换流站进站OPGW光缆运维探究

王飞，邱桂尧，朱志俊

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局，昆明650217）

0前言

特高压换流站进站光缆一般由光纤复合架空地线和管道光缆组成，OPGW 光缆随进站交流线路同塔敷设，通常OPGW 光缆架设在输电导线顶部，除发挥通信用途外同时起到地线防雷作用，所以OPGW 光缆与其他管道光缆、ADSS架空光缆等相比更容易遭受雷击灼蚀，进站OPGW 光缆引下线及固定金具在设计、安装和维护上尚无统一标准，在运行实践中暴露出较大的问题和隐患，给光缆安全稳定运行带来较大风险[1]。此外，换流站OPGW 光缆承载了大量电网生产实时业务，其安全可靠运行直接影响着线路保护、安稳装置等设备的正确动作，对电网稳定运行具有重要作用。

然而由于施工工艺、人员技能等方面原因，OPGW 进站光缆的接地措施未统一工艺标准或缺乏运维，仍出现进站OPGW光缆中断故障，导致电网安全生产事件，本文根据某电网近年来发生的几次OPGW 进站光缆故障原因，结合反事故措施落实和新工艺应用情况，提出进站光缆运维新策略。

1进站OPGW光缆运维现状

1.1 OPGW进站光缆的运行特点

站内通信光缆运行现状：OPGW 光缆随交流线路进入换流站，沿龙门架引下至接头盒，然后转为管道光缆，从余缆架引出后，外穿镀锌钢管直到地埋通向电缆沟部分，电缆沟内光缆外套硬质PVC管保护，经由电缆沟和竖井进入通信机房[2-3]，余缆架到电缆沟前的地埋部分镀锌钢管半径一般大于2.5 cm,钢管两端一般通过防火泥封堵[4]。很多年代老的变电站，存在多条光缆同路由情况，如：经过同一竖井和电缆沟进入机房。进站光缆运维有以下管理难点：

1）OPGW 光缆定检与主线路检修不同，当输电线路停运开展检修时，OPGW 光缆仍承载业务运行。

2）按照建设产权划分，一般换流站OPGW进站光缆的投资由交流线路侧建设单位负责，建设和运维部门不一致，导致运维界面不清。

3）与输电线路同杆架设的光缆，由输电部门运行管理，光缆的巡视周期按照线路巡视周期开展，其巡视质量和维护要求等均达不到通信专业运维精细程度。

1.2 OPGW进站光缆故障类别

分析OPGW 进站光缆中断的因素，按照故障类别总结起来主要有以下几种：

1）OPGW 进站光缆雷击或静电灼伤导致光缆断股。这类因素主要是施工标准和金具质量问题，导致光缆的接地方式和固定效果不佳等，主要发生在多雷落季节和地区。

2）外力破坏因素。主要是违规操作，不清楚光缆路由情况下或存在老旧光缆未拆除，现场标识信息错误，蛮力施工导致光缆误断，主要发生在站内交叉作业面。

3）外部环境因素，如钢管封堵进水问题。这类问题主要是由于巡视不到位，施工质量问题或者封堵防火泥干裂，导引光缆钢管封堵处理不好。

4）技术支撑因素。缺乏光缆现场处置方案或对方案内容不熟悉，班组未对光缆故障案例进行学习和总结，人员的现场处置技能水平不足，增加光缆故障抢修及处置时间。

2 OPGW进站光缆典型故障原因分析

2.1安装与施工

进站光缆由线路施工单位架设至站内，监理和施工人员对线路施工规程较熟悉，但是对光缆施工的要求不甚了解，造成光缆施工同线路地线施工工艺一致，光缆接地方法未落实反事故措施要求，出现施工后未依照规定悬挂标识或实施双路由敷设等问题。

2.2反击过电压

反击过电压指接地导体由于接地电阻过大，通过雷电流时，地电位可升高很多，反过来向带电导体放电，而使接地线附近的光缆过电压。产生的原因有：

1）接地装置因散流而电位升高；

2）短路电流或雷电流在导线上产生电阻压降、自感压降和互感压降；

3）高电位通过某些电容传递时造成的电压变化[5-7]。电网接地短路时的瞬时电位和受到雷击时对接地网冲击电位的作用非常相似，会使相关设备和导线受到反击过电压的作用，导致龙门架上的接地引下线电位同时升高，光缆外股金属瞬间升温[8]。

引用不同雷电流参数对断股影响的试验数据分析，雷击断股与连续电流幅值和持续时间有密切关系[9]。铝合金和铝包钢绞线在两种连续电流作用下都有断股现象发生。两种模拟雷击电流对铝合金材料的断股影响均比对铝包钢材料更明显；电流持续时间保持基本不变时,电流幅值越高，烧损情况越严重。

2.3间隙放电

进站OPGW 光缆沿龙门架引下后，由于龙门架的钢结构存在法兰盘凸起，导致此处与光缆引下线本体间隙较小，该处极易发生间隙放电，结合间隙距离与工频击穿电压的关系曲线，图1所示。当间隙达到一定距离，换流站发生单相接地短路，在门型金属构架上产生地网反击过电压，达到一定电流幅值，将会通过间隙对紧邻的OPGW 产生放电，从而使光缆外层绞线烧熔断股[9]。

图1放电间隙的工频击穿电压与间隙距离的关系

综上分析，为提高进站光缆运行可靠性，我们结合职工创新项目，采用新工艺，提出换流站进站OPGW 光缆运维实施策略。

3进站光缆安全运维实施策略

3.1新技术进站光缆接地效果

某电网公司在变电站OPGW 光缆引下及接地成套装置的研究已取得一定成果，该成果完全适用于特高压换流站。本文提出OPGW 进站光缆引下及接地示意如图2所示。

3.1.1光缆进入门型构架部分

光缆在门型构架引下时，引下线顶端采用并沟线夹将接地线与光缆固定，另一端与门型金属构架的接地端子可靠固定[10-11]。如图3 所示，便于线路方向来的电流能够较好引入站内接地网。

图2变电站OPGW 引下及接地示意

图3变电站OPGW 引下及接地示意

3.1.2光缆引下及金具安装

固定引下光缆的线夹升级改成采用针式绝缘子加镀锌抱箍组合而成，抱箍材质满足电力标准，较传统的绝缘垫片和不锈钢带固定OPGW 引下线方式更牢固耐用，绝缘有效距离更大，如图4示意。

图4 OPGW 引下绝缘金具示意

根据规程“光缆引下线应每隔1.5 m ～2 m安装一个绝缘金具，保证引下光缆与杆塔或构架本体间距不小于50 mm”，安装后光缆引下时能够保证顺直，由于绝缘子长度在100 mm左右，即使门型构架连接处的法兰盘也能保证

引下线与门型构架金属部分间距大于5 cm,以避免风摆造成OPGW 光缆受损。

3.1.3余缆架及接地刀闸

非金属余缆架采用交叉盘设计，固定余缆的模块采用使用寿命大于25 年的复合树酯材料，由于全绝缘，OPGW 余缆与缆叉之间的感应电得到有效控制，余缆架背架使用镀锌抱箍固定在离地2～2.5 m 高度的门型架上，余缆固定采用全绝缘限缆栓，替代铁丝和不锈钢带的捆绑功能，从根本上解决了放电、电蚀造成的断股问题。余缆光缆按照弯曲半径大于光缆直径的40 倍的要求，整齐有序的盘绕在余缆架中，避免交叉扭曲受力，整套装置安装方便，牢固美观，也方便运维和检修，余缆盘安装后效果如图5所示。

图5余缆架及接头盒示意

图6接地刀闸安装示意

余缆架的背部安装固定的接地刀闸，进站OPGW 光缆引下线末端采用接地线连接接地刀闸，进而与变电站接地网连为一体，接地刀闸结构如图6所示。

为提高接地引流效果，应使用与OPGW 截面积相同接地线，使用异型并沟线夹将光缆引下线与接地线相连，安装位置分别在OPGW 引下线进接续盒前10 cm 处和到余缆架前40 cm左右，隔离开关进线端用接地线连接，开关出线端与门型构架下部用接地线连接，并将接地线牢靠的固定在接地端子上，运行时隔离开关处于闭合状态。当站内需要测量接地电阻时，防止额外的接地点存在，应将隔离开关断开，改变以前需要爬上构架手动断开接地线方式。

3.1.4地埋镀锌钢管封堵

采用专制封堵堵头和专用硅橡胶（环境使用温度-60°～+250°）对导缆管进行封堵。封堵工艺见图，如图7所示。

图7防进水装置安装效果图及内部构造

3.2导引光缆防外力破坏运维措施

1）在引下线采用技术工艺改造绝缘水平基础上，同时应采取有效的管理措施方式，对站内运行人员开展光缆路由交底，避免盲目许可开工导致的光缆破坏。

2）导引光缆进入机房路径应满足双路由条件，原则上进入通信机房的主、备光缆应按沿站内不同电缆沟和电缆竖井敷设[12]。

3）地埋光缆路径上方，应附有明显的标识和警醒标牌，可避免站内交叉作业施工导致的光缆误断情况发生。

4）加强站内引下光缆的巡视，根据变电人员巡视设备周期，委托开展光缆引下线部分巡视，通信人员每季度开展电缆沟敷设光缆巡视。

5）完善光缆现场处置方案，适当开展光缆故障应急演练，提高人员抢修技能。

4结束语

为了解决OPGW 进站光缆引下线运维中间隙放电、雷电击穿等问题，在OPGW 进站设计和施工时通信人员和线路人员应加强沟通，做好技术交底，在源头上杜绝隐患发生。同时，双方应按照规范要求做好光缆验收工作，积极通过改进工艺，提升光缆与门型构件固定效果，达到有效绝缘。管理上站内变电人员应熟悉光缆的路由走向，涉及光缆附近的施工应加强与通信专业的沟通，避免盲目施工[13]。

本文通过研究分析站内OPGW 光缆引下线及接地出现典型故障，提出管理和技术方面的改进方法，积极推行利用新工艺、新技术减少光缆引下线接地问题，文中介绍了光缆引下线采用改进工艺的抱箍来固定，研究复合绝缘材料制造余缆架，并将光缆接续盒固定在余缆架背盘上，余缆架接地线处增加接地刀闸，形成余缆架、接头盒和接地刀闸的成套装置。通过对光缆引下线固定成套装置的改造，有效固定光缆引下线，保证光缆和门型架的间隙距离,提升OPGW 光缆防雷和绝缘效果，又有利于换流站接地电阻的方便测量，提高换流站OPGW 光缆运维水平，确保通道安全畅通。