光纤复合相线(OPPC)在双分裂导线中的应用

时间：2022-10-15 01:40:07

关键字：输电线路 OPPC 双分裂导线

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[导读]摘要:光纤复合相线(OPPC)具有通信可靠性高、电能损耗小、线路监控智能化程度高、便于重覆冰区线路导地线融冰等优势,正越来越多地应用于高压输电线路。现主要研究OPPC与普通导线组合成双分裂导线时在工程实践上出现的问题,并提出了相应的解决方案。

引言

光纤复合相线(OPPC)是电力通信系统的一种新型特种光缆(图1),其将普通导线中间的一根钢芯替换为具有光通信功能的光纤单元,使导线在正常传输电能的同时还兼具通信功能。由于其特殊的结构特性,OPPC具有通信可靠性高、电能损耗小、线路监控智能化程度高、便于重覆冰区线路导地线融冰等优势。

图1光纤复合相线结构图

欧美国家在20世纪80年代首先提出了光纤复合架空相线设计理念,目前国内OPPC光缆主要应用在110kV以下的单分裂导线的输变电线路中,由于220kV及以上等级线路一般都采用双分裂及以上的导线型式,因此OPPC鲜少应用在220kV输变电线路中。为便于OPPC在高电压等级线路中的应用,本文将对OPPC和普通导线构成双分裂导线后在220kV线路中的应用问题进行相关研究。

l弧垂不匹配问题

由于OPPC中有光芯单元,难以和同规格普通导线参数做到完全一致,因此采用OPPC和普通导线组成双分裂导线时,尽管架线时可保证弧垂一致,但随着蠕行形变的释放以及气象条件的变化,两根子导线会逐渐出现弧垂差,由于水平分裂的导线设置有间隔棒,可能出现两根子导线不平衡的情况,而弧垂小的子导线将承受另外一根子导线的部分荷重,这可能导致该子导线过载出现损伤。

以某220kV线路为例,该线路在20mm重冰区及相邻的15mm冰区,共计7.417km范围内采用一根OPPC-24B1-400/50与JL3/G1A-400/50高导电率钢芯铝绞线组成右相导线。两种导线的参数如表1所示。

由于两种导线在参数上的差别,势必无法保证各工况下弧垂一致。根据《110kV~750kV架空输电线路施工及验收规范》(GB50233一2014)的规定,安装间隔棒的220kV及以下等级线路子导线的弧垂正偏差不得大于80mm。因此,在选取两根导线应力时,应保证竣工弧垂满足规程要求,同时在最大弧垂工况时弧垂差尽量小。根据工程架线计划,预计架线时当地温度在15℃左右,考虑初伸长需降温20℃,实际架线气象条件按温度-5℃、风速10m/s、覆冰0mm考虑。以20mm冰区最长的耐张段为例,该耐张段总长2.152km,共计8基铁塔,由于高差较大,为避免悬挂点应力超允许值,该耐张段JL3/G1A-400/50高导电率钢芯铝绞线最大使用应力取98.4MPa,经过反复计算,选定OPPC-24B1-400/50的最大使用应力为97.2MPa。在架线初期,导线的最大弧垂情况如表2所示。

最高气温工况时,两种导线弧垂最大,根据所取的最大使用应力计算,此时导线最大弧垂如表3所示。

从表3可以看出,档1和档7的最大弧垂差的计算值超过了验收规范的要求。但由于间隔棒的牵引作用,两者的弧垂差会分布到各个次档距之中,而不会集中体现在档中央的最大弧垂处,因此实际测量的最大弧垂差比理论值均要小。即使如此,弧垂大一侧子导线通过间隔棒的牵扯,会导致另一侧子导线及金具承受较大负荷以及间隔棒处的集中荷载,对长期运行不利。因此,如图2所示,在两端耐张串上各子导线金具上增设一块PT调整板,与已有的DB调整板形成一组级差较小的弧垂调节器,在观测到弧垂出现影响线路运行的差值时,对其进行调整。

2中间接头盒型式问题

以往的工程中,OPPC的中间接头盒均采用支柱式,具体型式如图3所示,在耐张塔横担的下方塔身增设一个支架,用于放置承托中间接头盒的支柱绝缘子。该方案结构较为复杂,需要特制支柱绝缘子以及根据塔材规格、横担长度定制的支架,支架安装高度也需要逐塔计算确定,因此该方案不便于生产、施工和运维。

中间接头盒采用支撑式结构时,工程实际使用中的情况如图4所示。

为克服这些不足,本文采用了一种悬挂式方案,即将接头盒悬挂于跳线串下端,从而减少了支架以及支撑绝缘子,大幅减少了成本,也降低了施工运维难度。

如图5所示,中间接头盒悬挂于跳线串三角联板的一侧,OPPC通过中间接头盒剥离出光纤后融合,形成光通路,而在接头盒两端用并沟线夹固定的引流线形成电的通路。三角联板另一端悬挂跳线夹,用以承托另一根子导线,并在线夹下设置配重块,平衡由中间接头盒以及引流线导致的重量差。该方案结构安全、简单,运行可靠性高,后期维护方便。