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    光纜技術 TECHNOLOGY

    OPGW光纜設計,OPGW光纜選型,OPGW光纜參數

    發布時間: 2014年09月30日 10:06
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    2  通信光纜設計

    2.1  OPGW設計

    2.1.1 光纜選型原則

    OPGW應具備架空地線和光纖通信兩個功能,其設計應在滿足送電線路相關設計規程對地線的全部要求下,同時滿足對光纖通信性能和光纖傳輸衰耗的要求。其設計主要遵照如下規程及要求:

    《110-500kV架空送電線路設計技術規程》(DL/T50092-1999);

    《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997;

    《電力系統光纖通信工程設計技術規定》(報批稿);

    《電力系統光纖通信運行管理規定》DL/T547-1994。

    OPGW結構形式主要為中心束管式和層絞式兩種,其結構見下

    其中圖(a)為中心束管式,圖(b)為層絞式。

    2.1.2系統短路電流

    根據DL/T621-1997“交流電氣裝置的接地”規程,OPGW必須有足夠的載流容量,即當線路上任一點發生接地短路故障時,流過OPGW的最大短路電流必須小于其允許短路電流,OPGW方可視作滿足熱穩定的要求。

    根據110KV南溪變電站設計的短路電流計算,110KV母線側的短路電流為8.16kA。

    2.1.3 OPGW短路電流熱容量要求

     電力線路發生接地短路時,通過OPGW的地線返回電流將使其發熱,如OPGW的溫升超過允許值,則可能損壞光纖或增大光纖傳輸衰耗。一般的,OPGW選型均為按照生產廠家提供的允許短路容量(kA2·t)來校驗熱穩定。

    2.1.4短路等效時間的確定

    參照“電力系統光纖通信工程設計技術規定”(報批稿)規定,OPGW熱穩定校驗用短路電流等效時間應計及自動重合閘動作的整個主保護動作時間,即:(繼電保護動作時間 + 開關動作時間 + 短路電流非周期分量時間)´ 2。

    110KV南溪變電站-昌興水泥廠線路配備有光纖縱差保護,本工程OPGW校驗用短路時間取0.5s。

    2.1.5地線與OPGW短路容量選擇

    盡可能小的地線直徑、截面可明顯降低桿塔地線支架荷載。根據本線路防雷要求及地線短路容量限制,初步考慮選用OPGW-90-24C[OPGW-1C1/24B1(75;60) ]進行試算(短路熱容量60 kA、0.5s,允許短路電流10.95kA)。

    2.1.6 OPGW選型結論及其參數

    根據短路電流選用值及鐵塔設計荷載,經初步配置分流地線進行試算后,線路選用OPGW-90-24C[OPGW-1C1/24B1(75;60) ](短路容量60 kA、0.5S)。     

    由于各廠家OPGW結構及參數有一定差異,結合本工程地形條件及覆冰情況,確定選用的OPGW主要參數如下表:

    表五           OPGW型號及主要參數(供招標參考使用)

    型      號

    OPGW-90-24C

    對應標記

    OPGW-1C1/24B1(90-60)

    適用區段

    全段

    光纖芯數

    24

    芯數類型

    ITU-T G.652B     24

    ▲外徑(mm)

    ≈2.5

    ▲拉力重量比(km)

    ≥18.1

    單位重量(kg/km)

    ≈422

    承受截面(mm2)

    ≈88

    ▲短路電流熱容量允許

    值(kA2s)(200℃)

    ≥60

    (10.95kA2,0.5s)

    短路環境溫度(℃)

    30 

    RTS額定拉斷力(N)

    ≥74700

    線膨脹系數  (1/℃)

    15.5x10-6

    彈性系數  (MPa)

    廠家提供

    每日應力(EDS)

    135.2~211.3N/ mm2

    直流電阻(W/km)

    ≈0.556

    66%RTS時

    光纖應不受力

    光纖余長

    ≥6‰

    ▲OPGW結構

    密封SUS套管的層絞式結構。

     

    密封金屬套管的層絞式結構。

    ▲絞線材料

    鋁包鋼絞線,鋁合金線。

    注:本表參數應由中標廠家與設計人員一起討論確定。

     

    2.1.7 光纖的基本特性

    本工程所用光纜的光纖特性應符合ITU-T.625建議,通用于1310nm波長與1550mm波長兩個應用窗口。

     

    1)光學特性

     

    表六                     給定波長衰減

    波長(nm)

    衰減系數(Db/km)

    1310

    ≤0.36

    1550

    ≤0.22

     

    表七                         色散系數

    波長范圍

    色散系數

    1285-1340nm

    ≤3.5ps/(nm.km)

    1550nm

    ≤18ps/(nm.km)

     

    衰減不均勻性0.05db/km

    截止波長(1206nm(1310nm)

    模場直徑

    1310nm處,模場直徑為9.3±0.5nm

    1550nm處,模場直徑為10.5±1.0nm

    色散

    零色散波長(λ0):  1300nm≤λ0≤1324nm

    零色散斜率(S0):   SO≤0.092PS/(nm2.km)

    玻璃纖維幾何尺寸

    包層直徑為125±1.0μm

    包層同心度誤差≤0.6μm

    包層不圓度≤1%

    芯/包心度誤差≤0.8μm

     光纖涂層幾何尺寸

         涂層直徑為245≤10μm

    涂層與包層同心度誤差≤12μm

    涂層不圓度≤6%

    2)光纖的環境特性

    溫度附加衰減、熱老化性能等參數按國際電工學會的最新標準。

    3) 光纖的機械特性

    宏彎附加衰減、光纖分離性、光纖剝離性、抗紐轉能力等參數按國際電工學會的最新標準。

    2.1.8  其它性能

    1)光纜結構符合中華人民共和國國家標準GB/T 7424.4-2003“光纜 第4部分:分規范 光纖復合架空地線”。

    2)光纜的主要承力部件為鋁包鋼線,且應符合ASTM B415-92《冷拔鋁包鋼線特性標準》。

    3)光纜包含24芯ITU-T G.652單模光纖,為便于識別,裝載光纖的多根套管及多根光纖本身以不同顏色區分,并保證這些顏色在整個光纜壽命中不腿色。

    4)裝載光纖的套管應能有防止雨水及潮氣侵入的填充物填充,填充物應能與之接觸的元素相容并能吸收氫原子。

    5)每盤光纜中間不允許有中間接頭。

    6)應能承受運輸、安裝時的各項操作而不發生對圓柱形狀的破壞,以免內部光纖受損。當受張力作用下,其表面不應產生非圓柱形態,同時任何部分不應產生相對位移,以免影響縱向光滑性。

    7)表面不應有尖刺、鋒利的邊緣、擦傷或其他缺陷,不應使表面的線與線之間存留有雜粒和化學殘留物,同時不應使表面產生脆性或在外層間產生凹槽。

    8)在切斷時不應出現鼓包或散股現象。

    9)供應商應就其所提供的設計出合理的防振措施,并提供相應的防振設計原則及設計公式,說明不同情況下需安裝的防振器具數量及其安裝位置。

    10)運行溫度 -40~+85℃

    11)安裝溫度 -20~+40℃

    12)壽命大于30年。

    3.光纜線路設計

    3.1光纜線路路徑及方案

    光纜線路采用一根OPGW-90-24C復合光纜,架空安裝在全線各桿塔地線支架一側,兼作該線路避雷線的作用。

    OPGW-90-24C復合光纜從在原線路17#塔-22#塔與原光纜線路連接。

    該線路走廊內地質穩定,丘陵90%、河谷10%地質情況大致為普通土40%,松砂石40%,巖石20%。全線高程范圍為200-320m。

    線路全長0.944km,曲折系數1.33, 使用桿塔7基。 

        變電站兩端構架至站內通訊終端柜機(含訊終端柜機)已經安裝,不再設計。

    3.2 全線桿塔的使用情況(參照線路設計圖紙)

    3.3氣象條件組合

    本通信工程與線路工程所使用氣象條件一致,組合如下表:

     

    表九                  氣象條件組合表

    條    件

    項    目

    溫    度

    (0C)

    風    速

    (m/s)

    冰    厚

    (mm)

    最高氣溫

    40

    0

    0

    最低氣溫

    -5

    0

    0

    最大風速

    10

    25

    0

    最大覆冰

    -5

    10

    0

    年平均氣溫

    15

    0

    0

    安裝情況

    0

    10

    0

    內過電壓

    15

    15

    0

    外過電壓

    15

    10

    0

    年均雷電日數

    40

     

     

    3.4主要交叉跨越及交通狀況

    交叉跨越情況及交通狀況見架空線路部分設計。

    3.5 OPGW、設計張力及安全系數

    按《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T 620-1997規定:在氣溫15℃,無風的條件下,檔距中央OPGW與導線的間距應滿足S≥0.012L+1m的要求。

    OPGW的張力主要取決于導、地線之間距離的配合要求。按另側地線配合要求,OPGW光纜的設計安全系數、最大設計張力、平均運行張力以及另一根地線力學設計如下表:

    表十一                地線設計力學參數一覽表

    導地線

    型 號

    安全

    系數

    最大使

    用張力(N)

    年平均張力(N)

    適用

    冰區段

    適用

    最大風速

    OPGW-90-24C

    3.0

    30120

     

    0m

    25m/s

    在光纜的技術協議簽定之后,應根據最終的各種光纜型號的參數重新進行導、地線之間距離的配合計算,并重新調整、確定光纜的設計安全系數、最大設計張力、平均運行張力。

    3.6 OPGW防振

    危害OPGW正常運行的振動方式主要為微風振動。

    OPGW專用耐張、懸垂金具均帶有鋁包鋼或鋁合金預絞絲,已大大增加線夾出口光纜剛度,能較大程度地減小彎曲應力和動態沖擊應力,抗振能力一般較好。

    在輕冰區OPGW廣泛采用防振錘作為防振措施。防振錘因單位重量較大對低頻率振動有較大的阻尼作用,是OPGW的主要防振措施。防震錘安裝需加裝專用護線條保護。

    3.7 OPGW復合光纜接地

    為確保OPGW、光纜安全運行,參照其它相關設計、運行經驗,OPGW全線逐基鐵塔接地。接地采用與OPGW短路容量一致的專用接地線(與金具連接部位應采用接地片)與鐵塔相連,以確保良好的電氣連接。

    3.8金具

    OPGW復合光纜連接金具設計實際安全系數為:運行情況>2.5,斷線、斷聯情況>1.5,滿足設計規程“DL/T5092-1999”中的有關規定。用于OPGW、的預絞式金具的各項技術條件和試驗方法應滿足“DL/T 766-2003”中的有關規定。

     

    4.設備材料

    表十二                  OPGW及金具、附件設備供貨表

    項目

    商品名稱

    規格及技術要求

    實用量

    備   注

    1

    OPGW-88-24C

    24芯

    1.086km

     

    2

    耐張線夾

    NL-OPGW3+6B

    6付

    帶接地線

    3

    懸垂線夾

    CL-10/OPGW-T(24芯)

    4套

    帶接地線

    5

    防振錘

     

    19套

    用于OPGW-90-24C

    6

    護線條

     

    4套

    用于OPGW-90-24C

    7

    引下線夾(塔用)

     

    10套

     

    8

    接續盒(塔用)

    OPGW- OPGW

    2套

     

    9

    余纜架(塔用)

     

    2套

     

     

     

     

     

     

    注:金具需光纜訂貨后,根據光纜型號由金具生產廠家核對確定。

     

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