220kV輸變電線路OPPC設(shè)計和應(yīng)用

戴躍睿

（懷化供電公司懷化電力勘測設(shè)計院湖南 懷化 418000）

220kV輸變電線路OPPC設(shè)計和應(yīng)用

戴躍睿

（懷化供電公司懷化電力勘測設(shè)計院湖南 懷化 418000）

本文對OPPC 220kV輸變電線路的設(shè)計以及具體應(yīng)用進(jìn)行闡述。當(dāng)前對著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，OPPC設(shè)計、產(chǎn)品以及工程技術(shù)不斷趨于成熟，其在智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要性日益凸顯。

OPPC；220kV；溫度監(jiān)測；應(yīng)力監(jiān)測

1 引言

當(dāng)前，大多數(shù)的220kV線路每相導(dǎo)線采用的是鋼芯鋁絞線，地線是1根或者是2根OPGW光纜。在冰災(zāi)背景下，融冰裝置不能對地線有效融冰，從而其融冰功能不能充分發(fā)揮。因為OPPC光纜可發(fā)射原理提供實時OPPC運(yùn)行溫度信息，可以保證線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，也可以減少投資金額，保證輸變電線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

2 OPPC發(fā)展概述

20世紀(jì)80年代，歐美國家出現(xiàn)了光纖符合架空相線的設(shè)計理念，并且逐漸開始將OPPC應(yīng)用于150kV輸電線路中。OPPC屬于新型的電力特種光纜，可以在傳統(tǒng)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)中嵌入光纖單元光纜，OPPC兼具了導(dǎo)線和通信光纜的多重作用。OPPC應(yīng)用需要通過“光電分離”技術(shù)，但是瓷瓶絕緣子技術(shù)對于光電分離的OPPC絕緣接頭盒的開發(fā)利用有所影響。發(fā)展到21世紀(jì)，硅橡膠復(fù)合絕緣接頭盒開發(fā)成功，其促進(jìn)了OPPC光纜開始推廣應(yīng)用。當(dāng)前歐洲OPPC開始應(yīng)用于400kV、225kV線路中。該光纜在惡劣天氣下，融冰裝置不能融化地線部分的冰塊，但是不能實現(xiàn)對導(dǎo)線運(yùn)行溫度的實時監(jiān)控，不能準(zhǔn)確掌握負(fù)載變化和線路運(yùn)行溫度之間的關(guān)聯(lián)，同時導(dǎo)線融冰問題也得不到有效解決，使得電源點(diǎn)出線通信通道的運(yùn)行中埋下了諸多隱患。在冰災(zāi)的情況下，內(nèi)部光纖會發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變，對通信、線路對地距離等安全造成不良影響。對此，需要對OPPC的溫度以及應(yīng)力進(jìn)行跟蹤觀測，這樣才能提前發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，將災(zāi)難消除在萌芽之中，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)常規(guī)導(dǎo)線與OPPC對比示意圖

3 OPPC的選型與設(shè)計

3.1 OPPC光纜選型

根據(jù)220kV線路導(dǎo)線型號的參數(shù)要求。列舉3種OPPC型號光纜與線路LGJ-500/45鋼芯鋁絞線各項參數(shù)進(jìn)行對比分析（詳見表1）。

表1 OPPC與常規(guī)導(dǎo)線的過載能力對比分析

3.2 配套金具選型

根據(jù)OPPC受力特點(diǎn)對金具串的線夾及其金具進(jìn)行選型。

3.2.1 金具選型

金具參數(shù)如下：①懸垂線夾：為滿足不平衡荷載的要求，線夾握力應(yīng)不小于10～20%極限抗拉強(qiáng)度（Ratedtensilestrength，RTS）；破壞荷載不小于70kN；線夾不得降低OPPC的導(dǎo)電能力。②耐張線夾：線夾的握力強(qiáng)度應(yīng)大于95%RTS；耐張線夾不得降低OPPC的導(dǎo)電能力。③防振錘：采用預(yù)絞絲式防振錘。④跳線：采用預(yù)絞絲接續(xù)條。為了保證線路以及OPPC光纖運(yùn)行安全，可以使用雙層預(yù)絞絲式金具，該金具對于OPPC光纜的局部造成的壓力較小，并且OPPC縱向張力也可以分散到其他區(qū)域。光纜應(yīng)力分布較為均勻，幾乎沒有應(yīng)力集中點(diǎn)，這樣對光纖起到保護(hù)作用，也可以使其具有較強(qiáng)的握著力以及動態(tài)承受能力。該金具的優(yōu)點(diǎn)為安全、可靠、施工操作便捷。

3.2.2 接頭盒選擇

OPPC接頭盒是相鄰鋼線復(fù)合相線段之間提供的光學(xué)、密封以及機(jī)械強(qiáng)度連續(xù)性的接續(xù)保護(hù)設(shè)備和光纖符合相線與其他鋼纜間提供光學(xué)、密封、機(jī)械強(qiáng)度連續(xù)性和電氣隔離的接續(xù)保護(hù)隔離設(shè)備，可將其分為兩類，即接頭盒和終端接頭盒。中間接頭盒和終端接頭盒的安裝主要有支撐式和懸掛式。支撐式安裝法，需要先在輸變電線路鐵塔上開孔，搭建安置接頭盒的平臺，但是這樣會對鐵塔原有受力造成影響，不能保證原有線路運(yùn)行安全。與此同時，在下層橫擔(dān)上安裝平臺，將OPPC和平臺接續(xù)之后，就會縮小OPPC和上層橫擔(dān)之間的間隔距離，也會對線路運(yùn)行造成影響。所以，中間接頭盒和終端接頭盒大多采用懸掛式安裝方法。

4 溫度和應(yīng)力監(jiān)測選擇

OPPC光纜在220kV輸變電線路中的作用主要體現(xiàn)在其可以有效避免運(yùn)行導(dǎo)線額金具溫度過高，或者是因為導(dǎo)線對地距離不滿足要求埋下安全隱患。通過對OPPC光纜溫度以及應(yīng)力的實時監(jiān)測，可以全面了解運(yùn)行導(dǎo)線的溫度和應(yīng)力變化，從而提供線路動態(tài)擴(kuò)容的相關(guān)信息，為輸變電線路狀態(tài)系統(tǒng)提供可靠的參考依據(jù)。

4.1 溫度監(jiān)測

OPPC光纜的溫度監(jiān)測功能主要是在反射原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，當(dāng)前比較常見的是布里淵散射、拉漫反射以及光柵光纖反射。布里淵散射以及拉漫反射的測溫方式大多采用的光纖自身的散射，感應(yīng)溫度的變化。因為其反射的信號比較微弱，對于設(shè)備的功能要求較高，必須發(fā)射功率大，且接收靈敏度較強(qiáng)。布里淵散射以及拉漫反射測溫方式的突出優(yōu)勢是可以采用普通的多模光纖，對于測溫點(diǎn)數(shù)沒有限制，但是也有缺陷，即設(shè)備造價較高，并且測量距離也比較遠(yuǎn)。光柵光纖測溫是通過光纖材料的光敏性，在纖芯內(nèi)部形成空間相位光柵，其主要作用就是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的濾光器或者是反射鏡，對于設(shè)備的發(fā)射功率以及接受靈敏度要求不高，設(shè)備運(yùn)行也比較穩(wěn)定，但是缺陷是要使用特殊、通過光纖刻錄成的光柵光纖，測量點(diǎn)的數(shù)量十分有限。

4.2 應(yīng)力監(jiān)測

當(dāng)前，OPPC應(yīng)力檢測系統(tǒng)具備視頻應(yīng)力監(jiān)測、布里淵散射型光纖應(yīng)力監(jiān)測以及光纖光柵應(yīng)力監(jiān)測功能。視頻應(yīng)力監(jiān)測是借助視頻/圖像傳輸，對導(dǎo)線弧垂的變化情況進(jìn)行監(jiān)控。該方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在其可以觀察到運(yùn)行導(dǎo)線的覆冰情況，但是也存在一定缺陷，即需要專人監(jiān)控，會受到外界環(huán)境的影響。布里淵散射型光纖應(yīng)力監(jiān)測是當(dāng)OPPC應(yīng)力達(dá)到40%RTS以上才會產(chǎn)生監(jiān)測數(shù)據(jù)。光纖光柵應(yīng)力監(jiān)測是借助光纖刻錄成的光柵光纖實施監(jiān)測金具處的應(yīng)力變化。因為金具處的導(dǎo)線應(yīng)力基本為最大值，通過對金具處應(yīng)力的監(jiān)測，可以了解導(dǎo)線所受應(yīng)力變化情況，可及時對其進(jìn)行調(diào)整和應(yīng)急處理。三種方式應(yīng)力檢測方案對比如表2所示。

表2 三種方式應(yīng)力監(jiān)測方式對比表

5 結(jié)束語

綜上所述，OPPC是ADSS、OPGW之后一種新型的電力特種光纜，其綜合了光纜以及電能傳輸?shù)榷喾N功能，可以在滿足正常電能量傳送功能的同時，實現(xiàn)光纖通信，可以使用溫度監(jiān)測以及應(yīng)力監(jiān)測，對輸電通信調(diào)度進(jìn)行監(jiān)控。實踐證明，OPPC輸變電線路的應(yīng)用對于提高電力系統(tǒng)技術(shù)水平以及防冰能力有著積極作用，可以保證惡劣天氣下輸變電線路運(yùn)行的安全。隨著OPPC光纜設(shè)計、產(chǎn)品以及工程技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，OPPC光纜會在智能電網(wǎng)發(fā)展中占據(jù)更加重要的地位。

[1]李鵬飛.智能化遠(yuǎn)程測溫系統(tǒng)在220kV OPPC線路上的應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化，2015（1）：126～128.

[2]張帆.OPPC在220kV線路中抗冰能力的研究[J].華北電力技術(shù)，2011（6）：1～5.

[3]杜強(qiáng)，王華廣，武志剛，等.OPPC在10kV配電線路上的設(shè)計與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2012，33（9）：43～47.

TM75

A

1004-7344（2016）16-0067-02

2016-5-10

戴躍睿（1972-），男，工程師，本科，主要從事電力工程設(shè)計工作。