OPGW-ADSS光缆线路设计Word格式文档下载.doc
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2.结构
3.应用中的注意问题
4.标准及设计技术规定
5.Adss光缆设计要点
附表
一、光纤通信基本概念
1.基本概念
光纤通信是以光为载波,以光纤为传输介质的通信方式。
波长约0.8~1.8μm,频率约300THz。
(T-1012)
光纤的材料:
绝缘的石英(SiO2)
光纤通信的优点:
a)频带宽,传输容量大;
b)损耗小,中继距离长;
c)质量轻,体积小;
d)不受各种电磁场的干扰;
e)保密性能好,无法窃听;
f)节约金属材料,石英(SiO2)地球上广泛分布,用不完。
2.光纤通信系统的基本组成信号
源
电发射
机
光发射机
光接收机
电接收机
信宿
电信号输入
光信号输出
光信号输入
电信号输出
光缆线路
光纤通信在通信网、广播电视网、计算机网络中得到广泛的应用。
3.光纤的类型
光纤类型分多膜光纤和单模光纤。
多膜光纤:
容量小,适用于短距离系统。
单模光纤:
容量大,适用于长距离系统。
工程中基本上用单模光纤。
4.光纤的传输特性
1)光信号经过光纤传输后,要产生损耗和畸变(失真)。
2)产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。
(由于不同成分光的时间延迟不同,而产生的一种物理效应)。
3)损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
损耗限制了系统传输的距离,色散限制了系统传输的容量。
4)损耗的最低理论极限为0.149db/km。
5.光纤的标准
1)制定光纤标准的国际组织有:
国际电信联盟(ITU-T)
国际电工委员会(IEC)
2)主要的标准有
a)G.652:
单模光纤,波长1.31μm,衰耗为0.35,用于一般长度的线路,价格低。
目前,世界上已敷设的光纤中,有90%采用这种光纤。
对于要求速率很高,距离很长的系统,采用G652B光纤的光缆。
b)G.655:
单模光纤,色散低,衰耗为0.22,频带宽,传输距离大于400km,有利于发展。
但价格贵1/3。
c)设计规程
(a)中华人民共和国电力行业标准
《电力系统同步数字系列(SDH)光缆通信工程设计技术规定》
(b)中华人民共和国电力行业标准
《光纤复合架空地线》DL/T832-2003
(c)中华人民共和国电力行业标准
《全介质自承式光缆》DL/T788-2001
二、OPGW-光缆复合架空地线设计
(Opticalfibercompositeoverheadgroundwires)
(1)防雷与通信(信号)合一;
(2)可靠性高;
(3)节省施工费;
(4)不易被盗。
OPGW光缆是将光纤置于架空地线中,防雷和通信功能合二为一的复合地线。
OPGW的基本结构由含光纤的缆芯(光单元)和绞合的金属线材(铝包钢线ACS或铝合金线AA)组成。
其中,光纤提供了传输通道,钢成分主要提供了机械强度,铝成分则主要承载短路电流。
OPGW的外层为铝包钢或铝合金线,要求单股直径不小于3.0mm,以减少雷击断股。
OPGW最外层绞向采用右旋。
型号表示:
OPGW-C-12B1-50[67;
20.8]
符号说明:
C-中心管式,S-层绞式;
12-光缆芯数;
B1-非零色散位移光纤;
50-光缆总截面(mm2);
67-额定拉断力(kN);
20.8-短路容量(kA2S).
OPGW的结构型式见下图:
铝合金线
中心加强件
铝包钢线
铝管
光单元
图1铝管+层绞塑管的OPGW结构图2中心铝管的OPGW结构
螺旋塑料管
铝骨架
图3层绞不锈钢管的OPGW结构图4中心不锈钢管的OPGW结构
图5内螺旋塑料管的OPGW结构图6骨架槽的OPGW结构
分类
一般分松套合紧套两种类型。
松套:
松套型是将光纤放入充满油膏的松套管内形成一定的余长,余长一般控制在光缆总长的0.7%左右,光纤以自身余长来满足整个地线初伸长和运行过程中所产生的变形,以保证光缆中光纤不受力,但结构松散。
紧套:
紧套型是在其中的光纤可以受力的基础上,为满足光纤受力的要求,生产中对光纤施加约1%伸长对应的外力进行筛选,即对光纤施加了“预应力”。
通过筛选的光纤,其抗拉强度比起外层绞线的抗拉强度还高,能在外层绞线之后破坏。
由于上述设计上的差异,当金属截面及破坏力相同时,松套结构的设计安全系数为紧套结构的70%~75%。
由于结构特点,松套型价格低,适用于外界负荷条件较轻,地形变化不剧烈的线路;
紧套型价格较贵,适用于外界负荷条件较恶劣,地形变化较大及地线受力较复杂的线路。
因此在设计选择光缆型式时,不能简单地把两种不同结构的OPGW光缆相提并论,应根据其特定的长处和短处,结合具体条件和性能价格比来选定结构。
重冰区送电线路OPGW的结构型式,应结合线路覆冰情况,通过技术经济比较确定。
在松套型和紧套型均能满足要求的线路,以选择松套型为宜。
重冰区线路以选用紧套型为宜。
(1)、分流计算公式
为了保证OPGW的安全运行,OPGW的设计还要求另一根地线有较强的分流能力,在电力系统单相接地短路及雷击事故时,能有效地分流。
OPGW与另一根地线的电流分配可近似按下列公式计算:
Iopgw/Id=(Zd-Zk)/(Zopgw-Zk)
式中
Iopgw-OPGW中的电流比值;
Id-地线中电流的比值;
Zd-地线的自阻抗(Ω/km);
Zopgw-OPGW的阻抗(Ω/km);
Zk-两平行地线(OPGW与另一根地线)间的互感阻抗(Ω/km);
(2)原始数据参考表
1.OPGW阻抗见表四。
2.镀锌钢绞线阻抗见表三。
3.铝包钢绞线阻抗见表二。
4.良导体地线的阻抗见表一。
5.两平行地线(OPGW与另一根地线)间的互感阻抗见后。
(3)单相接地短路电流的分配
在一般计算中,常把母线短路电流视作终端塔上第一档地线的短路电流。
实际上在终端塔的第一档线路地线中,仍有少部分电流流经大地回到变压器的中性点。
根据清华大学软件计算的成果,流经第一档地线的电流仅占短路电流的70%(线路长度为25km时),如果将线路视为无限长时,流经第一档地线的短路电流将占绝大部分。
线路长度从0-200km时,流经第一档地线的短路电流在70~90%之间。
我们在计算中,为了留有足够的余地,建议取流经第一档地线的短路电流占短路电流的95%。
即有5%的短路电流经大地回到变压器的中性点。
(4)OPGW的短路容量
《电力系统光纤通信工程设计技术规定》(讨论稿)中规定:
OPGW的短路容量为:
流过OPGW短路电流的平方乘以短路电流持续时间。
对于高可靠线路短路电流持续时间取0.26~0.3秒;
一般线路取0.5秒。
广东电网公司《光纤符合架空地线设计深度和技术规定》中建议:
500kV线路取0.25秒;
220kV线路取0.30秒;
110kV线路按两端变电所保护切除时间来校验。
本文建议220~110kV线路应根据系统短路电流大小、工程的重要性,在0.25~0.30秒中选择。
短路容量:
一般
另一根地线为GJ-35~GJ-50者,短路容量在30kA2S以下;
另一根地线为GJ-70~GJ-80/GJ-100者,短路容量在30kA2S以上。
不同材料地线与OPGW配合时分流系数(供参考):
钢绞线27-20%
铝包钢(40-20%导电率)49-45%
良导体 52-63%
OPGW 73-80%
OPGW 51-55%
OPGW 48-37%
(5)OPGW分流地线的热稳定
a)分流地线应满足机械强度和热稳定的要求。
热稳定按《交流电气装置的接地》规程计算。
地线最小截面Sg≥Ig√te/c
Ig-流过接地线的短路电流,安;
Te-短路电流持续时间,秒;
C-常数。
取值如下:
钢芯铝线-120
钢绞线-70
铝包钢绞线:
20%IACS73
27%IACS80
30%IACS83
35%IACS89
40%IACS95
b)计算OPGW与分流地线中的单相接地短路电流时,要考虑流经大地中的分流。
一般按5~10%估计。
c)从抗雷击的观点选择OPGW的分流地线
雷击对OPGW的影响
(1)热效应引起的断芯:
雷电流通过地线引起瞬间发热,雷电流很大,达120~200kA,但通过时间很短,几十微秒内,雷电冲击电压波波头时间1.2微秒,波尾50微秒,当雷电流幅值取200kA时,热容量仅为2kA2S。
故雷电流虽大,但持续时间很短,对OPGW的热稳定不造成影响。
(2)雷击冲击断芯:
由于雷电流大,作用时间短,它具有强大的电磁冲击效应,致使OPGW或分流地线发生断股、断芯。
在目前OPGW的运行记录中,雷击断股的事故发生得最多,而由短路电流造成OPGW事故却尚无报道。
试验和运行经验证明:
材料股径的抗雷击性能与其直径成正比与其导电率成反比。
故应尽量选用20%IACS的铝包钢线,少用或不用30%IACS及以上的铝包钢线。
必须说明,为了增加OPGW抗短路电流的能力,要求有较大的铝截面;
为了抗雷击又要求不能有较大的铝截面,这是相互矛盾的。
因此,在工程中应因地制宜选择一个合适的平衡点(短路电流与雷击)。
(6)OPGW及分流地线的接地
OPGW及分流地线在杆塔上都应可靠接地,不能利用连接金具作接地。
(5)计算举例
1)已知参数:
以前短路电流计算为例,选择地线及OPGW型号如下:
OPGW型号:
初选OPGW-C-12B1-65(53.9,35.1)
由表四查得OPGW的交流电阻为0.99x1.25=1.24(Ω/km)。
电抗与铝包钢接近,查表二得电抗为0.763+0.43=1.193(Ω/km)。
故opgw的
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