【漲姿勢】電力系統(tǒng)光纖通信線路常用光纜知識大全

　　1、概述

　　1.1什么是光纖通信

　　光纖通信是以光波為載體，以光導纖維為傳輸媒質(zhì)，將信號從一處傳輸?shù)搅硪惶幍囊环N通信手段。

　　1.2光纜通信的優(yōu)點

　　光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點：它傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長;線徑細、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用;絕緣、抗電磁干擾性能強;還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優(yōu)點，可在特殊環(huán)境上使用。

　　1.3光纖通信在電力系統(tǒng)中應用發(fā)展

　　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)絡光纖化趨勢進程的加速，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)務主要有語音、數(shù)據(jù)、寬帶業(yè)務、IP等常規(guī)電信業(yè)務;電力生產(chǎn)專業(yè)業(yè)務有保護、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?？梢哉f，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、架空等方法敷設普通光纜，構(gòu)成電力光纖通信系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進步，到了上世紀的七、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)模的應用，如三峽工程中的長距離主干OPGW光纜線路等。特種光纜依托于電力系統(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。

　　電力系統(tǒng)有強大的電力網(wǎng)，遍布全國的城市和農(nóng)村，借助于電力線路及桿塔建設光纖通信網(wǎng)是完全可行的。并且可以為發(fā)展電網(wǎng)自動化和新型繼電保護提供寬頻通道。目前，電力系統(tǒng)的城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)改造也為電力通信的發(fā)展帶來了極好的機遇，許多省、地(市)電力局和縣電力局都紛紛建設光纖線路，為實現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)做好充分準備。

　　2、常用電力光纜

　　

 

　　2.1 GYFTZY非金屬阻燃光纜

　　

 

　　GYFTZY非金屬阻燃光纜(一般電力光纜采用層絞式)嚴格來說不屬于我們電力光纜用的特種光纜。但我們電力光纜線路進變電站時，變電站具有強電的場合，同時對防雷性及阻燃型要求很高，所以就需要采用非金屬材料、阻燃性好的光纜，所有我們在進變電站段一般會采用GYFTZY非金屬阻燃光纜?？赡苡腥藭f，我看可以采用ADSS全介質(zhì)自承式光纜，根據(jù)ADSS全介質(zhì)自承式光纜的使用條件也適用于雷電區(qū)，強電區(qū)，但相對于GYFTZY非金屬阻燃光纜普通光纜，成本要高，性價比不高。

　　我們先通過GYFTZY的字母了解該光纜的性能，GY為通信用室外光纜;F為非金屬加強件;T為填充式阻水;Z為阻燃;Y為聚乙烯護套。通過以上知道其技術(shù)特點為阻燃護套，松套管內(nèi)填充特種油膏，對光纖進行關(guān)鍵性保護，全截面阻水結(jié)構(gòu)，確保光纜良好的阻水防潮性能，高模量玻璃纖維增強塑料棒(FRP)中心加強構(gòu)件，光纜為全介質(zhì)(非金屬)結(jié)構(gòu)，重量輕，敷設方便，抗電磁能力優(yōu)良，適用于電力系統(tǒng)及多雷地區(qū)。本光纜在站內(nèi)一般穿管方式敷設。最小彎曲半徑敷設時20倍光纜外徑;敷設完成后工作時10倍光纜外。

　　2.2 ADSS全介質(zhì)自承光纜

　　

中心管式

　　

                                          

層絞式

　　ADSS全介質(zhì)自承式光纜(AllDielectricSelf-SupportingOpticalFiberCable，簡稱ADSS光纜)，ADSS光纜在220kV、110kV、35kV電壓等級輸電線路上廣泛使用，一般用于已建線路上。全介質(zhì)即光纜所用的是全介質(zhì)材料，自承式是指光纜自身加強構(gòu)件能承受自重及外界負荷。這一名稱就點明了這種光纜的使用環(huán)境及其關(guān)鍵技術(shù)：因為是自承式，所以其機械強度舉足輕重;使用全介質(zhì)材料是因為光纜處于高壓強電環(huán)境中，必須能耐受強電的影響;由于是在電力桿塔上架空使用，所以必須有配套的掛件將光纜固定在桿塔上。

　　由于ADSS光纜是與高壓電力線同路架設，所以其表面除要求與普通光纜一樣抗紫外線輻射之外，還要求能長期經(jīng)受高壓強電環(huán)境的考驗。光纜與高壓相線及其與大地之間的電容耦合會在光纜表面產(chǎn)生不同的空間電位。在雨雪冰霜等氣象環(huán)境及塵垢作用下，電位差在潮濕污穢的光纜表面局部引起漏電流，產(chǎn)生的熱效應使光纜表面部分區(qū)域水分被蒸發(fā)，在蒸干的瞬間，漏電流中斷從而產(chǎn)生電弧和較大熱能，積累的熱能會灼傷光纜表面，形成象樹枝狀的痕跡，這就是所說的電痕。天長日久外護層老化受損，由表及里，芳綸紗老化機械性能降低，最終就會出現(xiàn)光纜斷裂。主要從兩方面來解決這個問題。一是采用專用耐電痕護套料來擠制芳綸紗外的外護層，即采用AT耐電痕護套來減少強電對光纜表面的電痕腐蝕;另外通過專業(yè)軟件對電力桿塔上的空間電位分布進行計算并繪制出電場強度分布圖，根據(jù)這一科學依據(jù)來確定光纜在桿塔上的具體懸掛點，這樣來避免光纜受更強的電場作用。ADSS光纜在不同的電力路線采用不同的護套，最常見的ADSS護套有兩種，PE護套和AT護套。PE護套，普通的聚乙烯護套，用于350KV及以下電力線路。AT護套，抗電痕護套，用于110KV及以上電力線路。

　　2.3 OPGW光纖復合地線

　　

 

　　OPGW光纜，OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire(也稱光纖復合架空地線)。把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中，用以構(gòu)成輸電線路上的光纖通信網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)形式兼具地線與通信雙重功能，它具有兩種功能：一是作為輸電線路的防雷線，對輸電導線抗雷閃放電提供屏蔽保護;二是通過復合在地線中的光纖來傳輸信息。OPGW是架空地線和光纜的復合體，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，多在新建線路上應用。OPGW光適用高壓超過110kV的線路，檔距較大(一般都在250m以上);易于維護，對于線路跨越問題易解決，其機械特性可滿足線路大跨越;OPGW外層為金屬鎧裝，對高壓電蝕及降解無影響;OPGW在施工時必須停電，停電損失較大，所以在新建110kV以上高壓線路中應該使用OPGW;OPGW的性能指標中，短路電流越大，越需要用良導體做鎧裝，則相應降低了抗拉強度，而在抗拉強度一定的情況下，要提高短路電流容量，只有增大金屬截面積，從而導致纜徑和纜重增加，這樣就對線路桿塔強度提出了安全問題。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。

　　2.4 OPPC光纖復合相線

　　

 

　　光纖復合架空相線OPPC(OpticalPhaseConductor)是一種新型的電力特種光纜，是將光纖單元復合在相線中的光纜，具有相線和通信的雙重功能，OPPC光纜的設計適用任何新建的中低壓輸電線路，主要用于110kV以下電壓等級線路，尤其是35kV以下的配電線路，有些是可不架設地線的，因此不可能安裝OPGW。在所有的電網(wǎng)中，唯有相線是必不可少的，為了滿足電力監(jiān)控或光纖聯(lián)網(wǎng)的要求，OPPC與OPGW技術(shù)比較接近，在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中以合適的方法加入光纖單元，就成為光纖復合相線。

　　2.5 MASS金屬自承光纜

　　

 

　　金屬自承光纜MASS(MetalAerialSelfSupporting)。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作為自承光纜應用時，主要考慮強度和弧垂以及與相鄰導/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，其外層金屬絞線的作用僅是容納和保護光纖。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。

　　2.6 OPAC附加型光纜

　　無金屬捆綁式架空光纜AD-Lash(AllDielectricLashedCable)和無金屬纏繞式光纜GWWOP(GroundWireWrappedOpticalFiberCable)光纜有時被統(tǒng)稱為附加型光纜——OPAC，是在電力線路上建設光纖通信網(wǎng)絡的一種既經(jīng)濟又快捷的方式。

　　它們用自動捆綁機和纏繞機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10kV/35kV相線上可不停電安裝;共同的缺點是：由于都采用了有機合成材料做外護套，因此都不能承受線路短路時相線或地線上產(chǎn)生的高溫，都有外護套材料老化問題，施工時都需要專用機械，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用。但在國際上，這類技術(shù)并沒有被淘汰或放棄，仍在相當?shù)姆秶鷥?nèi)應用。

　　2.7 光纖復合電纜

　　

 

　　光纖復合電纜主要與OPPC類似，將光纖單元復合與電纜中，讓電纜具有相線和通信的雙重功能。光纖復合電纜有光纖復合低壓電纜OPLC、光纖復合中壓電纜OPMC及現(xiàn)在開始在高壓電纜上使用的光纖復合高壓電纜(如110kV海底電力電纜、220kV海底電力電及部分陸纜)。

　　光纖復合低壓電纜OPLC(OpticalFiberCompositeLow-VoltageCable)是將經(jīng)過保護后的光纖單元置于電力線纜中，可用于額定電壓0.6/1kV及其以下電力系統(tǒng)中，同時解決光纖信息通信的問題。OPLC倡導的電力光纖到戶(PowerandFibertothehome，簡稱PFTTH)，即配合無源光網(wǎng)絡(PON)技術(shù)，實現(xiàn)電信網(wǎng)、電力傳輸網(wǎng)、電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等“多網(wǎng)融合”的概念完全符合我國現(xiàn)階段電信運營商提出的“三網(wǎng)融合”建設的浪潮，因此可以通過OPLC構(gòu)建電信公共服務平臺，加速和節(jié)約我國光纖到戶建設。

　　光纖復合中壓電纜OPMC是額定電壓6kV～35kV供電系統(tǒng)用中壓智能復合電纜。光纖復合中壓電纜OPMC是一種光纖復合中壓電纜，包括纜芯、纜芯包帶層及外護套，纜芯內(nèi)具有電力傳輸導線和阻水填充物，每根電力傳輸導線由在導體外依次包覆導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬屏蔽層構(gòu)成，在纜芯內(nèi)設有由內(nèi)設光纖的松套管以及在松套管外依次包覆非金屬加強層、護套層而構(gòu)成的光纖通信單元，在纜芯包帶層與外護套之間依次設有內(nèi)護套、鋼帶鎧裝層。

　　光纖復合高壓電纜的使用也是一種發(fā)展趨勢，現(xiàn)在的海底電纜基本都是采用光纖復合高壓電纜，現(xiàn)在陸纜使用光纖復合高壓電纜也越來越多。下圖的35kV海纜圖截面圖。

　　

 

　　圖中：

　　1.銅導體+阻水帶

　　2.導體半導電屏蔽

　　3.XLPE絕緣

　　4.絕緣半導電屏蔽

　　5.半導電阻水帶

　　6.合金鉛套

　　7.防腐層+PE護套

　　8.PP繩填充條成纜外徑

　　9.成纜包帶

　　10.PP繩+瀝青內(nèi)襯層

　　11.鋼絲鎧裝

　　12.PP繩+瀝青外被層+包帶

　　13.PP繩+瀝青外被層+包帶