通光集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理 黃俊華
為保障電力能源的發(fā)、變、輸、配系統(tǒng)的正常運(yùn)行，電力的調(diào)度通信必不可少。在早期，電力調(diào)度通信一般采用電力線載波、微波或租用電信部門(mén)的通信線等多重方式。
光纖最初是沿用電信部門(mén)傳統(tǒng)的埋地、管道、架空等光纜敷設(shè)方法來(lái)構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)。到了上世紀(jì)的八十年代中期，一些有別于傳統(tǒng)光纜的光電復(fù)合式、附加于電力線和加掛于電力桿塔上的光纜被開(kāi)發(fā)出來(lái)，這些光纜被統(tǒng)稱為電力光纜。以架空形式安裝和運(yùn)行的光纜統(tǒng)稱為電力架空光纜。
電力架空光纜泛指OPGW(光纖復(fù)合地線)、 OPPC(光纖復(fù)合相線)、MASS (金屬自承光纜)、 ADSS(全介質(zhì)自承光纜)、ADL(相/地捆綁光纜)和GWWOP(相/地線纏繞光纜)等幾種特種光纜。
光纖復(fù)合地線——— OPGW(Optical Ground Wire)
OPGW首先是架空(避雷)地線，必須滿足傳統(tǒng)地線的一切功能和性能，然后才是一條光纜，所以電力業(yè)內(nèi)人士更愿意稱它為“地線復(fù)合光纜”。OPGW是架空地線和光纜的復(fù)合體，但并不是它們之間的簡(jiǎn)單相加。
常見(jiàn)的OPGW結(jié)構(gòu)主要有三大類，它們分別是鋁管型、鋁骨架型和不銹鋼管型。
在滿足地線要求的前提下，OPGW的結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)相對(duì)脆弱的光纖提供有效保護(hù)，以期保證在長(zhǎng)期運(yùn)行中光纖的傳輸性能保持穩(wěn)定，還希望與傳統(tǒng)地線盡量相似(包括直徑、重量、機(jī)械性能、電氣性參等參數(shù))，以便在雙地線系統(tǒng)中與對(duì)側(cè)地線匹配。
OPGW的技術(shù)關(guān)鍵之一是光纖必須有合適的余長(zhǎng)，但是過(guò)大的光纖余長(zhǎng)不但無(wú)必要甚至是有害的，應(yīng)該根據(jù)工程具體情況而定，一般要求綜合余長(zhǎng)為0.6%左右。
另一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵是短路電流引起的溫升為OPGW的最高使用溫度。計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果均表明：限止OPGW最高使用溫度的因素并不主要是光纖而是在結(jié)構(gòu)中承載的鋁材料，對(duì)成熟的、結(jié)構(gòu)合理的 OPGW而言，300℃左右的瞬時(shí)高溫對(duì)受到緩沖和保護(hù)的光纖并不構(gòu)成嚴(yán)重威脅，但若結(jié)構(gòu)中含有鋁材，在超過(guò)200℃以后，首先是鋁材料產(chǎn)生不可逆的塑性形變，在結(jié)構(gòu)受到破壞(如發(fā)生“烏籠”) 的同時(shí)，OPGW的弧垂將降低到不能保持與導(dǎo)線的安全間距甚至與導(dǎo)線相碰的程度。若是不含鋁材的全鋼結(jié)構(gòu)或鋁材料不承載的全鋁包鋼結(jié)構(gòu)，則完全能應(yīng)用到300℃。
光纖復(fù)合相線———OPPC(Optical Phase Conductor)
在電網(wǎng)中，有些線路可不架設(shè)空地線，但相線是必不可少的。為了滿足光纖聯(lián)網(wǎng)的要求，與 OPGW技術(shù)相類似，在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中以合適的方法加入光纖，就成為光纖復(fù)合相線(OPPC)。雖然它們的結(jié)構(gòu)雷同，但從設(shè)計(jì)到安裝和運(yùn)行，OPPC與OPGW有原則的區(qū)別。
金屬自承光纜———MASS(Metal Aerial Self Supporing)
從結(jié)構(gòu)上看，MASS與中心管單層絞線的OPGW相一致，如沒(méi)有特殊要求，金屬絞線通常用鍍鋅鋼線，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。MASS介于OPGW和ADSS之間的產(chǎn)品。例如，在合適的條件下，包括光纖余長(zhǎng)、弧垂張力、跨距和短路電流等。
MASS作為自承光纜應(yīng)用時(shí)，主要考慮強(qiáng)度和弧垂以及與相鄰導(dǎo)/地線和對(duì)地的安全間距。它不必像OPGW要考慮短路電流和熱容量，也不需要像OPPC那樣要考慮絕緣、載流量和阻抗，更不需要像ADSS要考慮安裝點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，其外層金屬絞線的作用僅是容納和保護(hù)光纖。
在破斷力相近的情況下，雖然MASS比ADSS重，但外直徑比中心管ADSS約小1/4，比層絞ADSS 約小1/3。在直徑相近情況下，ADSS的破斷力和允許張力卻要比MASS小得多。
也許更具優(yōu)勢(shì)的是：MASS與相鄰的導(dǎo)/地線具有一致的弧垂變化卻是與相鄰/地是相反的且蠕變較大。
介質(zhì)自承光纜———ADSS(All Dielectric Self Supporting)
常見(jiàn)的ADSS光纜有兩種典型。中心管式結(jié)構(gòu)易獲得小直徑，風(fēng)荷和冰載的影響較小，但若光纖芯數(shù)多則光纖余長(zhǎng)難保證。構(gòu)套層絞型結(jié)構(gòu)光纜易獲得安全的光纖余長(zhǎng)，雖然相結(jié)直徑稍大，在中大跨距應(yīng)用時(shí)較有優(yōu)勢(shì)。
ADSS光纜一般使用紡綸紗作為加強(qiáng)元件，外護(hù)套則應(yīng)根據(jù)線路的電壓等級(jí)和安裝點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)選擇合適的材料。ADSS光纜對(duì)桿塔是一種添加物，不合適的安裝點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)會(huì)破壞光纜的外護(hù)套直至斷裂。該安裝點(diǎn)還必須同時(shí)兼顧桿塔強(qiáng)度、弧垂、線間距離，對(duì)地距離等限制。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出，在現(xiàn)有的材料科學(xué)水平和桿塔條件下，并不是所有的桿塔都適宜于安裝ADSS 光纜的。例如，在考慮了一些“動(dòng)態(tài)”條件后，在有些桿塔上可能會(huì)找不到理想的安裝位置；或者選好了位置，卻無(wú)法施工安裝。
通光集團(tuán)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的這兩種結(jié)構(gòu)的ADSS光纜，已廣泛應(yīng)用在220KV及以下的線路中，并提供懸點(diǎn)設(shè)計(jì)、張力弧垂計(jì)算和督導(dǎo)等。
捆綁光纜———ADL和地線纏繞光纜——— GWWOP這兩類光纜有時(shí)被統(tǒng)稱為附加型光纜——— OPAC。
該技術(shù)經(jīng)過(guò)改進(jìn)，已經(jīng)相當(dāng)完美。首先，光纜盤(pán)隨捆綁機(jī)一起吊在空中，不受地形地貌的影響；其次，改用被覆紡綸線代替鋼絲，它的允許拉伸形變比鋼絲大得多，不再會(huì)發(fā)生“倒掛”現(xiàn)象；再則，被覆紡綸線的外徑仍為1.0-1.2mm ，并且是雙線并繞，提高了可靠性。
國(guó)內(nèi)ADL和 GWWOP 光纜早于ADSS之間就開(kāi)始工作，由于各種原因，沒(méi)有較大面積應(yīng)用。但在國(guó)際上，這類技術(shù)并沒(méi)有被淘汰或放棄，仍在較大的范圍內(nèi)應(yīng)用。
通光集團(tuán)可以設(shè)計(jì)生產(chǎn)這兩類光纜，相應(yīng)的機(jī)具尚在開(kāi)發(fā)中。
