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一、前言

在電力架空輸電線路中建設(shè)光纖通信傳輸信道，最常用的成熟技術(shù)是光纖復(fù)合地線OPGW，它安裝懸掛在桿塔頂部，替代其中的一根或兩根架空避雷地線，OPGW在電氣上是接地體。其次是采用全介質(zhì)自承式光纜ADSS，它安裝懸掛在導(dǎo)線下空間電位合適的桿塔上，ADSS在電氣上是接地體。當(dāng)兩者安裝條件都不滿足時(shí)可采用光纖復(fù)合相線OPPC（Optical Phase Conductor），OPPC是復(fù)合了光纖的架空相導(dǎo)線（常稱為“導(dǎo)線”），通常是三相導(dǎo)線中的某一相，架設(shè)在桿塔橫擔(dān)上輸電導(dǎo)線位置，承載傳送電能的連續(xù)電流，它必須和地（桿塔）保持與輸電電壓相匹配的絕緣強(qiáng)度。由于OPPC是帶電體，在光纜接續(xù)時(shí)要采用專用的絕緣光電接頭盒安裝在桿塔某一合適位置。

10千伏配電線路一般不配置架空地線，除非增加桿塔配置才能安裝OPGW；因桿塔高度較低，難以在線路全程找到所有同時(shí)滿足空間電位和離地安全距離的ADSS懸掛點(diǎn)；由于配電線路桿塔上的設(shè)施繁多且復(fù)雜，常規(guī)帶電的OPPC線下分離絕緣接頭盒往往難以找到安全的安裝位置。也就是說，在輸電線路中用得很成熟的常規(guī)OPGW、ADSS和OPPC技術(shù)并不完全適用于10千伏配電線路。

由廣東電網(wǎng)公司主導(dǎo)開發(fā)的絕緣光單元復(fù)合相線IOPPC（Insulated Optical-unit Phase Conductor，IOPPC）技術(shù)，歷時(shí)十年，已發(fā)展成包括IOPPC本體、光電分離、配套附件和施工方法等在內(nèi)的綜合技術(shù)，并在10千伏配電線路上建設(shè)和運(yùn)行驗(yàn)證，取得良好效果。

IOPPC采用高性能絕緣材料光單元，與復(fù)合相線分離后就是完全的絕緣體，結(jié)合了創(chuàng)新的線上光電分離配套金具，使光電分離變得簡(jiǎn)單容易，可以在任意位置接駁，克服了常規(guī)OPPC應(yīng)用在配電線路上的不足之處，拓展了光纖復(fù)合相線的應(yīng)用范圍。

2022年11月，南方電網(wǎng)公司頒發(fā)了《Q/CSG 1204158-2022 IOPPC技術(shù)規(guī)范》、《Q/CSG 1204158-2022 IOPPC設(shè)計(jì)規(guī)范》和《Q/CSG 1204159-2022 IOPPC建設(shè)規(guī)范》。

二、常規(guī)OPPC技術(shù)

國(guó)內(nèi)外的架空導(dǎo)線以鋼芯鋁絞線ACSR（Aluminum Conductor Steel Reinforced）為主，常規(guī)的不銹鋼管光單元OPPC結(jié)構(gòu)與之高度近似。以圖1所示的“1×37”標(biāo)準(zhǔn)絞線結(jié)構(gòu)為例，ACSR和OPPC的絞線結(jié)構(gòu)從里至外均為“1＋6＋12＋18”。其中：“1＋6”部分為承力部件，ACSR中為鍍鋅鋼線，OPPC中為鋁包鋼線和光單元；“12＋18”部分為導(dǎo)體部件，ACSR和OPPC中的導(dǎo)體均為導(dǎo)電率≥61%IACS的電工鋁線。表1給出了對(duì)應(yīng)于導(dǎo)線規(guī)格的OPPC部分技術(shù)參數(shù)。

圖1 導(dǎo)線和OPPC結(jié)構(gòu)示意圖

OPPC接頭有中間接頭和終端接頭兩種，如圖2所示。

圖2 OPPC的接頭

由于OPPC是帶電體，所用的接頭盒必須與地（桿塔）之間保持與電壓等級(jí)相匹配的絕緣強(qiáng)度，還要與地面保證一定的安全距離；尤其是因不銹鋼管光單元也帶電，在線路終端引下時(shí)還必須進(jìn)行可靠的“光電分離”。又由于OPPC接頭處不允許有余纜，故接頭盒的接續(xù)作業(yè)要在桿塔高處進(jìn)行。

OPPC接頭盒安裝位置應(yīng)在承重桿塔上，接續(xù)時(shí)還要在桿塔上搭建登高作業(yè)平臺(tái)。OPPC接頭盒結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)施工和運(yùn)維的成本和要求很高，在10千伏配電線路難以推廣應(yīng)用。

三、IOPPC簡(jiǎn)解

1、典型結(jié)構(gòu)

IOPPC是一種含有緣絕光單元的架空導(dǎo)線，具有輸電和光纖通信（含傳感）等多重功能，通常是三相導(dǎo)線系統(tǒng)中的一相。

鑒于其架空導(dǎo)線功能的特征，IOPPC與常用的架空導(dǎo)線有對(duì)應(yīng)關(guān)系，其典型結(jié)構(gòu)示于圖3。

圖3 IOPPC典型結(jié)構(gòu)

在圖3中：（a）為雙層絞線結(jié)構(gòu)，主要對(duì)應(yīng)于常規(guī)導(dǎo)線ACSR70/40、95/55；（b）為三層絞線結(jié)構(gòu)，主要對(duì)應(yīng)于常規(guī)導(dǎo)線ACSR120/20、150/35、185/45、140/30、300/40、300/70；（c）為四層絞線結(jié)構(gòu)，主要對(duì)應(yīng)于常規(guī)導(dǎo)線ACSR400/35。

與圖1相比，IOPPC與常規(guī)OPPC的主要區(qū)別是光單元在光纜橫截面上的位置不盡相同：即不管絞線結(jié)構(gòu)層數(shù)，絕緣光單元始終處于次外層。這主要是為了滿足線上光電分離所需。

2、IOPPC纜的主要特性參數(shù)

IOPPC纜的主要特性參數(shù)包括：

（a）光纖的根數(shù)、類型、光學(xué)特性和傳輸特性；

（b）光纜的總外徑，mm；

（c）金屬導(dǎo)線的承載截面積，mm2；

（d）計(jì)算單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/km；

（e）額定拉斷力（RTS），kN；

（f）彈性模量，MPa；（N/mm2）；

（g）熱膨脹系數(shù)，1/℃；

（h）20℃直流電阻，Ω/km；

（i）最大允許溫度范圍，℃；

（j）允許載流量，A（在允許的溫度范圍內(nèi)）；

（k）最大允許拉力（MAT），kN；

（l）年平均運(yùn)行張力（EDS），kN；

（m）應(yīng)變限量，％；

（n）外層的絞向；

（o）光纜允許的最小彎曲半徑。

3、絕緣光單元的主要性能要求

IOPPC中的絕緣光單元采用特種高分子材料作為套管，主要性能要求：

（a）體積電阻率＞1015Ω·cm；

（b）阻燃性能（UL94）V-0；

（c）屈服強(qiáng)度≥90Mpa；

（d）抗側(cè)壓力≥1000N；

（e）正常成纜后，在250℃時(shí)的4秒內(nèi)不產(chǎn)生永久變形。

對(duì)應(yīng)導(dǎo)線規(guī)格的IOPPC部分技術(shù)參數(shù)

圖4 IOPPC線上光電分離套管結(jié)構(gòu)示意圖

如圖4所示，IOPPC線上光電分離套管由上蓋、底坐、合蓋螺栓、通孔緊固螺帽、阻水軟硅膠塞、薄墊圈、厚墊圈、絕緣光單元、導(dǎo)向彎管、引出加強(qiáng)護(hù)套（可選）、冷/熱縮管（可選）等組成。

2、分離套管的裝配

如圖3所示，IOPPC的次外層股線中有一根是絕緣光單元。為將次外層中的光單元與絞層分離，先將最外層中其中兩根股線拆出一個(gè)節(jié)距長(zhǎng)度（10～12倍外徑，使導(dǎo)線表面留出一圈的股線“空缺”，分離出光單元，同時(shí)在失去光單元的“股槽”內(nèi)補(bǔ)上同樣直徑的股線（補(bǔ)股），重新組合成沒有光單元的導(dǎo)線。

組裝完成后的分離器如圖5所示，改變通孔緊固螺帽到導(dǎo)向彎管間的距離，可以調(diào)節(jié)光單元引下段至光電分離管之間的間距，以配合線路調(diào)整弧垂。

圖5 組裝完成的光電分離套管組件

五、IOPPC應(yīng)用和運(yùn)維搶修

1、與預(yù)絞絲配合使用

圖7是IOPPC絕緣光單元的示意圖，圖8是引下部分的現(xiàn)場(chǎng)照片。

圖7 絕緣光單元引下示意圖

圖8 絕緣光單元引下現(xiàn)場(chǎng)照片

從圖8可見，絕緣光單元引下后可用各類通用光纖接頭盒進(jìn)行光纖熔接。

3、IOPPC運(yùn)行巡檢

圖9是IOPPC線路日常運(yùn)維和巡檢的主要內(nèi)容。

六、總結(jié)

由于配電線路的特殊性，在輸電線路中成熟應(yīng)用的光纖復(fù)合架空地線（OPGW）、全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）、光纖復(fù)合架空相線（OPPC）技術(shù)并不完全適用于配電線路，在常規(guī)OPPC技術(shù)上開發(fā)的IOPPC技術(shù)，采用高性能絕緣材料光單元，已發(fā)展成包括IOPPC本體、光電分離、配套附件和施工方法等在內(nèi)的綜合技術(shù)并在10千伏配電線路上建設(shè)和運(yùn)行驗(yàn)證，取得良好效果。以2022年11月，南方電網(wǎng)公司頒發(fā)的《Q/CSG 1204158-2022 IOPPC技術(shù)規(guī)范》、《Q/CSG 1204158-2022 OPPC設(shè)計(jì)規(guī)范》和《Q/CSG 1204159-2022 OPPC建設(shè)規(guī)范》為標(biāo)志，說明IOPPC技術(shù)開始進(jìn)入實(shí)用化推廣應(yīng)用階段。

IOPPC技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善中。