林秀欽1，付華軍2
(1.廣東省電力集團(tuán)公司 佛山南海供電分公司，廣東 南海528200；2.信息產(chǎn)業(yè)部光通信產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，湖北 武漢430074)
摘要：文章介紹了光纖復(fù)合架空地線短路電流試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果的分析.
關(guān)鍵詞：光纖復(fù)合架空地線；雷擊；短路電流
Short circuit current test of optical fiber composite ground wire (OPGW)
LIN Xiuqin1，F(xiàn)U Huajun2
(1.Foshan Nanhai Power Supply Subcorp of Guangdong Electric Power Group Corp, Nanhai 528200，China；2.Quality Supervision & Inspection Centre of Optical Communication Products,M.I.I., Wuhan 430074，China)[JZ)]
Abstract:This article introduces short circuit current test and the results of optical fiber composite ground wire(OPGW).
Key words:optical fiber composite ground wire(OPGW); lightning strike；short circuit current
我國(guó)幅員遼闊，地理情況和氣候條件復(fù)雜，有很多地區(qū)都屬于雷擊的高發(fā)區(qū),光纖復(fù)合架空地線(OPGW)受雷擊損壞的情況時(shí)有發(fā)生.隨著OPGW的廣泛應(yīng)用,對(duì)于受雷擊損壞這個(gè)問(wèn)題，建設(shè)部門(mén)和運(yùn)行部門(mén)都相當(dāng)重視,氣候條件復(fù)雜地區(qū)的500 KV線路基本上都經(jīng)過(guò)了短路電流試驗(yàn)以檢驗(yàn)雷擊產(chǎn)生的大電流對(duì)OPGW指標(biāo)的影響.本文就此試驗(yàn)反映的情況進(jìn)行一些初步的探討.
1 短路電流試驗(yàn)
1.1 試驗(yàn)裝置
短路電流試驗(yàn)是為了檢測(cè)OPGW的電氣性能和光纖在典型短路條件下的光學(xué)特性.本試驗(yàn)依據(jù)IEC1396-1996附錄F中兩個(gè)試樣的方法來(lái)進(jìn)行,試驗(yàn)裝置如圖1所示.將第1個(gè)熱電偶固定到試樣A的表面以測(cè)量表層鋁合金線的溫度.將試樣A光纖環(huán)接一端連接到光功率計(jì)來(lái)測(cè)量光衰減.
在試樣B上，將第2個(gè)熱電偶接觸到OPGW第2層鋁包鋼線的下面以測(cè)量該絞線的溫度.用第3個(gè)熱電偶插進(jìn)通到光單元的孔中監(jiān)控光單元溫度.
OPGW試樣長(zhǎng)度為12 m，拉力負(fù)荷為20% RTS.所用光纜設(shè)計(jì)指標(biāo)：容量301 kA2S ，短路電流24.5 kA，故障電流持續(xù)時(shí)間0.5 s.
1.2 試驗(yàn)?zāi)康莫?BR> 試驗(yàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)各層的溫度變化數(shù)值及光、電學(xué)參數(shù)的變化來(lái)了解溫度與電學(xué)性能的關(guān)系及這些變化對(duì)OPGW性能的影響.
試驗(yàn)中，對(duì)同結(jié)構(gòu)的3根OPGW在環(huán)境溫度為40±3℃時(shí)各進(jìn)行10次電流沖擊，具體情況如表1.
1.3 試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算
將3根光纜各點(diǎn)測(cè)試的數(shù)據(jù)依據(jù)下列公式進(jìn)行處理：1/3(n1+n2+n3)=各點(diǎn)的平均值，式中，n為單次的測(cè)試值，將各點(diǎn)平均值依次繪圖.
2 試驗(yàn)結(jié)果
圖2為OPGW在10次電流沖擊試驗(yàn)中3個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度變化.圖3為OPGW在10次電流沖擊試驗(yàn)中3個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度升高變化.圖4為OPGW在10次電流沖擊試驗(yàn)中3個(gè)熱電偶所測(cè)的附加衰減值.短路試驗(yàn)后，樣品接受拉伸試驗(yàn)以決定其斷裂強(qiáng)度，在承受不小于95% RTS的拉力后無(wú)任何單線斷裂.
3 試驗(yàn)結(jié)果的分析
(1) 由3個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度基本上可以知道：第1個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度和第2個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度都超過(guò)200 ℃，由于電荷的集膚效應(yīng)，表層的電荷密度比內(nèi)層要大，OPGW光纜發(fā)生短路故障時(shí)，絕大部分熱量在光纜表層產(chǎn)生，但第1個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度比第2個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度低的原因是，外層鋁合金線的電阻比內(nèi)層鋁包鋼線的電阻小，在相同電流下根據(jù)公式Q=I2·R·t(式中，Q為能量；I為電流；t為時(shí)間；R為電阻)可得出鋁包鋼線產(chǎn)生的溫度較高，并且內(nèi)層散熱不充分，所以第1個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度比第2個(gè)低.
試驗(yàn)結(jié)果：第2層溫度最高，其次是第1層，光纖單元內(nèi)溫度最低，其基本規(guī)律為第2層溫度比第1層高5%左右，比光纖單元內(nèi)溫度高25%左右.
(2) 第3個(gè)熱電偶所測(cè)的溫度不超過(guò)160℃，光纖單元內(nèi)的油膏的閃點(diǎn)一般大于200 ℃，這個(gè)溫度下不會(huì)造成因溫度過(guò)高導(dǎo)致油膏溫度到達(dá)閃點(diǎn)而燒壞光纖涂復(fù)層，影響傳輸性能.OPGW試樣長(zhǎng)度12 m，將12根光纖環(huán)接后光纖長(zhǎng)度1.44 km，試驗(yàn)測(cè)得光纖衰減系數(shù)的附加值不超過(guò)0.05dB/km.試驗(yàn)表明瞬時(shí)高溫(200℃或更高的溫度)對(duì)光纖不構(gòu)成嚴(yán)重威脅.
(3) 在試驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有防腐蝕油膏局部燃燒的現(xiàn)象.其原因是有的防腐蝕油膏的閃點(diǎn)不高.對(duì)此如果不注意可能以后會(huì)影響到OPGW的使用壽命(現(xiàn)在多用的防腐蝕油膏的閃點(diǎn)基本在230℃左右).
4 結(jié)論
試驗(yàn)表明瞬時(shí)高溫對(duì)所受到緩沖和保護(hù)的光纖不構(gòu)成嚴(yán)重威脅，但鋁和鋁鎂合金在超過(guò)140 ℃后開(kāi)始降低抗拉強(qiáng)度，在超過(guò)200 ℃以后，在張力下會(huì)產(chǎn)生不可逆塑性形變.如果產(chǎn)生了不可逆塑性形變，那么OPGW的結(jié)構(gòu)將受到破壞，在線路上會(huì)使OPGW的弧垂增大從而影響與導(dǎo)線的安全間距，這樣將影響其使用壽命.其次，如果OPGW外層所用的防腐蝕油膏局部燃燒，那么由于OPGW常年架設(shè)在野外，經(jīng)受各種環(huán)境的影響，靠金屬自身的防腐要滿足幾十年的長(zhǎng)期安全運(yùn)行是很難有把握的，而在金屬表面涂防腐蝕油膏是OPGW普遍采用的方法.如果油膏閃點(diǎn)低于短路電流造成的瞬時(shí)高溫，那么OPGW在短路電流過(guò)后將無(wú)法得到油膏的防腐保護(hù)，這也會(huì)直接影響使用壽命，所以防腐蝕油膏的閃點(diǎn)和過(guò)電溫度一定要匹配.
5 結(jié)束語(yǔ)
OPGW安全可靠運(yùn)行的前提是它本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特性必須滿足電力線路中電力地線的使用條件.由于OPGW使用了光纖單元，改變了地線的結(jié)構(gòu)，而OPGW的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)必須既能滿足通信的需要又能滿足當(dāng)系統(tǒng)短路時(shí)(一般取單相對(duì)地短路)一定時(shí)間內(nèi)可承受線路設(shè)計(jì)要求的最大電流的需要.短路電流試驗(yàn)就是為了取得反映此要求的關(guān)鍵指標(biāo).OPGW在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料的選取時(shí)應(yīng)盡量接近其實(shí)際工作條件的要求，同時(shí)還應(yīng)考慮一定的余量，以保證線路的安全運(yùn)行.
參考文獻(xiàn)
［1］Gunther Mahlke， Peter Gossing(著)，胡先志譯.光纜(Fiber Optic Cables).\[M\]. 武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1996.[LM]
