【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(dǎo)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(diǎn)

　　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(diǎn)：它傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長;線徑細(xì)、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(qiáng);還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可在特殊環(huán)境上使用。

　　1.3光纖通信在電力系統(tǒng)中應(yīng)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(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(yùn)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)。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(jì)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(qiáng)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(shè)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(hù)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(jī)遇，許多省、地(市)電力局和縣電力局都紛紛建設(shè)光纖線路，為實(shí)現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)做好充分準(zhǔn)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(yán)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(jìn)變電站時，變電站具有強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)件;T為填充式阻水;Z為阻燃;Y為聚乙烯護(hù)套。通過以上知道其技術(shù)特點(diǎn)為阻燃護(hù)套，松套管內(nèi)填充特種油膏，對光纖進(jìn)行關(guān)鍵性保護(hù)，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(qiáng)塑料棒(FRP)中心加強(qiáng)構(gòu)件，光纜為全介質(zhì)(非金屬)結(jié)構(gòu)，重量輕，敷設(shè)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(shè)。最小彎曲半徑敷設(shè)時20倍光纜外徑;敷設(shè)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

　　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(qiáng)構(gòu)件能承受自重及外界負(fù)荷。這一名稱就點(diǎn)明了這種光纜的使用環(huán)境及其關(guān)鍵技術(shù)：因?yàn)槭亲猿惺?，所以其機(jī)械強(qiáng)度舉足輕重;使用全介質(zhì)材料是因?yàn)楣饫|處于高壓強(qiáng)電環(huán)境中，必須能耐受強(qiáng)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(shè)，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(qiáng)電環(huán)境的考驗(yàn)。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(yīng)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(hù)層老化受損，由表及里，芳綸紗老化機(jī)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(hù)套料來擠制芳綸紗外的外護(hù)層，即采用AT耐電痕護(hù)套來減少強(qiáng)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(jìn)行計(jì)算并繪制出電場強(qiáng)度分布圖，根據(jù)這一科學(xué)依據(jù)來確定光纜在桿塔上的具體懸掛點(diǎn)，這樣來避免光纜受更強(qiáng)的電場作用。ADSS光纜在不同的電力路線采用不同的護(hù)套，最常見的ADSS護(hù)套有兩種，PE護(hù)套和AT護(hù)套。PE護(hù)套，普通的聚乙烯護(hù)套，用于350KV及以下電力線路。AT護(hù)套，抗電痕護(hù)套，用于110KV及以上電力線路。

　　2.3 OPGW光纖復(fù)合地線

　　OPGW光纜，OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire(也稱光纖復(fù)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(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(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;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(yīng)該使用OPGW;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。

　　2.4 OPPC光纖復(fù)合相線

　　光纖復(fù)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(fù)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(shè)計(jì)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(shè)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(fù)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(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(diǎn)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。

　　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(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(diǎn)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(diǎn)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。

　　2.7 光纖復(fù)合電纜

　　光纖復(fù)合電纜主要與OPPC類似，將光纖單元復(fù)合與電纜中，讓電纜具有相線和通信的雙重功能。光纖復(fù)合電纜有光纖復(fù)合低壓電纜OPLC、光纖復(fù)合中壓電纜OPMC及現(xiàn)在開始在高壓電纜上使用的光纖復(fù)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(fù)合低壓電纜OPLC(OpticalFiberCompositeLow-VoltageCable)是將經(jīng)過保護(hù)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(dǎo)的電力光纖到戶(PowerandFibertothehome，簡稱PFTTH)，即配合無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)，實(shí)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(yùn)營商提出的“三網(wǎng)融合”建設(shè)的浪潮，因此可以通過OPLC構(gòu)建電信公共服務(wù)平臺，加速和節(jié)約我國光纖到戶建設(shè)。

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

　　光纖復(fù)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(fù)合高壓電纜，現(xiàn)在陸纜使用光纖復(fù)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(dǎo)體+阻水帶

　　2.導(dǎo)體半導(dǎo)電屏蔽

　　3.XLPE絕緣

　　4.絕緣半導(dǎo)電屏蔽

　　5.半導(dǎo)電阻水帶

　　6.合金鉛套

　　7.防腐層+PE護(hù)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