浅谈3 5 k V供电线路使用O P G W的问题

胡拓宇 黄友锐

（1.安徽理工大学电气信息与工程学院 安徽 淮南 232001；2.合肥设计院 安徽 合肥 230041）

随着近年来全国电力系统大规模的光纤通信网的建设，至今已形成数万公里电力光纤通信电路，为电网安全稳定运行提供了可靠的技术保证。从近年来国内外电力光纤通信电路运行情况看，不少国家均有出现OPGW受外力损坏和雷电等自然灾害造成光纤通信中断的报告。本文主要研究35kV供电线路中部分线路OPGW中断引下连接问题。

1 光纤复合架空地线（OPGW）综述

1.1 OPGW概述

光纤复合地线架空光缆（OPGW）利用自身的高的抗拉强度、优秀而简洁的光缆结构、特定的短路电流设计及对于气象条件的考虑（跨度、垂度等），直接作为架空地线安装在任意跨距电力杆塔的悬挂点上，特别适用于与电力传输线路同步建设的光缆通信系统。

1.2 OPGW特点

（1）采用成熟的不锈钢管结构，管内充满防水复合物，以有效地保护光缆；

（2）由铝包钢线(ACS)、不锈钢钢管及外层铝合金线(AA)绞合而成的单层、双层、三层皑装结构，可确保钢管及光纤不承受任何张力；

（3）紧凑的圆型光缆结构一方面大大降低了冰荷、风荷，另一方面确保了短路情况下产生的热量容易从缆内散发；

（4）由于与传统架空地线基本一致，使光缆的架设非常方便；

（5）按照IEEE1138、IEC1396规范和相关国际标准，光缆和相关配套金具通过了苛刻的试验。

1.3 中心钢管式结构

（1）光纤∶采用高质量、带色标光纤，使其易于识别；

（2）不锈钢钢管∶根据钢管尺寸可分为五大类钢管，每类钢管中单根钢管可容纳的最大光纤数有所不同∶2.6/3.0mm中心线钢管可容纳最大芯数24芯；2.85/3.25mm中心线钢管可容纳最大芯数30芯；3.0/3.5mm中心线钢管可容纳最大芯数36芯；3.2/3.8mm中心线钢管可容纳最大芯数 48芯；3.4/ 4.0mm中心线钢管可容纳最大芯数60芯。光纤被松套于钢管之内，并被钢管内充满的防水复合物包围；

（3）铝包钢线（ACS）∶优质铝包钢线作为外层之一，并于铝包钢线表面和其间隙覆盖油脂，用于防腐；

（4）铝合金线（AA）：优质铝合金线作为外层之一，与铝包钢线一起紧密胶合于钢管上。

2 我国35kV线路的特点

2.1 线路附近存在着较高的工频电场和磁场，将引起包括静电耦合电流#感应电压和感应能量所产生的电磁影响。因此，OPGW的维护和接续盒安装位置选择等,都应避免因静电感应造成的人身危险。

2.2 线路架设高度受地面静电场强所控制。因此，线路都被迫远离人、畜活动区、进入高山大岭。杆塔高差较大，达250m左右。架设档距受地形所控制，一般档距在600-800m，最大档距达1200m左右。塔高都超过70-80m，远大于基本风速高度，高空风速要增大1.3-1.4倍，意味着遭受雷击和舞动的概率将增大，一定程度上降低了线路的耐雷水平，增大绕击率和舞动危险度，给线路防雷和防舞动带来不利。

2.3 研究35kV线路的一个重要课题是控制地面场强。影响场强因素很多，如导线对地距离、分裂导线根数和其等价半径、相导线间距及其排列形式等，OPGW、屏蔽线、耦合线等，会减少地面电场强度。

2.4 避雷线的危险影响来源于线路传输容量大、电压高。这就要求OPGW不仅要有良好的电气性能与对侧地线极好匹配，还须进行必要的换位和采用多根横连线在档距中将OPGW、地线、屏蔽线和耦合线连接，以减小雷击避雷线的阻抗，增大电晕的耦合系数，缩小塔头结构，减小导地线档距中央的距离，防止雷直击或绕击导线。

3 目前OPGW结构设计中存在的问题

3.1 结构参数不匹配

铝包钢和铝合金的抗拉强度比为5-2.18倍，弹性模量比为2.59-1.57倍！线膨胀系数比为0.52-0.67倍。目前OPGW结构中铝包钢受力虽大，但使,用应力远低于允许值的93%-37%。而铝合金受力虽小，但使用应力已超过允许值的93%-37%。处于疲劳状态下运行。随着雷击电流引起的瞬时温度上升，铝合金的抗拉强度和屈服点急剧下降，随之造成蠕变破坏。所以，断股的绝大多数是外层铝合金线，断口有不规则的拉断痕迹。

3.2 层、股线间留有空隙

企图以层、股间留有空隙，增大相互滑移产生摩擦来消耗振动的能量，达到增大外层自阻尼性能，这对保护光纤并无实质性的改善，相反变得更坏。当遭雷击时，雷电流向纵深扩散，在途经中的串联间隙（防腐油膏）上产生电弧和串联间隙电阻热，延长了表层电荷向纵、深转移的时间。长时间的串联间隙电弧烧断OPGW外层单丝，对OPGW的股线的伤害是致命。

3.3 铝合金管、铝合金骨架式结构存在的问题

铝合金管、铝合金骨架式结构是原始的不对称结构，将铝包钢置于铝合金丝与铝合金管（架）之间。当遭雷击时，雷电流由表层低电阻铝合金经高电阻铝包钢再到低电阻铝合金管、铝合金骨架，层间电阻极不均匀。

4 案例分析

4.1 事故概述

某变电站1号主变35kV侧A相引线设备线夹弯折处断裂，引线对1号主变油枕靠近A相表面放电，35kV系统瞬时接地短路，造成1号主变差动速断、比率差动保护动作三侧开关跳闸。

电网事故的同时，林中—城头光纤通信中断。当时该地区无雷电，天气晴好，监控系统显示光纤通信中断时间与变电站事故时间相符，排除了OPGW遭雷击的可能性。现场测试，发现有6根光纤断芯，分别是第1、4、7、8、11、12纤芯，断点距城头变电站通信机房光缆出口约216m。经调查，OPGW光纤与引入机房普通光纤的接头点在189m处，因此排除了接续工艺不良造成光纤接头受强电冲击断芯的可能。后经登杆检查，发现在变电站门型架上金属平台处，OPGW有击穿痕迹，外层有4股铝线熔断。

4.2 防范措施

此次电网事故造成OPGW断股故障点在变电站内门型架上。由于与35kV电力线进站终端铁塔只有近百米的距离，相对于线路上整个耐张段OPGW更换，处理起来比较容易。在终端铁塔上增加一个光纤接线盒，更换终端铁塔到门型架接线盒一段100多米的OPGW后，使光纤通信电路恢复正常。

综上所述，由于此次OPGW断股事故是变电站内35kV系统单相接地短路造成的，因此在电力系统接地短路事故不可避免的现实情况下，必须加大OPGW引入线与门型架等尖锐金属构件之间的距离，以避免形成间隙放电的条件，确保OPGW在电网事故中不受波及而中断。

此次更换OPGW的施工时，在门型架下端水泥杆和上端避雷针连接处平台钢板上增加一副固定夹具,保证OPGW与钢板构件有足够(5cm以上)的安全距离，并在引入的OPGW下端与门型架接地线增设连接点，以减少自感压降和互感压降对OPGW的影响，防止类似情况的发生。

5 总结

在OPGW与门型架尖锐金属构件之间的距离足够小的条件下，电网工频接地短路事故导致瞬时电位升高，形成较大的反击过电压，对OPGW间隙放电，造成击穿断股。这应引起相关的设计和施工部门高度重视，并认真探讨电网事故与雷害事故对OPGW造成危害的相同之处和不同之处，采取切实可行的防范措施，对有关的设计和施工规程规范进行完善，以确保OPGW在电力系统中安全稳定运行。

［1］奇旭龙.光纤复合架空地线（OPGW）架空敷设技术探讨[J].中国科教博览，2010（30）.