2  通信光缆设计

2.1  OPGW设计

2.1.1 光缆选型原则

OPGW应具备架空地线和光纤通信两个功能，其设计应在满足送电线路相关设计规程对地线的全部要求下，同时满足对光纤通信性能和光纤传输衰耗的要求。其设计主要遵照如下规程及要求：

《110-500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T50092-1999）；

《交流电气装置的接地》DL/T621-1997；

《电力系统光纤通信工程设计技术规定》（报批稿）；

《电力系统光纤通信运行管理规定》DL/T547-1994。

OPGW结构形式主要为中心束管式和层绞式两种，其结构见下

其中图(a)为中心束管式，图(b)为层绞式。

2.1.2系统短路电流

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。

根据110KV南溪变电站设计的短路电流计算，110KV母线侧的短路电流为8.16kA。

2.1.3 OPGW短路电流热容量要求

 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（kA2·t）来校验热稳定。

2.1.4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。

110KV南溪变电站-昌兴水泥厂线路配备有光纤纵差保护，本工程OPGW校验用短路时间取0.5s。

2.1.5地线与OPGW短路容量选择

尽可能小的地线直径、截面可明显降低杆塔地线支架荷载。根据本线路防雷要求及地线短路容量限制，初步考虑选用OPGW-90-24C［OPGW-1C1/24B1(75；60) ］进行试算（短路热容量60 kA、0.5s，允许短路电流10.95kA）。

2.1.6 OPGW选型结论及其参数

根据短路电流选用值及铁塔设计荷载，经初步配置分流地线进行试算后，线路选用OPGW-90-24C［OPGW-1C1/24B1(75；60) ］（短路容量60 kA、0.5S）。     

由于各厂家OPGW结构及参数有一定差异，结合本工程地形条件及覆冰情况，确定选用的OPGW主要参数如下表：

表五           OPGW型号及主要参数（供招标参考使用）

型      号	OPGW-90-24C
对应标记	OPGW-1C1/24B1(90-60)
适用区段	全段
光纤芯数	24
芯数类型	ITU-T G.652B     24
▲外径（mm）	≈2.5
▲拉力重量比（km）	≥18.1
单位重量（kg/km）	≈422
承受截面（mm2）	≈88
▲短路电流热容量允许 值（kA2s）（200℃）	≥60 （10.95kA2，0.5s）
短路环境温度（℃）	30
RTS额定拉断力（N）	≥74700
线膨胀系数  (１/℃)	15.5x10-6
弹性系数  (ＭＰa)	厂家提供
每日应力（EDS）	135.2～211.3N/ mm2
直流电阻（W/km）	≈0.556
66%RTS时	光纤应不受力
光纤余长	≥6‰
▲OPGW结构	密封SUS套管的层绞式结构。   密封金属套管的层绞式结构。
▲绞线材料	铝包钢绞线，铝合金线。

注：本表参数应由中标厂家与设计人员一起讨论确定。

 

2.1.7 光纤的基本特性

本工程所用光缆的光纤特性应符合ITU-T.625建议，通用于1310nm波长与1550mm波长两个应用窗口。

 

1）光学特性

 

表六                     给定波长衰减

波长（nm）	衰减系数（Db/km）
1310	≤0.36
1550	≤0.22

 

表七                         色散系数

波长范围	色散系数
1285-1340nm	≤3.5ps/(nm.km)
1550nm	≤18ps/(nm.km)

 

衰减不均匀性0.05db/km

截止波长（1206nm(1310nm)

模场直径

1310nm处，模场直径为9.3±0.5nm

1550nm处，模场直径为10.5±1.0nm

色散

零色散波长（λ0）：  1300nm≤λ0≤1324nm

零色散斜率（S0）:   SO≤0.092PS/(nm2.km)

玻璃纤维几何尺寸

包层直径为125±1.0μm

包层同心度误差≤0.6μm

包层不圆度≤1%

芯/包心度误差≤0.8μm

 光纤涂层几何尺寸

     涂层直径为245≤10μm

涂层与包层同心度误差≤12μm

涂层不圆度≤6%

2）光纤的环境特性

温度附加衰减、热老化性能等参数按国际电工学会的最新标准。

3） 光纤的机械特性

宏弯附加衰减、光纤分离性、光纤剥离性、抗纽转能力等参数按国际电工学会的最新标准。

2.1.8  其它性能

1）光缆结构符合中华人民共和国国家标准GB/T 7424.4-2003“光缆 第4部分：分规范 光纤复合架空地线”。

2）光缆的主要承力部件为铝包钢线，且应符合ASTM B415-92《冷拔铝包钢线特性标准》。

3）光缆包含24芯ITU-T G.652单模光纤,为便于识别，装载光纤的多根套管及多根光纤本身以不同颜色区分，并保证这些颜色在整个光缆寿命中不腿色。

4）装载光纤的套管应能有防止雨水及潮气侵入的填充物填充，填充物应能与之接触的元素相容并能吸收氢原子。

5）每盘光缆中间不允许有中间接头。

6）应能承受运输、安装时的各项操作而不发生对圆柱形状的破坏，以免内部光纤受损。当受张力作用下，其表面不应产生非圆柱形态，同时任何部分不应产生相对位移，以免影响纵向光滑性。

7）表面不应有尖刺、锋利的边缘、擦伤或其他缺陷，不应使表面的线与线之间存留有杂粒和化学残留物，同时不应使表面产生脆性或在外层间产生凹槽。

8）在切断时不应出现鼓包或散股现象。

9）供应商应就其所提供的设计出合理的防振措施，并提供相应的防振设计原则及设计公式，说明不同情况下需安装的防振器具数量及其安装位置。

10）运行温度 -40～+85℃

11）安装温度 -20～+40℃

12）寿命大于30年。

3.光缆线路设计

3.1光缆线路路径及方案

光缆线路采用一根OPGW-90-24C复合光缆，架空安装在全线各杆塔地线支架一侧，兼作该线路避雷线的作用。

OPGW-90-24C复合光缆从在原线路17#塔-22#塔与原光缆线路连接。

该线路走廊内地质稳定，丘陵90%、河谷10%地质情况大致为普通土40%，松砂石40%，岩石20%。全线高程范围为200-320m。

线路全长0.944km，曲折系数1.33， 使用杆塔7基。 

    变电站两端构架至站内通讯终端柜机（含讯终端柜机）已经安装，不再设计。

3.2 全线杆塔的使用情况（参照线路设计图纸）

3.3气象条件组合

本通信工程与线路工程所使用气象条件一致，组合如下表：

 

表九                  气象条件组合表

条    件 项    目	温    度 （0C）	风    速 （m/s）	冰    厚 （mm）
最高气温	40	0	0
最低气温	-5	0	0
最大风速	10	25	0
最大覆冰	-5	10	0
年平均气温	15	0	0
安装情况	0	10	0
内过电压	15	15	0
外过电压	15	10	0
年均雷电日数	40

 

 

3.4主要交叉跨越及交通状况

交叉跨越情况及交通状况见架空线路部分设计。

3.5 OPGW、设计张力及安全系数

按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620-1997规定：在气温15℃，无风的条件下，档距中央OPGW与导线的间距应满足S≥0.012L+1m的要求。

OPGW的张力主要取决于导、地线之间距离的配合要求。按另侧地线配合要求，OPGW光缆的设计安全系数、最大设计张力、平均运行张力以及另一根地线力学设计如下表：

表十一                地线设计力学参数一览表

导地线 型 号	安全 系数	最大使 用张力（N）	年平均张力（N）	适用 冰区段	适用 最大风速
OPGW-90-24C	3.0	30120		0m	25m/s

在光缆的技术协议签定之后，应根据最终的各种光缆型号的参数重新进行导、地线之间距离的配合计算，并重新调整、确定光缆的设计安全系数、最大设计张力、平均运行张力。

3.6 OPGW防振

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，能较大程度地减小弯曲应力和动态冲击应力，抗振能力一般较好。

在轻冰区OPGW广泛采用防振锤作为防振措施。防振锤因单位重量较大对低频率振动有较大的阻尼作用，是OPGW的主要防振措施。防震锤安装需加装专用护线条保护。

3.7 OPGW复合光缆接地

为确保OPGW、光缆安全运行，参照其它相关设计、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。

3.8金具

OPGW复合光缆连接金具设计实际安全系数为：运行情况＞2.5，断线、断联情况＞1.5，满足设计规程“DL/T5092-1999”中的有关规定。用于OPGW、的预绞式金具的各项技术条件和试验方法应满足“DL/T 766-2003”中的有关规定。

 

4.设备材料

表十二                  OPGW及金具、附件设备供货表

项目	商品名称	规格及技术要求	实用量	备   注
1	OPGW-88-24C	24芯	1.086km
2	耐张线夹	NL-OPGW3+6B	6付	带接地线
3	悬垂线夹	CL-10/OPGW-T(24芯)	4套	带接地线
5	防振锤		19套	用于OPGW-90-24C
6	护线条		4套	用于OPGW-90-24C
7	引下线夹（塔用）		10套
8	接续盒（塔用）	OPGW- OPGW	2套
9	余缆架（塔用）		2套

注：金具需光缆订货后，根据光缆型号由金具生产厂家核对确定。