电力系统光纤通信工程应用探讨周凝翠　［摘　要］介绍了4种电力系统专用的特殊光缆。其中，对无金属自承式光缆(ADSS)和架空地线复合光缆(OPGW)的结构、特点、在工程应用中必须注意的问题，以及在不同工程中如何选择光缆进行了详细的论述，对光纤通信工程传输衰减设计也作了介绍。
　［关键词］光缆结构特点；工程应用探讨；传输设计介绍
　［中图分类号］TN929．11　［文献标识码］A　［文章编号］1006-3986（1999）04-0037-04DiscussionontheEngineeringApplicationsof
Fiber-opticCommunicationInElectricPowerSystemZHOUNing-cui
（HubeiElectricPowerCcompanyHubeiWuhan430077,China)Abstract:　Fourkindsofspecialopticalfiberusedinelectricpowersystemareintroduced.ThestructuresandcharacterisiticsofADSSandOPGW,someproblemsinengineeringapplicationandhowtochooseopticalfibercableindifferentprojectsarediscussedindetails.Thedesignonopticalfibertransmissionattenuationisalsointroduced.
Key　words:　Opticalfibercable’sstructuresandfeatures；Engineeringapplication；Designoftransmissionattenuation　　电力系统有强大的电力网，遍布全国的城市和农村，借助于电力线路及杆塔建设光纤通信网是完全可行的。并且可以为发展电网自动化和新型继电保护提供宽频通道。目前，电力系统的城网和农网改造也为电力通信的发展带来了极好的机遇，许多省、地(市)电力局和县电力局都纷纷建设光纤电路，为实现宽带综合业务数字网(B-ISDN)做好充分准备。现就电力系统专用的几种特殊光缆的特点、架设方式，城网改造中光缆选择应用时必须注意的问题，及光纤的传输衰减设计等几个方面作一探讨。1　电力系统专用的几种特殊光缆　　电力系统专用的特殊光缆有4种：无金属捆绑式光缆(AD-Lash)、无金属缠绕式光缆(GWWOP)、无金属自撑式光缆(ADSS)、架空地线复合光缆(OPGW）。
　　无金属捆绑式架空光缆(AD-Lash)和无金属缠绕式光缆(GWWOP)是在电力线路上建设光纤通信网络的一种既经济又快捷的方式，它们用自动捆绑机和缠绕机将光缆捆绑和缠绕在地线或相线上。它们共同的优点是：光缆重量轻、造价低、安装迅速。在地线或10kV/30kV相线上可不停电安装。它们共同的缺点是：由于都采用了有机合成材料做外护套，因此都不能承受线路短路时相线或地线上产生的高温，都有外护套材料老化问题，施工时都需要专用机械，因此在电力系统中都未能得到广泛的应用。
1．1　无金属自承式架空光缆(ADSS)
1．1．1　ADSS光缆的种类
　　目前世界上ADSS光缆的结构主要有4种类型(见图1)。
　　A型：中心束管式ADSS光缆；
　　B型：层绞式ADSS光缆；
　　C型：分布式增强型ADSS光缆；
　　D型：带状式ADSS光缆。
　　其中A型与B型在电力系统中应用较广泛。图1　几种无金属自承式架空光缆（ADSS）的结构图1．1．2　ADSS光缆的特点
　　采用了具有高弹性模量的高强度芳纶纱作为抗张元件。芳纶纱弹性模量高、重量轻、具有负膨胀系数、有防弹能力。同时光缆几何尺寸小，缆重仅为普通光缆的三分之一，可直接架挂在电力杆塔的适当位置上，对杆塔增加的额外负荷很小；
　　外护套经过中性离子化浸渍处理，使光缆具有极强的抗电腐蚀能力；
　　光缆采用无金属材料，绝缘性能好，能避免雷击，电力线出故障时，不会影响光缆的正常运行；
　　利用现有电力杆塔，可以不停电施工，与电力线同杆架设，可降低工程造价；
　　运行温度范围宽：－40～＋70℃；
　　使用跨距范围：50～1200m。
1．1．3　使用ADSS光缆需注意的特殊问题
　　在电力系统中采用ADSS光缆具有很多优越性，但是根据ADSS光缆多年运行经验和研究发现，在光缆设计时，除考虑光缆挂点的电场强度，杆塔受力等问题外，还应考虑采取措施减少下述2个因素对ADSS光缆造成的损害。
　　（1）“干带电荷”放电现象：光缆在空气污染和雨水作用下表面会形成污层，在不均匀电场中会产生泄漏电流并加热污层。由于污层沿表面分布不均匀，污层被泄漏电流加热也不平衡。在电流密度最大且污层最薄的地方，水分迅速蒸发、变干，电阻增大，沿表面电压分布会随之改变，大部分电压降落在该部分，结果这部分将出现火花放电通道，形成放电电弧。如泄漏电流进一步增大，电弧将逐步拉长而发展成沿光缆表面的闪络，使光缆外护套烧伤、炭化，进而损坏光缆。在光缆靠近杆塔的连接处，电场电压分布变化最大，由于重力和弧垂的作用也使该处污层分布最不均匀，因此是放电最容易发生的部位。“干带电荷”放电现象见图2。图2　“干带电荷”放电示意图　　（2）导线“鞭击”现象：在风力的作用下导线会产生摆动而碰击光缆，由于光缆表面有污层、潮湿等，在导线接触光缆表面污层介质时，会产生放电而灼伤光缆表面，严重时可导致光缆烧损。导线“鞭击”光缆现象见图3。图3　导线“鞭击”光缆现象示意图1．1．4　ADSS光缆工程设计需考虑的问题
　　（1）选择电场强度较小处（≤25kV)作为光缆挂点。工程设计时应将线路资料(线路电压等级、线路回数、导线布列、杆塔结构、路由参数、导线参数等)，线路环境资料(大气温度范围、最大风速、复冰厚度、污染程度等)及光纤芯数等告知光缆生产厂家，以便光缆生产厂家根据杆塔结构做出空间电势分布图，提出光缆在杆塔上的最佳挂点。
　　（2）根据光缆所处电场强度选择光缆外护套材料。当空间电势≤12kV时，光缆外护套采用黑色高密度聚乙烯外护套(HDPE)，此情况一般出现在110kV及以下线路。当空间电势在12～25　kV时，光缆外护套采用黑色高密度抗电痕外护套(AT)，此情况一般出现在110kV以上线路。
　　（3）在污染较重的地区，需对光缆进行特殊处理，减少表面污层形成。路由选择时应尽量避开盐雾污染区。
　　（4）根据导线和光缆的温度特性及运行条件，合理确定光缆挂点及弧垂，尽量避免发生导线“鞭击”光缆现象。同时还要考虑ADSS光缆与其他建筑物、树木和电力线路的最小垂直距离及交叉跨越距离，各种情况的安全距离要求如下：　　对居民区　　　　　　　　　　　　＞6m
　　对非居民区　　　　　　　　　　　＞5．5m
　　跨越房屋屋顶时　　　　　　　　　＞1m
　　跨越树木的树顶时　　　　　　　　＞1．5m
　　对通信线交叉跨越距离　　　　　　＞1m
　　对公路交叉跨越距离　　　　　　　＞6m
　　最大风偏时对建筑物的距离　　　　＞1m
　　对10kV电力线交叉跨越距离　　　　＞2m
　　对35kV电力线交叉跨越距离　　　　＞3m
　　对低压线交叉跨越距离　　　　　　＞1m
　　对铁路交叉跨越距离　　　　　　　＞7．5m
　　对航船桅杆顶距离　　　　　　　　＞1m　　（5）为了安装及维护方便，通过配盘一定要使ADSS光缆的接头位置落在耐张塔上。
1．2　架空地线复合光缆(OPGW)
1．2．1　OPGW光缆的种类
　　OPGW光缆是电力系统特有的一种通信方式，它具有2种功能，其一是作为输电线路的防雷线，对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护；其二是通过复合在地线中的光纤，作为传送光信号的介质，可以传送音频、视频、数据和各种控制信号，组建多路宽带通信网。目前电力系统主要使用以下几种结构的OPGW光缆(见图4)。[1][2]下一页