ADSS电力特种光缆应用分析
时间：06-24
来源：光电新闻网
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光纤通信已成为电网建设和电网改造的一个重要组成部分。光纤通信容量大，抗干扰性能好，不但可以满足电力系统中通信及自动化的需要，而且可以将富余的容量提供给社会。光纤通信既可以提高电网的供电可靠性，也可以取得良好的经济效益。
利用架空电力线路走廊，在线路杆塔上进行架设，是一种非常经济的光缆敷设方式。目前，在架空输电线路上架设光缆主要有两种形式：光纤复合架空地线（OPGW）和全介质自承式光缆（ADSS）。新建的电力线路上通常选用OPGW，ADSS常用于已建成的电力线路上。ADSS光缆相对OPGW投资较小，可在电力线路不停电状态下架设，设计施工、维护等也较方便，已在建成的电力线路上得到广泛的应用。
ADSS光缆的适用范围
对于新建或已建成的220kV及以上的高压输电线路，且作为通讯干线走廊的，为保证通讯线路与输电线路运行寿命（30年以上）的匹配性，从光纤通信的可靠性、施工和维护等方面考虑，工程人员应选择OPGW，220kV及以上的干线输电线路不宜选用ADSS光缆。
对于已建成的220kV及以下的输电线路，特别是区域变电所间的通信，可以考虑选用ADSS光缆。工程人员首先应考虑现有电力线路上架设ADSS光缆的可靠性，对电力线路已运行时间、杆塔的老化程度、原设计标准等条件来进行评估，从而确定架设的可行性。
由于电力线路的设计技术规程多年来已进行过修改、调整和补充，所以对已运行多年的电力线路杆塔强度的校核难度大，成为架设ADSS光缆的关键问题。总的原则是在不影响电力线路安全运行、不降低可靠性的前提下，方可架设ADSS光缆。因此，笔者建议架设ADSS光缆，应尽量选择线路杆塔条件较好的电力线路。
在产品方面，国内目前有ADSS光缆的产品和检验标准，如国家标准GB/T18899《全介质自承式光缆》和电力行业标准DL/T788《全介质自承式光缆》，国际上主要有IEEE-P1222《用于架空输电线路的全介质自承式光缆IEEE标准（草案）》和IEC60794-4《光缆第4部分：分规范-沿电力线架设的光缆》。在工程方面，国内有电力行业标准DL/T5344《电力光纤通信工程验收规范》和DL/T767《全介质自承式光缆（ADSS）用预绞丝金具技术条件和试验方法》，但至今没有成熟有效的针对ADSS光缆的线路工程设计规定/规程和规范，所以ADSS光缆安装设计，只能参照现行的电力行业标准DL/T5092《110－500kV架空送电线路设计技术规程》。
ADSS光缆选择
1.ADSS光缆结构
ADSS光缆的结构分为中心束管和层绞束管两大类，除了一些各方面条件较好的电力线路，一般情况下宜选用层绞束管结构的ADSS光缆。
ADSS光缆中的光纤是以波状导入束管内，然后束管进行绞合，产生绞合余长，光纤具有适当的余长，保证了光缆承受正常工作的机械负荷时光纤不受力（即光纤零张力设计），也不会增加光纤的损耗。
2.ADSS电气性能
ADSS光缆的类型选择首先要考虑电气性能要求，即ADSS所能承受的空间感应电场（电位）的大小，原因是ADSS光缆工作在高压线路导线附近，导线周围空间存在电磁场，光缆对导线和地之间的电容耦合使光缆处于一个空间电位的位置，因雾、露或下小雨时，潮湿的污秽在光缆外护套表面形成一个电阻层。在空间电位的作用下，护套表面对铁塔上的光缆接地金具之间流有电流，电流发热造成水分蒸发，使光缆外护套表面形成小段的干燥地带，阻断了电流，当干燥带的电位差达到一定高度时，便发生放电形成电弧，这就是干带电弧。它产生的热可以使交联聚合物逐步失去结合力而形成腐蚀，护套会熔成洞。这种现象或故障称为护套电腐蚀或电痕，严重时会导致断缆。
ADSS采用何种类型的外护套取决于光缆安装位置的空间电位的大小，与电力线路的电压等级、杆塔结构、导线布置及相位排列等多因素相关。
3.ADSS机械性能
（1）力学特性
ADSS光缆的机械强度方面，纺纶承载、缆内纺纶的数量决定了光缆的额定抗拉强度（RTS），单位为kN。
ADSS光缆最大允许张（应）力（MAT）对应于在最恶劣的设计气象条件下光缆所受到的最大张（应）力，单位为kN或N/mm2。
ADSS光缆的年（日）平均张（应）力（EDS）对应于在无风、无冰及年平均气温下的张（应）力，单位为kN或N/mm2。
ADSS光缆的极限运行张（应）力（UOS）可视作缆的过载能力，对应于在短时超过设计气象荷载时缆所承受的张（应）力，单位为kN或N/mm2。
这四个力值之间存在一定的关系且与光缆结构有关，相关标准做出了规定如表1所示。
它们之间的关系又被称为"光纤应变窗"或缆的"应力应变"性能。
（2）张力-弧垂特性
与该特性有关的光缆的机械性能主要包括缆径、缆重、弹性模量和热膨胀系数等。
ADSS光缆具有可变跨距特性，对于同一条光缆，如果气象条件和弧垂不同，它的允许使用档距是不同的，如图1所示。
利用架空电力线路走廊，在线路杆塔上进行架设，是一种非常经济的光缆敷设方式。目前，在架空输电线路上架设光缆主要有两种形式：光纤复合架空地线（OPGW）和全介质自承式光缆（ADSS）。新建的电力线路上通常选用OPGW，ADSS常用于已建成的电力线路上。ADSS光缆相对OPGW投资较小，可在电力线路不停电状态下架设，设计施工、维护等也较方便，已在建成的电力线路上得到广泛的应用。
ADSS光缆的适用范围
对于新建或已建成的220kV及以上的高压输电线路，且作为通讯干线走廊的，为保证通讯线路与输电线路运行寿命（30年以上）的匹配性，从光纤通信的可靠性、施工和维护等方面考虑，工程人员应选择OPGW，220kV及以上的干线输电线路不宜选用ADSS光缆。
对于已建成的220kV及以下的输电线路，特别是区域变电所间的通信，可以考虑选用ADSS光缆。工程人员首先应考虑现有电力线路上架设ADSS光缆的可靠性，对电力线路已运行时间、杆塔的老化程度、原设计标准等条件来进行评估，从而确定架设的可行性。
由于电力线路的设计技术规程多年来已进行过修改、调整和补充，所以对已运行多年的电力线路杆塔强度的校核难度大，成为架设ADSS光缆的关键问题。总的原则是在不影响电力线路安全运行、不降低可靠性的前提下，方可架设ADSS光缆。因此，笔者建议架设ADSS光缆，应尽量选择线路杆塔条件较好的电力线路。
在产品方面，国内目前有ADSS光缆的产品和检验标准，如国家标准GB/T18899《全介质自承式光缆》和电力行业标准DL/T788《全介质自承式光缆》，国际上主要有IEEE-P1222《用于架空输电线路的全介质自承式光缆IEEE标准（草案）》和IEC60794-4《光缆第4部分：分规范-沿电力线架设的光缆》。在工程方面，国内有电力行业标准DL/T5344《电力光纤通信工程验收规范》和DL/T767《全介质自承式光缆（ADSS）用预绞丝金具技术条件和试验方法》，但至今没有成熟有效的针对ADSS光缆的线路工程设计规定/规程和规范，所以ADSS光缆安装设计，只能参照现行的电力行业标准DL/T5092《110－500kV架空送电线路设计技术规程》。
ADSS光缆选择
1.ADSS光缆结构
ADSS光缆的结构分为中心束管和层绞束管两大类，除了一些各方面条件较好的电力线路，一般情况下宜选用层绞束管结构的ADSS光缆。
ADSS光缆中的光纤是以波状导入束管内，然后束管进行绞合，产生绞合余长，光纤具有适当的余长，保证了光缆承受正常工作的机械负荷时光纤不受力（即光纤零张力设计），也不会增加光纤的损耗。
2.ADSS电气性能
ADSS光缆的类型选择首先要考虑电气性能要求，即ADSS所能承受的空间感应电场（电位）的大小，原因是ADSS光缆工作在高压线路导线附近，导线周围空间存在电磁场，光缆对导线和地之间的电容耦合使光缆处于一个空间电位的位置，因雾、露或下小雨时，潮湿的污秽在光缆外护套表面形成一个电阻层。在空间电位的作用下，护套表面对铁塔上的光缆接地金具之间流有电流，电流发热造成水分蒸发，使光缆外护套表面形成小段的干燥地带，阻断了电流，当干燥带的电位差达到一定高度时，便发生放电形成电弧，这就是干带电弧。它产生的热可以使交联聚合物逐步失去结合力而形成腐蚀，护套会熔成洞。这种现象或故障称为护套电腐蚀或电痕，严重时会导致断缆。
ADSS采用何种类型的外护套取决于光缆安装位置的空间电位的大小，与电力线路的电压等级、杆塔结构、导线布置及相位排列等多因素相关。
3.ADSS机械性能
（1）力学特性
ADSS光缆的机械强度方面，纺纶承载、缆内纺纶的数量决定了光缆的额定抗拉强度（RTS），单位为kN。
ADSS光缆最大允许张（应）力（MAT）对应于在最恶劣的设计气象条件下光缆所受到的最大张（应）力，单位为kN或N/mm2。
ADSS光缆的年（日）平均张（应）力（EDS）对应于在无风、无冰及年平均气温下的张（应）力，单位为kN或N/mm2。
ADSS光缆的极限运行张（应）力（UOS）可视作缆的过载能力，对应于在短时超过设计气象荷载时缆所承受的张（应）力，单位为kN或N/mm2。
这四个力值之间存在一定的关系且与光缆结构有关，相关标准做出了规定如表1所示。
它们之间的关系又被称为"光纤应变窗"或缆的"应力应变"性能。
（2）张力-弧垂特性
与该特性有关的光缆的机械性能主要包括缆径、缆重、弹性模量和热膨胀系数等。
ADSS光缆具有可变跨距特性，对于同一条光缆，如果气象条件和弧垂不同，它的允许使用档距是不同的，如图1所示。