同时做好光纤连接色谱、光纤长度、衰耗等记录。

2、接头盒处理 光纤复合架空地线（OPGW）一般选用金属外壳的帽式架空通信光缆接头盒， 以期达
到良好的耐电磁老化、抗外力损伤及防水等性能。通常进出 OPGW 光缆位 于接头盒的一端，用双槽引下线夹将 OPGW 先行扣夹紧固，防止在扭动或盘固光 缆时，使接头部分松动或扭伤。OPGW 不宜作小半径盘绕预留，每间隔 1.5-2.0m 用引下线夹固定在铁塔构件上，光纤复合架空地线最下端尽可能确保对地 6m 上安全距离，防止人为破坏，将接头盒固定在铁塔的内侧， 线作固定连接。

3、OPGW 线路光传送性能测试 利用光时域反射仪（OTDR）对OPGW 线路进行全程的光纤测试，包括线路长 度、光纤衰耗特性、接续衰耗等，提供测试报告，为系统开通验收做准备。