OPPC与普通导线组合成双分裂导线时在工程上出现的问题及解决方案

摘  要：

光纤复合相线（OPPC）具有通信可靠性高、电能损耗小、线路监控智能化程度高、便于重覆冰区线路导地线融冰等优势，正越来越多地应用于高压输电线路。现主要研究OPPC与普通导线组合成双分裂导线时在工程实践上出现的问题以及相应解决方案。

引言

光纤复合相线（OPPC）是电力通信系统的一种新型特种光缆，其结构型式如图1所示，其将普通导线中间的一根钢芯替换为具有光通信功能的光纤单元，使导线在正常传输电能的同时还兼具通信功能。由于其特殊的结构特性，OPPC具有通信可靠性高、电能损耗小、线路监控智能化程度高、便于重覆冰区线路导地线融冰等优势。

欧美国家在20世纪80年代首先提出了光纤复合架空相线设计理念，目前国内0PPC光缆主要应用在110 kV以下的单分裂导线的输变电线路中，由于220 kV及以上等级线路一般都采用双分裂及以上的导线型式，因此OPPC鲜少应用在220 kV输变电线路中。为便于OPPC在高电压等级线路中的应用，本文将对OPPC和普通导线构成双分裂导线后在220 kV线路中的应用问题进行相关研究。

1  弧垂不匹配问题

由于OPPC中有光芯单元，难以和同规格普通导线参数做到完全一致，因此采用OPPC和普通导线组成双分裂导线时，尽管架线时可保证弧垂一致，但随着蠕行形变的释放以及气象条件的变化，两根子导线会逐渐出现弧垂差，由于水平分裂的导线设置有间隔棒，可能出现两根子导线不平衡的情况，而弧垂小的子导线将承受另外一根子导线的部分荷重，这可能导致该子导线过载出现损伤。

以某220 kV线路为例，该线路在20 mm重冰区及相邻的15 mm冰区，共计7.417 km范围内采用一根OPPC-24B1-400/50与JL3/G1A-400/50高导电率钢芯铝绞线组成右相导线。两种导线的参数如表1所示。

由于两种导线在参数上的差别，势必无法保证各工况下弧垂一致。根据《110 kV～750 kV架空输电线路施工及验收规范》（GB 50233—2014）[1]的规定，安装间隔棒的220 kV及以下等级线路子导线的弧垂正偏差不得大于80 mm。因此，在选取两根导线应力时，应保证竣工弧垂满足规程要求，同时在最大弧垂工况时弧垂差尽量小。

根据工程架线计划，预计架线时当地温度在15 ℃左右，考虑初伸长需降温20 ℃，实际架线气象条件按温度-5 ℃、风速10 m/s、覆冰0 mm考虑。以20 mm冰区最长的耐张段为例，该耐张段总长2.152 km，共计8基铁塔，由于高差较大，为避免悬挂点应力超允许值，该耐张段JL3/G1A-400/50高导电率钢芯铝绞线最大使用应力取98.4 MPa，经过反复计算，选定OPPC-24B1-400/50的最大使用应力为97.2 MPa。在架线初期，导线的最大弧垂情况如表2所示。

最高气温工况时，两种导线弧垂最大，根据所取的最大使用应力计算，此时导线最大弧垂如表3所示。

从表3可以看出，档1和档7的最大弧垂差的计算值超过了验收规范的要求。但由于间隔棒的牵引作用，两者的弧垂差会被分布到各个次档距之中，而不会集中体现在档中央的最大弧垂处，因此实际测量的最大弧垂差比理论值均要小。即使如此，弧垂大一侧子导线通过间隔棒的牵扯，会导致另一侧子导线及金具承受较大负荷以及间隔棒处的集中荷载，对长期运行不利。

因此，如图2所示，在两端耐张串上各子导线金具上增设一块PT调整板，与已有的DB调整板形成一组级差较小的弧垂调节器，在观测到弧垂出现影响线路运行的差值时，对其进行调整。

2  中间接头盒型式问题

以往的工程中，OPPC的中间接头盒均采用支柱式，具体型式如图3所示，在耐张塔横担的下方塔身增设一个支架，用于放置承托中间接头盒的支柱绝缘子。该方案结构较为复杂，需要特制支柱绝缘子以及根据塔材规格、横担长度定制的支架，支架安装高度也需要逐塔计算确定，因此该方案不便于生产、施工和运维。

中间接头盒采用支撑式结构时，工程实际使用中的情况如图4所示。

为克服这些不足，本文采用了一种悬挂式方案，即将接头盒悬挂于跳线串下端，从而减少了支架以及支撑绝缘子，大幅减少了成本，也降低了施工运维难度。

如图5所示，中间接头盒悬挂于跳线串三角联板的一侧，OPPC通过中间接头盒剥离出光纤后融合，形成光通路，而在接头盒两端用并沟线夹固定的引流线形成电的通路。三角联板另一端悬挂跳线夹，用以承托另一根子导线，并在线夹下设置配重块，平衡由中间接头盒以及引流线导致的重量差。该方案结构安全、简单，运行可靠性高，后期维护方便。

3  施工安装问题

在OPPC的应用中，难点不仅仅在设计方案上，施工中同样有需要注意的地方。

（1）OPPC施工安装架设技术与传统架空电力线架设安装方式基本一致，但OPPC接续是技术难点，也是整个工程解决方案中的关键技术。由于OPPC直接安装在高压系统中，且在接头盒部位还需实现光电分离，因此对接续技术和高压绝缘都有严格的要求。

（2）经咨询有较多光缆安装施工经验的厂家，本工程如采用OPPC，由于截面较大，如果预留较长的余缆引至地面后接续，再在导线耐张串附近安装余缆架，余缆重量较大，余缆盘较大，不便于安装和运行。因此，厂家不建议在地面接续，需要在杆塔上进行光纤熔接，对操作人员的技术水平和操作环境都有很严格的要求。

基于以上两点特殊性，且OPPC价格较高，不便于在档中接续，建议OPPC施工安装在厂家的全程指导下进行，以避免施工过程中对OPPC造成损伤。

4  结语

综上所述，本文对OPPC和普通导线构成双分裂导线后在220 kV线路中的弧垂不匹配问题和中间接头盒型式问题进行了相关研究，并提出了合理的解决方案。

（1）针对各耐张段为每个子导线选取合适的应力，使得弧垂差在放线时满足规范要求，在高温工况下也尽量小，并在两端耐张串增设PT调整板用以在必要时调节线长，以避免两根子导线受力不均。

（2）传统的支架式中间接头盒方案复杂，施工运维不便，因此改进为悬挂式方案，既节约了成本，又降低了施工运维难度。

审核编辑：刘清