光纤复合相线（OPPC）在双分裂导线中的应用

2022-09-26李缔华

机电信息 2022年18期

李缔华

（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南长沙 410007）

0 引言

光纤复合相线（OPPC）是电力通信系统的一种新型特种光缆（图1），其将普通导线中间的一根钢芯替换为具有光通信功能的光纤单元，使导线在正常传输电能的同时还兼具通信功能。由于其特殊的结构特性，OPPC具有通信可靠性高、电能损耗小、线路监控智能化程度高、便于重覆冰区线路导地线融冰等优势。

欧美国家在20世纪80年代首先提出了光纤复合架空相线设计理念，目前国内OPPC光缆主要应用在110 kV以下的单分裂导线的输变电线路中，由于220 kV及以上等级线路一般都采用双分裂及以上的导线型式，因此OPPC鲜少应用在220 kV输变电线路中。为便于OPPC在高电压等级线路中的应用，本文将对OPPC和普通导线构成双分裂导线后在220 kV线路中的应用问题进行相关研究。

1 弧垂不匹配问题

由于OPPC中有光芯单元，难以和同规格普通导线参数做到完全一致，因此采用OPPC和普通导线组成双分裂导线时，尽管架线时可保证弧垂一致，但随着蠕行形变的释放以及气象条件的变化，两根子导线会逐渐出现弧垂差，由于水平分裂的导线设置有间隔棒，可能出现两根子导线不平衡的情况，而弧垂小的子导线将承受另外一根子导线的部分荷重，这可能导致该子导线过载出现损伤。

以某220 kV线路为例，该线路在20 mm重冰区及相邻的15 mm冰区，共计7.417 km范围内采用一根OPPC-24B1-400/50与JL3/G1A-400/50高导电率钢芯铝绞线组成右相导线。两种导线的参数如表1所示。

由于两种导线在参数上的差别，势必无法保证各工况下弧垂一致。根据《110 kV～750 kV架空输电线路施工及验收规范》（GB 50233—2014）的规定，安装间隔棒的220 kV及以下等级线路子导线的弧垂正偏差不得大于80 mm。因此，在选取两根导线应力时，应保证竣工弧垂满足规程要求，同时在最大弧垂工况时弧垂差尽量小。根据工程架线计划，预计架线时当地温度在15 ℃左右，考虑初伸长需降温20 ℃，实际架线气象条件按温度-5 ℃、风速10 m/s、覆冰0 mm考虑。以20 mm冰区最长的耐张段为例，该耐张段总长2.152 km，共计8基铁塔，由于高差较大，为避免悬挂点应力超允许值，该耐张段JL3/G1A-400/50高导电率钢芯铝绞线最大使用应力取98.4 MPa，经过反复计算，选定OPPC-24B1-400/50的最大使用应力为97.2 MPa。在架线初期，导线的最大弧垂情况如表2所示。

最高气温工况时，两种导线弧垂最大，根据所取的最大使用应力计算，此时导线最大弧垂如表3所示。

从表3可以看出，档1和档7的最大弧垂差的计算值超过了验收规范的要求。但由于间隔棒的牵引作用，两者的弧垂差会分布到各个次档距之中，而不会集中体现在档中央的最大弧垂处，因此实际测量的最大弧垂差比理论值均要小。即使如此，弧垂大一侧子导线通过间隔棒的牵扯，会导致另一侧子导线及金具承受较大负荷以及间隔棒处的集中荷载，对长期运行不利。因此，如图2所示，在两端耐张串上各子导线金具上增设一块PT调整板，与已有的DB调整板形成一组级差较小的弧垂调节器，在观测到弧垂出现影响线路运行的差值时，对其进行调整。

2 中间接头盒型式问题

以往的工程中，OPPC的中间接头盒均采用支柱式，具体型式如图3所示，在耐张塔横担的下方塔身增设一个支架，用于放置承托中间接头盒的支柱绝缘子。该方案结构较为复杂，需要特制支柱绝缘子以及根据塔材规格、横担长度定制的支架，支架安装高度也需要逐塔计算确定，因此该方案不便于生产、施工和运维。

中间接头盒采用支撑式结构时，工程实际使用中的情况如图4所示。

为克服这些不足，本文采用了一种悬挂式方案，即将接头盒悬挂于跳线串下端，从而减少了支架以及支撑绝缘子，大幅减少了成本，也降低了施工运维难度。

如图5所示，中间接头盒悬挂于跳线串三角联板的一侧，OPPC通过中间接头盒剥离出光纤后融合，形成光通路，而在接头盒两端用并沟线夹固定的引流线形成电的通路。三角联板另一端悬挂跳线夹，用以承托另一根子导线，并在线夹下设置配重块，平衡由中间接头盒以及引流线导致的重量差。该方案结构安全、简单，运行可靠性高，后期维护方便。