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[摘要]国家智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上的网络，通信核心光缆网又是搭建双向通信网络的基础，有效的建设和改造电力基础光缆网是建设高效电力通信网的基础，如何选择一种适合电力通信网发展的光缆通信技术是需要在实际工程中验证的。本文依据电网技术改造项目建设实际需求, 结合电力光缆线路改造实际工程，对复合架空地线光缆OPGW在电力系统中的应用进行探讨，并结合实际对OPGW设计和施工中注意的事项作论述。
[关键词]OPGW；选型；金具；设计
中图分类号:TM645 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0055-01
1 引言
光纤复合架空地线（optical fiber composite overhead ground wire）OPGW是具有普通架空地线和光纤通信能力双重功能的复合线，它具有两种功能：一种是作为输电线路的防雷线，对输电导线抗雷闪放电提供保护作用；另一种是通过复合地线中的光纤来传输信息。
OPGW主要在500kV、220kV、66kV电压等级送电线路上使用，由于具有自重轻、抗电磁干扰等特点，它可以安装在输电线路杆塔顶部地线支架上而不必考虑光缆最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题，在电力通信现网中使用广泛。是解决ADSS光缆架挂位置不当，受电腐蚀影响，与导线发生鞭击等问题的最佳方案。
2 OPGW总体要求
2.1 光纤要求
OPGW作为光传输通信载体，对纤芯的质量要求与公网光纤指标相当，重点考虑光纤的芯数（多为24芯、48芯），光纤的型号（多为G.652和G.655），特定波长下的衰减系数（1310nm衰减系数（B1.1）每公里≤0.35；1550nm衰减系数（B1.1）每公里≤0.21；1550nm衰减系数（B4）每公里≤0.22）,色散（（1288～1339）nm色散系数绝对值（B1.1）≤3.5；（1271～1360）nm色散系数绝对值（B1.1）≤5.3；1550nm色散系数绝对值（B1.1）≤18））。
2.2 OPGW机电特性的要求
OPGW作为架空地线，除满足通信要求外还必须满足抗拉强度要求及热稳定性要求。应考虑如下参数：额定抗力强度RTS、重量、年平均运行张力、最大使用张力、最小弯曲半径、标称外径、20℃最大直流电阻、综合弹性模量、综合线膨胀系数、短路电流允许温度范围、最大允许短路电流、短路电流热容量、气象条件，环境条件。
3 OPGW的选型
3.1 OPGW结构形式
OPGW由一个或多个光单元和一层或多层绞合单线组成，主要有6种常见的结构，分别为铝管+层绞塑管的OPGW结构、中心铝管的OPGW结构、层绞不锈钢管的OPGW结构、中心不锈钢管的OPGW结构、内螺旋塑料管的OPGW结构、骨架槽的OPGW结构。
与铝管型和铝骨架型的OPGW光纤相比，不锈钢管型OPGW以它的有效截面积小、容量大、发热量小、光纤余长大，风荷载较小，具有与传统地线相近性，有效解决光纤的余长问题和重冰区的抗侧压问题，因而更加广泛地应用在电网工程中。
3.2 OPGW的热稳定
OPGW必须有足够载流量，即当线路发生接地短路故障时，通过OPGW的短路电流较大，时间较长，使OPGW的温度急剧升高，为了使OPGW中的光纤不至因温度过高而被烧坏，流过OPGW短路电流必须小于OPGW的允许短路电流。短路电流的时间根据系统电压等级、保护配置等情况确定。一般取值是0.25-0.3S。根据系统远景规划，结合66KV系统自身的特点以及工程具体情况选择短路电流的容量值。流经地线的短路电流通常在变电站出口处最大，结合各段工程实际情况、系统提供资料，计算短路电流的分布。
3.3 OPGW的金具
OPGW金具是一组用于送电线路地线支架上架挂OPGW而特殊制作的组件，是与OPGW配套使用的最重要的部分。OPGW金具根据用途主要分为耐张金具、悬垂金具、防震金具、接地金具、引下线夹等。
(1)耐张金具主要由内外预绞丝、U形挂环、延长杆组成,主要用于终端、转角、仰角大于25°杆塔。预绞丝对OPGW起到保护和提高抗振作用，预绞丝的特殊设计，可以保证耐张线夹本身不会产生对OPGW造成损害的应力集中，从而保证光缆系统的正常寿命。
(2)悬垂金具主要由内外预绞丝、连接金具组成,可以减小光缆在悬挂点上的静态应力，提高光缆的抗振能力，抑制风力振动的动态应力；还可以保证光缆的弯曲不超过允许的数值，使光缆不产生弯曲应力。由于光缆安装了该线夹后，不会产生各种有害的应力集中，所以光缆中的光纤不会产生附加损耗。
(3)防震金具主要是防振锤,防振锤采用特殊的音叉式结构，能产生四个谐振频率，能很好地覆盖现实中OPGW的振动频率范围。加装防振锤后，光缆振幅大幅下降，且能够形成稳定振动的频率特别稀有，所以能取得令人满意的防振效果。
(4)接地金具主要作为OPGW接地用，为短路电流提供通路。接地线夹由一根接地线及一套铝合金并沟线夹和一个接线端子构成。
(5)引下线夹用于光缆接续杆塔、终端杆塔光缆引下及中间耐张杆塔光缆弓形部分的固定。
3.4 OPGW杆塔荷载验算
由于OPGW与原送电线路架空地线相比,其结构、计算截面积、标称重量、弹性模量、线膨胀系数等机械参数都不能完全一样,因此其应力、荷载、弧垂都会有所差别,因此在选取OPGW时要尽量使其机械特性应与原地线尽量保持一致，来满足+15℃、无风、无冰条件下，导线与地线在档距中央的间距不小于0.012L+1m(L为档距)和尽量不增加桿塔荷载的双重条件,从而保证杆塔的安全。
3.5 OPGW引入光缆
OPGW有防雷电作用,因此不能直接敷设OPGW进变电站机房成端,以免把雷电引进通信机房。OPGW要在终端杆塔处与非金属ADSS光缆相接续,转换后把ADSS非金属光缆通过直埋敷设进变电站机房内成端。
4 OPGW配盘
OPGW配盘是非常关键的,直接影响到订货、线路施工和后期维护。光缆接头只能安装在耐张杆塔上，尽量避免在水塘、深谷等不利地形处做接头。应尽量选择交通方便、有分歧线路处做接头。OPGW单盘多以3-5公里居多，最好在3km左右，其配盘长度根据经验为线路长度+长度预留系数（平原：1.03丘陵：1.04山区：1.05）+光缆接续预留长度。
5 结束语
OPGW在辽宁电力通信网中已广泛使用，其不受架挂点位置选择限制，不对原杆塔增加额外荷载，安全性高等特点可以有效解决ADSS光缆因架挂点位置选择不佳造成光缆电腐蚀影响，光缆和送电线路相互影响，ADSS光缆对杆塔产生附加荷载大等问题，因此正确的使用OPGW是解决电力通信光缆网的诸多问题的最佳选择。
参考文献
[1] 中国电力科学研究院DL/T 832-2003光纤复合架空地线 5 OPGW结构：6
作者简介
王峰，男，辽宁沈阳人，生于1982年7月，现任职于辽宁邮电规划设计院有限公司，助理工程师，从事有线传输光缆设计。
[关键词]OPGW；选型；金具；设计
中图分类号:TM645 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0055-01
1 引言
光纤复合架空地线（optical fiber composite overhead ground wire）OPGW是具有普通架空地线和光纤通信能力双重功能的复合线，它具有两种功能：一种是作为输电线路的防雷线，对输电导线抗雷闪放电提供保护作用；另一种是通过复合地线中的光纤来传输信息。
OPGW主要在500kV、220kV、66kV电压等级送电线路上使用，由于具有自重轻、抗电磁干扰等特点，它可以安装在输电线路杆塔顶部地线支架上而不必考虑光缆最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题，在电力通信现网中使用广泛。是解决ADSS光缆架挂位置不当，受电腐蚀影响，与导线发生鞭击等问题的最佳方案。
2 OPGW总体要求
2.1 光纤要求
OPGW作为光传输通信载体，对纤芯的质量要求与公网光纤指标相当，重点考虑光纤的芯数（多为24芯、48芯），光纤的型号（多为G.652和G.655），特定波长下的衰减系数（1310nm衰减系数（B1.1）每公里≤0.35；1550nm衰减系数（B1.1）每公里≤0.21；1550nm衰减系数（B4）每公里≤0.22）,色散（（1288～1339）nm色散系数绝对值（B1.1）≤3.5；（1271～1360）nm色散系数绝对值（B1.1）≤5.3；1550nm色散系数绝对值（B1.1）≤18））。
2.2 OPGW机电特性的要求
OPGW作为架空地线，除满足通信要求外还必须满足抗拉强度要求及热稳定性要求。应考虑如下参数：额定抗力强度RTS、重量、年平均运行张力、最大使用张力、最小弯曲半径、标称外径、20℃最大直流电阻、综合弹性模量、综合线膨胀系数、短路电流允许温度范围、最大允许短路电流、短路电流热容量、气象条件，环境条件。
3 OPGW的选型
3.1 OPGW结构形式
OPGW由一个或多个光单元和一层或多层绞合单线组成，主要有6种常见的结构，分别为铝管+层绞塑管的OPGW结构、中心铝管的OPGW结构、层绞不锈钢管的OPGW结构、中心不锈钢管的OPGW结构、内螺旋塑料管的OPGW结构、骨架槽的OPGW结构。
与铝管型和铝骨架型的OPGW光纤相比，不锈钢管型OPGW以它的有效截面积小、容量大、发热量小、光纤余长大，风荷载较小，具有与传统地线相近性，有效解决光纤的余长问题和重冰区的抗侧压问题，因而更加广泛地应用在电网工程中。
3.2 OPGW的热稳定
OPGW必须有足够载流量，即当线路发生接地短路故障时，通过OPGW的短路电流较大，时间较长，使OPGW的温度急剧升高，为了使OPGW中的光纤不至因温度过高而被烧坏，流过OPGW短路电流必须小于OPGW的允许短路电流。短路电流的时间根据系统电压等级、保护配置等情况确定。一般取值是0.25-0.3S。根据系统远景规划，结合66KV系统自身的特点以及工程具体情况选择短路电流的容量值。流经地线的短路电流通常在变电站出口处最大，结合各段工程实际情况、系统提供资料，计算短路电流的分布。
3.3 OPGW的金具
OPGW金具是一组用于送电线路地线支架上架挂OPGW而特殊制作的组件，是与OPGW配套使用的最重要的部分。OPGW金具根据用途主要分为耐张金具、悬垂金具、防震金具、接地金具、引下线夹等。
(1)耐张金具主要由内外预绞丝、U形挂环、延长杆组成,主要用于终端、转角、仰角大于25°杆塔。预绞丝对OPGW起到保护和提高抗振作用，预绞丝的特殊设计，可以保证耐张线夹本身不会产生对OPGW造成损害的应力集中，从而保证光缆系统的正常寿命。
(2)悬垂金具主要由内外预绞丝、连接金具组成,可以减小光缆在悬挂点上的静态应力，提高光缆的抗振能力，抑制风力振动的动态应力；还可以保证光缆的弯曲不超过允许的数值，使光缆不产生弯曲应力。由于光缆安装了该线夹后，不会产生各种有害的应力集中，所以光缆中的光纤不会产生附加损耗。
(3)防震金具主要是防振锤,防振锤采用特殊的音叉式结构，能产生四个谐振频率，能很好地覆盖现实中OPGW的振动频率范围。加装防振锤后，光缆振幅大幅下降，且能够形成稳定振动的频率特别稀有，所以能取得令人满意的防振效果。
(4)接地金具主要作为OPGW接地用，为短路电流提供通路。接地线夹由一根接地线及一套铝合金并沟线夹和一个接线端子构成。
(5)引下线夹用于光缆接续杆塔、终端杆塔光缆引下及中间耐张杆塔光缆弓形部分的固定。
3.4 OPGW杆塔荷载验算
由于OPGW与原送电线路架空地线相比,其结构、计算截面积、标称重量、弹性模量、线膨胀系数等机械参数都不能完全一样,因此其应力、荷载、弧垂都会有所差别,因此在选取OPGW时要尽量使其机械特性应与原地线尽量保持一致，来满足+15℃、无风、无冰条件下，导线与地线在档距中央的间距不小于0.012L+1m(L为档距)和尽量不增加桿塔荷载的双重条件,从而保证杆塔的安全。
3.5 OPGW引入光缆
OPGW有防雷电作用,因此不能直接敷设OPGW进变电站机房成端,以免把雷电引进通信机房。OPGW要在终端杆塔处与非金属ADSS光缆相接续,转换后把ADSS非金属光缆通过直埋敷设进变电站机房内成端。
4 OPGW配盘
OPGW配盘是非常关键的,直接影响到订货、线路施工和后期维护。光缆接头只能安装在耐张杆塔上，尽量避免在水塘、深谷等不利地形处做接头。应尽量选择交通方便、有分歧线路处做接头。OPGW单盘多以3-5公里居多，最好在3km左右，其配盘长度根据经验为线路长度+长度预留系数（平原：1.03丘陵：1.04山区：1.05）+光缆接续预留长度。
5 结束语
OPGW在辽宁电力通信网中已广泛使用，其不受架挂点位置选择限制，不对原杆塔增加额外荷载，安全性高等特点可以有效解决ADSS光缆因架挂点位置选择不佳造成光缆电腐蚀影响，光缆和送电线路相互影响，ADSS光缆对杆塔产生附加荷载大等问题，因此正确的使用OPGW是解决电力通信光缆网的诸多问题的最佳选择。
参考文献
[1] 中国电力科学研究院DL/T 832-2003光纤复合架空地线 5 OPGW结构：6
作者简介
王峰，男，辽宁沈阳人，生于1982年7月，现任职于辽宁邮电规划设计院有限公司，助理工程师，从事有线传输光缆设计。