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电力光缆按敷式方式和应用场合可分为三种,即电力线附加型、杆塔添加型和电力线复合型。电力线附加型主要有地线缠绕光缆(GWWOP)和捆绑式光缆(ADL);杆塔添加型主要有全介质自承式光缆(ADSS)和金属自承光缆(MASS);电力线复合型通常是指在传统的电力线中复合光纤单元,实现传统通电或防雷功能的同时进行光纤通信,主要有光纤复合架空地线(OPGW)、光纤复合架空相线(OPPC)、光电混合缆(GD)、光纤复合低压电缆(OPLC)等。
1 地线缠绕式光缆GWWOP和捆绑式光缆ADL
(1)地线缠绕式光缆GWWOP(Ground Wire Wind Optical Cable)——是一种直接缠绕在架空地线上的光缆,它沿着输电线路以地线为中心轴螺旋缠绕在地线上,形成一种依附于输电线支承的光传输媒介。
(2)捆绑式光缆ADL(All Dielectric Lashed Cable)——是一种通过一条或两条抗风化的胶带、被覆芳纶线或金属线捆绑在地线或相线上。与GWWOP光缆相比,减少了光缆由于弯曲缠绕而引起衰减偏大或应力增加。
图1. GWWOP和ADL光缆安装示意图
这两类光缆被统称为附加型光缆—OPAC(Optical Attached Cable),一般用于35kV以下线路中,早在上世纪80年代初就已经开发并被电力部门所使用,是电力系统中建设光纤通信网络既经济又快捷的方式。他们不是自承式光缆,是附加在原有地线或相线上的,如图1所示,因此该缆具有轻型柔软、且外径小等优点,一般采用全介质中心管式光缆结构,如图2所示,非金属加强层通常采用芳纶纤维纱、玻璃纤维纱和玻璃纤维带等柔性材料。
图2. 常用GWWOP和ADL光缆结构图
这两类缆安装时需要特殊的器具,安装完后,光缆直接与电力线接触,所以都需要承受线路短路时相线或地线上产生的高温,都有外护套材料老化问题,因此虽然研究和应用早于ADSS光缆,但是在国内没有大范围的应用。在线路设计时,还需覆冰和风载校验电力线和杆塔强度。
2 全介质自承式光缆ADSS和金属自承式光缆MASS
(1)全介质自承式光缆ADSS(All dielectric self-supporting optical fiber cable)——是一种利用现有的高压输电杆塔,与电力线同杆架设的特种光缆,具有工程造价低、施工方便、安全性高和易维护等优点。
ADSS光缆是自承式架空敷设,应具有较大的抗拉强度,以保证正常运行时能承载外界环境影响。ADSS光缆主要承载元件为芳纶纱线,根据结构可分为中心管式和层绞式两种,其中层绞式结构分为单护层和双护套结构,具体如下图3。
图3 ADSS光缆结构图
ADSS光缆在力学设计时,除具有一定的抗拉强度外,还需考虑一定档距下安装ADSS光缆对地面的安全距离和满负载环境下对地安全距离,以防影响路面正常运作。另一方面,由于高压电力线周围存在着一定的高压电场环境,容易腐蚀损害ADSS光缆,因此ADSS光缆在敷设时不仅要选择适宜的悬挂点,同时外护套也需具有一定的耐电腐蚀能力。根据DL/T 788-2001《全介质自承式光缆》标准要求,外护套可以分为A级(电位小于12kV)和B级(电位大于12kV),其中B级护套(通常称为耐电痕护套料)根据实际应用,一般建议悬挂点运行电位不超过25kV。
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