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1、精选优质文档-倾情为你奉上第十二章 电力通信光缆线路简介第一节 概述一、的发展状况光纤是光导纤维（Optical Fiber）的简称。1966年英籍华裔学者高锟（C.K.KA）和霍克哈母（C.K.HOCKHAM）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光纤通信的基础。1970年，光纤研制取得了重大突破，同时作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。由于光纤和的技术进步，是1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。1976年，美国在亚特兰大（ATLANTA ）进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场实验，系统采用GAALAS激光器作为光源，多模光纤做
2、传输介质，速率为44.7Mb/s，传输距离约10km。1976年美国亚特兰大进行的现场实验，标志着光纤通信从基础发展到了商业应用的阶段。此后，光纤通信技术不断发展：光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85m发展到1.31和1.55m，传输速率从几十Mb/s发展到几千Mb/s。另一方面，随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大：从初期的市话局间中继到长途干线进一步延伸到用户，从数字电话到（），从单一类型信息的传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家基础设施的支柱。单模光纤(Single Mode Fiber)的中心玻璃芯很细(芯径
3、一般为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在1.31m波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31m波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31m处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31m波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1.31m常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITUT在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤，此外还有G
4、.653、G.655光纤。与单模光纤相比，多模光纤芯径大，便于接续；但其衰减系数大,带宽小，故目前多模光纤只适用于短距离、小用量的数据和模拟光信息传输。 二、光纤通信系统光纤通信的诞生和发展是史上的一次重要革命，与、并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和有了更为迫切的需求。光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁
5、波 ，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：它传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。光纤通信的应用领域是很广泛的，主要用于市话，光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代，得到广泛应用。还用于长途干线通信，过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现已逐步使用光纤通信并形成
6、了占全球优势的比特传输方法；用于信网、各国的公共（如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）；它还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇、共用（CATV）系统，用于光纤和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等环境中使用。光纤传输系统主要由光发送机、光接收机、传输线路、光和各种无源光器件构成。要实现通信，基带信号还必须经过电端机对信号进行处理后送到光纤传输系统完成通信过程。图12-1示为一光纤通信系统框图。它适用于光纤模拟通信系统，也适用于光纤数字通信系统和系统。在光纤模拟通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、预
7、调制等处理，而电信号反处理则是发端处理的逆过程，即解调、放大等处理。在光纤数字通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、取样、量化，即脉冲编码调制（）和线路码型编码处理等，而电信号反处理也是发端的逆过程。对数据光纤通信，电信号处理主要包括对信号进行放大，和数字通信系统不同的是它不需要码型变换。图 12-1 光通信系统的基本组成结构图三、光缆型号的组成内容、代号及意义 型号由型式和规格两大部分组成，如下图所示：(分类代号)(加强构件代号)(结构特征代号)(护套代号)(外护套代号)-光纤芯数 (光纤类别)型式由5个部分构成，各部分均用代号表示。1. 分类的代号。GY通信用室（野）外光缆2. 加
8、强构件的代号。加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。(无符号)金属加强构件；F非金属加强构件。3. 缆芯和光缆的派生结构特征的代号。光缆结构特征应表示缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下例相应的各代号自上而下的顺序排列。D光纤带状结构；(无符号)光纤松套被覆结构；J 光纤紧套被覆结构；(无符号)层绞结构；X缆中心管（被覆）结构；T油膏填充式结构；(无符号)干式阻水结构；R充气式结构；C自承式结构；B扁平结构；E椭圆结构；Z阻燃结构。4. 护套的代号。 Y聚乙烯护套； V聚氯乙烯护套；U聚氨酯护套； A铝-聚乙烯护
9、套(简称A护套)； S钢-聚乙烯护套(简称S护套)； W夹带平行钢丝的钢聚乙烯护套； L铝护套； G钢护套； Q铅护套。表12-1铠装层代号 Code023334445铠装层无铠装层绕包双钢带单细圆钢丝双细圆钢丝单粗圆钢丝双粗圆钢丝皱纹钢带5. 外护层的代号。 当有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层的某些部分和全部，其代号用两组数字表示（垫层不需表示），第一组表示铠装层，它可以是一位或两位数字，见表1-1；第二组表示外被层或外套，它应是一位数字，见表12-2。 表12-2外被层或外套代号12345外被层或外套纤维外被聚氯乙烯套聚乙烯套聚乙烯套加覆尼龙套聚乙烯保护套光缆的规格是由光纤数和线芯
10、光纤类别组成。光缆中同类光纤的实际有效数目用数字表示；光纤类别采用光纤产品的分类代号表示，即用大写A和B分别表示多模光纤和单模光纤，用数字和小写字母表示不同类别的多模或单模光纤，见表12-3、表12-4。表12-3多模光纤分类代号AlaAlbAlc特征渐变折射率渐变折射率渐变折射率纤芯直径（m）5062.585包层直径（m）125125125材 料二氧化硅 SiO2二氧化硅 SiO2二氧化硅 SiO2表12-4单模光纤分类代号B1B2B1.2B4光纤类别常规单模光纤色散位移单模光纤截止波长位移单模光纤非零色色散位移单模光纤例如，GYFTCY-12B1表示通信用室（野）外光缆，非金属加强构件，油
11、膏填充式结构，自承式结构，聚乙烯护套，12芯常规单模光纤。四、光纤的传输衰减设计设计光纤通信系统时，必须充分考虑所用光纤的衰减、带宽、以及接头连接损耗，它们都是影响传输性能的最重要的参数。光缆系统的衰减(aK），与光缆长度(L)、光纤衰减系数(aF)和n个接头损耗(aSP)有关。光缆系统的衰减(aK）计算公式如下：aKLaFnaSP（12-1）式中aK光缆系统的衰减，dB；L光缆长度，km；aF光纤衰减系数，dB/km；aSP接头损耗，dB(取值：固定接头0.10.2活接头12）。由于光缆系统要长期运行，因此，设计时必须考虑预留一定的余量来补偿维修时增加接头的需要。衰减预留量(aRes)取决于
12、本地条件和系统的重要性，一般取值为：0.10.4dB/km。对一个中继段而言，中继段的衰减值(aR）由下式求得：aRaKaResL（12-2）式中aR中继段衰减值，dB；aRes衰减预留量，dB/km；L中继段距离，km。在一个中继段内，通常尽可能选用长光缆来减少由于接头引起的损耗。同时，也要选用光纤衰减系数（aF）合适的光纤，以便在线路中间不加光中继器，从而减少工程投资。第二节 电力系统光纤通信一、概述 电力系统通信网是我国专用通信网中规模较大、发展较为完善的专网。随着通信网络光纤化趋势进程的加速，我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程。 目前，电力系统光
13、纤通信承载的业务主要有语音、数据、宽带业务、 IP等常规电信业务；电力生产专业业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需的宽带数据等。特别是保护和安全自动装置，对光缆的可靠性和安全性提出了更高的要求。可以说，光纤通信已经成为电力系统安全稳定运行以及电力系统生产生活中不可缺少的一个重要组成部分。 光纤通信在电力通信中的应用最初是沿用电信部门传统的地埋、管道、架空等方法敷设普通光缆，构成电力光纤通信系统。随着技术的进步，到了上世纪的七、八十年代，一些有别于传统光缆的附加于电力线和加挂于电力杆塔上的光电复合式光缆被开发出来，这些光缆被统称为电力特种光缆。电力系统光纤通信与其它光纤通信系统最大区别之一就
14、是通信光缆的特别性。 电力特种光缆受外力破坏的可能性小，可靠性高，虽然其本身造价相对较高，但施工建设成本较低。经过多年的发展，目前电力特殊光缆制造及工程设计已经成熟，特别是 OPGW和ADSS技术，在国内电力特殊光缆已经开始大规模的应用，如三峡工程中的长距离主干OPGW光缆线路等。特种光缆依托于电力系统自己的线路资源，避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾和纠葛，有很大的主动权和灵活性。电力系统有强大的电力网，遍布全国的城市和农村，借助于电力线路及杆塔建设光纤通信网是完全可行的。并且可以为发展电网自动化和新型继电保护提供宽频通道。目前，电力系统的城网和农网改造也为电力通信的发展
15、带来了极好的机遇，许多省、地(市)电力局和县电力局都纷纷建设光纤线路，为实现宽带综合业务数字网(B-ISDN)做好充分准备。二、 电力特种光缆的种类 电力特种光缆泛指 OPGW(光纤复合地线)、 OPPC(光纤复合相线)、MASS (金属自承光缆)、 ADSS(全介质自承光缆)、ADL(相/地捆绑光缆)和GWWOP(相/地线缠绕光缆)等几种。 目前，在我国应用较多的电力特种光缆主要有 ADSS和 OPGW。 1、光纤复合地线OPGW(Optical Ground Wire) OPGW又称地线复合光缆、光纤架空地线等，是在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元。它具有两种功能：一是作为输电线
16、路的防雷线，对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护；二是通过复合在地线中的光纤来传输信息 。 OPGW是架空地线和光缆的复合体，但并不是它们之间的简单相加。OPGW光缆主要在500kV 、220kV 、110kV电压等级线路上使用，受线路停电、安全等因素影响，多在新建线路上应用。 OPGW的适用特点是：(1)高压超过110kV的线路，档距较大(一般都在250m以上)；(2)易于维护，对于线路跨越问题易解决，其机械特性可满足线路大跨越；(3)OPGW外层为金属铠装，对高压电蚀及降解无影响；(4)OPGW在施工时必须停电，停电损失较大，所以在新建110kV以上高压线路中应该使用OPGW；(5)OPGW的
17、性能指标中，短路电流越大，越需要用良导体做铠装，则相应降低了抗拉强度，而在抗拉强度一定的情况下，要提高短路电流容量，只有增大金属截面积，从而导致缆径和缆重增加，这样就对线路杆塔强度提出了安全问题。 常见的OPGW结构主要有三大类，分别是铝管型、铝骨架型和(不锈)钢管型。 2、光纤复合相线OPPC(Optical Phase Conductor) 在电网中，有些线路可不设架空地线，但相线是必不可少的。为了满足光纤联网的要求，与 OPGW技术相类似，在传统的相线结构中以合适的方法加入光纤，就成为光纤复合相线(OPPC)。虽然它们的结构雷同，但从设计到安装和运行，OPPC与OPGW有原则的区别。 3
18、、金属自承光缆MASS(Metal Aerial Self Supporting) 从结构上看，MASS与中心管单层绞线的OPGW相一致，如没有特殊要求，金属绞线通常用镀锌钢线，因此结构简单，价格低廉。MASS是介于OPGW和ADSS之间的产品。MASS作为自承光缆应用时，主要考虑强度和弧垂以及与相邻导/地线和对地的安全间距。它不必像OPGW要考虑短路电流和热容量，也不需要像OPPC那样要考虑绝缘、载流量和阻抗，更不需要像ADSS要考虑安装点场强，其外层金属绞线的作用仅是容纳和保护光纤。在破断力相近的情况下，虽然MASS比ADSS重，但外直径比中心管ADSS约小1/4，比层绞ADSS 约小1/
19、3。在直径相近情况下，ADSS的破断力和允许张力却要比MASS小得多。 4、全介质自承光缆ADSS(All Dielectric Self Supporting) ADSS光缆在220kV 、110kV 、35kV电压等级输电线路上广泛使用，特别是在已建线路上使用较多。 它能满足电力输电线跨度大、垂度大的要求。的 ADSS设计可达144芯。其特点是：(1)ADSS内光纤张力理论值为零；(2)ADSS光缆为全绝缘结构，安装及线路维护时可带电作业，这样可大大减少停电损失；(3)ADSS的伸缩率在温差很大的范围内可保持不变，而且其在极限温度下，具有稳定的光学特性；(4)耐电蚀ADSS光缆可减少高压感
20、应电场对光缆的电腐蚀；(5)ADSS光缆直径小、质量轻，可以减少冰和风对光缆的影响，其对杆塔强度的影响也很小；(6)ADSS采用了新型材料及光滑外形设计，使其具有优越的空气动力特性。 5、附加型光缆OPAC 无金属捆绑式架空光缆 (AD-Lash)和无金属缠绕式光缆GWWOP(Ground Wire Wrapped Optical Fiber Cable) 光缆有时被统称为附加型光缆 OPAC， 是在电力线路上建设光纤通信网络的一种既经济又快捷的方式。 它们用自动捆绑机和缠绕机将光缆捆绑和缠绕在地线或相线上，其共同的优点是：光缆重量轻、造价低、安装迅速。在地线或 10 kV/35 kV相线上可
21、不停电安装；共同的缺点是：由于都采用了有机合成材料做外护套，因此都不能承受线路短路时相线或地线上产生的高温，都有外护套材料老化问题，施工时都需要专用机械，在施工作业性、安全性等方面问题较多，而且其容易受到外界损害，如鸟害、枪击等，因此在电力系统中都未能得到广泛的应用。 但在国际上，这类技术并没有被淘汰或放弃，仍在相当的范围内应用。 三、ADSS和OPGW光缆的结构和选择使用应注意的问题（一）无金属自承式架空光缆(ADSS)1. 常用ADSS光缆的种类目前在电力系统中应用较广泛的ADSS光缆的结构主要有中心束管式ADSS光缆和层绞式ADSS光缆两种类型(见图12-2)。 2.ADSS光缆的特点采
22、用了具有高弹性模量的高强度芳纶纱作为抗张元件。芳纶纱（Vectran）是一种高 强度、高弹性模量聚芳酯纤维制品，主要由 图12-2 ADSS光缆结构示意图多芳基纤维制成，可乐丽公司于20世纪90年代推出。该纤维的特点是：具有出色的低蠕变性，非吸湿性及极低气温下的高机械物理性及耐湿耐磨耗性。Vectran强度约为普通聚酯纤维的6倍，与金属纤维强度相当，且材料质轻（在同等重量下强度约为钢丝的5-6倍），不吸收水分，低温特性强，在超低温下不会结冰。Vectran拉伸强度高,吸湿低（不吸收水分）,尺寸稳定（延伸率低于2.5%），耐热性好（耐热温度高于400），耐磨、耐切割、耐酸、耐冲击、耐燃性优异。V
23、ectran纤维比Kevlar和Twaron有更优异的耐磨性、抗紫外和低吸湿性的特性。 光缆几何尺寸小，缆重仅为普通光缆的三分之一，可直接架挂在电力杆塔的适当位置上，对杆塔增加的额外负荷很小；外护套经过中性离子化浸渍处理，使光缆具有极强的抗电腐蚀能力；光缆采用无金属材料，绝缘性能好，能避免雷击，电力线出故障时，不会影响光缆的正常运行；利用现有电力杆塔，可以不停电施工，与电力线同杆架设，可降低工程造价；运行温度范围宽：4070；使用跨距范围宽：501200m。 3.使用ADSS光缆需注意的特殊问题在电力系统中采用ADSS光缆具有很多优越性，但是根据ADSS光缆多年运行经验和研究发现，在光缆设计时
24、，除考虑光缆挂点的电场强度，杆塔受力等问题外，还应采取措施减少电腐蚀和鞭击现象对ADSS光缆造成的损害。（二）架空地线复合光缆(OPGW) 1.OPGW光缆的种类目前电力系统主要使用以下几种结构的OPGW光缆(见图12-3)。图12-3 几种OPGW光缆结构示意图由图可见OPGW光缆的铠装层是起屏蔽和防雷作用的元件，它既是短路电流的直接承受者也为缆芯提供保护作用。铠装层是根据地线的电气要求和机械特性，由铝合金线、镀锌钢绞线和高强度的铝包钢线配合组成的，铝线提供导电性能，钢线提供所需的机械特性。为了适应不同的工程需要，OPGW光缆的铠装层又分为单层、双层及3层等3种结构。 2.OPGW光缆的特点
25、光缆铠装层有很好的机械强度特性，因此，光纤能得到最好的保护(不受磨损、不受拉伸的应力、不受侧向压力)，在根本上保证了光纤不受外力损害；光缆铠装层有很好的抗雷闪放电性能和短路电流过载能力，因此，在雷电和短路电流过载的情况下，光纤仍可正常运行；OPGW光缆，可直接作为架空地线安装在任意跨距的电力杆塔的地线挂点上；特殊设计的OPGW光缆可直接替换原有高压线路的架空地线，不用更换原有塔头；与高压线路同步建设光缆通信系统，可节省光缆施工费用，降低通信工程造价；与原有高压线路的架空地线比较，增加重量很小，不会给铁塔带来大额外荷载；运行温度4070。 3.选择使用OPGW光缆应注意的问题（1）合理选择光纤外
26、护套。光纤外护套有3种管材：塑料管(有机合成材料)、铝管、钢管。塑料管造价低。为满足塑料管护套对紫外线的防护要求，最少要使用两层铠装。塑料管OPGW承受短路电流引起的短时温升能力180。铝管造价较低。由于铝材阻抗小，因此能加大OPGW铠装层承受短路电流的能力。铝管OPGW承受短路电流引起短时温升能力300。不锈钢管造价高。但是由于钢管的管壁薄，在相同截面条件下装入不锈钢管的光纤芯数比塑料管和铝管都要多，因此在多芯条件下单位光芯造价并不高。钢管OPGW承受短时温升的能力可达450。（2）当用OPGW光缆更换老线路地线时，必须选择与原有架空地线的机械特性和电气特性相当的OPGW。即OPGW的外径、
27、单位长度重量、极限拉力、弹性模量、线膨胀系数、短路电流等参数与现有地线参数相接近，这样既可以不改变现有的塔头，减少改造工程量，又可以保证OPGW与现有相导线的安全距离，确保电力系统安全运行。（3）安装施工OPGW光缆与安装ADSS光缆差不多，使用的金具也几乎一样，只是挂点不一样，OPGW光缆要安装在架空地线的位置上。光缆线路的中间接头位置必须通过配盘落在耐张杆塔上。在以上几种光缆的选择应用中，还需要共同注意的一点是：选择松套结构光缆，不要选用紧套结构光缆。因为光纤在松套管内可以留有一定的余长，控制范围在0.01.0之间(典型数值为0.50.7）。当光缆在施工时，或在重力和风力的作用下而发生拉伸
28、时，只要光缆的拉伸长度在余长范围内，光纤则具有应变能力而不承受张力，从而保证光纤的传输质量不受外力影响。四、光缆线路的金具和紧固夹具 光缆在杆塔上的固定由安装金具来完成，安装金具必须与光缆配套使用，而不同杆塔、不同跨距、不同外径的光缆所用金具各不相同。因此，设计时对于每个杆塔上用什么样的金具、在哪些杆塔上接续等问题都应一应俱全地设计到位。 1. 耐张金具。耐张线夹用于转角、接续，及终端的连接。光缆耐张金具包括：耐张外层预绞丝、内层预绞丝、配套连接金具。其选配的依据是光缆的外径和RTS(光缆极限抗拉强度)，一般要求其握着力95%RTS。用于OPGW光缆的耐张线夹，其内层预绞丝的绞向要与光缆外层导
29、体的绞向相同。 2. 悬垂金具。悬垂线夹用于光缆与直线杆塔的连接，整套悬垂线夹包括：内外层预绞丝、悬挂头和配套连接金具，每塔一套。也按光缆的外径和RTS选配，一般要求其握着力(10%20%)RTS。 3. 防振器。ADSS光缆多采用螺旋阻尼器，一般100 m档距以下时不配置；100300 m档距时光缆每端配置一个；300600 m档距时光缆每端配置两个；600800 m档距时光缆每端配置三个。OPGW光缆采用防振锤，其型号和安装数量由光缆生产厂家提供。 4. 引下金具。该金具是在终端杆塔和光缆接续杆塔将光缆引下并固定时使用，一般每2 m一个。5. 紧固夹具。架空线路的杆塔有钢筋混凝土电杆和铁塔
30、，除OPGW光缆的耐张金具和悬垂金具固定在杆塔的地线悬挂点外，ADSS光缆的耐张金具和悬垂金具、光缆的引下金具和其它需要固定在杆塔上的设备需要用合适的紧固夹具固定在电杆或铁塔上。紧固夹具要有足够的强度，还要根据金具安装位置的电杆直径或铁塔的角钢规格设计和选用。 五、电力通信光缆线路的杆塔型式电力通信光缆一般是和电力线路同杆塔架设的，其杆塔型式要根据电力线路的杆塔型式确定。光缆线路有直线杆塔、中间耐张杆塔、中间接续杆塔和终端杆塔。直线杆塔用悬挂在紧固夹具上的悬垂线夹固定光缆，如图12-4所示。 图12-4 ADSS光缆直线杆塔中间耐张杆塔用两副安装在紧固夹具上的耐张线夹把光缆分别固定在杆塔两侧，
31、光缆跨过杆塔的部分做成弧形，并用引下夹具固定在杆塔上。光缆在中间耐张杆塔处不能剪断，如图12-5所示。图12-5 ADSS光缆中间耐张杆塔中间接续杆塔分别用两副安装在紧固夹具上的耐张线夹把不同的两盘光缆分别固定在杆塔两侧，光缆的两个端头通过引下夹具引至余缆架和接线盒，如图12-6所示。终端杆塔用安装在紧固夹具上的耐张线夹把光缆固定在杆塔上，光缆的端头通过引下夹具引至机房或终端设备，如图12-7所示。OPGW光缆线路工程的杆塔型式，除耐张金具和悬垂金具固定在杆塔的地线悬挂点外，其它部分的结构与ADSS光缆基本相同。 图12-6 ADSS光缆中间接续杆塔图12-7 ADSS光缆终端杆塔六、光缆工程
32、应用选择高压电网的光纤通信应将电网自动化、继电保护以及管理信息系统所需要的各类数据、图像和语音通道作统一规划，综合利用。当组建一个光纤通信网时，要根据工程的实际情况来选用不同类型的光缆。光纤网上有许多节点(即光缆开口点)，这些节点可以是供电局、电厂、分局、重要变电站等等。选型时要考虑在节点与节点之间线路的电压等级，一般跨距，是否有严重污染、重冰雪、重要跨距等特殊地段，还要考虑安装维护方便，经济承受能力等问题。几种光缆的比较如表12-5。表12-5 光缆工程应用表类型适宜工程安装维护价格OPGW替代新建或正在改造的110500kV线路工程的地线；替代大跨距(跨江、跨河、跨山涧)高压线路的地线。安
33、装维护方便；须停电施工。光缆不受外力破坏；光缆使用寿命长。稍贵ADSS可在新老35220kV线路塔上加挂；中、大跨距电路(2001200m)。安装方便；维护不方便；可带电施工。在110220kV线路塔上加挂时，须考虑场强分布、弧垂(安全距离)等因素，选择最佳挂点；在35 kV线路塔上加挂时，不考虑场强分布，只考虑安全距离；冰雪严重地段(复冰10 mm及以上)不能用。适中普通光缆加挂在1035kV线路杆塔上。安装非常方便、迅速；维护非常方便。国内已普遍应用。便宜 第三节 ADSS光缆的设计与施工 一、ADSS光缆的主要技术参数 ADSS光缆工作在大跨距两点支撑的（通常为数百米，甚至超过1公里）架
34、空状态，与传统概念的“架空”完全不同（邮电标准的架空吊线挂钩程式，平均0.4米对光缆有1个支点）。所以，ADSS光缆的主要参数与电力架空线的规程接轨。 1.最大允许使用张力（MAT/MOTS） 指在设计气象条件下理论计算总负载时，光缆所受到的张力。在此张力下，光纤应变应0.05%（层绞）和0.1%（中心管）且无附加衰减。通俗而言，即光纤余长在这一控制值上刚好被“吃”完。根据该参数和气象条件以及控制的弧垂，可计算在此条件下光缆的允许使用档距。因此，MAT是弧垂-张力-跨距计算的重要依据，也是表征ADSS光缆应力应变特性的重要证据。 2.额定抗拉强度（UTS/RTS） 又称为极限抗拉强度或破断力，
35、指承载截面（主要计纺纶）强度之和的计算值。实际破断力应95%计算值（光缆中任意元件的断裂均判为缆破断）。该参数并不是可有可无的，很多控制值与之相关（例如杆塔强度、耐张金具、防震措施等）。对光缆专业而言，如果RTS/MAT（相当于架空线的安全系数K）的比值不恰当，即使用了很多纺纶，而可用的光纤应变域很窄，则经济/技术性能比很差。因此必须关注这一参数。通常，MAT约相当于40%RTS。 3.年平均应力（EDS） 有时称为日平均应力，是指在无风无冰及年平均气温下，理论计算负载时光缆所受到的张力，可认为是ADSS在长期运行时的平均张（应）力。EDS一般为(1625)%RTS。在此张力下，光纤应无应变、
36、无附加衰减，即非常稳定。EDS同时是光缆的疲劳老化参数，据此参数决定光缆的防振设计。 4.极限运行张力（UES） 又称为特殊使用张力，是指在光缆有效寿命期内，有可能发生超出设计负载时光缆所受的最大张力。意味着光缆允许短时过载，光纤可以在有限允许范围内承受应变，通常UES应60%RTS。在此张力下，光纤应变0.5%（中心管）及0.35%（层绞），光纤会出现附加衰减，但在此张力解除后，光纤应恢复正常。该参数保证了ADSS光缆在寿命期间内的可靠运行。 二、ADSS光缆线路的设计 （一）ADSS光缆的选型 1. 按机械强度选型。ADSS光缆为全自承式，要求有很好的机械特性，对光缆厂家而言，主要通过添加
37、芳纶纱来保证。制造光缆时，先根据电力线路的档距、光缆弧垂、气候条件、覆冰等情况计算出光缆的机械强度要求，再推算芳纶纱的使用量。 对电力部门设计光缆线路而言，光缆机械强度主要可以通过拉伸窗口（光缆受力延伸与光缆发生应变的数据变化窗口）指标显示，大跨距的情况要求ADSS光缆有更大的拉伸窗口，但此指标过大会导致光纤的微弯损耗，实践表明控制在0.8%上下比较合适。 由于ADSS光缆设计寿命超过20年，因此在设计时还要考虑光缆在长期使用过程中，其表面会附上一些污物而增加负荷。 2. 按电腐蚀选型。电腐蚀产生的主要原因，一是 “干带电荷”放电现象：光缆在空气污染和雨水作用下表面会形成污层，在不均匀电场中会
38、产生泄漏电流并加热污层。由于污层沿表面分布不均匀，污层被泄漏电流加热也不平衡。在电流密度最大且污层最薄的地方，水分迅速蒸发、变干，电阻增大，沿表面电压分布会随之改变，大部分电压降落在该部分，结果这部分将出现火花放电通道，形成放电电弧。如泄漏电流进一步增大，电弧将逐步拉长而发展成沿光缆表面的闪络，使光缆外护套烧伤、炭化，进而损坏光缆。在光缆靠近杆塔的连接处，电场电压分布变化最大，由于重力和弧垂的作用也使该处污层分布最不均匀，因此是放电最容易发生的部位。二是导线“鞭击”现象：在风力的作用下导线会产生摆动而碰击光缆，由于光缆表面有污层、潮湿等，在导线接触光缆表面污层介质时，会产生放电而灼伤光缆表面，
39、严重时可导致光缆烧损。 目前AT护套的ADSS光缆可在不大于25 kV感应电势的安全环境中运行。一般35 kV及以下架空电力线路选用PE护套光缆；110220 kV线路选用AT护套光缆；220 kV以上的电力线路不宜架设ADSS光缆。 3. 按结构选型。中心管式结构和层绞式结构相比，具有外径小、重量轻的优点，一般适用于覆冰较厚、风力较大、跨距较小的地区。层绞式结构可获得较大的拉伸窗口，弯曲性能也较好，因此在中大跨距时选用层绞式结构。 （二）ADSS光缆挂点的确定 ADSS光缆挂点有有高（上）、中、低（下）三种形式。高挂点光缆挂在导线与地线之间，中挂点光缆挂在导线之间，一般都需要停电施工和检修，
40、运行管理不方便；低挂点光缆挂在下层导线下部，一般不需要停电施工和检修，运行管理方便，但必须保证对地及交叉跨越物的安全距离。 1. 为了保证光缆的安全运行，采用下挂点形式的ADSS光缆与地面和交叉跨越物的最小垂直距离应满足表12-6的要求，在最大风偏时与建筑物和障碍物的水平距离不应小于1m。表12-6 ADSS光缆对地面及交叉跨越物的最小垂直距离 跨越物净距(m)跨越物净距(m)跨越物净距(m)居民区地面6平顶房屋屋顶2.5通信线1非居民区地面5.5房屋屋脊1.1低压线路1铁路轨顶7.5最高水位航船桅杆顶110kV电力线路1.5公路路面6对桅杆警戒线4.535kV导线/地线3/1树木1.5不通航
41、河流最高洪水位2110kV导线/地线3.5/12. ADSS光缆应运行在规定的安全电位区域中。运行中的ADSS光缆，在雾天、下雨天或有露水时，光缆表面潮湿，会使污秽层形成电阻层，在感应电压的驱使下，光缆表面和同杆塔相连的光缆线夹之间形成接地电流。电流生热形成水蒸气蒸发，在光缆的表面形成小段的干燥带，阻断电流。这段干燥带承受了光缆表面对地的感应电压，当这个感应电压足够大时，便发生放电，形成电弧。电弧放电，产生电流，这样反复多次会逐渐失去光缆护套的结合力，形成腐蚀。若光缆长期运行在超过产品规定电位的区域，这种电蚀作用会急剧增加，从而大大缩减光缆的寿命。ADSS光缆因外护层所用材料的不同，其敷设区允
42、许电位也不同，对于PE护套允许电位不大于12kV/m，对于AT护套允许电位不大于20kV/m。 为尽量减轻电痕对ADSS光缆灼伤，应通过专业软件进行计算，按既定的坐标系提供杆塔的相线坐标、相线线径、地线类型、线路的电压等级等，就可得到一幅感应电场分布图，据此即可确定光缆在杆塔上的具体悬挂点，在该点上电场强度应最小或相对较小，并满足光缆外护套抗电痕等级的要求。 3. 要保证光缆与杆塔和导线、地线间的安全距离。光缆挂点的选择应考虑光缆不应与杆塔产生摩擦和碰撞。还应考虑光缆在水平和垂直方向上的投影不应与导线和地线出现交叉，以免在风偏和摆动时产生鞭击。ADSS光缆在遇到强风时，会产生低阶固有频率的震动
43、和较大的风偏，且振幅很大，振动时光缆沿水平、垂直方向运动，且有扭动。另外，在重冰区或遇大雪时，光缆会积冰、积雪，形成冰筒，使每米光缆增加数千克重量，在光缆上的积冰崩落，光缆积蓄的弹性形变会突然释放。所以ADSS光缆一定要保持在水平和垂直两个面的投影上，不应与导线和地线交叉，否则很容易造成两者的鞭击而损伤光缆。 参考数值：110 kV线路ADSS光缆可挂在第一层横担下300500 mm间的位置；35 kV及以下线路ADSS光缆感应电势小于12 kV，一般只考虑交叉跨越安全距离和带电作业安全距离。 （三）ADSS光缆的张力与弧垂 ADSS光缆的弹性模量为钢芯铝绞线的1/6左右，而热膨胀系数为钢芯铝
44、绞线的1/5左右，这决定了ADSS光缆的弧垂对外界荷载变化比较敏感，对温度变化比较迟钝。ADSS光缆的张力与弧垂的计算原理与架空线路基本相同。根据最大允许使用张力和气象条件以及控制的弧垂，可计算在此条件下光缆的允许使用档距。光缆的最大允许使用张力是厂家根据用户提供的线路设计资料通过调整芳纶纱的用量进行配套设计的，不同配盘的光缆因使用的最大档距不同，其最大允许使用张力也不同。ADSS光缆的生产厂家都有专用的软件进行张力与弧垂计算并提供给用户，用户只需要按其设计进行施工。 （四）ADSS光缆线路的配盘 根据线路长度配盘。由于ADSS光缆不象普通光缆可任意接续，必须在线路的耐张杆塔上进行，又由于野外
45、接续点条件较差，因此每盘光缆的盘长尽量控制在35 km。盘长太长施工不便；太短则接续的次数较多，通路的衰耗大，影响光缆的传输质量。根据线路最大跨距(档距)配盘。线路跨距越大，光缆承受的张力也越大，ADSS光缆需用的芳纶纱截面积也要相应增加。在光纤型号相同时，用于大跨距光缆的外径比用于一般跨距光缆的外径大。 根据自然条件配盘。杆塔之间的自然条件，如牵引机行进是否方便，张力机是否可以摆放等。 根据经验公式配盘。光缆盘长输电线路长系数施工考虑长度熔接用的长度线路误差，其“系数”包括线路弧垂、杆塔上过引长度等，施工考虑的长度为施工中的牵引所用长度。 三、 ADSS光缆线路的施工 ADSS光缆线路的施工
46、相对于电力线路施工而言有其特殊性，如ADSS光缆必须张力放线、不能受压，并应具有最小弯曲半径参数等。下面从ADSS光缆线路施工的准备、注意事项、施工记录及文件保存三个方面进行描述。 （一） 施工准备 光缆外观检查：用户收到光缆后应及时检查缆盘及外层光缆，确定所收光缆未受损伤；检查缆盘中心孔有无各种可能损害光缆外护套或妨碍光缆收卷和展开的障碍物。 数量检查：检查光缆总数量、每盘长度是否与合同要求一致。 质量检查：用光时域反射仪（OTDR）检查光缆在运输中是否受到损害。检查所得数据可用来与安装后验收检测数据进行比较，并可作为数据记录的一部分，有助于日后紧急修复工作。 安装金具检查：对安装所需金具型号、数量进行清点，若与合同要求不符应立即与供货厂家联系，在实际施工前妥善解决。金具分拣：在完成上述检查后，即可按照杆塔明细表的规定，将金具分配到各号杆塔。因为杆塔