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ADSS电力特种光缆使用剖析

利用架空电力线路走廊,在线路杆塔上进行架设,是一种非常经济的光缆敷设方式。目前,在架空输电线路上架设光缆主要有两种形式:光纤复合架空地线(OPGW)和全介质自承式光缆(ADSS)。新建的电力线路上通常

光纤通讯已成为电网建造和电网改造的一个重要组成部分。光纤通讯容量大,抗干扰功能好,不光能够满意电力体系中通讯及自动化的需求,并且能够将充裕的容量提供给社会。光纤通讯既能够进步电网的供电可靠性,也能够获得杰出的经济效益。

运用架空电力线路走廊,在线路杆塔上进行架起,是一种十分经济的光缆敷设办法。现在,在架空输电线路上架起光缆首要有两种方式:光纤复合架空地线(OPGW)和全介质自承式光缆(ADSS)。新建的电力线路上一般选用OPGW,ADSS常用于已建成的电力线路上。ADSS光缆相对OPGW出资较小,可在电力线路不停电状态下架起,规划施工、保护等也较便利,已在建成的电力线路上得到广泛的运用。

ADSS光缆的适用范围

关于新建或已建成的220kV及以上的高压输电线路,且作为通讯干线走廊的,为确保通讯线路与输电线路运转寿数(30年以上)的匹配性,从光纤通讯的可靠性、施工和保护等方面考虑,工程人员应挑选OPGW,220kV及以上的干线输电线路不宜选用ADSS光缆。

关于已建成的220kV及以下的输电线路,特别是区域变电所间的通讯,能够考虑选用ADSS光缆。工程人员首先应考虑现有电力线路上架起ADSS光缆的可靠性,对电力线路已运转时刻、杆塔的老化程度、原规划规范等条件来进行评价,然后确认架起的可行性。

因为电力线路的规划技能规程多年来已进行过修正、调整和弥补,所以对已运转多年的电力线路杆塔强度的校核难度大,成为架起ADSS光缆的关键问题。总的原则是在不影响电力线路安全运转、不下降可靠性的条件下,方可架起ADSS光缆。因而,笔者主张架起ADSS光缆,应尽量挑选线路杆塔条件较好的电力线路。
在产品方面,国内现在有ADSS光缆的产品和查验规范,如国家规范GB/T18899《全介质自承式光缆》和电力行业规范DL/T788《全介质自承式光缆》,国际上首要有IEEE-P1222《用于架空输电线路的全介质自承式光缆IEEE规范(草案)》和IEC60794-4《光缆第4部分:分规范-沿电力线架起的光缆》。在工程方面,国内有电力行业规范DL/T5344《电力光纤通讯工程验收规范》和DL/T767《全介质自承式光缆(ADSS)用预绞丝金具技能条件和实验办法》,但至今没有老练有用的针对ADSS光缆的线路工程规划规则/规程和规范,所以ADSS光缆装置规划,只能参照现行的电力行业规范DL/T5092《110-500kV架空送电线路规划技能规程》。

ADSS光缆挑选

1.ADSS光缆结构

ADSS光缆的结构分为中心束管和层绞束管两大类,除了一些各方面条件较好的电力线路,一般状况下宜选用层绞束管结构的ADSS光缆。

ADSS光缆中的光纤是以波状导入束管内,然后束管进行绞合,发生绞合余长,光纤具有恰当的余长,确保了光缆接受正常作业的机械负荷时光纤不受力(即光纤零张力规划),也不会添加光纤的损耗。

2.ADSS电气功能

ADSS光缆的类型挑选首先要考虑电气功能要求,即ADSS所能接受的空间感应电场(电位)的巨细,原因是ADSS光缆作业在高压线路导线邻近,导线周围空间存在电磁场,光缆对导线和地之间的%&&&&&%耦合使光缆处于一个空间电位的方位,因雾、露或下小雨时,湿润的污秽在光缆外护套外表构成一个电阻层。在空间电位的作用下,护套外表对铁塔上的光缆接地金具之间流有电流,电流发热构成水分蒸腾,使光缆外护套外表构成小段的枯燥地带,阻断了电流,当枯燥带的电位差到达必定高度时,便发生放电构成电弧,这便是干带电弧。它发生的热能够使交联聚合物逐渐失掉结合力而构成腐蚀,护套会熔成洞。这种现象或毛病称为护套电腐蚀或电痕,严峻时会导致断缆。

ADSS选用何种类型的外护套取决于光缆装置方位的空间电位的巨细,与电力线路的电压等级、杆塔结构、导线安置及相位摆放等多要素相关。

3.ADSS机械功能

(1)力学特性

ADSS光缆的机械强度方面,纺纶承载、缆内纺纶的数量决议了光缆的额外抗拉强度(RTS),单位为kN。
ADSS光缆最大答应张(应)力(MAT)对应于在最恶劣的规划气候条件下光缆所遭到的最大张(应)力,单位为kN或N/mm2。
ADSS光缆的年(日)均匀张(应)力(EDS)对应于在无风、无冰及年均匀气温下的张(应)力,单位为kN或N/mm2。
ADSS光缆的极限运转张(应)力(UOS)可视作缆的过载才能,对应于在短时超越规划气候荷载时缆所接受的张(应)力,单位为kN或N/mm2。
这四个力值之间存在必定的联系且与光缆结构有关,相关规范做出了规则如表1所示。
它们之间的联系又被称为“光纤应变窗”或缆的“应力应变”功能。

(2)张力—弧垂特性

与该特性有关的光缆的机械功能首要包含缆径、缆重、弹性模量和热膨胀系数等。
ADSS光缆具有可变跨距特性,关于同一条光缆,假如气候条件和弧垂不同,它的答应运用档距是不同的,如图1所示。

图1 ADSS光缆可变跨距示意图

依据要架起光缆的电力线路规划气候条件、档距、跨过状况,杆塔的规划运转状况,线路转角、高差等状况,工程人员来确认ADSS光缆的机械功能。一般以电力线路的规划气候条件核算的ADSS光缆张力弧垂表为依据。校核杆塔的强度,添加的负荷首要有风荷载、复冰荷载及不平衡张力;还应校核穿插跨过,依据校核状况,终究确认ADSS光缆自身的机械功能。

操控条件的确认

操控条件(ADSS光缆的电气功能或机械功能)确认是ADSS装置规划中的一个重要环节,联系到线路的安全运转和光缆的运用寿数。它不光与电力线路的运转状况、气候条件有关,还与ADSS自身的机械功能有关,影响到ADSS类型、ADSS的悬挂方位确认(电气功能)、穿插跨过和杆塔负荷所要求的ADSS的张力和弧垂的选取(机械功能)。

1.杆塔条件和空间电位散布

杆塔条件首要包含:杆塔类型和尺度、体系电压、导线类型或外径、导线回路、导线割裂数及割裂间隔、地线类型或外径、相位摆放(双回或同塔多回很重要)。

2.光缆最大答应弧垂的确认

除了机械强度,ADSS光缆的最大答应弧垂取决于光缆弧垂最低点与地上(或交越物)的最小间隔与悬挂点方位(或高度),悬挂点方位规划与该点的空间电位直接相关。

依据相关规程或工程对光缆弧垂最低点与地上的最小间隔的要求,能够求得光缆的最大答应弧垂。工程人员应该清晰:这是工程重要的操控条件之一。

3.光缆的张力—弧垂—跨距特性

核算张力—弧垂—跨距特性需求有规划气候组合条件和光缆的初始装置弧垂两个条件。表2给出某一标准的缆当初始装置弧垂为1%时在两个气候条件下的核算实例。
依据表2,可有如下成果。

(1)单从年均匀均应力受限(即EDS操控)来考虑,该缆的最大跨距小于500m,因它在500m时的应力为540.2kN/mm2,超越了光缆自身的目标512.5kN/mm2。

(2)同理,单从MAT操控来考虑:气候条件A(覆冰15mm)时最大运用跨距小于450m;气候条件B(覆冰10mm)时最大运用跨距可达550m。

(3)若一起以最大答应弧垂别离为12m或16m操控,则在气候条件A下别离小于350m或小于450m;在气候条件B下别离小于450m或600m。这样,就引出了一个ADSS光缆的“实践运用档距”的概念。

用相同的核算办法,改动初始装置弧垂能够得出如表3所示的某一标准ADSS光缆的实践运用档距表。

从表2和表3可知,ADSS光缆的装置规划要考虑多个要素。ADSS的弧垂及张力取决于线路的重要穿插跨过和杆塔结构的强度,两者互相制约。当跨过或杆塔结构要求ADSS挂点时,电场强度的散布就或许对ADSS光缆晦气,依据电场散布确认的挂点方位,或许又晦气于杆塔的强度和跨过及线间隔离要求的确认。

4.ADSS最大运用张力

ADSS的最大运用张力要依据原电力线路杆塔的规划荷载来确认,在杆塔负荷答应的条件下,进步张力有利于穿插跨过的完成,但或许使缆的有用运用跨距减小(操控条件转变为缆的EDS受限)。

工程人员应依据不同耐张段内各档距的跨过状况,确认各耐张段内的最大运用张力。当ADSS依据杆塔结构或跨过等要素要求有必要挂在某个方位时,如110kV线路选在空间感应电场为20kV的地方时,ADSS光缆就不能按常规挑选PE护套。这种状况要依据线路中各耐张段内跨过,杆塔状况确认。

必要时,工程人员经过经济比较,在一条线路上以耐张段为单位,选用不同张力和护套类型的ADSS光缆。
总归,在实践工程规划中,工程人员要结合已建电力线路的实践状况,当上述条件一起出现时,就要正确选定操控条件,使ADSS光缆的装置规划经济、安全、合理。

ADSS的防振和金具

ADSS光缆的强度规划安全系数,应在与所架起的电力线路规划气候条件相一致的条件下确认,依据我国送电线路老练的运转经历,ADSS光缆的规划安全系数不该小于2.5。ADSS光缆与金属绞线相同,受风等环境影响,会发生振荡,长时间的振荡会导致光缆自身和金具的疲惫损坏。因而,ADSS光缆的年均匀运转张力应按不大于ADSS光缆极限拉断力的20%选取,并采纳相应的防振办法。

1.防振办法

现在,防振办法有两种:加装防振锤和螺旋式防振鞭(SVD)。如选用加装防振锤办法,应在装置处环绕必定长度的预绞丝护线条涣散应力。SVD施工便利,因而得到广泛运用,现场和实验室实验标明防振鞭对下降振荡水平十分有用。

SVD应依据规划要求装置,2根及以上的SVD并联或串联均可,一般用并联,一般最大时可并联4根。

业界一般以为,SVD的装置方位对防振作用不灵敏,为了防止防振鞭与金具预绞丝结尾过近发生电弧,振鞭距金具预绞丝结尾的间隔越大越安全。

2.ADSS光缆金具

ADSS光缆金具首要有耐张金具、悬垂金具和接头盒,一般由ADSS光缆厂家配套供货。近年来,国产配套金具已得到了广泛运用,运转状况杰出。

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