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2.6)
铝合金截面:
mm2
244.3
钢截面:
31.66
29.85
直径:
mm
21.6
22.0
重量kg/k
971.3
937
计算破断力:
KN
107.85
107.0
直流电阻:
Ω/km
0.137
总之,跟OPGW相比,OPPC与相邻导线的相似(符)性比OPGW与相邻地线相似性的要求高得多。
在众多的OPGW/OPPC结构中,也许不锈钢管结构相对较容易达到设计要求,以常用的中防腐钢芯热处理铝镁硅合金绞线(GB9329-88)LHAGJF2-240/30为例,所设计的OPPC(含24芯光纤)各项参数与之几乎一致(表2)。
OPPC直接安装在高压系统中,如果说绝缘金具尚可以采用成熟技术和商品,光电绝缘/分离和连接则需要特殊的技术,对施工的要求也更高。
OPPC的线路终端接头盒(图4)是特殊的,必须保证接头盒对地的绝缘,其位置一般放在绝缘支架上(图5)。
线路中间接头盒的位置处于两个耐张绝缘子串间的跳线上(图6),对跳线长度和对铁塔的安全间距有要求。
有些国家已允许OPPC用于不大于150KV的系统中并已运行。
虽然国内目前暂还没有应用的报导,但这是一种很有使用价值和应用前景的光缆。
通光集团己研制成功了OPPC光缆,可以满足国内外客户的需求。
图4OPPC接头盒
图5绝缘支架接头
图6跳线接头
3电力架空光缆的适用标准和主要技术特性
3.1适用标准(部分主要的)
GB/T12357通信用多模光纤系列
GB/T9771-2000(所有部分)通信用单模光纤系列
GB/T15972-1998(所有部分)光纤总规范(eqvIEC60793-1-1995)
GB/T7424.1-1998光缆第1部分总规范(eqvIEC794-1-1-1996)
GB/T18899-2002全介质自承式光缆
DL/7788-2001全介质自承式光缆
YD/T980-2002全介质自承式光缆
GB/T7424.4-1-2003光缆-第4部分:
分规范光纤复合架空地线
DL/T832-2003光纤复合架空地线
JB/T8999-1999光纤复合架空地线
DL/T767-2003全介质自承式光缆用预绞丝金具技术条件和试验方法
DL/T766-2003光纤复合架空地线用预绞丝金具技术条件和试验方法
IEC60794-4-1-1999光缆第4-1部分:
用于高压架空电力线的光缆
IEEEP1222-1997(草案)用于架空输电线路的全介质自承式光缆IEEE标准
IEEEStd1138用于公用电力线路的光纤复合架空地线IEEE标准
JB/T8134-1997架空绞线用铝-鎂-硅系合金圆线(idtIEC60104-1987)
GB/T17937-1999电工用铝包钢线
IEC60888-1987绞线用镀锌钢线
GB/T17048-1997架空绞线用硬铝线
IEC61394-1997架空线-铝、铝合金及钢裸线用油膏
3.2电力光缆的主要技术特性
3.2.1主要机械特性
(1)重量
指光缆内所有组成元件的重量之和的计算值,单位为kg/km。
该参数对杆塔强度敏感。
(2)直径
指光缆内所用组成直径元件之和的计算值,OPGW、MASS和OPPC是指绞合单线标称直径(包括光单元)之和的计算值,单位为mm。
该参数与冰、风荷载影响较大。
(3)承载截面
指光缆内所有受力元件截面积之和的计算值,单位为mm2。
该参数与OPGW、OPPC、(MASS)的强度、直流电阻、短路电流或载流量等参数相关。
(4)额定抗拉强度-RTS
指光缆内所有承载截面强度之和的计算值,单位为KN。
该参数与杆塔强度等相关,是配置耐张金具、光纤应变限量、安全系数等计算控制的重要依据。
(5)最大允许使用张力-MAT
在设计气象条件下理论计算总负载时光缆受到的最大张力,在此张力下,光纤的余长应保证光纤无应力和无附加衰减。
通常,要求OPGW、OPPC、MASS和ADSS的MAT约为RTS的40%左右。
MAT是弧垂-张力跨距和安全系数计算控制的重要依据。
(6)日平均运行张力-EDS
又称为年平均运行张力,是光缆在长期运行时受到的平均张力,对应于在无风无冰及年平均气温的气象条件下理论计算负载时受到的张力。
在此工作点上,光纤应无任何应变和无任何附加衰减。
根据不同条件,EDS一般为RTS的(16~25)%。
EDS又是一个疲劳老化参数,是光缆包括所用金具作振动老化试验时的参照依据。
(7)应变限量
又称为极限运行张力。
对应于在电力架空光缆有效寿命期内,短时的、有可能超出设计气象条件的最恶劣条件时所受到的最大张力,约为RTS的60-70%。
在此张力值下,光纤的余长释放完,光纤开始受力并产生受控的应变和附加衰减,但要求在此张力解除后,光缆应能恢复到原始状态。
该参数一般作为设计校验条件,重冰区要求较高。
(8)应力-应变特性
应力应变特性反应光缆在受到拉伸时,光缆应变量、光纤应变量、光纤衰减变化量的性能。
是验证光缆结构设计、工艺制造、运行工况条件下的综合性能参数。
(9)弧垂-张力-跨距特性
安装在导线之下的光缆,如ADSS和MASS要考虑到与上至导线下至地面或交越物之间的安全间距,ADSS还要考虑到安装位置上的电场强度。
OPPC要考虑到与相邻导线的孤垂相一致,而OPGW更要考虑与导线的间距。
在无风、无冰及15°
C的情况下,OPGW的弧垂最低点与导线的间距必须满足
(1)式要求:
S≥0.012L+1(m)
(1)
S:
安全间距(m)
L:
档距(m)
在不同的气象条件下,弧垂是不同的,以典型的OPGW为例,计算结果见图15。
ADSS、OPPC、MASS均有类似的特性。
OPGW-24B1-80[56:
7.4
图15典型的OPGW弧垂-跨距特性
(10)蠕变特性
光缆在受张力情况下,长期的随时间伸长称为蠕变,除ADL和GWWOP外,蠕变将使弧垂增大。
为克服蠕变,常在施工时用“降温法”紧线来抵消这部分的伸长。
3.2.2电力架空光缆的的电气特性
ADSS主要考虑外护套的抗电痕特性,ADL和GWWOP主要考虑外护套的耐候、耐温和阻燃,MASS不考虑电气特性,OPPC主要考虑直流电阻和载流量。
OPGW主要的电气特性如下:
(1)直流电阻
指OPGW中所有导电元件在20℃时的并联直流电阻计算值。
在双地线系统中,该参数与OPGW和对侧地线的短路电流分流比有关。
(2)短路电流
当系统短路时(一般取单相对地短路),OPGW在一定短路时间内可以承受的最大电流计算值。
在计算时,短路电流时间的取值和起始、终止温度的取值对结果有影响,应尽量接近实际工况。
(3)短路电流容量
是短路电流平方与时间的乘积,即I2t。
4.电力架空光缆的工程管理
4.1工程设计(工程前期)
在此所叙的工程设计并不是替代设计部门所承担的设计工作,只是与光缆供应厂商直接相关并应相互确认的部分工程设计内容。
ADL、GWWOP光缆的设计周期最短,只需复核光缆附加后对杆塔的影响。
以下简述OPGW、ADSS、MASS和OPPC的共性问题。
4.1.1配盘
配盘是决定每盘光缆的长度,与光缆接头的安排有直接关系,还决定了光缆的安装区间,必要时还应决定放缆的方向。
光缆厂商在接到确认的配盘表后才能生产,应慎重处理。
(1)配盘原则
光缆配盘原则上应服从线路的耐张段,为减少光缆接头,两个相邻的较小耐张段可以合并。
应根据线路资料或现场勘察,尽量避免在水稻田、沼泽、水塘、山顶、深谷等不利地形处接头。
应尽量选择交通便利,能方便地获取公用设施的地点安排接头。
当线路中有二个及以上的90度转角或四个以上45度转角时,应尽量分盘,转而在这些转角塔上安排接头。
每一盘光缆应有一个与安装区间对应的盘号。
(2)单盘长度
在平原地区,单盘3~5km是较佳的选择,如在地形较复杂的山区,应尽量控制在3km盘长左右,以一个施工队可以在一天内放完为宜。
OPGW、OPPC和MASS的单盘长度还取决于金属单线的直径,这是因为绞线机的工作盘具上能容纳的单线长度是有限的。
当遇有超长耐张段或最大单盘长度不能满足耐张段要求时,一种处理方法是在保持原有铝钢比、直径、截面和避雷特性的前提下,把单线直径减小增加绞线层。
另一种方法是在中间找一个合适的直线杆塔加固为承力杆塔,或采用特殊的施工工艺和金具,在直线杆杆塔上分盘并接头。
(3)配盘长度(DL)
推荐的配盘长度由
(2)式表示。
DL:
=LxA+2(H+h)+2B(m)
(2)
式中:
配盘长度(m)
线路长度(m)
A:
长度预留系数平原:
1.02~1.03;
丘陵:
1.03~1.04;
山区:
1.04~1.05
H:
光缆输入端施工滑轮离地高度
h:
光缆输出端施工滑轮离地高度
B:
牵引预留长度:
通常取6-10m
4.1.2金具配置
以下的金具配置原则适用于OPGW和ADSS。
MASS和OPPC(须绝缘)可用作参考,ADL和GWWOP不适用。
(1)耐张线夹的配置
原则上服从电力线路杆塔耐张线夹的配置。
在承力塔上一般配置耐张线夹。
转角超过5度的耐张杆塔或终端杆塔必须使用耐张线夹。
图16是典型的单侧OPGW耐张线夹组件示意图。
直线耐张塔上应首选耐张钱夹,如果地势平坦,杆塔两侧负载平衡时也可以配置悬垂线夹。
在线路终端(例如龙门架等)应配置单侧耐张线夹。
在光缆接头和光缆跳线处应配置双侧耐张线夹。
耐张线夹的额定破坏强度和握着力均应大于95%光缆RTS。
在此张力下,线夹在不对光缆造成机械损伤的条件下与光缆不能产生相对滑移,不能影响光纤传输性能
耐张线夹应和光缆一起应通过振动试验。
试验后,线夹任何部件不应有损伤,予绞丝不应有断股,其握着力仍应不小于95%光缆RTS且不影响光纤性能。
耐张线夹预绞丝的内径与光缆外径是直接相关的,应重视光缆的外径公差与之匹配。
(2)悬垂线夹的配置
原则上服从电力线路杆塔悬垂线夹的配置。
在直线杆塔上一般应配置悬垂线夹。
图17是典型的OPGW悬垂线夹组件示意图。
当水平角和垂直角小于30度(即单边15度)时,可配置单悬垂线夹。
当垂直角大于30度(单边15度)、小于60度(单边30度)时,应配置双悬垂线夹。
如果中间耐张塔两侧的负荷平衡也可配置悬垂线夹。
但如果直线塔两边落差大于300(单边)或两侧档距差较大,造成不平衡张力大于光缆20%的RTS时,及超大跨距时,宜配置悬垂耐张线夹。
悬垂线夹对光缆的握着力(水平方向滑动负荷)一般为(10~20)%RTS光缆。
基于这样的原则,当ADSS光缆采用双支点悬垂线夹时应慎重,以免改变直线杆塔的受力状态并对光缆造成危害。
悬垂线夹不得对光缆产生有害的应力集中,能承受振动和舞动的影响,当OPGW通过最大短路电流时(包括接地装置)不应有机械损伤。
悬垂线夹是工程中用量最大的部件之一。
图16典型的单侧OPGW耐张线夹示意图
图17典型的OPGW悬垂线夹示意图
(3)接地线配置
OPGW多采用逐基塔接地的方式,接地线的载流量不应小于OPGW的载流量,在接头处两侧耐张线夹都应配置接地线,其他双侧耐张(跳线)可在任一侧配置一根,每个悬垂线夹也应配置一根接地线。
接地线的一端连接在杆塔构架上,另一端与OPGW相连(参见图16中的部件3),连接方式依不同的金具厂设计而各异,常见有用并沟线夹与OPGW连接、与嵌入预绞丝与OPGW之间的接地片连接和与金具金属外套相连接等三种主要形式,这三种方式各有优缺点。
OPPC与杆塔须绝缘,MASS和ADSS(若需要)可参考OPGW接地方式,ADL、GWWOP不考虑接地。
(4)电力架空光缆的防振
除了ADL和GWWOP,其他四类架空光缆电与电力架空线一样须采取防振措施,目前常见的有防振锤和防振鞭两种。
OPGW常用防振锤而ADSS常用防振鞭,如果光缆的年平均应力EDS<
16%RTS,原则上可不考虑防振,当16%RTS<EDS<25%RTS时,应采取防振措施。
防振锤(鞭)的安装数量和位置一般由设计部门或专业的供应商确定。
第1个防振锤安装在线夹予绞丝上,第2个及以上的防振锤不能直接安装在光缆上,必须配置合适的予绞丝再安装。
图18是防振锤和防振锤用予绞丝的示意图。
(上图:
防振锤;
下图:
护线条)
图18防振锤和防振锤用予绞丝护线条示意图
(5)其他附件
电力架空光缆在接头杆塔引下时需要用导引线夹(图19),通常1.5-2米左右配置一个较合适。
为了恢复两段被接续的电力架空光缆的电气特性,宜配置金属(通常为铝或铝合金)接头盒。
施工必备器材一般包括:
牵引网套、防扭器、防扭鞭、紧线予绞丝和紧线器。
从终端杆塔至通信机房的光缆称为导引光缆。
为避免强电引入机房,现常用非金属(类似ADSS)光缆,这种结构防潮、抗压和防鼠咬性能稍弱;
也可采用非金属中心加强件、外护套含钢带或铝带的单金属结构,这种结构防潮性能较好,其中含钢带结构有适当的抗压和抗鼠咬性能,但应在与OPGW连接端将金属部件接地(在导引段长内金属部件的导电性应保持连续),引入机房后金属部件应悬浮,避免电气地和信号地间的电位差对通信设备造成危害和干扰;
应禁止使用缆内有相互绝缘的双金属结构作为导引光缆,在强电磁场感应下这两层金属有可能发生电弧击穿造成故障。
图19导引线夹示意图
4.2厂检和开盘测试
在光缆交货前,应根据合同进行出厂检验,一般为抽样检测。
OPGW和ADSS的出厂检验规则和要求在己经或即将颁布的国标和行标都作了详细规定。
光缆交货后或施工前,应进行开盘测试,以确认在运输后和施工时用的是合格光缆,这一程序很有必要。
限于现场条件,一般用OTDR检测所有光纤芯的衰减和长度再加上目力观察包装和外观。
开盘测试要有详细记录,既用作施工前后对照,也用于运行维护参考。
4.3施工管理
4.3.1施工组织设计
电力架空光缆的施工组织设计与电力线架设的施工组织设计类似。
如属新建线路,建议将这两部分的工作有机地结合起来,主要内容如下。
(1)工程简介
业主单位、设计单位、施工单位、施工监理单位,要求工期、开工及竣工日期,质量等级及其他重要要求。
(2)工程概况
光缆型号、规格,光缆配盘表、金具配置表,工程特点、工程量、沿线地形地貌及气象,交叉跨越、交通运输等。
(3)施工方案及施工组织
施工方法、施工机具器材、滑车滑轮、防扭器、防扭鞭、紧线予绞丝、融接机及专用工具、施工程序、人员配置、通信联络、必要的设施等。
(4)总平面布置
施工指挥机构、临建设施、材料中转和运输半径、牵张场安排、光缆盘支架、金具临放等。
(5)施工技术及物资供应计划
光缆施工交底及要求,仪器仪表性能、光缆安装指导手册、牵引张力、牵引速度,紧线、调弧垂技术和工艺方法及必要的物资供应保障计划。
(6)综合进度按排
放线进度、光纤融接、光纤测试、初验、竣工及验收开通等。
(7)主要技术措施
特高塔、大跨越、大高差、交叉、跨越等。
(8)现场管理
质量保证、安全、现场文明施工措施等。
4.3.2光缆施工注意事项
以下注意事项主要适用于OPGW、ADSS、OPPC和MASS。
ADL、GWWOP作参考。
(1)张力/拉
当对光缆施加张力时,除了必须采用合适的设备和工艺方法外,还应核对光缆的技术参数,不允许超过施工安装张力。
(2)弯曲/滑轮直径
光缆在安装和接续工程中,其最小弯曲半径不能小于光缆直径的15倍,位于线路引入和引出塔滑轮直径不小于600mm,直线塔滑轮不小于450mm,所有滑轮内槽要求包覆氯丁橡胶或类似材料。
(3)摩擦
在安装前、安装中,连接过程中应防止光缆在地面或滑轮边槽和塔顶构件及其他部件上擦伤。
(4)扭转
光缆的过分扭转会破坏缆内光纤的“余长”。
OPGW、MASS和OPPC的过份扭转会导致金属绞线拱起,形成“鸟笼”现象,单层绞线的OPGW、MASS在施工时应采用防扭鞭。
双层或多层绞线的OPGW和OPPC,如施工张力较小(<
10%RTS)可省略防扭鞭,但必需使用两个退扭器。
(5)压缩
必须使用与光缆外径,张力相匹配的导引线夹。
紧线时应用紧线予绞丝,不可使用压缩型的线夹,以防光缆过份受压。
(6)防水
虽然光缆有轴向和纵向的防水功能,但在施工前和施工过程中,应避免浸水,尤其是在光缆端口部位,在开盘测试后和架线结束接续前,光缆端口应采取防水措施。
4.3.3光缆接续
(1)合格的接头盒
电力架空光缆的接头盒处于强电磁场中,一般的工程塑料很容易老化,所以多见的是金属接头盒,以铝或铝合金材料为主。
接头盒应耐腐蚀、耐老化,具有气闭性和防水性,必须具备一定的机械强度且操作维护简便,图20示出一种较成熟的接头盒。
(2)接续的一般要求
接续前应核对光缆的型号规格、光纤类型、色标和芯数。
接续方法、工序和工艺应符合规范和规程。
接续时要创造良好的工作环境,防止水汽、灰尘的影响,以保证每个接头符合要求。
当环境温度过低时,应采取升温保温措施,确保人员和设备正常工作。
每个光纤接头都应有编号和融接损耗数据。
图20一种金属帽式接头盒
4.3.4竣工测试和竣工资料
竣工测试又称中继段测试,这不仅是对工程质量全面考核自我鉴定的过程,同时还为建设单位提供运行维护资料。
竣工资料应包括:
(1)光缆出厂资料:
光缆规格、型号、技术参数,出厂数据等;
光缆盘测资料:
开盘测试数据等;
(2)光缆配盘资料:
光缆配盘明细表,金具配置明细表等;
(3)全程固定接头资料:
光缆接续时每个光纤固定接头的接头衰耗(如有条件可包括每个接头的OTDR双向测试资料);
(4)中继段全程衰减测试资料:
用两点法(即光源-光功率计或光盘-光功率计)测试的每个光通道的全程衰减原始资料,有条件时可包括接入活动连接器(尾纤)前、后两套资料;
(5)中继段OTDR全程后向散射曲线:
用OTDR测试的每个光通道的全程正反向曲线和数据资料;
(6)变更资料:
设计变更(如有)通知,开、停、复、竣工通知等;
(7)其他资料:
包括技术协议、工程协商/协调纪要、己安装的设备清单、余料清单等资料。
4.3.5验收开通
(1)随工验收:
由建设单位委派的工地代表随工验收,若发现质量问题可随时向施工单位指出并及时整改。
(2)交工验收:
当一个中继段完成后,施工单位按工程设计及验收大纲或规范对工程进行严格检查,提供完整准确的竣工资料,由验收小组进行检查或抽查。
如验收小组己派代表参加了中继段全程衰减等测试,交工验收可不专门测试。
属随工验收的项目一般不再重验。
(3)试运行:
当上述条件具备并满足时,可交相关运行部门投入试运行。
5.电力架空光缆的运行和维护
电力通信是电力和电信两个敏感行业的交叉点,既受益也受制于两个行业的发展和变革。
电力光缆网络和电信光缆网络的管理原则是一致的,但电力系统的内部机制与电信有区别,故有较大差异。
5.1电信光缆网络的运行管理机构设置及职责(资料性)
国内外电信光缆传输网己较成熟,一般采用以下运行和维护模式,供电力光缆通信网络的各级主管参考。
5.1.1一级网管中心-网络技术管理中心
网络技术管理中心,也称为一级网络管理中心。
是各光纤传输网运行和值勤维护业务管理机构,属总公司(总局或相应的一级主管部门)领导,主要职责是:
(1)负责全网一级传输系统的运行监控和质量管理;
(2)负责全网光通道和信道资源管理,协调全网与其他通信网的业务关系;
(3)组织协调处理重大通信障碍、事故并及时上报;
(4)订定、组织、实施全网一级传输系统维护测试和备品备件的筹供;
(5)组织一级系统的机线设备大修理、技术改造方案和实施,参加新建工程的竣工验收;
(6)负责新技术培训,指导下级通信网络中心的业务并提供技术支持。
5.1.2二级网管中心-省级通信网络管理中心
是各单位光纤通信传输网运行和值勤维护业务管理机构。
主要职责是:
(1)在本单位(相应的二级机关或部门)领导下开展工作,并接受一级网管中心的业务指导;
(2)负责管区内一级和二级光纤传输系统的运行监控和质量管理;
(3)管理二级及以下系统的光通道和信道资源,拟制上报通路组织调整方案,协调管区内与其他通信网的业务关系;
(4)管理、组织、协调管区内重大通信障碍和事故的处理并及时上报;
(5)拟制、实施二级传输系统维护测试及备品备件的筹供;
(6)组织、实施管区内二级及以下系统机线设备的中、大修改造,参加新建工程的竣工验收;
(7)组织新技术和业务培训,指导下级网管中心的业务工作并提供技术支持。
5.1.3三级网管中心-地、市通信传输网管理机构
是各地、市光纤通信
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