涪陵毛家冲110kV输变电工程OPGW光缆初步设计.doc

图号：csd11-j01-002涪陵毛家冲110kv输变电工程opgw光纤通信部份初步设计重庆海鼎勘察设计有限公司二0一二年十月批 准：审 核：校 核：编 写：目 次1 总体部分41.1工程设计的主要依据41.2 设计范围：41.3 工程概况41.4 光缆路由路径概况52 光缆的设计选型82.1 缠绕式通信光缆82.2 非金属自承式光缆（adss）为绝缘光缆。82.3 架空地线复合光缆（opgw）82.4 opgw设计原则：82.5 opgw设计选型92.6 opgw选型102.7 opgw参数103 opgw金具设计113.1 光缆的金具选择113.2 光缆的防振措施123.3 光缆接头盒设计134 opgw光缆的接地145 主要设备材料清册146 光缆盘长141 总体部分1.1工程设计的主要依据（1）重庆市电力公司涪陵110kv毛家冲输变电工程可行性研究-初步-施工设计中标通知书（重庆市电力公司招标管理中心）。（2渝电发展2012147号关于重庆电网巴南白鹤等110千伏输变电工程可行性研究报告的批复。（3）毛家冲输变电工程初步设计图纸。（4）国家及电力行业相关规范等。1.2 设计范围：系由110千伏涪杨一回37#光纤开断接进入涪陵毛家冲110千伏构架架电力通信系统工程，本部分初步设计仅为光缆线路本体部分的相关设计，设计末端至变电站侧构架光纤终端接续盒止，接点采用光纤接续盒连接。终端盒至机房采用无金属光缆接入，该部分列入变电二次设计。1.3 工程概况1.3.1、本工程光缆是110kv杨柳冲变电站至110kv毛家冲变电站以及220kv涪陵变电站至110kv毛家冲变电站两根复合地线光缆；在本线路工程中杆塔需满足光缆架设要求。光纤芯数为24芯，光纤复合架空地线应符合电力行业标准dl/t832-2003的标准要求。1.3.2、光缆内光纤应有57的余长。1.3.3、气象条件组合表项 目气温（）风速（m/s）覆冰厚度（mm）最高气温4000最低气温-500平均气温1500基本风速1023.50操作过电压15150大气过电压15100安 装0100带电作业覆 冰-5105雷暴日数（d）45冰的密度（g/cm3）0.91.4 光缆路由路径概况光缆路由是利用新建110kv涪杨一回线路接至110kv涪陵毛家冲变电站的110kv架空线路塔上架设两根opgw光缆，即opgw取代避雷线。1.4.1、技术特性。本光纤工程起于110kv涪杨一回37#，止于110千伏毛家冲变电站。新建opgw光缆线路全长：21.6千米。曲折系数为1.38。地形系数：全线丘陵占100%，山地占0%。地质情况：普通土占20%，松砂石占30%，岩石占50%。人力运输距离：0.5km交叉跨越情况:序号跨越物名称跨越次数备 注1110kv线路1次2高速路匝道1次3公路1次4跨10kv线1次5跨低压线及通信线5次6砍伐林木100棵1.4.2、导线形式：采用2jl/g1a-300/25，安全系数2.5。导、地线安全系数和最大使用应用列入下表：导、地线型号安全系数最大使用应力jl/g1a-300/252.533504（n）opgw-24b1-903.7521066（n）以上导线均满足热稳定要求，其机电特性见下表：导线主要物理技术参数表 使用条件名 称导 线jl/g1a300/25铝股数/直径(mm)48/2.85钢股数/直径(mm)7/2.22铝截面(mm2)306.21钢截面(mm2)27.10综合截面(mm2)333.31计算外径(mm)23.8直流电阻（/km）0.0944计算拉断力(n)83760单位重量(kg/km)1057制造长度(m)20001.4.3、本工程选用杆塔型式、数量及使用条件：序号杆塔类型及呼高数量杆塔形式11f2-sdj-211终端塔21f2-sj3-242转角塔31f2-sj4-241转角塔41f1-szk-511直线塔小计52 光缆的设计选型2.1 缠绕式通信光缆缠绕式通信光缆适用于小于档距，不适用于本工程2.2 非金属自承式光缆（adss）为绝缘光缆。非金属自承式光缆（adss）为绝缘光缆，可在一定电场下工作，用于各种档距、气象条件、10kv、110kv、220kv电力架空线路上，但随着运行时间的增长，可能安全性能会降低。2.3 架空地线复合光缆（opgw）架空地线复合光缆（opgw），适应于各种档距、气象条件、电压等级有架空地线的电力地线的电力架空线路上，其有安全、可靠、免维护等许多优点。根据设计任务要求及上述光缆形式分析，本工程采用架空地线复合光缆（opgw）取代架空地线。2.4 opgw设计原则：opgw光缆应满足架空避雷线和光纤通信的功能要求。opgw产品必须满足送电线路设计规程对地线的全部要求。同时在运行中机械应力的变化，温度变化和短路电流条件下opgw应能满足对于光纤通信性能和光纤传输衰耗的要求。2.5 opgw设计选型2.5.1、系统短路电流确定根据dl/t621-1997“交流电气装置的接地”规程，opgw必须有足够的载流容量，即当线路上任一点发生接地短路故障时，流过opgw的最大短路电流必须小于其允许短路电流，opgw方可视作满足热稳定的要求。按2020年的系统短路阻抗计算，最大短路电流为14.2ka，等效短路时间为0.3s。因左右两根地线都是相同型号的opgw复合地线光缆，考虑分流50%影响，实际允许短路电流为7.1ka，参考其它110kv线路opgw的设计、运行经验，综合系统远期建设的影响，进行经济技术比较，计算选取opgw型号，本工程最大短路电流取7.2ka。2.5.2 opgw短路电流容量要求电力线路发生接地短路时，通过opgw的地线返回电流将使其发热，如opgw的温升超过允许值，则可能损坏光纤或增大光纤传输衰耗。一般的，opgw选型均为按照生产厂家提供的允许短路容量（ka2t）来校验热稳定。（ka2t）意为线路发生短路故障时，通过opgw的最大短路电流平方与短路等效时间的乘积。2.5.3 短路等效时间的确定参照“电力系统光纤通信工程设计技术规定”（报批稿）规定，opgw热稳定校验用短路电流等效时间应计及自动重合闸动作的整个主保护动作时间，即：（继电保护动作时间 + 开关动作时间 + 短路电流非周期分量时间） 2。本工程opgw校验用短路等效时间取0.3s。2.6 opgw选型选用尽可能小的电线直径、截面可明显降低杆塔地线支架荷载。根据opgw的纤芯余长要求、防雷要求及短路容量限制。由于本工程线路比较短，为方便采购，简化地线配型，根据以上原则配合计算，确定本工程线路地线采用两根opgw-24b1-90（24芯）。经计算地线配置满足要求。2.7 opgw参数opgw主要参数如下表：opgw技术特性表光缆型号:opgw - 24b1-90行标型号:光缆结构: 铝包钢线 光纤单元 结构参数名 称根数名 称根数原材料直径光纤g.65224g.6550中 心sus 管1光纤芯数24管直径3.20mm第1层20.3%as线6aa线0线直径3.20mm技术参数参照 iec、ieee、dl/t 832-2003、gb/t 7424.4-2003 标准绞合：中心线与各层之间填充防蚀油膏最外层绞合方向为“右”向（z-stranding）光缆直径：13.6mm光缆重量：不大于500kg/km承载截面积不大于90mm2as面积90mm2aa面积0.00mm2标称抗张强度（rts）79kn杨氏模量（e-modulus)162.0kn/mm2热膨胀系数13.010-6/最大允许工作应力 (mat) ( 40% rts)219.5n/mm2每日应力（eds) (16%25% rts)210.187.8137.2n/mm2极限特殊应力 (70% rts)384n/mm2直流电阻0.8/km短路电流(0.3s)11.9ka短路电流容量 i2t42.48ka2s最小弯曲半径：施工：192mm运行：144mm拉重比18.8km温度范围 安装温度-10 +50运输和运行温度-40 +80注：所有尺寸和数据均为标称值3 opgw金具设计3.1 光缆的金具选择本工程中采用的悬垂金具和耐张金具均为预绞丝式金具，组成部件有：内绞丝、外绞丝、橡胶夹快、铸铝壳体、螺栓、螺母、垫圈等，其必须满足：a、应力分布均匀，无应力集中点，能增加缆线安装点的刚度，对光缆的保护性能好。b、有较好的动态应力承受能力，双层结构对于长时间不平衡负载的运行光缆起到更大的保护作用，其握力应达到光缆极限抗拉强度的10%-20%。c、与光缆有较大的接触面积，并配以柔性橡胶夹快，使其增强自阻尼，以减小磨损。d、表面平整，端部圆滑，以利于提高电晕放电电压及减少电能损失。e、其主要材料必须是优质的铝合金材料，有较好的机械性能和抗腐蚀能力。f、安装方便，无需专用工具，免维护。g、悬垂线夹强度不小于70kn，耐张线夹强度不小于100kn。光纤复合地线（opgw）悬垂线夹技术参数适用档距（m）内绞丝长度(mm)外绞丝长度(mm)估计质量(kg)色 标100-300160012003.75红300-500180014004.1红500-800200016004.4红800-1000220018004.7红光纤复合地线（opgw）耐张线夹技术参数适用档距（m）握力（kn）内绞丝长度(mm)外绞丝长度(mm)估计质量(kg)色标0-30060190015002.9300-50070200016003.5黄、红500-70080220017004.2黄、红700-80090240018004.3黄、红800-900100250019004.5黄、红900-1100120280022005.0黄、红3.2 光缆的防振措施危害opgw正常运行的振动方式主要为微风振动。opgw专用耐张、悬垂金具均带有铝包钢或铝合金预绞丝，已大大增加线夹出口光缆刚度，能较大程度的减小弯曲应力和动态冲击应力，抗振能力一般较好。本工程线路所经地段在秀山县境内，风速较快，但比较均匀、平稳，有形成层流风的条件，容易产生微风振动，导、地线的年平均运行张力为拉断力的25，故确定采用防振锤防振。在本工程中光纤复合地线（opgw）采用光缆专用防振锤防振，其安装个数参照电力工程高压送电线路设计手册选取。防振锤个数档距(m) 1 2 3适用光缆直径(mm)9.0d22 350350-700700-10003.3 光缆接头盒设计本工程接头盒选用opgw光缆专用金属外壳帽式架空接头盒，该型号接头盒的整体结构必须具有优良的环境适用性、可靠性、气闭性及防水性，以及良好的耐电磁老化、抗外力损伤及防水等性能，进出光缆位于接头盒的一端，采用双槽引下线夹扣夹紧固光缆，以防止在扭动或盘固光缆时，接头部分松动或扭伤，应完全满足光通信系统的寿命要求。固定光缆的卡箍设计,应方便本工程中adss光缆的固定，操作简便,光纤接头损耗不受应力影响，保证光纤的传输特性。每层盘纤盘最少可盘放12芯光纤, 盘纤盘应满足24芯光缆纤芯的安装盘放。接头盒中光纤固定及接头盒在杆塔上的固定，应满足方便、快捷、牢固的要求。4 opgw光缆的接地为确保opgw安全运行，参照全国其它地区设计、运行经验，opgw全线逐基铁塔接地。接地采用与opgw短路容量一致的专用接地线（与金具连接部位应采用接地片）与铁塔相连，以确保良好的电气连接。5 主要设备材料清册序号名称型号单位数量备注(一)光缆1 opgw光缆opgw-24b1/90米1