关于高压送电线路OPGW的探讨

【摘要】光在光纤中传输原理为光的全反射原理。通常电力系统中光纤通信有以下三种方式： ADSS─全介质自承式架空光缆。可利用现有电力杆塔和电力线路同杆塔架设，具有耐电痕、耐腐蚀、防雷...

摘要：着重分析opgw光纤复合光缆的设计选型应注意的问题，提出相应的建议；对于已建成的老旧线路，更换普通地线为opgw光纤复合光缆时应注意的问题。光纤复合架空地线OPGW可采用逐塔接地、分段绝缘单点接地两种接地方式。综合分析对比两种接地方式,给出了可供工程设计和运维参考的建议。

关键词：opgw；设计；介绍

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

随着电力事业的发展，为了满足电力生产调度、电力系统自动化对通道的需求，同时可为邮电系统提供服务，增加效益，OPGW已广泛地应用在高压架空送电线路中。它不仅可起到架空地线的作用，同时也兼顾了光纤通信的功能。本文着重介绍opgw在送电线路中的设计及选择。

1．OPGW

光在光纤中传输原理为光的全反射原理。通常电力系统中光纤通信有以下三种方式：

ADSS─全介质自承式架空光缆。可利用现有电力杆塔和电力线路同杆塔架设，具有耐电痕、耐腐蚀、防雷击等优点。需根据通信要求、线路距离、气象条件进行综合设计，对铁塔强度、受力等重新验算。

GWWP─自绕式光缆，这种方式是将光缆缠绕在原有地线上，起到光纤通信的功能。

OPGW─是把光纤单元组装进架空地线里,使其具有架空地线 及光纤通信双重功能。OPGW外层是一般的铝包钢线或铝合金线，其承受了OPGW大部分外力，包括拉力、压力、金具握力等，而内层的光纤单元是由直径为5～10mm的石英制造而成，一般情况下是不能受力的（紧套型光纤除外）。它们中间是由一些填充材料组成，起到散热、隔热、延长光纤寿命等作用。

opgw光缆作为一种新型的复合型地线光缆，承担着地线防雷与通信的任务。它的大规模应用满足了输变电线路工程通信可靠性的需要。我国电力将在未来15～20年内保持快速增长，国家加快建设高压电网，在这同时还要建立完整的电力系统的光通信网络。要想在高压电力输送网络上复合通信能力，最便捷、最经济的方法就是利用光纤复合架空地线（opgw）建立光通信通道。opgw光纤复合架空地线的设计选型自然成为研究的课题。

2.地线与opgw光缆配合设计地线允许短路电流取值计算；短路电流等效时间取值；老线路改造当原地线不满足允许短路电路取值时，怎么处理。地线允许短路电流可按《光纤复合架空地线（dl/t 832-2003）》标准的附录g计算。对于两根地线不一致，如一根是opgw，一根是常规地线的情况应根据阻抗情况计算分流系数。opgw与另一根地线的电流分配比例可近似按如下公式计算：iopgw/i地线=（z地线-z互阻）/（zopgw-z互阻）

式中：iopgw-短路时流过opgw的电流，ka；i地线-与opgw配合的另一根地线中的电流，ka；

z地线-地线自阻抗，ω/km；z互阻-opgw与另一根地线间的互阻抗，ω/km；zopgw-opgw自阻抗，ω/km。进入二十一世纪，随着国家西部大开发的推进，云南电网投资大幅增加，电网规模快速扩大。系统容量的增加以及变电站密度的提高致使线路短路电流不断提升。按粗放型方法计算，其结果偏于保守和可靠，但已建线路上的地线更换量剧增，甚至由于更换大地线后，荷载超标而需要在原线路更换或改造铁塔。导致投资增加和停电时间延长。因此，建议地线热稳定容量计算时，应在地线返回电流和短路电流等效持续时间两个主要影响参数上下功夫，并区别对待新建和已建线路。云南电网的运行情况表明：长期以来，架空线路未出现由于线路短路而导致地线烧断或断股的情况。如果按线路短路容量考虑，那么5～10年前建设的架空线路，按常规计算的地线热稳定，应存在不满足的例子。在中国电机工程学会举办的“2005年电力特种光缆应用技术学术会议”上，了全国地线及opgw的事故调查结果，无一例线路短路导致的地线熔断和断股事故；但现在已出现。会议的研讨主题是“怎样提高光纤复合架空地线（opgw）的耐雷水平”，即opgw防雷击断线、断股事故。在设计和产品选型中，要达到万无一失是不科学的，也是不可能的；正确的设计理念应是抓住主要矛盾，做出技术合理、先进的设计，达到使用可靠、投资经济、运行维护方便的目的。对短路时地线热稳定容量的过度追求往往导致地线中铝或铝合金比例增加。铝和铝合金的熔蚀能量较低，是早期opgw频繁出现的雷击断股的主要原因之一；钢芯铝绞线和铝包钢绞线用于地线时，如果铝截面比例较大，则地线机械强度和机械过载能力势必较低。

2.1 对短路电流取值的建议在常规设计中，线路短路电流按5～10年的电力系统水平的最大运行方式考虑，未乘系数。对于新建线路而言，以此方式考虑，具备一定的裕度是可以接受的。对于已建线路，通过两根地线的短路电流，建议综合考虑0.8-1.0的系数。主要由以下两个因素构成：① 用于系统运行方式和短路电流计算所考虑的因素，地线热稳定验算的短路电流取根据阻抗图计算结果的0.7～0.9倍；② 根据湖南院的通信保护计算（txbh）软件实际计算地线返回电流的具体数值，约0.1～1.2倍单侧短路电流，距离变电站和短路点越近，地线返回电流系数越大，大致取0.9。理由论述如下：《电力工程高压送电线路设计手册（第二版）》（中国电力出版社，2003年）的235页，以及《电力线路对电信线路的影响和保护》（水利电力出版社，1987年）第9页，对于新建线路对电信线路的电磁危险影响中短路电流的取值要求为：一般电信线路乘0.7，电信电缆线路乘0.85。原因是：短路电流计算一般是考虑电力系统在最大负荷下运行，并且短路点发生在最不利的地点，但这种情况极少发生；同时，我国以往的短路电流计算都不考虑接地电阻。短路电流通过地线时，校验地线热稳定容量也有类似特点，应该是可以借鉴的。输电线路短路电流随短路点距离变电站越远，其短路电流值越小，并且越靠近变电站衰减越快，地线热稳定受到冲击的也仅在一段线路上；系统最大运行方式下，同时在这段线路上发生短路的事件就大为减少了。至于导线在档距中对地线直接闪络的情况，一般不考虑。导线对杆塔闪络，短路电流通过前、后两侧地线和杆塔接地分流。

2.2 对短路电流等效持续时间取值的建议 架空地线的短路电流等效持续时间是确定架空地线热稳定效验关键参数之一。在“500kv线路地线热稳定校验时的故障时间的取值问题”（赵全江、孟恒信，电力建设，2004 vol.25 no.01 p.20-21）一文中，对短路等效持续时间也进行了大量分析，并得到“500kv送电线路短路故障时间一般地线取0.15s，opgw取0.2s”的结论。中国电力工程顾问集体公司在对一些500kv送电线路工程设计评审时也提出“500kv送电线路短路故障时间一般地线取0.2s，opgw取0.25s”的咨询意见。在电力系统的实际运行过程中，对500kv送电线路的保护，主保护动作时间一般为40ms～50ms；断路器开断时间，一般为20ms～30ms；断路器失灵保护属于母线保护，应开断与失灵断路器相连母线上所有有电气连接的断路器，以获得对故障断路器的保护，由于牵涉的送电线路和断路器较多，影响面大，所以，断路器失灵保护动作时间应根据电力系统运行的可靠性和断路器的过载能力确定，一般为250ms～350ms。通过对云南省几个500kv变电站500kv线路的电力系统保护调查，不考虑断路器失灵保护动作时间时，tkr≤0.12s；否则tkr≤0.45s。对于220kv送电线路的保护，通过对云南省几个变电站220kv线路的电力系统保护调查，不考虑断路器失灵保护动作时间时，tkr≤0.2s；否则tkr≤0.63s。3.结束语

OPGW用作架空地线，具有地线和光缆的双重功能，由于它的结构和性能不同于单独的地线，也不同于单独的光缆，因此，在进行OPGW的线路设计时必须充分考虑其结构和性能的特殊性，通过技术经济比较，再结合设计规程进行设计选型。总的来说，OPGW光纤通信具有技术先进、性能可靠、运行安全、寿命长等优点，在我国的电力系统中已得到广泛而迅速的采用，它是电力通讯网中一种崭新的发展趋势。

参考文献：

[1]电力线路对电信线路的影响和保护，水利电力出版社，1987.

[2]赵全江、孟恒信，500kv线路地线热稳定校验时的故障时间的取值问题，电力建设，2004，25（01）：20-21.

[3]傅宾兰;光纤复合架空地线OPGW运行状况和防雷[J];中国电力;2005年10期.