OPPC-電力通信的一種新興解決方案培訓

OPPC-電力通信的

一種新興解決方案中天日立光纜有限公司

2023/2/41交流內容

OPPC的技術發(fā)展及特點OPPC的產(chǎn)品設計OPPC的應用設計中天OPPC技術進展2023/2/42OPPC的技術發(fā)展及特點2023/2/43沿電力線路架設的光纜分類序號光纜名稱材料分類應用安裝形式主要使用場合1光纖復合架空地線OPGW金屬光纜

(電力線)復用型

有地線的任何新建線路或老線路通信改造2光纖復合架空相線OPPC任何新建線路或老線路通信改造3金屬自承式光纜MASS(桿塔)添加型老線路通信改造4全介質自承式光纜ADSS介質光纜110kV及以下等級線路新建線路或老線路通信改造5附掛光纜OPAC(電力線)附加型附掛于老線路導線或地線上通信改造，極少應用2023/2/44OPPC是一種具有電力架空相線和通信能力雙重功能的電力特種光纜；是將傳統(tǒng)輸電導線中的一根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，使鋼管光單元與(鋁包)鋼線、鋁(合金)線共同絞合形成OPPC；用OPPC替代三相導線中的某一相導線，形成由兩根導線和一根OPPC組合而成的三相電力系統(tǒng)，實現(xiàn)通電和通信雙重功能融合。OPPC的概念2023/2/45OPPC的概念層絞式OPPC光纜中心管式OPPC光纜傳統(tǒng)導線(鋼芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁絞線)OPPC光纜鋁包鋼線鋁線2023/2/46OPPC的概念層絞式OPPC光纜絕緣護套OPPC光纜2023/2/4720世紀80年代歐美出現(xiàn)OPPC的設計理念；由于瓷瓶絕緣子技術限制，實現(xiàn)光電分離的OPPC絕緣接頭盒的關鍵技術難以突破；21世紀初復合絕緣子接頭盒成功開發(fā)，大大促進了OPPC在歐美的廣泛應用；目前在歐洲OPPC已應用于400kV、225kV線路，僅法國、德國就已應用6000多公里。國際上OPPC的技術發(fā)展2023/2/48我國110kV-500kV主干網(wǎng)通信廣泛采用OPGW、ADSS，技術成熟；110kV以下高壓電網(wǎng)、中低壓配電網(wǎng)，目前主要采用ADSS、普通光纜、載波等通信方式。某些線路難以選用OPGW、ADSS光纜，而普通光纜、載波通信的可靠性和安全性也難以保證時，如：若輸電線路本身無地線或非全線路有地線，無法架設OPGW；對地安全距離不足、無法解決交叉跨越、桿塔強度不夠、經(jīng)常改道等限制架設ADSS；采用普通光纜存在被偷盜和維護的難題，而載波通信又受氣候、地形的限制；某些無通信手段的輸電線路。我國OPPC的技術發(fā)展2023/2/49OPPC的成功開發(fā)填補應用空白，具有相對優(yōu)勢，可提供另一種電力通信解決方案：電能傳輸和光纖通信的完美融合，提高電網(wǎng)自動化、調度、通信水平；充分利用輸電線路資源，非桿塔附加型產(chǎn)品，沒有給原有線路附加額外負荷，不會破壞原有輸電線路的運行條件；不存在雷擊斷股、短路電流過熱、電腐蝕斷纜的運行缺陷；還可以為輸電線路測溫、融冰等特殊應用提供通道。OPPC的技術特點2023/2/410OPPC的產(chǎn)品設計2023/2/411OPPC實質是一根含有光纖的架空導線，必須滿足常規(guī)導線的機械、電氣技術要求；產(chǎn)品設計標準：Q/320623GCC02-2008《光纖復合架空相線(OPPC)》(吸收OPGW、架空導線的標準和設計要求制訂)GB/T7424.4-200X《光纜第4部分：分規(guī)范沿電力線路架設的光纜》IEC60794-4:2003《光纜第4部分：分規(guī)范沿電力線路架設的光纜》GB/T1179-1999《圓線同心絞架空導線》OPPC的產(chǎn)品設計原則2023/2/412光纖保護光纖余長設計和拉伸特性光纖耐熱能力溫度循環(huán)和通流試驗驗證機械特性匹配架空導線張力弧垂計算軟件電氣特性匹配-載流量與絕緣三相電氣平衡；絕緣等級OPPC產(chǎn)品設計考慮因素OPPC與OPGW的產(chǎn)品設計異同點相同點：結構設計技術相同性能參數(shù)計算相同性能試驗要求相似制造方法和工藝、設備相似施工架設方法相似不同點：使用場合和接續(xù)方式2023/2/413采取以下技術措施保護光纖：

(1)不銹鋼管的保護：不銹鋼管OPGW的成熟技術

(2)光纖油膏的保護：鋼管中填充高滴點光纖油膏，起阻水作用

(3)合適、均勻一致光纖余長設計OPPC的設計考慮-光纖保護中天工藝控制：(1)、40%RTS時，光纖無應變(不受力)，光纖無附加衰減。(2)、60%RTS時，光纖應變≤0.25%，光功率的變化不超過0.05dB。(3)、95%RTS時，光纜的組成元件不斷裂。

2023/2/414與傳統(tǒng)導線相同，OPPC正常運行時長期最高溫度設計為70℃，N-1事故情況下設計為90℃。(1)經(jīng)測試，通流后導線實際表面溫度低于70℃；(2)70℃-90℃的溫度對鋁、鋼性能無影響：材料組織結構不會遭受破壞，不會引起塑性變形；(3)根據(jù)歐洲實驗室試驗，在無風、環(huán)境溫度為40℃情況下，通流使OPPC表面溫度達117℃時，OPPC、光纖依然正常運行。

OPPC的耐熱性能完全滿足實際運行要求OPPC的設計考慮-耐熱能力2023/2/415OPPC的設計考慮-光纖、纖膏耐熱能力OPPC不需要耐高溫光纖，常規(guī)光纖為紫外光固化丙烯酸樹脂(UV涂層)，UV輻射固化著色層，長期工作溫度可達85℃。纖膏的溫度特性(化學特性的穩(wěn)定性)：高溫(+80℃)不滴流、低溫(-40℃)不變硬。纖膏的觸變性(物理特性的穩(wěn)定性)：常規(guī)光纖環(huán)境性能溫度循環(huán)附加衰減(-60℃-+85℃)≤0.05dB/km濕熱老化(+85℃±2℃,85%RH,30天)≤0.05dB/km高溫老化(+85℃±2℃,30天)≤0.05dB/km光纖油膏溫度特性滴點>200℃閃點>230℃2023/2/416OPPC的設計考慮-光纖耐熱能力2023/2/417OPPC的溫度循環(huán)試驗(-40℃-+65℃，5天)OPPC通流試驗(通流后溫度為80℃保持7天)OPPC的設計考慮-溫度循環(huán)和通流試驗OPPC溫度變化與時間關系曲線OPPC溫度變化與衰減系數(shù)的關系曲線2023/2/418OPPC的應用設計2023/2/419OPPC接頭盒需要組合設計復合絕緣子，實現(xiàn)光纖接續(xù)和光電分離。中間接頭盒：支撐式采用固定座式絕緣子懸掛式采用懸掛式絕緣子終端絕緣接頭盒：支撐式符合相應電壓等級的絕緣子：10kV；35kV；66kV-110kV；220kV。中天OPPC絕緣接頭盒采用海底光纜接頭盒的密封及光纜固定技術,在固定線夾外采用保護光纖單元的新型罩體，終端絕緣接頭盒采用光纖單點熔接安裝工藝。OPPC接頭盒設計2023/2/420OPPC中間接頭盒(支撐式)2023/2/421OPPC中間接頭盒(懸掛式)2023/2/422在終端桿塔連接OPPC和導引光纜采取一次光纖熔接接續(xù)OPPC終端接頭盒(支撐式)2023/2/423OPPC中間接續(xù)方案(開關站)2023/2/424OPPC終端接續(xù)方案(變電站)2023/2/425接頭盒安裝固定形式：設計固定接頭盒的臺架，設計終端接頭盒臺架的安裝位置；OPPC不能像OPGW接頭預留余纜，因此接頭盒內應預留充足的光纖；在桿塔上接續(xù)光纖，采用升降臺是最佳方法，或人在安裝臺架上；OPPC下引線要保證彎曲半徑，保證不受風擺影響，必要時采用支柱絕緣子固定。OPPC接頭盒安裝和接續(xù)2023/2/426OPPC接頭盒安裝、熔接2023/2/427采用預絞式耐張金具和懸垂金具，與桿塔絕緣子串相連接。OPPC金具設計2023/2/428OPPC的防振設計可參照OPGW的防振方案；也可參照架空導線的設計規(guī)范DL/T5092-1999“110-500kV架空送電線路設計技術規(guī)程”7.0.5條。OPPC的防振設計情況防振措施鋁鋼比≥4.29的ACSR平均運行張力上限(%)檔距不超過500m的開闊地區(qū)不需要16檔距不超過500m的非開闊地區(qū)不需要18檔距不超過120m不需要18不論檔距大小護線條22不論檔距大小防振錘或另加護線條252023/2/429OPPC配盤和施工架設技術牽引網(wǎng)套、退扭器纜盤張力放線機滑輪φ800滑輪φ600滑輪φ800光纜牽引繩牽引機OPPC是定盤長生產(chǎn)，建議配盤長度在2-3km盤長的計算：檔距*(1+4～5%)+20mOPPC的架設、施工技術與OPGW類似2023/2/430OPPC與導線的技術參數(shù)匹配OPPC及配合導線型號單位OPPC-24B1-90/20LGJ-95/15OPPC-24B1-185/40LGJ-185/45最大光纖芯數(shù)Nos24－24－直徑mm14.0013.6119.6519.60總截面積mm2110.28113.96221.90227.83單位重量kg/km402408.9797848抗拉強度kN37.037.2079.680.520℃直流電阻Ω/km0.29660.30190.14900.1559載流量(40℃～70℃)A2642593983892023/2/431某35kV單回路輸電線路，使用LGJ-185/45導線，架設普通地線GJ-50、架設OPGW、架設ADSS、架設OPPC的四個方案，比較直接投資成本：OPPC的經(jīng)濟技術分析是否有地線方案產(chǎn)品型號線纜價格(萬元/km)金具價格(萬元/km)施工費(萬元/km)總價格(萬元/km)成本比較有地線方案1LGJ-185/451.50.45A3.43+2A采用OPGW比OPPC節(jié)省13%OPGW-24B1-501.20.28A方案2OPPC-24B1-185/452.740.69A3.93+2AGJ-500.30.2A無地線方案3LGJ-185/451.80.45A3.93+2A采用OPPC比ADSS節(jié)省19%，一次施工費ADSS-24B11.40.28A方案4OPPC-24B1-185/452.740.69A3.19+A2023/2/432經(jīng)濟比較：(1)若有地線，架設OPGW成本更低，但OPGW匹配設計、施工難度大；(2)若無地線，架設OPPC優(yōu)于ADSS。技術比較：OPPC采用鋁包鋼芯，提高耐腐蝕性和使用壽命；OPPC不會給桿塔附加額外的機械載荷，安全可靠性高；OPPC不受對地安全距離的限制，實現(xiàn)電能傳輸和通信的雙重方案解決。OPPC的經(jīng)濟技術分析2023/2/433理論上OPPC可應用于所有電壓等級的新建線路或舊線路通信改造。但由于OPGW、ADSS的成熟應用，建議OPPC主要用于66kV、35kV、10kV、某些110kV線路。OPPC的應用范圍電壓等級OPGWADSSOPPC10kV/YesYes35kVYesYesYes66kVYesYesYes110kVYesYesYes220kVYes不建議不建議500或330kVYes不建議不建議2023/2/434用于35kV輸電線路：35kV輸電線路較多，單地線或只有出口端有地線，且地線直徑較小，OPGW難以應用或設計；對于35kV風電輸電線路，導地線能夠滿足風電特殊環(huán)境要求的耐扭、耐寒、耐冰凍、耐鹽霧、耐紫外線等；OPPC相比OPGW用于35kV線路具有更好的優(yōu)勢。利用OPPC導線融冰技術：我國在220kV及以下線路利用導線融冰技術，而地線不宜融冰；OPPC可以融冰，而OPGW難以實施融冰。OPPC的應用范圍2023/2/435中天OPPC技術進展2023/2/436中天OPPC系統(tǒng)解決方案中天2007年成功開發(fā)OPPC光纜，同步開發(fā)成功絕緣接頭盒、配套金具，提供OPPC系統(tǒng)解決方案；中天OPPC光纜、接頭盒、配套金具進行配合型式試驗，并成功配套實際工程應用；根據(jù)桿塔明細表，協(xié)助設計院進行配盤、組裝圖設計等工程應用設計，并提供施工督導、光纖接續(xù)等增值服務。2023/2/437中天OPPC、配套金具