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一、前言
      近年來，OPPC（全稱：光纖復合架空相線）在我國電力輸電線路上已開始應用，應用的電力線路電壓等級已涉及到220kV、110kV、35kV，而35kV電壓等級電力線路的應用量約占整個應用量的95%，特別是解決了城郊配電網、農村電網等線路無法架設OPGW，架設ADSS光纜又不安全而要建立光通信系統的問題，滿足了城郊配電網、農村電網等線路建立電力監控和光纖聯網的要求。
      從原理上來看，OPPC在各電壓等級的新老線路均可以應用。在一些高雷擊地域，如桿塔頂部架有避雷地線（含OPGW）或OPPC架在最下層，就通信的角度來看，采用OPPC比OPGW的可靠性要更高一些。

二、OPPC的選型
      在電力輸電系統中，三根導線為一回三相送電線路，由于OPPC是替代三相導線中某一相，因此要求OPPC的機械特性和電氣特性要與另二相導線特性匹配，使組建的新三相輸電系統保持原來的輸電特性。
      1、導線規格
      輸電導線規格較多，鋁截面相同的導線，其鋼截面也有不同規格，如常用的標稱鋁截面為185mm²的導線，其鋼截面分別可有10 mm²、25 mm²、30 mm²、45 mm²四個規格。由于鋼截面規格的不同，導線的結構尺寸、單位重量、機械特性和電氣特性均各不相同。表1是標稱鋁截面為185 mm²導線的不同規格參數。

表1  標稱鋁截面為185 mm2導線的不同規格參數（摘取GB1179-83標準）

導線規格	單位	LGJ-185/10	LGJ-185/25	LGJ-185/30	LGJ-185/45
結構圖
結構(根/直徑mm)	鋁	18/3.60	24/3.15	26/2.98	30/2.80
	鋼	1/3.60	7/2.10	7/2.32	7/2.80
計算截面(mm2)	鋁	183.22	187.04	181.34	184.73
	鋼	10.18	24.25	29.59	43.10
	總計	193.40	211.29	210.93	227.83
外徑	mm	18.00	18.90	18.88	19.60
重量	kg/km	584	706	732	848
計算拉斷力	N	40880	59420	64320	80190
計算拉重比	km	7.14	8.58	8.96	9.64
直流電阻	Ω/km	0.1572	0.1542	0.1592	0.1564

      從表1可知，盡管LGJ-185/45和LGJ-185/10的外徑僅相差了1.6mm且直流電阻幾乎相等，然而：
      --它們的計算拉斷力相差近1倍；
      --它們的自重相差近50%。
      這就意味著，它們的電氣特性雖相近但機械性能相差很大。
      2、對應導線規格的OPPC選型
      OPPC的選型設計，要與對應導線規格的技術特性相匹配。才能使含有OPPC組建的三相輸電系統具有相同的機械、電氣性能和足夠高的穩定性。
      以LGJ-185/30導線規格為例，選型設計對應的OPPC如表2。
      為使對應導線規格所選型設計的OPPC具有與導線良好的匹配性，避免導線參數計算與OPPC參數計算時的差異，宜用OPPC的計算方法對導線進行重新驗算，并將驗算結果作為OPPC的選型設計依據，從而達到計算方法的一致性、得到的OPPC與導線的匹配性最佳。

表2  對應導線規格的OPPC技術參數

導線規格		單位	LGJ-185/30 (驗算數據)	OPPC-24B1-185/30
結構圖
結構(根/直徑mm)		鋁	26/2.98	27/2.85
		鋼 (鋁包鋼線)	7/2.32	1/2.60+5/2.50+1/2.50(24B1)
計算截面(mm2)		鋁	181.34	178.62
		鋼(鋁包鋼線)	29.59	29.85(ACS)
		總計	210.93	208.48
外徑		mm	18.88	19.00
重量		kg/km	732	705
計算拉重比(UTS / RTS)		km	9.5 / 8.9	9.9 / 9.3
計算拉力	UTS	kN	68.2	68.6
	RTS		64.5	64.8
熱膨脹系數		10-6/℃	19.0	19.9
楊氏模量		kN/mm2	75.6	69.6
MAT (40%RTS)		N/mm2	122.3	124.3
EDS (18% ~ 25%RTS)		N/mm2	55.0~76.4	55.9~77.7
直流電阻(20)		Ω/km	0.151	0.152
允許載流量*	40℃~60℃	A	276.0	275.0
	40℃~70℃		415.5	414.3
	40℃~80℃		521.4	520.1
注：*允許載流量計算條件；計算風速：0.5m/s，輻射散熱系數: 0.90，吸熱系數：0.90，日照強度：1000W/m2

      從表2可知，所設計選型的OPPC與對應的導線LGJ-185/30可較好地匹配：

      --外徑比導線增大僅0.12mm，幾乎完全相等；
      --重量比導線輕，減小了對桿塔的荷載；
      --計算拉斷力與導線幾乎完全相等；
      --允許載流量與導線幾乎完全相等。
      但是，除了機械、電氣的匹配，如果有必要，還要進行“應力—弧垂”性能的匹配。
      尤其是老線路改造工程，因原有的導線已工作多年趨于穩定，換上去的新線（OPPC）除了會有初伸長還會有蠕變伸長，尤其要關心的是OPPC在最高工作溫度時的弧垂。
      用相同的條件計算了原導線在EDS=20%RTS和OPPC在EDS=18%RTS下的應力—弧垂特性，在各工況下的應力均滿足要求。
      以導線在該工況下的弧垂量設為“0”基準點，將相對應的OPPC弧垂量與之比較，“-”表示弧垂量減小，“+”表示弧垂量增加，計算結果列于表3，圖1給出了弧垂變化曲線。

表3  導線在20%RTS和OPPC在18%RTS工況下的弧垂對比（m）

溫度 ℃	檔距100m		檔距200m		檔距300m		檔距400m		檔距500m
	導線	OPPC	導線	OPPC	導線	OPPC	導線	OPPC	導線	OPPC
-40	0	0.00	0	-0.02	0	-0.05	0	-0.06	0	-0.05
-30	0	-0.01	0	-0.02	0	-0.05	0	-0.05	0	-0.03
-20	0	0.00	0	-0.02	0	-0.03	0	-0.03	0	-0.01
-10	0	0.00	0	-0.01	0	-0.02	0	-0.01	0	0.00
0	0	0.00	0	-0.01	0	0.00	0	+0.01	0	+0.03
10	0	0.00	0	+0.01	0	+0.01	0	+0.02	0	+0.03
20	0	0.00	0	+0.01	0	+0.03	0	+0.04	0	+0.06
30	0	+0.01	0	+0.02	0	+0.04	0	+0.05	0	+0.08
40	0	+0.02	0	+0.03	0	+0.05	0	+0.06	0	+0.09
50	0	+0.02	0	+0.04	0	+0.06	0	+0.11	0	+0.11
60	0	+0.03	0	+0.05	0	+0.09	0	+0.10	0	+0.12
70		+0.03	0	+0.06	0	+0.08	0	+0.11	0	+0.13

 
圖1     某OPPC與導線的弧垂配合圖

      從表3和圖1中可看出：導線在20%RTS和OPPC在18%RTS時，在-20℃～+70℃范圍，導線和OPPC在各檔距下的弧垂基本吻合。
      這樣的結果看似令人滿意，然而這僅是年平均條件下的結果，考慮到出現設計氣象條件最大值和OPPC在安裝、運行時的蠕變伸長，再考慮到該主供線路送電滿負荷和其中有兩檔超過500m的大檔距，OPPC在高溫下的弧垂有過大的危險。
      為此，計算了OPPC在EDS=19%RTS時的應力—弧垂特性，其結果是：在各工況下的應力均滿足要求的前提下，OPPC在各檔距下的弧垂均略小于導線的弧垂，相當于降溫10℃～15℃。這樣的最終結果才是真正令人滿意的。

三、OPPC選型設計中考慮的問題
      1、光單元規格和光纖芯數
      光單元中的光纖芯數與不銹鋼管的尺寸密切相關，如要求OPPC的光纖芯數為24芯，其不銹鋼管的外徑尺寸宜為2.50mm，該尺寸的不銹鋼管收納24芯光纖己為最大芯數。
      如要增加光纖芯數，則需要采用兩根不銹鋼管或放大不銹鋼管尺寸，此時的OPPC的結構就要放大，能否滿足三相輸電線的匹配性和穩定性要重新進行核算。
      2、結構材料
      OPPC光纜的承載面積材料主要是電工鋁線、鋁包鋼線。
      鋁包鋼線不但承擔機械強度特性，還承擔一部分電氣特性，一般情況下鋁包鋼線的導電率取20.3%IACS 規格。
      3、對光纖單元（不銹鋼管）的保護
      在OPPC中，不銹鋼管光纖單元是建立電力光通信系統的主要部件，要避免股線絞合時受到擠壓，影響光纖在運行時的光傳輸性能穩定性。因此在結構設計中經常會用與不銹鋼管不等徑的股線進行絞合。不銹鋼管尺寸越大，其不等徑絞合股線的尺寸比例就越大。
      4、對OPPC盤長的考慮
      由于OPPC本身就是導線，施工中受到滑輪個數和張力的限制，也從方便施工角度考慮，建議線路設計方在確定盤長時盡量考慮在5000m以內較為合適。

四、OPPC的架設
      1、OPPC的架設位置
      為了便于OPPC的日常維護，OPPC的架設位置一般選擇較為方便的相線位置。圖2所示幾種桿塔架設OPPC的建議安裝位置。

圖2   三種較為常見的桿塔以及OPPC建議架設位置

      2、OPPC的架設
      OPPC是一種光纖復合架空導線，其架設的基本原則與導線架設是一致的，但考慮纜中含有相對脆弱的光纖等因素，OPPC施工以單盤為原則，架設張力建議控制在不超過20%RTS并嚴格禁止多盤OPPC串連施工。
      OPPC的牽引端應采用牽引網套+退扭器，如圖3所示。

圖3   牽引網套、牽引端的安裝方式

      3、OPPC的安裝金具
     OPPC的安裝金具主要采用預絞絲方式。金具尾端與絕緣子連接件相連，如圖4所示。

圖4   耐張金具以及與絕緣子的連接

      在新建線路上，耐張金具所連接的絕緣子與另二根導線的絕緣子是相同的。而在老線路上架設OPPC時，原線路上的絕緣子可以充分再利用。
      4、OPPC的光電分離
      OPPC的光電分離主要在接頭盒位置進行，OPPC進入接頭盒完成光纖的接續，導線的輸電連續通過跳線完成，如圖5所示。

圖5  OPPC的光電分離連接方式

      5、OPPC的進站
      由于OPPC是帶電的，而光電分離一般在接頭盒的位置上完成。OPPC進入變電站的入站支架上有時很難安裝OPPC的接頭盒。所以在一般情況下，OPPC往往在線路的始端桿塔和終端桿塔上完成光電分離，即在線路的始端桿塔和終端桿塔上OPPC與ADSS光纜連接完成光纖接續，通過跳線完成電能的連接傳輸，如圖5左所示，圖6為進站方式。

圖6   OPPC的進站方式

五、OPPC的溫度檢測功能
      OPPC在傳輸電能時與導線一樣會產生溫度，在一定的范圍里，溫度與承載的電流量基本上成比，也即溫度變相地反映了電流量的大小。另外，導線本體溫度的高低會引起導線弧垂的變化。通過OPPC中的分布式光纖溫度檢測功能，可以實時檢測導線的本體溫度，進而為科學調配電流量并實時掌握導線的弧垂變化。

六、OPPC在高雷擊地域的應用
      OPGW作為地線和通信雙功能在電力通信系統中已發揮著積極的作用，但在高雷擊地域，OPGW不可避免會遭受到雷擊的損害。OPPC是一種帶光纖的特種導線，由于安裝在導線的位置上，不易遭受雷擊的損害，所以在高雷擊地域應用OPPC引起了各方的關注。圖7為高雷擊地域應用OPPC的安裝示意圖。

圖7  高雷擊地域OPPC應用示意圖

七、結束語
      應用OPPC可以解決OPGW易遭受雷擊、ADSS光纜遭受電腐蝕等諸多問題，更重要的是為電力通信系統提供了新的光纖傳輸媒介，使電力通信光纜的選擇余地更大廣泛。目前電力光纜已從桿塔的頂部、腰部、膝蓋三位置均有響應的光纜供選擇。OPPC的功能還在不斷擴大，不僅具備電能輸送、光通信，還具備導線溫度檢測、導線融冰，帶電接頭盒防竊等諸多優勢，隨著應用技術的不斷提高，OPPC的多功能將逐一得到挖掘。
      我國的OPPC應用剛起步，多用于35kV及以下電壓等級的電力線路中，在110kV和220kV系統中也開始應用。
      由于缺少相應的標準和規范，OPPC沿用了OPGW的結構設計方法。雖然OPPC的結構與OPGW雷同，但從功能到應用環境有原則區別，而且多屬老線路換線工程。OPPC的結構設計與OPGW有相同和相似的方面，也有不同的方面。OPPC結構設計應該滿足導線的一切性能，簡單套用OPGW結構設計方法是不夠的，在結構設計時應用相同的條件和計算方法計算并滿足配合導線的允許載流量要求。
      如OPPC用于老線路換線工程，必須與原有導線配合，除了電氣性能的配合，還要考慮到新架設的OPPC因蠕變伸長和在最高工作溫度下的弧垂應與原有導線的配合。