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電力系統(tǒng)光纖通信-----河南省駐馬店市電業(yè)局 潘瑩玉 |
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一、概述
電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是我國專用通信網(wǎng)中規(guī)模較大、發(fā)展較為完善的專網(wǎng)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)光纖化趨勢進(jìn)程的加速，我國電力專用通信網(wǎng)在很多地區(qū)已經(jīng)基本完成了從主干線到接入網(wǎng)向光纖過渡的過程。 目前，電力系統(tǒng)光纖通信承載的業(yè)務(wù)主要有語音、數(shù)據(jù)、寬帶業(yè)務(wù)、 IP等常規(guī)電信業(yè)務(wù)；電力生產(chǎn)專業(yè)業(yè)務(wù)有保護(hù)、安全自動裝置和電力市場化所需的寬帶數(shù)據(jù)等。特別是保護(hù)和安全自動裝置，對光纜的可靠性和安全性提出了更高的要求。可以說，光纖通信已經(jīng)成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行以及電力系統(tǒng)生產(chǎn)生活中不可缺少的一個重要組成部分。
光纖通信在電力通信中的應(yīng)用最初是沿用電信部門傳統(tǒng)的地埋、管道、架空等方法敷設(shè)普通光纜，構(gòu)成電力光纖通信系統(tǒng)。眾所周知，電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費組成的一個整體。為實現(xiàn)跨區(qū)域、長距離電能的輸送，電力系統(tǒng)建設(shè)了遍及各地的高壓輸電線路；為滿足城鄉(xiāng)廣大民眾生產(chǎn)生活用電需求，又有縱橫交錯、密布街道村莊的輸配電桿路和溝道。可以說，高、中、低壓輸配電線路是目前覆蓋面最為廣大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而且它基礎(chǔ)堅固，較之其它網(wǎng)絡(luò)如電信、廣電網(wǎng)絡(luò)等有著更高的可靠性。因此，如何充分利用電力系統(tǒng)這一得天獨厚的網(wǎng)絡(luò)資源，是長期以來人們潛心研究的一個重要課題。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，到了上世紀(jì)的七、八十年代，一些有別于傳統(tǒng)光纜的附加于電力線和加掛于電力桿塔上的光電復(fù)合式光纜被開發(fā)出來，這些光纜被統(tǒng)稱為電力 特種 光纜。電力系統(tǒng)光纖通信與其它光纖通信系統(tǒng)最大區(qū)別之一就是通信光纜的特別性。 電力特種光纜受外力破壞的可能性小，可靠性高，雖然其本身造價相對較高，但施工建設(shè)成本較低。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前電力特殊光纜制造及工程設(shè)計已經(jīng)成熟，特別是 OPGW和ADSS技術(shù)，在國內(nèi)電力特殊光纜已經(jīng)開始大規(guī)模的應(yīng)用，如三峽工程中的長距離主干OPGW光纜線路等。特種光纖依托于電力系統(tǒng)自己的線路資源，避免了在頻率資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容等方面與外界的矛盾和糾葛，有很大的主動權(quán)和靈活性。
二、 電力 特種 光纜的種類
電力特種光纜泛指 OPGW(光纖復(fù)合地線)、 OPPC(光纖復(fù)合相線)、MASS (金屬自承光纜)、 ADSS(全介質(zhì)自承光纜)、ADL(相/地捆綁光纜)和GWWOP(相/地線纏繞光纜)等幾種。 目前，在我國應(yīng)用較多的電力特種光纜主要有 ADSS和 OPGW。
1、光纖復(fù)合地線——OPGW(Optical Ground Wire)
OPGW又稱地線復(fù)合光纜、光纖架空地線等，是在電力傳輸線路的地線中含有供通信用的光纖單元。它具有兩種功能：一是作為輸電線路的防雷線，對輸電導(dǎo)線抗雷閃放電提供屏蔽保護(hù)；二是通過復(fù)合在地線中的光纖來傳輸信息 。 OPGW是架空地線和光纜的復(fù)合體，但并不是它們之間的簡單相加。
OPGW光纜主要在500KV 、220KV 、110KV電壓等級線路上使用，受線路停電、安全等因素影響，多在新建線路上應(yīng)用。 OPGW的適用特點是：（1）高壓超過110kv的線路，檔距較大（一般都在250M以上）；（2）易于維護(hù)，對于線路跨越問題易解決，其機(jī)械特性可滿足線路大跨越；（3）OPGW外層為金屬鎧裝，對高壓電蝕及降解無影響；（4）OPGW在施工時必須停電，停電損失較大，所以在新建110kv以上高壓線路中應(yīng)該使用OPGW；（5）OPGW的性能指標(biāo)中，短路電流越大，越需要用良導(dǎo)體做鎧裝，則相應(yīng)降低了抗拉強(qiáng)度，而在抗拉強(qiáng)度一定的情況下，要提高短路電流容量，只有增大金屬截面積，從而導(dǎo)致纜徑和纜重增加，這樣就對線路桿塔強(qiáng)度提出了安全問題。
常見的OPGW結(jié)構(gòu)主要有三大類，分別是鋁管型、鋁骨架型和（不銹）鋼管型。
2、光纖復(fù)合相線——OPPC(Optical Phase Conductor)
在電網(wǎng)中，有些線路可不設(shè)架空地線，但相線是必不可少的。為了滿足光纖聯(lián)網(wǎng)的要求，與 OPGW技術(shù)相類似，在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中以合適的方法加入光纖，就成為光纖復(fù)合相線(OPPC)。雖然它們的結(jié)構(gòu)雷同，但從設(shè)計到安裝和運行，OPPC與OPGW有原則的區(qū)別。
3、金屬自承光纜——MASS(Metal Aerial Self Supporting)
從結(jié)構(gòu)上看，MASS與中心管單層絞線的OPGW相一致，如沒有特殊要求，金屬絞線通常用鍍鋅鋼線，因此結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。MASS是介于OPGW和ADSS之間的產(chǎn)品。MASS作為自承光纜應(yīng)用時，主要考慮強(qiáng)度和弧垂以及與相鄰導(dǎo)/地線和對地的安全間距。它不必像OPGW要考慮短路電流和熱容量，也不需要像OPPC那樣要考慮絕緣、載流量和阻抗，更不需要像ADSS要考慮安裝點場強(qiáng)，其外層金屬絞線的作用僅是容納和保護(hù)光纖。在破斷力相近的情況下，雖然MASS比ADSS重，但外直徑比中心管ADSS約小1/4，比層絞ADSS 約小1/3。在直徑相近情況下，ADSS的破斷力和允許張力卻要比MASS小得多。
4、全介質(zhì)自承光纜——ADSS(All Dielectric Self Supporting)
ADSS光纜在220KV 、110KV 、35KV電壓等級輸電線路上廣泛使用，特別是在已建線路上使用較多。 它能滿足電力輸電線跨度大、垂度大的要求。標(biāo)準(zhǔn)的 ADSS設(shè)計可達(dá)144芯。其特點是：（1）ADSS內(nèi)光纖張力理論值為零；（2）ADSS光纜為全絕緣結(jié)構(gòu)，安裝及線路維護(hù)時可帶電作業(yè)，這樣可大大減少停電損失；（3）ADSS的伸縮率在溫差很大的范圍內(nèi)可保持不變，而且其在極限溫度下，具有穩(wěn)定的光學(xué)特性；（4）耐電蝕ADSS光纜可減少高壓感應(yīng)電場對光纜的電腐蝕；（5）ADSS光纜直徑小、質(zhì)量輕，可以減少冰和風(fēng)對光纜的影響，其對桿塔強(qiáng)度的影響也很小；（6）ADSS采用了新型材料及光滑外形設(shè)計，使其具有優(yōu)越的空氣動力特性。
ADSS光纜主要由纜芯、加強(qiáng)芳綸紗（或其它合適的材料）和外護(hù)套組成。各種各樣的ADSS光纜結(jié)構(gòu)可歸納為最主要的 中心管型和層絞型 2種 。
5、附加型光纜——OPAC
無金屬捆綁式架空光纜 (AD-Lash)和無金屬纏繞式光纜GWWOP（Ground Wire Wrapped Optical Fiber Cable） 光纜有時被統(tǒng)稱為附加型光纜 ——OPAC， 是在電力線路上建設(shè)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的一種既經(jīng)濟(jì)又快捷的方式。
它們用自動捆綁機(jī)和纏繞機(jī)將光纜捆綁和纏繞在地線或相線上，其共同的優(yōu)點是：光纜重量輕、造價低、安裝迅速。在地線或 10 kV/35 kV相線上可不停電安裝；共同的缺點是：由于都采用了有機(jī)合成材料做外護(hù)套，因此都不能承受線路短路時相線或地線上產(chǎn)生的高溫，都有外護(hù)套材料老化問題，施工時都需要專用機(jī)械，在施工作業(yè)性、安全性等方面問題較多，而且其容易受到外界損害，如鳥害、槍擊等，因此在電力系統(tǒng)中都未能得到廣泛的應(yīng)用。 但在國際上，這類技術(shù)并沒有被淘汰或放棄，仍在相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)應(yīng)用。
三 、結(jié)束語
人類對客觀事物的認(rèn)識在發(fā)展，技術(shù)在不斷進(jìn)步， 材料也在日益更新 。作為電力系統(tǒng)通信中最富特色的 電力特種 光纜技術(shù)，也在不斷發(fā)展和完善，新的光纜結(jié)構(gòu)也不斷出現(xiàn)在我們的面前；同時，人們對特種光纜的需求也趨向多元化、高標(biāo)準(zhǔn)。可以預(yù)見， 在未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)，電力特種光纜將在電力通信網(wǎng)中大規(guī)模使用。 我們也完全可以相信，電力特種光纜會有著更加輝煌的明天，在電力通信系統(tǒng)中將繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的重要作用。
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