光纜線路的設(shè)計與施工

1、ADSS光纜線路的設(shè)計與施工河北省霸州供電局 劉明海 崔躍春 摘要：因電力部門原先用于通信的一個微波頻段將逐步被國家收回，所以近年來許多電力公司先后啟動了ADSS“光纜”系統(tǒng)工程建設(shè)。隨之，ADSS光纜線路的設(shè)計、施工等也必然成了電力工作者的一項新課題。 ADSS光纜線路實際上就是ADSS光纜架設(shè)在原有電力線路桿塔上的一種電力通信線路。ADSS光纜對電力線路來說是一種添加物, 原有的桿塔在設(shè)計時根本沒有考慮過允許設(shè)計外的附加任何物體，更不會給ADSS光纜留下足夠的“空間”。所謂“空間”不僅包括光纜的安裝掛點，還包括桿塔的機械強度和其它相關(guān)的因素。換言之，ADSS光纜只能盡量去“適應(yīng)”原有的電力

2、線路，盡量利用原有電力線路的設(shè)計“裕度”。因此，有必要對ADSS光纜線路的設(shè)計、施工等技術(shù)問題進行研究和探討。 1 ADSS光纜線路的設(shè)計 任何事物都具有普遍性和特殊性，相對電力線路設(shè)計而言，ADSS光纜線路設(shè)計有其不同之處，如ADSS光纜結(jié)構(gòu)、選型、掛點、衰減、配盤、金具等。本文將就這些問題進行論述。 1.1 ADSS光纜的概念及結(jié)構(gòu)（見圖1） ADSS是All Dielectric Self-Supporting的英文縮寫，原意：全介質(zhì)自承式（光纜）。全介質(zhì)即光纜所用的是全絕緣介質(zhì)材料；自承式是指自身加強構(gòu)件能承受自重及外界負荷。 ADSS光纜常用結(jié)構(gòu)有兩種：中心管式結(jié)構(gòu)和層絞式結(jié)構(gòu)。中心

3、管式結(jié)構(gòu)的光纖以一定的余長置于填充阻水油膏的PBT管中，根據(jù)所需要的抗拉強度繞包合適的紡綸紗，再擠壓制成PE（12 kV電場強度）或AT（20 kV電場強度）護套；層絞式結(jié)構(gòu)的光纜內(nèi)光纖松套管以一定的節(jié)距繞制在中心加強件（一般為FRP）上后擠壓制成內(nèi)護套，然后根據(jù)所需要的抗拉強度繞包合適的紡綸紗，再擠壓制成PE或AT護套。 1.2 ADSS光纜的選型 按機械強度選型 ADSS光纜為全自承式，要求有很好的機械特性，對光纜廠家而言，主要通過添加紡綸紗來保證。制造光纜時，先根據(jù)電力線路的檔距、光纜弧垂、氣候條件、覆冰等情況計算出光纜的機械強度要求，再推算紡綸紗的使用量。 對電力部門設(shè)計光纜線路而言，

4、光纜機械強度主要可以通過拉伸窗口（光纜受力延伸與光纜發(fā)生應(yīng)變的數(shù)據(jù)變化窗口）指標顯示，大跨距的情況要求ADSS光纜有更大的拉伸窗口，但此指標過大會導(dǎo)致光纖的微彎損耗，實踐表明控制在0.8%上下比較合適。 由于ADSS光纜設(shè)計壽命超過20年，因此在設(shè)計時還要考慮光纜在長期使用過程中，其表面會附上一些污物而增加負荷。 按電腐蝕選型 就電腐蝕產(chǎn)生的原因而言，首先電力相線、大地間的電容耦合電位在潮濕的光纜表面會產(chǎn)生泄漏電流；其次，當(dāng)光纜表面有干燥點時，干燥點與潮濕點間會發(fā)生電弧，引起的發(fā)熱會侵蝕外護套而導(dǎo)致裂口，嚴重情況下會發(fā)生光纜斷裂。 目前AT護套的ADSS光纜可在不大于25 kV感應(yīng)電勢的安全環(huán)

5、境中運行。一般35 kV及以下架空電力線路選用PE護套光纜；110 kV及以上線路選用AT護套光纜；220 kV以上的電力線路不宜架設(shè)ADSS光纜。 按結(jié)構(gòu)選型 中心管式結(jié)構(gòu)和層絞式結(jié)構(gòu)相比，具有外徑小、重量輕的優(yōu)點，一般適用于覆冰較厚、風(fēng)力較大、跨距較小的地區(qū)。層絞式結(jié)構(gòu)可獲得較大的拉伸窗口，彎曲性能也較好，因此在中大跨距時選用層絞式結(jié)構(gòu)。 1.3 ADSS光纜掛點的確定 ADSS光纜與高壓電力線“共舞”，其表面除了要求與普通光纜一樣能抗紫外線輻射之外，還要求能長期經(jīng)受高壓強電場環(huán)境的考驗。光纜與高壓相線及其與大地之間的電容耦合會在光纜表面產(chǎn)生不同的空間電位，在雨雪冰霜等氣象環(huán)境及塵垢作用下

6、，會使光纜表面受到灼傷并形成電痕。日久天長，外護層老化受損，由表及里，紡綸紗老化，機械性能降低，最終可能導(dǎo)致光纜斷裂。 為盡量減輕電痕對ADSS光纜灼傷，應(yīng)通過專業(yè)軟件進行計算，按既定的坐標系提供桿塔的相線坐標、相線線徑、地線類型、線路的電壓等級等，就可得到一幅感應(yīng)電場分布圖，據(jù)此即可確定光纜在桿塔上的具體懸掛點（滿足電場強度要求的掛點可分為高、中、低掛點3種方式。高掛點一般施工難度大，運行管理不方便；而低掛點在對地安全距離方面存在一些問題，且易發(fā)生盜竊事件，一般采用中掛點方式），在該點上電場強度應(yīng)最小或相對較小，并滿足光纜外護套抗電痕等級的要求。 研究表明，當(dāng)ADSS光纜表面感應(yīng)電勢小于12

7、 kV時（35 kV及以下線路）,可采用普通PE護套材料；若光纜表面感應(yīng)電勢大于12 kV時（110220 kV線路），則必須采用耐電痕AT護套材料。 根據(jù)交叉跨越安全距離確定(見表1)： 光纜掛點的選擇應(yīng)考慮光纜在水平和垂直方向上的投影不應(yīng)與導(dǎo)線和地線出現(xiàn)交叉，以免在風(fēng)偏和擺動時產(chǎn)生鞭擊。 光纜掛點的選擇應(yīng)考慮光纜不應(yīng)與桿塔產(chǎn)生摩擦和碰撞。 參考數(shù)值：110 kV線路ADSS光纜可掛在第一層橫擔(dān)下300500 mm間的位置；35 kV及以下線路ADSS光纜感應(yīng)電勢小于12 kV，一般只考慮交叉跨越安全距離和帶電作業(yè)安全距離。 1.4 光纜的傳輸衰減設(shè)計 設(shè)計光纖通信系統(tǒng)時，必須充分考慮所用光

8、纖的衰減、帶寬，以及接頭連接損耗，它們都是影響傳輸性能的最重要的參數(shù)。 光纜系統(tǒng)的衰減，與光纜長度、衰減系數(shù)、接頭損耗有關(guān)。衰減計算公式如下 ：AK = LAF+ nASP 式中 AK光纜系統(tǒng)的衰減（dB）； L光纜長度（km）； AF光纖衰減系數(shù)（dB/km）； n光纖接頭個數(shù)； ASP接頭損耗（dB）(取值：固定接頭0.10.2，活接頭12)。 由于光纜系統(tǒng)要長期運行，因此，設(shè)計時必須考慮預(yù)留一定的裕量來補償維修時增加接頭的需要。衰減預(yù)留量(aRes)取決于本地條件和系統(tǒng)的重要性，一般取值為：0.10.4 dB/km。 對一個中繼段而言，中繼段的衰減值(AR）由下式求得 AR = AK+

9、AResL 式中 AR中繼段衰減值（dB）； ARes衰減預(yù)留量（dB/km）； L中繼段距離（km）。 在一個中繼段內(nèi)，通常盡可能選用長光纜來減少由于接頭引起的損耗。同時，也要選用光纖衰減系數(shù)（AF）合適的光纖，以便在線路中間不加光中繼器，從而減少工程投資。 1.5 ADSS光纜線路金具 ADSS光纜在桿塔上的固定由安裝金具來完成，安裝金具必須與光纜配套使用，而不同桿塔、不同跨距、不同外徑的光纜所用金具各不相同。因此，設(shè)計時對于每個桿塔上用什么樣的金具、在哪些桿塔上接續(xù)等問題都應(yīng)一應(yīng)俱全地設(shè)計到位。 耐張金具（見圖2） 也有人稱之為“終端”或“靜端”金具。桿塔轉(zhuǎn)角度數(shù)或光纜俯仰角度數(shù)小于15

10、°，每個耐張桿塔配用一套“靜端”金具；反之配用兩套“靜端”金具。其選配的依據(jù)是光纜的外徑和RTS(光纜極限抗拉強度)，一般要求其握著力95%RTS。 懸垂金具（見圖3） 也有人稱之為“中程”或“懸端”金具。懸垂金具用于直線桿塔，每塔一套。一般要求其握著力(10%20%)RTS。 防振器（見圖4） ADSS光纜多采用螺旋阻尼器，一般100 m檔距以下時不配置；100300 m檔距時光纜每端配置一個；300600 m檔距時光纜每端配置兩個；600800 m檔距時光纜每端配置三個。 引下金具（見圖5） 該金具是在終端桿塔和光纜接續(xù)桿塔將光纜引下并固定時使用，一般每2 m一個。 1.6 AD

11、SS光纜線路的配盤 根據(jù)線路長度配盤。由于ADSS光纜不象普通光纜可任意接續(xù)，必須在線路的耐張桿塔上進行，又由于野外接續(xù)點條件較差，因此每盤光纜的盤長盡量控制在35 km。盤長太長施工不便；太短則接續(xù)的次數(shù)較多，通路的衰耗大，影響光纜的傳輸質(zhì)量。 根據(jù)自然條件配盤。桿塔之間的自然條件，如牽引機行進是否方便，張力機是否可以擺放等。 根據(jù)經(jīng)驗公式配盤。光纜盤長輸電線路長×系數(shù)施工考慮長度熔接用的長度線路誤差,其“系數(shù)”包括線路弧垂、桿塔上過引長度等，施工考慮的長度為施工中的牽引所用長度。 2 ADSS光纜線路的施工 ADSS光纜線路的施工相對于電力線路施工而言有其特殊性，如ADSS光纜必

12、須張力放線、不能受壓，并應(yīng)具有最小彎曲半徑參數(shù)等。本文將從ADSS光纜線路施工的準備、注意事項、施工記錄及文件保存三個方面進行描述。 2.1 施工準備 光纜外觀檢查：用戶收到光纜后應(yīng)及時檢查纜盤及外層光纜，確定所收光纜未受損傷；檢查纜盤中心孔有無各種可能損害光纜外護套或妨礙光纜收卷和展開的障礙物。 數(shù)量檢查：檢查光纜總數(shù)量、每盤長度是否與合同要求一致。 質(zhì)量檢查：用光時域反射儀（OTDR）檢查光纜在運輸中是否受到損害。檢查所得數(shù)據(jù)可用來與安裝后驗收檢測數(shù)據(jù)進行比較，并可作為數(shù)據(jù)記錄的一部分，有助于日后緊急修復(fù)工作。 安裝金具檢查：對安裝所需金具型號、數(shù)量進行清點，若與合同要求不符應(yīng)立即與供貨廠

13、家聯(lián)系，在實際施工前妥善解決。 2.2 施工注意事項 ADSS光纜的施工通常是在帶電的線路桿塔上進行，施工中必須使用絕緣無結(jié)繩索、絕緣安全帶、絕緣工具，風(fēng)力應(yīng)不大于級。 由于ADSS光纖纖芯極易脆斷，施工中張力不應(yīng)超過廠家提供的弧垂和張力表所規(guī)定的范圍；光纜不能受壓。 施工中ADSS光纜不能與地面、房屋、桿塔、纜盤邊沿等其他物體發(fā)生摩擦和碰撞。 安裝時應(yīng)確保其最小彎曲半徑（動態(tài)時為光纜外徑的30倍，靜態(tài)時為光纜外徑的10倍）。 光纜受到扭曲將損壞，嚴禁縱向扭曲。 光纜纜芯受潮和進水易斷裂，施工時光纜端部必須用防水膠帶密封。 光纜的外徑是與代表檔距相配套的，施工中不得隨意調(diào)盤。金具與光纜外徑相對

14、應(yīng)，嚴禁亂用。 每盤光纜通常預(yù)留有足夠長余纜，以便在桿塔處懸掛和熔接，在變電站應(yīng)安裝光纖配線架。 ADSS光纜懸掛點須考慮以下因素：場強分布、最小離地距離、最小距導(dǎo)線距離，同時，實際安裝工作中應(yīng)嚴格按照所選點位操作，以保護光纜的安全。 牽引、臨時定位桿、熔接等地點的選擇必須考慮設(shè)計、后勤和設(shè)備等各方面因素。 在固定纜盤施工中，光纜須分成幾段放線，每段的長度取決于熔接點的位置、車輛是否能通過、設(shè)備安裝的可行性、障礙物和光纜盤長等因素。 選擇牽引機和張力機相對于桿塔的位置時，不能使桿塔負荷過載，也不能使光纜受的張力過大。牽引機到桿塔的距離應(yīng)為桿塔高度的45倍，這樣可使光纜、滑輪和桿塔負荷較小。根據(jù)

15、ANSI/IEEE 524規(guī)定，設(shè)置臨時吊索以防止桿塔過載。張力機和纜盤支架必須和最近兩個桿塔成一條直線，以防止光纜扭曲和滑輪兩側(cè)對光纜的磨損。 臨時定位桿和金具的應(yīng)用決定于光纜預(yù)期負荷張力的大小，選擇金具時應(yīng)考慮風(fēng)振的影響。在調(diào)節(jié)光纜弧垂時，應(yīng)安裝臨時的向下的吊索，以防止結(jié)構(gòu)失衡。這時臨時定位桿距桿塔距離應(yīng)不小于2倍桿塔高度。在安裝光纜之前，所有臨時性的吊索都要拉緊。 安裝路線穿越道路、公路、鐵路或輸電線路時，應(yīng)增加一些支撐設(shè)施。在交叉地形施工時，現(xiàn)場人員應(yīng)與牽引機和張力機操作員保持聯(lián)系。 分析每一個牽引段的地形，以保證施工的安全進行。施工中如遇到障礙物，不能拖拽光纜或使光纜直接碰到障礙物，

16、以免光纜外護套受到損傷。 在光纜熔接處，要留有足夠的光纜和光纖長度以利于熔接，光纜長度應(yīng)可從桿塔上引下到熔接點。光纜熔接宜在地面完成而不要在空中作業(yè)。熔接后的光纜應(yīng)存在接線盒中安放在塔上或埋在地下，光纜端部應(yīng)用膠帶加以封閉以阻水。 為了施工的安全和有效，建議以3 km/h左右的速度放纜。放纜應(yīng)保持均衡的速度，牽引過程中，張力機操作員應(yīng)注意牽引張力不能超過要求的最大張力，建議牽引力不超過在初始弧垂時張力的一半。由于光纜長度、滑輪使用數(shù)量、路線變化和桿塔海拔高度變化等原因，在施放較大跨距光纜時可能會需要較大的張力，這時應(yīng)特別小心，因為此時牽引端的張力比張力計上的顯示值要大得多。為防止纜盤轉(zhuǎn)速過快，

17、在纜盤轉(zhuǎn)軸上應(yīng)施加一小而平穩(wěn)的反向力。當(dāng)纜將放完時，應(yīng)及時減小反向力，因為此時纜上張力將增大。 2.3 施工記錄與文件保存 完整的記錄是通信工作正常進行的必要保證。由于光纜通信涉及到設(shè)計、施工、運行和維護等多個部門，在施工完成后，各部門應(yīng)相互協(xié)作，將所有記錄妥善保存，以利于今后的工作。 線路地形索引圖：該圖記錄線路和所經(jīng)過道路情況。這樣，在以后的工作中可以很快找到需要到達的地點。對于接頭點、道路或河流交叉點，均應(yīng)在圖中標明。 線路組成圖：該圖中包括線路中各接頭點、道路或河流交叉點等處所用光纜的盤號、盤長、光纖型號和芯數(shù)等。 安裝圖：該圖記錄了每一個桿塔處的設(shè)備情況和桿塔情況，及桿距、接地等情況。 光纖回路圖：該圖標明了實際光纖回路、使用芯數(shù)、 備用芯數(shù)、光纖色標及以后發(fā)生的對光纖的處理情況。 驗收數(shù)據(jù)記錄：應(yīng)記錄下驗收時測得的輸入光功率、接收光功率、衰減等數(shù)據(jù)。此外，還包括用光時域反射儀（OTDR）對每條光纖（1310nm和1550nm）測得的曲線圖、熔接損耗、連接器插入損耗及光纖和尾纖的照片。 廠家提供的文件：廠家提供的每盤光纜及其中光纖的數(shù)據(jù)，應(yīng)用戶要求計算得出的不同塔型的電位圖及弧垂和張力表。 原始記錄應(yīng)復(fù)印多份，施工和維護單位均需保存，在系統(tǒng)的端點也應(yīng)備有一份。在線路改造和緊急維修等情況發(fā)生后，記錄應(yīng)被及時修改。與普通光纜不同的是，ADSS光纜需要用戶和