OPPC-电力通信的一种新兴解决方案培训

OPPC-电力通信的

一种新兴解决方案中天日立光缆有限公司

2023/2/41交流内容

OPPC的技术发展及特点OPPC的产品设计OPPC的应用设计中天OPPC技术进展2023/2/42OPPC的技术发展及特点2023/2/43沿电力线路架设的光缆分类序号光缆名称材料分类应用安装形式主要使用场合1光纤复合架空地线OPGW金属光缆

(电力线)复用型

有地线的任何新建线路或老线路通信改造2光纤复合架空相线OPPC任何新建线路或老线路通信改造3金属自承式光缆MASS(杆塔)添加型老线路通信改造4全介质自承式光缆ADSS介质光缆110kV及以下等级线路新建线路或老线路通信改造5附挂光缆OPAC(电力线)附加型附挂于老线路导线或地线上通信改造，极少应用2023/2/44OPPC是一种具有电力架空相线和通信能力双重功能的电力特种光缆；是将传统输电导线中的一根或多根钢丝替换为不锈钢管光单元，使钢管光单元与(铝包)钢线、铝(合金)线共同绞合形成OPPC；用OPPC替代三相导线中的某一相导线，形成由两根导线和一根OPPC组合而成的三相电力系统，实现通电和通信双重功能融合。OPPC的概念2023/2/45OPPC的概念层绞式OPPC光缆中心管式OPPC光缆传统导线(钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线)OPPC光缆铝包钢线铝线2023/2/46OPPC的概念层绞式OPPC光缆绝缘护套OPPC光缆2023/2/4720世纪80年代欧美出现OPPC的设计理念；由于瓷瓶绝缘子技术限制，实现光电分离的OPPC绝缘接头盒的关键技术难以突破；21世纪初复合绝缘子接头盒成功开发，大大促进了OPPC在欧美的广泛应用；目前在欧洲OPPC已应用于400kV、225kV线路，仅法国、德国就已应用6000多公里。国际上OPPC的技术发展2023/2/48我国110kV-500kV主干网通信广泛采用OPGW、ADSS，技术成熟；110kV以下高压电网、中低压配电网，目前主要采用ADSS、普通光缆、载波等通信方式。某些线路难以选用OPGW、ADSS光缆，而普通光缆、载波通信的可靠性和安全性也难以保证时，如：若输电线路本身无地线或非全线路有地线，无法架设OPGW；对地安全距离不足、无法解决交叉跨越、杆塔强度不够、经常改道等限制架设ADSS；采用普通光缆存在被偷盗和维护的难题，而载波通信又受气候、地形的限制；某些无通信手段的输电线路。我国OPPC的技术发展2023/2/49OPPC的成功开发填补应用空白，具有相对优势，可提供另一种电力通信解决方案：电能传输和光纤通信的完美融合，提高电网自动化、调度、通信水平；充分利用输电线路资源，非杆塔附加型产品，没有给原有线路附加额外负荷，不会破坏原有输电线路的运行条件；不存在雷击断股、短路电流过热、电腐蚀断缆的运行缺陷；还可以为输电线路测温、融冰等特殊应用提供通道。OPPC的技术特点2023/2/410OPPC的产品设计2023/2/411OPPC实质是一根含有光纤的架空导线，必须满足常规导线的机械、电气技术要求；产品设计标准：Q/320623GCC02-2008《光纤复合架空相线(OPPC)》(吸收OPGW、架空导线的标准和设计要求制订)GB/T7424.4-200X《光缆第4部分：分规范沿电力线路架设的光缆》IEC60794-4:2003《光缆第4部分：分规范沿电力线路架设的光缆》GB/T1179-1999《圆线同心绞架空导线》OPPC的产品设计原则2023/2/412光纤保护光纤余长设计和拉伸特性光纤耐热能力温度循环和通流试验验证机械特性匹配架空导线张力弧垂计算软件电气特性匹配-载流量与绝缘三相电气平衡；绝缘等级OPPC产品设计考虑因素OPPC与OPGW的产品设计异同点相同点：结构设计技术相同性能参数计算相同性能试验要求相似制造方法和工艺、设备相似施工架设方法相似不同点：使用场合和接续方式2023/2/413采取以下技术措施保护光纤：

(1)不锈钢管的保护：不锈钢管OPGW的成熟技术

(2)光纤油膏的保护：钢管中填充高滴点光纤油膏，起阻水作用

(3)合适、均匀一致光纤余长设计OPPC的设计考虑-光纤保护中天工艺控制：(1)、40%RTS时，光纤无应变(不受力)，光纤无附加衰减。(2)、60%RTS时，光纤应变≤0.25%，光功率的变化不超过0.05dB。(3)、95%RTS时，光缆的组成元件不断裂。

2023/2/414与传统导线相同，OPPC正常运行时长期最高温度设计为70℃，N-1事故情况下设计为90℃。(1)经测试，通流后导线实际表面温度低于70℃；(2)70℃-90℃的温度对铝、钢性能无影响：材料组织结构不会遭受破坏，不会引起塑性变形；(3)根据欧洲实验室试验，在无风、环境温度为40℃情况下，通流使OPPC表面温度达117℃时，OPPC、光纤依然正常运行。

OPPC的耐热性能完全满足实际运行要求OPPC的设计考虑-耐热能力2023/2/415OPPC的设计考虑-光纤、纤膏耐热能力OPPC不需要耐高温光纤，常规光纤为紫外光固化丙烯酸树脂(UV涂层)，UV辐射固化着色层，长期工作温度可达85℃。纤膏的温度特性(化学特性的稳定性)：高温(+80℃)不滴流、低温(-40℃)不变硬。纤膏的触变性(物理特性的稳定性)：常规光纤环境性能温度循环附加衰减(-60℃-+85℃)≤0.05dB/km湿热老化(+85℃±2℃,85%RH,30天)≤0.05dB/km高温老化(+85℃±2℃,30天)≤0.05dB/km光纤油膏温度特性滴点>200℃闪点>230℃2023/2/416OPPC的设计考虑-光纤耐热能力2023/2/417OPPC的温度循环试验(-40℃-+65℃，5天)OPPC通流试验(通流后温度为80℃保持7天)OPPC的设计考虑-温度循环和通流试验OPPC温度变化与时间关系曲线OPPC温度变化与衰减系数的关系曲线2023/2/418OPPC的应用设计2023/2/419OPPC接头盒需要组合设计复合绝缘子，实现光纤接续和光电分离。中间接头盒：支撑式采用固定座式绝缘子悬挂式采用悬挂式绝缘子终端绝缘接头盒：支撑式符合相应电压等级的绝缘子：10kV；35kV；66kV-110kV；220kV。中天OPPC绝缘接头盒采用海底光缆接头盒的密封及光缆固定技术,在固定线夹外采用保护光纤单元的新型罩体，终端绝缘接头盒采用光纤单点熔接安装工艺。OPPC接头盒设计2023/2/420OPPC中间接头盒(支撑式)2023/2/421OPPC中间接头盒(悬挂式)2023/2/422在终端杆塔连接OPPC和导引光缆采取一次光纤熔接接续OPPC终端接头盒(支撑式)2023/2/423OPPC中间接续方案(开关站)2023/2/424OPPC终端接续方案(变电站)2023/2/425接头盒安装固定形式：设计固定接头盒的台架，设计终端接头盒台架的安装位置；OPPC不能像OPGW接头预留余缆，因此接头盒内应预留充足的光纤；在杆塔上接续光纤，采用升降台是最佳方法，或人在安装台架上；OPPC下引线要保证弯曲半径，保证不受风摆影响，必要时采用支柱绝缘子固定。OPPC接头盒安装和接续2023/2/426OPPC接头盒安装、熔接2023/2/427采用预绞式耐张金具和悬垂金具，与杆塔绝缘子串相连接。OPPC金具设计2023/2/428OPPC的防振设计可参照OPGW的防振方案；也可参照架空导线的设计规范DL/T5092-1999“110-500kV架空送电线路设计技术规程”7.0.5条。OPPC的防振设计情况防振措施铝钢比≥4.29的ACSR平均运行张力上限(%)档距不超过500m的开阔地区不需要16档距不超过500m的非开阔地区不需要18档距不超过120m不需要18不论档距大小护线条22不论档距大小防振锤或另加护线条252023/2/429OPPC配盘和施工架设技术牵引网套、退扭器缆盘张力放线机滑轮φ800滑轮φ600滑轮φ800光缆牵引绳牵引机OPPC是定盘长生产，建议配盘长度在2-3km盘长的计算：档距*(1+4～5%)+20mOPPC的架设、施工技术与OPGW类似2023/2/430OPPC与导线的技术参数匹配OPPC及配合导线型号单位OPPC-24B1-90/20LGJ-95/15OPPC-24B1-185/40LGJ-185/45最大光纤芯数Nos24－24－直径mm14.0013.6119.6519.60总截面积mm2110.28113.96221.90227.83单位重量kg/km402408.9797848抗拉强度kN37.037.2079.680.520℃直流电阻Ω/km0.29660.30190.14900.1559载流量(40℃～70℃)A2642593983892023/2/431某35kV单回路输电线路，使用LGJ-185/45导线，架设普通地线GJ-50、架设OPGW、架设ADSS、架设OPPC的四个方案，比较直接投资成本：OPPC的经济技术分析是否有地线方案产品型号线缆价格(万元/km)金具价格(万元/km)施工费(万元/km)总价格(万元/km)成本比较有地线方案1LGJ-185/451.50.45A3.43+2A采用OPGW比OPPC节省13%OPGW-24B1-501.20.28A方案2OPPC-24B1-185/452.740.69A3.93+2AGJ-500.30.2A无地线方案3LGJ-185/451.80.45A3.93+2A采用OPPC比ADSS节省19%，一次施工费ADSS-24B11.40.28A方案4OPPC-24B1-185/452.740.69A3.19+A2023/2/432经济比较：(1)若有地线，架设OPGW成本更低，但OPGW匹配设计、施工难度大；(2)若无地线，架设OPPC优于ADSS。技术比较：OPPC采用铝包钢芯，提高耐腐蚀性和使用寿命；OPPC不会给杆塔附加额外的机械载荷，安全可靠性高；OPPC不受对地安全距离的限制，实现电能传输和通信的双重方案解决。OPPC的经济技术分析2023/2/433理论上OPPC可应用于所有电压等级的新建线路或旧线路通信改造。但由于OPGW、ADSS的成熟应用，建议OPPC主要用于66kV、35kV、10kV、某些110kV线路。OPPC的应用范围电压等级OPGWADSSOPPC10kV/YesYes35kVYesYesYes66kVYesYesYes110kVYesYesYes220kVYes不建议不建议500或330kVYes不建议不建议2023/2/434用于35kV输电线路：35kV输电线路较多，单地线或只有出口端有地线，且地线直径较小，OPGW难以应用或设计；对于35kV风电输电线路，导地线能够满足风电特殊环境要求的耐扭、耐寒、耐冰冻、耐盐雾、耐紫外线等；OPPC相比OPGW用于35kV线路具有更好的优势。利用OPPC导线融冰技术：我国在220kV及以下线路利用导线融冰技术，而地线不宜融冰；OPPC可以融冰，而OPGW难以实施融冰。OPPC的应用范围2023/2/435中天OPPC技术进展2023/2/436中天OPPC系统解决方案中天2007年成功开发OPPC光缆，同步开发成功绝缘接头盒、配套金具，提供OPPC系统解决方案；中天OPPC光缆、接头盒、配套金具进行配合型式试验，并成功配套实际工程应用；根据杆塔明细表，协助设计院进行配盘、组装图设计等工程应用设计，并提供施工督导、光纤接续等增值服务。2023/2/437中天OPPC、配套金具