光纖復(fù)合架空地線光纜在大跨越工程中的設(shè)計及應(yīng)用

光纖復(fù)合架空地線光纜在大跨越工程中的設(shè)計及應(yīng)用光纖復(fù)合架空地線光纜在大跨越工程中的設(shè)計及應(yīng)用謝書鴻，路浩中天日立光纜有限公司,上海226463摘要：文章通過大跨越線路的典型特點對光纖復(fù)合架空地線光纜(以下簡稱OPGW)的技術(shù)要求，說明OPGW在設(shè)計、運用中需要注意的問題。并通過實際的運行案例對OPGW光纜的設(shè)計思路、應(yīng)用環(huán)境及試驗論證作了深入的闡述。通過深入論證證明OPGW在大跨越工程中是完全可以使用的，但尚需要積累運行經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：OPGW光纜;大跨越;拉重比;光纜試驗光纖復(fù)合架空地線光纜（OPGW）已經(jīng)在國內(nèi)各種電壓等級的輸電線路上得到應(yīng)用，其優(yōu)越的復(fù)合性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、長壽命都得到了認(rèn)可。目前，OPGW光纜在一般線路中使用，完全可以做到質(zhì)量優(yōu)良，但輸電線路工程中免不了跨江、跨河、跨山等，OPGW是否適合大跨越工程呢，需要注意哪些技術(shù)要求呢？中天日立光纜有限公司積累了多個OPGW大跨越工程的應(yīng)用經(jīng)驗，希望這些設(shè)計和應(yīng)用經(jīng)驗可以供廣大同行借鑒。

1大跨越工程對OPGW光纜的要求

大跨越工程，顧名思義，它需要跨越大的檔距，往往是跨越大的河流、湖泊、高山、峽谷或海島等，因此耐張段較長，而且導(dǎo)地線懸掛點很高，特別是兩個跨越塔一般都較高，但又要求導(dǎo)地線的弧垂比較小。大跨越導(dǎo)地線工作環(huán)境較差，跨越處風(fēng)速都較高，因此導(dǎo)地線都受到較大的額外風(fēng)荷載。大跨越工程的這些特點對所使用的OPGW光纜提出了許多嚴(yán)格的要求：

(1)要求OPGW有足夠大的抗拉強(qiáng)度，更重要的是它必須有良好的拉力重量比，一般要求在13～15之間，取14較合適。拉力重量比(簡稱拉重比)表示單位質(zhì)量所承受的張力，單位為千米，它可以簡單地理解為弧垂的倒數(shù)，拉重比越大，弧垂越小。拉重比(km)＝拉力(N)/單位質(zhì)量(kg/km)

(2)大跨越線路一般離變電站較遠(yuǎn)，處于短路電流分布較小區(qū)域，因此其截面不太受熱穩(wěn)定控制，理論上為了增大抗拉強(qiáng)度可以增大OPGW直徑。但增大直徑就增加質(zhì)量導(dǎo)致拉重比下降，因此希望采用小直徑大抗拉強(qiáng)度的OPGW。較小的外徑及質(zhì)量對于降低光纜荷載、減輕鐵塔的負(fù)荷來說是非常重要的。

(3)微風(fēng)振動是造成架空線疲勞斷股的主要原因，尤其在跨河、湖泊等水面的大跨越中，可能會出現(xiàn)最大的理論振動指標(biāo)。在這種線路條件下，要求OPGW光纜有良好的自阻尼性能，同時應(yīng)配合有效的防振措施。

(4)要求OPGW光纜有優(yōu)良的電氣性能和良好的抗腐蝕性，延長OPGW光纜的壽命，考慮大抗拉強(qiáng)度，OPGW光纜主要應(yīng)采用全鋁包鋼線。早期大跨越導(dǎo)線曾采用鍍鋅鋼絞線，但它的電氣性能差、抗腐蝕性不良而被淘汰，以后已逐步采用鋁包鋼絞線、高強(qiáng)度鋼芯鋁合金絞線作大跨越導(dǎo)線，且質(zhì)量逐步提高。

(5)要求OPGW光纜有足夠的光纖余長。光纖余長是光纜承受荷載能力和光纜壽命的決定因素之一，當(dāng)光纜承受較大的機(jī)械荷載時，光纖應(yīng)保證不受力，也就不會增加衰耗。由于大跨越OPGW光纜主要由鋁包鋼線組成，在正常運行時光纜延伸率和覆冰、風(fēng)荷載時的延伸率都小于一般線路在同樣條件下的延伸率，因此從理論上說大跨越OPGW光纜對光纖余長要求要小一點。

2大跨越工程OPGW光纜應(yīng)用實例中天日立光纜有限公司積極參與國內(nèi)重難點OPGW工程建設(shè)，通過在上海長興島至橫沙島1519m長江大跨越工程、1533m廣西潯江大跨越工程中與建設(shè)單位、設(shè)計院、北京帕爾普線路器材有限公司及試驗單位的密切配合，積累了一些大跨越工程OPGW光纜的設(shè)計和應(yīng)用解決方案。

2.11519m上海長江大跨越OPGW光纜

上海長興島至橫沙島1519m長江大跨越工程，跨越主塔塔高159m，跨越檔跨距1519m，最大風(fēng)速36m/s,最大覆冰10mm。為了滿足大跨越的強(qiáng)度需求，鐵塔塔頭做了特殊的加強(qiáng)設(shè)計。根據(jù)設(shè)計要求，中天日立的OPGW光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了三層結(jié)構(gòu)的全鋁包鋼線絞合。1519m上海長江大跨越示意圖和OPGW光纜結(jié)構(gòu)圖見圖1，招標(biāo)要求OPGW技術(shù)規(guī)范和實際使用OPGW的技術(shù)參數(shù)見表1。

樣，必須在懸垂線夾、防振錘和阻尼線與OPGW光纜握著處安裝預(yù)絞絲護(hù)線條以保護(hù)OPGW光纜。

4大跨越工程OPGW光纜試驗即使經(jīng)過上述這些理論計算，但考慮大跨越的重要性，仍然可以在供需雙方配合下進(jìn)行以下試驗來驗證OPGW的耐疲勞振動性能和光纖在典型微風(fēng)振動下的光學(xué)特性。

(1)耐張線夾握力試驗。耐張線夾握力必須達(dá)到95％UTS而不產(chǎn)生滑移。

(2)懸垂線夾垂直荷載試驗和不平衡張力試驗。參見電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T766-2003《OPGW用預(yù)絞式金具技術(shù)條件和試驗方法》。

(3)OPGW光纜自阻尼特性試驗。測定振動輸入P，OPGW光纜波腹振幅A、波長λ、阻尼系數(shù)，線夾出口處彎曲應(yīng)變，離線夾出口89mm處振幅。通過測得的輸入功率、波腹振幅、頻率，可以得到OPGW光纜單位長度消耗功率和比振幅，經(jīng)過換算，分析計算得到試驗曲線方程。試驗曲線方程與風(fēng)功率曲線方程聯(lián)合解即為平衡點，由平衡點估算出OPGW光纜的振動強(qiáng)度。這些計算過程都是通過計算機(jī)程序完成的。在振動臺上試驗測量防振錘的自振頻率fi和阻尼系數(shù)ξi振動特性。由OPGW光纜自阻尼特性和防振錘自振特性試驗，得到(估算)OPGW光纜的振動強(qiáng)度、波腹振幅、波長、頻率、阻尼系數(shù)、線夾出口處彎曲應(yīng)變等，提出OPGW光纜防振方案，確定防振錘型號、數(shù)量、安裝距離、安裝位置等。

(4)OPGW光纜防振方案消振性能試驗。在試驗OPGW光纜上安裝好懸垂線夾、防振錘、傳感器，試驗頻率在15～75Hz內(nèi)，可能產(chǎn)生5～6個共振頻率。在共振狀態(tài)下測量下列參數(shù)：①線夾出口處彎曲應(yīng)變值εc，防振錘連接點處彎曲應(yīng)變值εd；②測量離線夾出口89mm處OPGW光纜彎曲振幅A89，提供A89曲線；③波長、波腹振幅值、阻尼系數(shù)；④離線夾出口700mm處OPGW光纜絕對振幅A700。對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，對防振方案進(jìn)行修改、調(diào)整，再次進(jìn)行實驗和測量，不斷進(jìn)行優(yōu)化，最后提出最佳防振方案。

(5)現(xiàn)場實型觀測。將OPGW架設(shè)在大跨越檔上后，在現(xiàn)場自然環(huán)境中觀測以上參數(shù)值。對上述振動彎曲應(yīng)變波形、振幅波形在動態(tài)分析系統(tǒng)上進(jìn)行波形時域分析和頻域分析、功率譜分析、功率密度譜分析、概率分析。求出振動最大值(峰值)、均方根值，與風(fēng)速、頻率之間的關(guān)系，所有這些數(shù)據(jù)采集、分析在計算機(jī)上自動完成。根據(jù)測試分析結(jié)果，對原防振方案進(jìn)行修改、調(diào)整，直到將振動控制在無危險的范圍內(nèi)。

5結(jié)束語縱觀以上分析，國產(chǎn)OPGW光纜在大跨越線路工程中使用是完全可行的。但是，國內(nèi)大跨越線路使用OPGW光纜運行經(jīng)驗還是較少，因此從設(shè)計、制造、架線、安裝、防振措施等都需要不斷總結(jié)經(jīng)驗和