摘 要对OPGW光缆目前常用的结构进行一般性介绍，分析具体设计过程中OPGW光缆的选型设计。
【关键词】输电线路 OPGW 结构选型设计
1 前言
目前，我国国内架空输电线路上普遍使用了一种电力光缆-OPGW光缆，OPGW（光纤复合架空地线）具有传统的架空地线的功能，也具备通信的功能。它既要满足光纤通信的技术需求，也要满足作为地线所必备的一切特性的要求，包括机械强度和电气性能。
鉴于OPGW的普遍应用和它的重要性，本文对输电线路中OPGW的选型设计作简单分析。
2 OPGW结构
OPGW是由一个或多个光单元和一层或多层绞合单线组成，目前最常用的光缆结构有中心束管式和层绞式两种。
中心束管式是将光单元置于OPGW中间，层绞式是将光单元外径同绞线外径一致，光纤套管采用不锈钢管。
3 OPGW选型设计
3.1 OPGW选型原则
光纤复合架空地线（OPGW）既要满足本工程光纤通信的技术要求（如光纤类型、光纤芯数、光纤衰耗、色散等），又要满足作为地线所必备的力学特性和电气性能的需要（如力学特性高、耐振、耐腐蚀，并具有一定的导电性和充足的热容量等）。
OPGW的选择应遵循以下原则：
（1）具有足够的破断力，且直径不宜过大，单位长度重量不宜过大。在环境温度为 + 10/+15℃时，OPGW的弧垂与为其分流的地线线的弧垂应基本一致。
（2）为了保证正常的安全运行，在最大设计外荷载确定的条件下，OPGW的安全系数应大于或等于3.0，通信质量要保证。
（3）具有较好的抗疲劳和耐振的特性，允许平均运行张力应高于或等于 20% UTS。
（4）雷电击中OPGW时，通信质量不能受到影响，金属部分不能发生断股。
（5）具有足够的光纤余长，承受的力在达到 极限抗拉强度的70%的時候，光纤不应该承受到拉力，光信号没有明显的衰减。
（6）当环境的温度是+40℃的时候，电力线路发生单相线路接地短路，OPGW应能承受瞬间较大的短路电流的冲击，机械特性不能收到影响，处于光纤金属套管内的化合物不能变质。
（7）允许最大的短路电流。当线路上发生电力线路单相线路接地短路时，架空地线上出现短暂的较大的短路电流，此电流会产生很大的热量使OPGW和分流线的温度骤然升高。
（8）OPGW光缆作为输电线路的一根地线，OPGW除了应该满足输电线路设计规程对地线的要求，还应该满足杆塔使用条件及本工程特定地形条件的要求。
3.2 光单元结构
目前最常用的中心束管式和层绞丝各有利弊，均能达到性能要求。根据工程条件不同，侧重点有所不同。
通常中心束管式适用于110kV及以下输电线路，层绞式适用于220kV以上输电线路。
3.3 绞层结构
国内通用的外层绞丝为右绞向，且外层单丝不得小于3.0mm，考虑OPGW的防雷性能，一般外丝采用铝包钢结构。
从方便线路设计角度出发，OPGW的重量以及外径与分流地线应尽量保持差不多，在铁塔条件允许的条件下，OPGW的重量与外径可以留有一定的裕度。
3.4 OPGW电气性能
在中性点接地的电力系统中，当架空电力线路发生单相接地短路故障时，有很大的短路电流将通过地线，故障电流产生的热效应会在OPGW和分流线上产生很大的热量，以致损坏光纤通，为确保通信安全、可靠，必须保证OPGW的温度升高不得超过OPGW正常工作的允许值。
OPGW工程设计中应根据短路电流变化的特点进行热稳定性计算。分流地线多采用导电率较大的铝包钢绞线，以便更好为OPGW分流。OPGW的短路电流热容量计算应兼顾工程投产后五至十年内电力系统的发展，并按最大运行方式确定。短路电流持续时间应视系统的电压等级和系统保护的配置情况等情况再确定。流经OPGW的系统短路电流容量不能大于其允许短路电流容量。
目前解决热稳定性问题的主要方法有：OPGW在每基塔上逐基接地、分流的地线在每基塔上也逐基接地、加大为其分流的地线的截面、分段选择为其分流的地线型号、分段选择OPGW型号等。
3.5 机械性能
OPGW的机械特性主要包括额定抗拉强度（RTS）、年平均运行应力、最大使用应力。RTS是由产品的结构所决定，后面两个是设计取值的范围。在稀有风速或稀有覆冰验算气象条件下，OPGW在悬挂点的最大张力不宜超过额定破断力的66%。OPGW的平均运行张力不宜大于额定破断力的20%。
相同截面OPGW的额定抗拉强度同铝和钢的比成反比，与它的短路电流热容量也成反比。因此，在外径一定的情况下，提高额定抗拉强度就必须牺牲短路电流热容量。在具体工程设计中，要中和两者的矛盾，力求额定抗拉强度和短路电流热容量均能满足要求。
为使OPGW弧垂与分流地线保持一致，OPGW的弧垂特性应与分流地线相匹配。
OPGW设计时，它的安全系数应不小于2.5，而且要大于导线的安全系数。
3.6 光纤性能与数量
新建SDH长途光缆传输过程中常用的单模光纤有G.652和G.655两种，G.652主要适用于传输速率不大于10Gb/s的传输系统，G.655主要适用于传输速率不小于10Gb/s的传输系统。在工程设计时，可结合工程实际情况选用。
OPGW纤芯数量应根据业务量需求确定，目前国内110kV及以下线路常用24芯，220kV及以上线路常用的是36芯/48芯/72芯，随着业务量需求的增加，OPGW的芯数要求也是越来越大。
3.7 大跨越设计
大跨越工程具有档距大，铁塔比较高，施工比较困难等特点，除了上述因素外，还需考虑以下几点：
（1）防振方案必须单独设计；
（2） 机械强度要比普通线路高。
4 结论
在实际的设计过程中，应严格遵循规程规范，选择适合的光缆的结构，在设计时尽量调和额定抗拉強度与短路电流热容量之间的矛盾，根据实际中业务量的需求情况确定所需光纤的数量和类型，选择有效的分流地线。最终设计出适合本工程的OPGW，为电力数据的传输提供安全、稳定的传输通道。
参考文献
[1]DL/T5404-2007 电力系统同步数字系列（SDH）光缆通信工程设计技术规定.
[2]Q/GDW 166.4-2010 国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第4部分：电力系统光纤通信.
[3]Q/GDW381.3-2010 国家电网公司输变电工程施工图设计内容深度规定第3部分：电力系统光纤通信.
作者单位
福建宇洋电子技术有限公司 福建省福州市350000
