近年來,智能電網、FTTx和3G網絡建設是支撐線纜行業(yè)蓬勃發(fā)展的主動力。智能電網要求電力系統(tǒng)中輔以信息技術為支撐,實現電網的信息化、自動化和互動化的特征;FTTx和3G網絡建設要求信息通信的同時解決網絡終端設備的用電問題,因此應用于電力系統(tǒng)中兼顧電力傳輸和信息通信的各類復合纜和特種光纜(本文統(tǒng)稱為電力光纜)應運而生。
電力光纜按敷式方式和應用場合可分為三種,即電力線附加型、桿塔添加型和電力線復合型。電力線附加型主要有地線纏繞光纜(GWWOP)和捆綁式光纜(ADL);桿塔添加型主要有全介質自承式光纜(ADSS)和金屬自承光纜(MASS);電力線復合型通常是指在傳統(tǒng)的電力線中復合光纖單元,實現傳統(tǒng)通電或防雷功能的同時進行光纖通信,主要有光纖復合架空地線(OPGW)、光纖復合架空相線(OPPC)、光電混合纜(GD)、光纖復合低壓電纜(OPLC)等。
1 地線纏繞式光纜GWWOP和捆綁式光纜ADL
(1)地線纏繞式光纜GWWOP(Ground Wire Wind Optical Cable)——是一種直接纏繞在架空地線上的光纜,它沿著輸電線路以地線為中心軸螺旋纏繞在地線上,形成一種依附于輸電線支承的光傳輸媒介。
(2)捆綁式光纜ADL(All Dielectric Lashed Cable)——是一種通過一條或兩條抗風化的膠帶、被覆芳綸線或金屬線捆綁在地線或相線上。與GWWOP光纜相比,減少了光纜由于彎曲纏繞而引起衰減偏大或應力增加。
圖1. GWWOP和ADL光纜安裝示意圖
這兩類光纜被統(tǒng)稱為附加型光纜—OPAC(Optical Attached Cable),一般用于35kV以下線路中,早在上世紀80年代初就已經開發(fā)并被電力部門所使用,是電力系統(tǒng)中建設光纖通信網絡既經濟又快捷的方式。他們不是自承式光纜,是附加在原有地線或相線上的,如圖1所示,因此該纜具有輕型柔軟、且外徑小等優(yōu)點,一般采用全介質中心管式光纜結構,如圖2所示,非金屬加強層通常采用芳綸纖維紗、玻璃纖維紗和玻璃纖維帶等柔性材料。
圖2. 常用GWWOP和ADL光纜結構圖
這兩類纜安裝時需要特殊的器具,安裝完后,光纜直接與電力線接觸,所以都需要承受線路短路時相線或地線上產生的高溫,都有外護套材料老化問題,因此雖然研究和應用早于ADSS光纜,但是在國內沒有大范圍的應用。在線路設計時,還需覆冰和風載校驗電力線和桿塔強度。
2 全介質自承式光纜ADSS和金屬自承式光纜MASS
(1)全介質自承式光纜ADSS(All dielectric self-supporting optical fiber cable)——是一種利用現有的高壓輸電桿塔,與電力線同桿架設的特種光纜,具有工程造價低、施工方便、安全性高和易維護等優(yōu)點。
ADSS光纜是自承式架空敷設,應具有較大的抗拉強度,以保證正常運行時能承載外界環(huán)境影響。ADSS光纜主要承載元件為芳綸紗線,根據結構可分為中心管式和層絞式兩種,其中層絞式結構分為單護層和雙護套結構,具體如下圖3。
圖3 ADSS光纜結構圖
ADSS光纜在力學設計時,除具有一定的抗拉強度外,還需考慮一定檔距下安裝ADSS光纜對地面的安全距離和滿負載環(huán)境下對地安全距離,以防影響路面正常運作。另一方面,由于高壓電力線周圍存在著一定的高壓電場環(huán)境,容易腐蝕損害ADSS光纜,因此ADSS光纜在敷設時不僅要選擇適宜的懸掛點,同時外護套也需具有一定的耐電腐蝕能力。根據DL/T 788-2001《全介質自承式光纜》標準要求,外護套可以分為A級(電位小于12kV)和B級(電位大于12kV),其中B級護套(通常稱為耐電痕護套料)根據實際應用,一般建議懸掛點運行電位不超過25kV。
(2)金屬自承式光纜MASS(Metal Aerial Self-Supporting optical fiber cable)——不銹鋼管光纖單元結構,考慮MASS光纜同ADSS光纜一樣與現有桿塔進行同桿架設,為減少對桿塔的額外負載,要求MASS光纜結構小、重量輕。因此MASS光纜結構