光纤复合架空地线（OPGW）在输电线路上的应用

郝世广

一、国内外OPGW光纤复合地线发展和公司目前应用概况

1.国内外光纤复合地线发展概述

OPGW复合光纤是兼具地线与通信光缆双重功能的架空地线，从20世纪80年代开始，它以其高可靠性、优越的机械、电气性能及良好的实用性在全球得到了广泛的运用，20世纪末，中国电力系统将其作为电力通信的主要传输媒介加以推广。最近几年来，OPGW复合光纤架空地线在中国电力建设中获得了飞速发展，绝大部分的高压架空线路新建输电线路，都选择了OPGW复合光纤作为架空地线，其光纤芯数也从早期的6-8芯，发展到16-17芯及以上，高的已达到72芯。OPGW复合光纤长度也从当初的几公里、几十公里发展到百公里、数百公里，甚至也出现了一批千公里以上的长距离主干光纤线路。由此看来，OPGW复合光纤虽然目前的价格较贵，约为普通光缆的2-2.5倍，但随着生产技术的逐步成熟和完善，OPGW复合光纤的应用前景将越来越广泛。一些早年建成的高压输电线路，也可通过更换一根架空地线为OPGW复合光纤的方式来实现电网的高度自动化、远动化，同时也为继电保护等专业提供大容量、高速率、高可靠性的通道。

2.公司供电线路OPGW复合光纤应用

在电力特种光缆中，OPGW以其先进的制造技术，较高的使用可靠性而得到用户的信任，得到了广泛地应用。自2014年以来，在电业分公司所属的线路中逐步开始替代普通光缆，2014年淑屯线路避雷线更换改造中完成全线路架设单根光线复合地线工作，2015年12月五屯线路改造中一根避雷线也更换为光纤复合地线，2016年泉东线路大修改造中五矿至二矿段更换了一根光纤复合地线。计划在今后几年时间内，电业分公司所管辖主要供电线路都将架设光纤复合地线，实现了调度与各站通讯信息交流，同时对架空导线起到良好的防雷效果，为供电线路安全运行提供可靠的技术保障。

二、进行OPGW复合光纤的必要性

电业分公司所管辖近15所35kV变电站，40条35kV架空线路。为实现变电站与调度、变电站与变电站的联网通信，公司调动系统进行更新改造，需在各个变电站与公司调度之间架设光缆线路，实现调度室信息化、远动化。

与此同时，电业分公司对所管辖的架空线路进行全面的更新改造工作，其中五屯线路、淑屯线路、泉东线路、九一线路、五牛线路等大部分老旧架空线路避雷线锈蚀严重，须进行避雷线更换改造工作。OPGW光纤复合地线的应用正好取代了避雷线和光缆，实现架空地线的防雷和通讯的兼有的功能，在改造过程将架空线路的一根根避雷线更换为光纤复合地线，既满足了公司调度联网改造的需求，又完成了对架空线路避雷线的改造工作。不仅保障供电线路的耐雷水平，同时为变电站联网改造节约了成本，取得安全经济的双赢效益。

三、OPGW改造方案

1、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的一般外型结构如下图：

2、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击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。

3、OPGW的选择

（1）要考虑满足光纤通信的要求，OPGW首先作为光纤通信上来讲，它必须先满足用户及通信系统所需的光纤（根）数量、类型、允许衰耗（db）数值、光端机的类型等。

（2）OPGW作为普通地线的要求，首先应满足防雷要求：S≥0.012L+1，其次OPGW的外部受力（垂直分量、水平分量、纵向分量）应与一般地线一样必需满足杆塔的荷载条件要求。最后OPGW最大允许短路电流及热稳定方面的要求。

合理选择光纤外护套。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。

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、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。

四、投资效益分析

1.安全效益

光线复合架空地线（OPGW）是光线单元与铠装层组成，既有光纤通信的各种优点，又有输电线路架空地线作用。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。光缆铠装层有良好的抗雷击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，可直接作為架空地线安装在任意跨距的电力杆塔的地线挂点上，减小施工难度，节约了施工成本。它的使用，大大提高了变电站供电的安全性，具有很好的经济和社会效益。

2.经济效益

普通光缆架设费用每公里约4万元，避雷线架设费用每公里约5万元，光纤复合地线架设费用每公里约7.5万元。

电业分公司所管辖的供电线路约300多公里，

全线路架设光缆总费用为：4万元/公里×300公里=1200万元

全线路架设避雷线总费用为：5万元/公里×300公里=1500万元

全线路架设光纤复合地线总费用为：7_5万元/公里×300公里=2250万元

采用光纤复合地线替代光缆和避雷线架设：

可节约建设费用：1200万元+1500万元-2250万元=450万元。

架设光纤复合地线架设同时实现了光缆和避雷线架设的功能，避免了青苗赔偿，工农关系联系等二次费用的发生，可节约改造成本。

五、结论

该成果主要采用OPGW光纤复合地线用作为架空地线，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。