摘要:該文針對海南省電網(wǎng)系統(tǒng)中低壓電網(wǎng)發(fā)展通信網(wǎng)絡(luò)的需要和現(xiàn)狀,提出采用OPPC光纜新技術(shù)解決方案,建設(shè)中低壓電網(wǎng)OPPC光纜通信網(wǎng)。
1 中低壓電網(wǎng)通信狀況及存在問題
近年來,計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合,開創(chuàng)了信息時代的新紀(jì)元。無線通信、光纖通信、交換和路由等新技術(shù)和新設(shè)備層出不窮,創(chuàng)建了通信技術(shù)新時代。
光纖通信由于其容量大、保密性好、不易受電磁干擾等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)通信中,在要求越來越高的電力系統(tǒng)通信中發(fā)揮著重要的作用。光纖通信以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)、光波為載波的光纖信道,具有損耗低、頻帶寬、高速、安全等諸多其他通信方式所不具備的優(yōu)點。隨著城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)和改造工作繼續(xù)進(jìn)行,中低壓電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行對通信的依賴和要求越來越高,海南地區(qū)電網(wǎng)通信也在開始大量地應(yīng)用光纖通信,為調(diào)度自動化業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供可靠、安全、大容量的通信通道。
但是目前在部分舊110kV線路改造中,需要拆掉一根舊的普通地線,換上一根新的OPGW光纜復(fù)合地線。為了使新?lián)Q的OPGW光纜復(fù)合地線與原來地線匹配,需要收集很多桿塔資料,并且要做驗算,塔頭地線掛點還要做補(bǔ)強(qiáng)處理,這就要增加很多設(shè)計量和施工量,還需要停電進(jìn)行施工,對運行工作會造成很大損失。而且在施工中為了保持新地線與原導(dǎo)線的線間距離,就要增加塔頭的拉力,才能達(dá)到原有地線和導(dǎo)線的線間距離,這無形中就降低了原線路桿塔的安全性。
在部分35kV及10kV線路中,由于好多中低壓電網(wǎng)沒有架設(shè)地線,無法沿線路架設(shè)OPGW光纜復(fù)合地線,只有在導(dǎo)線下架設(shè)ADSS 光纜,在跨越、交叉的情況下無法滿足光纜對地距離要求,而且給原有線路增加了重量、拉力,附加了額外線路荷載,給線路帶來了潛在的隱患。
而且在近些年來,已建成的光纜中,有很多ADSS光纜遭遇電腐蝕現(xiàn)象和OPGW光纜招雷擊斷股斷芯的報道,以及兩種光纜及接頭盒經(jīng)常被盜的事件也時有發(fā)生。
為了克服以上的問題,解決中低壓電網(wǎng)的通信,我們進(jìn)行了考查,提出了新的解決方案——OPPC光纜解決方案。
2 中低壓電網(wǎng)通信解決方案
根據(jù)海南電網(wǎng)未來發(fā)展與光纖通信可能出現(xiàn)的欠缺問題,針對中低壓電網(wǎng)的通信問題,海南電力設(shè)計研究院提出了解決方案,根據(jù)實踐經(jīng)驗以及實際情況,決定另外采用架設(shè)OPPC光纜來實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度通信。
2.1 OPPC光纜的結(jié)構(gòu)特點
光纖復(fù)合相線OPPC(Optical Phase Conductor)是一種新型的電力特種光纜,是將光纖單元復(fù)合在相線中的光纜,具有相線和通信的雙重功能,主要用于110kV以下電壓等級,城郊配電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)。
在中低壓電網(wǎng)中,尤其是35 kV 以下的配電線路,有些是可不架設(shè)地線的,因此不可能安裝OPGW。在所有的電網(wǎng)中,惟有相線是必不可少的,為了滿足電力監(jiān)控或光纖聯(lián)網(wǎng)的要求,OPPC與OPGW技術(shù)比較接近,在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中以合適的方法加入光纖單元,就成為光纖復(fù)合相線。
2.2 中低壓電網(wǎng)通信解決方案的提出
海南電力設(shè)計院承擔(dān)的東方感城35kV輸變電擴(kuò)建工程中,本期新建一間隔,并新架一回35kV線路至東方板橋35kV站。由于感城地區(qū)位于八七一電臺附近,而且靠海,雨霧天氣多,采用載波通信容易受到干擾,通信效果不理想,可靠性低,而且通信容量不大。
在瓊山三門坡35kV輸變電新建工程中,由于該站采用箱式變壓站,在終端桿處是引高壓電纜到變電站內(nèi),如果采用載波通信的話則高頻信號在電纜中衰減很大,而且在圍墻內(nèi)無法立阻波器、藕合電容器等戶外載波結(jié)合設(shè)備,如果在圍墻外終端桿處立戶外載波結(jié)合設(shè)備的話要考慮到征地、防盜、電纜溝的賠償?shù)榷鄠€問題。
基于以上兩35kV站點的突出矛盾,采用光纖通信能很好解決以上各個問題,光纖通信容量大、保密性好、不易受電磁干擾,對于箱式變壓站還能直接引光纜進(jìn)到控制室內(nèi),不需要在站內(nèi)或站外立戶外載波結(jié)合設(shè)備。
由于兩回35kV線路不架地線,無法架設(shè)OPGW光纜,而且該線路跨越、交叉較多,如果架設(shè)ADSS光纜造價較高,而且可靠性不高。利用線路相線資源,隨線路架設(shè)OPPC光纜,是一個很好的解決方案,很好地解決了載波、OPGW光纜、ADSS光纜無法解決的問題,實現(xiàn)了中低壓電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠、大容量的通信通道。
2.3 OPPC光纜應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)
首先,OPPC需傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的永久性電流,有一持續(xù)溫度;其次,為了與相鄰導(dǎo)線的弧垂張力特性保持一致,OPPC的直徑、重量、截面和機(jī)械特性等參數(shù)應(yīng)盡量與相鄰導(dǎo)線的參數(shù)相符;與此同時,OPPC的直流電阻也應(yīng)與相鄰導(dǎo)線相似,以避免遠(yuǎn)端電壓變化并保持三相平衡。在架設(shè)中需要采用特殊的絕緣金具和特殊的接頭盒。在新建的低壓線路中,先由線路電氣專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)需求確定導(dǎo)線型號。為了保持兩條相線與OPPC的機(jī)械特性和電氣特性相似,其中兩相導(dǎo)線也需要采用與OPPC相同的預(yù)絞式電力金具。OPPC結(jié)構(gòu)選型是按照導(dǎo)線的結(jié)構(gòu),用相同尺寸的不銹鋼管光纖單元代替其中一股2.5mm2的鋁包鋼線。這樣的OPPC結(jié)構(gòu)選型就可能十分接近另外兩條導(dǎo)線的機(jī)電特性。
光纖單元中的光纖應(yīng)有一定的余長,以保證光纖在使用中不被拉伸。對OPPC來說,由于存在放線、過滑輪、緊線造成的結(jié)構(gòu)伸長及運行過程中的溫度升高產(chǎn)生的膨脹伸長及塑性變形產(chǎn)生的蠕變伸長,因此對光纖余長要求很嚴(yán)格。光纖單元應(yīng)具有良好的機(jī)械保護(hù),保證光纖不受擠壓。為防止潮氣侵入而影響光纖的使用壽命,光纖應(yīng)置于密閉的管中,或采取其它有效的防潮措施。光纜的各種參數(shù)要接近導(dǎo)線,光纖的色譜要按標(biāo)準(zhǔn)配置來配。
與OPGW不同的是OPPC直接安裝在高壓系統(tǒng)中,其安裝的金具和附件(如耐張線夾,懸垂線夾和終端接頭盒)需絕緣,線夾可用于相應(yīng)的絕緣耐張串或絕緣懸垂串,光電絕緣(分離)和連接則需要特殊的技術(shù),對施工的要求也比較高。特殊的接頭盒:安裝在兩個耐張絕緣子串間的跳線接頭盒是全金屬的,其有效的金屬導(dǎo)電截面積應(yīng)大于相線的截面積。同時跳線的長度控制較嚴(yán)格,必須控制接頭盒對地(塔材)的間距。在線路終端需將光電分離,通常終端接頭盒安裝在絕緣支架上。另外,接頭盒和金具與相對應(yīng)的鐵塔的絕緣指標(biāo)一定要達(dá)到對應(yīng)線路電壓等級的絕緣測試要求。
2.4 OPPC光纜應(yīng)用優(yōu)勢
采用OPPC新技術(shù)解決了目前電力ADSS 和OPGW 光纜遭遇電腐蝕、無法滿足交叉跨越距離要求、遭雷擊、被偷盜、線損等諸多的弊端,而且更重要的是給將來建設(shè)配網(wǎng)自動化提供了線路光纜通道。利用電力系統(tǒng)輸電線路路徑資源架設(shè)OPPC光纜的方式很好地滿足了各種需求。
OPPC可以克服OPGW 和ADSS 的所有不足,應(yīng)用前景廣闊。其優(yōu)勢如下:采用OPPC技術(shù),優(yōu)化輸電線路設(shè)計,節(jié)約電能效果顯著。近幾年,我省也屢有OPGW 遭雷擊故障的現(xiàn)象或報告。OPPC因為光纖復(fù)合在相線內(nèi),沒有地線上落雷引發(fā)的OPGW 斷股、斷纖的嚴(yán)重事故。在110 kV 與220 kV 的舊線路的改造中,因ADSS 的電腐蝕問題斷纖、斷纜之困擾,因舊線路的對地高度,跨越公路,鐵路,江河等自然環(huán)境的影響下,都需要對桿塔的高度,場強(qiáng)的分布進(jìn)行設(shè)計。與ADSS 相比,OPPC沒有因場強(qiáng)的作用而導(dǎo)致光纜遭遇電腐蝕或引發(fā)的毀纜、斷纖等事故。ADSS 光纜的架設(shè)給原有線路增加了重量、拉力,附加了額外線路負(fù)荷,給線路帶來了潛在的隱患。與ADSS 相比,OPPC沒有給原有線路附加額外線路負(fù)荷帶來的隱患。因OPPC與接頭盒上均有高電壓,有絕對的防盜優(yōu)勢。#p#分頁標(biāo)題#e#
3 結(jié)束語
未來建成的通信網(wǎng)絡(luò)將要求具有良好的擴(kuò)展性、靈活性、可靠性,能給話音信號、遠(yuǎn)動信號以及繼電保護(hù)提供傳輸通道,同時也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。隨著城鄉(xiāng)中低壓電網(wǎng)改造和建設(shè),舊電網(wǎng)更新,新電網(wǎng)大量建立,電力調(diào)度顯得更為重要,因此對電力通信提出了更高的要求,以前的載波通信等通信方式已很難滿足更高的通信要求。光纖通信以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)、光波為載波的光纖信道,具有損耗低、頻帶寬、高速、安全等諸多其他通信方式所不具備的優(yōu)點,將被廣泛應(yīng)用。
在海南光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起步的這些年,有很多ADSS 光纜發(fā)生電腐蝕現(xiàn)象和OPGW 光纜遭雷擊斷股斷芯的事故,以及常有光纜接頭盒經(jīng)常被盜的事件發(fā)生,這給電網(wǎng)運行帶來很大的危害和社會經(jīng)濟(jì)損失。部分中低壓電網(wǎng)的線路沒有架地線,無法架設(shè)OPGW 光纜,交叉跨越太多也給采用ADSS 光纜帶來一定難度。采用OPPC新技術(shù)解決了電力特種光纜遭遇電腐蝕、遭雷擊、被偷盜的弊端,也解決了沒地線架ADSS 光纜帶來的跨越交叉距離問題,而且更重要的是給將來中低壓電網(wǎng)自動化提供了線路光纖通信通道。
OPPC光纜是一種新型的電力特種光纜,它的應(yīng)用在國內(nèi)屬于剛剛起步階段,目前只有深圳有第一根也是唯一的一根OPPC運行經(jīng)驗。OPPC解決了載波通信、OPGW 光纜和ADSS 光纜在中低壓電網(wǎng)中無法解決的問題,很好地實現(xiàn)了中低壓電網(wǎng)的通信問題。觀念的創(chuàng)新、技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步對電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行有很重要的、不可替代的作用,相信隨著電網(wǎng)的發(fā)展,OPPC光纜這種新技術(shù)將會在全省得到廣泛的推廣,為電網(wǎng)的調(diào)度、電網(wǎng)自動化控制、商業(yè)化運營以及實現(xiàn)電力企業(yè)的現(xiàn)代化管理服務(wù)。
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