光纤复合相线OPPC(Optical Phase Conductor)是一种电力特种光缆，是将光纤单元复合在相线中的光缆，具有相线和通信的双重功能。OPPC光缆主要用于66kV及以下可不架设地线的因此不可能安装OPGW的线路，尤其在35kV新建设线路中使用的多，也可以使用于110~220kV线路上。

　　OPPC光缆线路是用OPPC替代三相电力系统中的一相，形成由两根导线和一根OPPC组合而成的输电线路。设计中主要考虑OPPC机械特性，电气特性与相邻两导线匹配，其他与线路设计中与普通线路设计没较大的区别，主要是与OPGW光缆线路一样，主要是要保证OPPC光缆在施工及运行中不对光纤传输性能和光纤寿命的影响。下面以线路中其中一相为OPPC光缆线路设计进行简单介绍。

　　1. OPPC概述

　　1.1OPPC定义

　　OPPC是将传统导线中的一根或多根钢丝替换为不锈钢管光单元，使不锈钢管与(铝包)钢线、铝(合金)线共同绞制而成;它是一种具有电力架空相线和通信光缆双重功能的复合电力光缆。OPPC可为输电线路测温、融冰等特殊应用提供通道。

　　1.2OPPC发展现状

　　光纤复合相线(Optical Phase Conductor)，以下简称OPPC，它有与OPGW和ADSS一样具有充分利用电力系统丰富的杆塔及路由资源的突出优点，将有效填补配网自动化网络的未端空白，实现我国从电力生产到消费全过程的自动化管理网络。

　　OPPC技术在国外(欧洲)早已得到运用，最高使用电压等级为420kV，运行情况良好。国内基本运行在35kV、10kV线路上，小编了解运行最高电压220kV，目前有向500kV及以上发展的趋势。

　　1.3OPPC特点

　　1.3.1 节能

　　由于避雷线至各相导线的距离一般是不等的，他们之间的互感就有些差别，因此，尽管在正常情况下三相导线上的负荷电流是平衡的，但在避雷线仍然要感应出一个纵电动势;如果避雷线逐塔接地，这个电动势就要产生电流，其结果就增加了线路的电能损失，这个附加的电能损失与负荷电流的平方和线路长度成正比。

　　1.3.2 节约

　　对新建线路：线路施工、设计一次完成，提高效率、降低工程造价。铁塔在塔高、强度方面可降少余度。

　　对旧线路改造：无需更改线路现有条件，只需要换其中的一条相线，要求OPPC机电性能与现有相线基本一致。

　　只要现有的线路杆塔安全可靠，用OPPC替换生活习惯时，无需进行大量的勘查和核算工作。避免使用其它光缆额外架挂时对杆塔的加强。

　　1.3.3 无雷击断股的可能

　　与OPGW相比较，OPPC安全、可靠，与正常线路相线等同，不存在增加雷击断股的事件发生。

　　OPGW在高压线路中起地线和通信两用的功能，但雷击事件不可避免，严重影响通信和调度，威胁到电网安全。

　　1.3.4 抗冰灾的优势

　　目前在电力线路中，OPGW及地线尚无有效的融冰手段，使用OPPC，则可以大大提高线路抗冰灾的能力。

　　1.3.5 防盗

　　OPPC接头盒，因其自身的特点，被盗的可能性大大降低。

　　在线路中是带电运行;

　　安装在高压绝缘子上;

　　安装位置相比OPGW、ADSS要高得多;

　　1.4OPPC机械性能

　　根据小编了解OPPC至今还没相关的国家或行业规范，设计一般是根据生产厂家提供的OPPC 光纤复合相线机械性能参数，主要机械性能参数有：

　　(1) 极限抗拉强度UTS(或称破断力)

　　UTS=SAA·δAA+SAS ·δAS(kN)

　　(2) 标称(额定)抗拉强度RTS

　　RTS≈90-95%UTS(kN)

　　该参数与杆塔强度等相关，是配置耐张金具、光纤应变区域、拉重比、安全系数计算控制的重要依据。

　　(3) 平均运行张力EDS

　　EDS=20%RTS(kN)

　　EDS指OPPC在长期运行时受到的平均张力。在此张力点，光纤无应变和无附加损耗。一般应为16%-25%RTS。EDS又是一个疲劳老化参数，OPPC的绞线盒缆内光纤及金具在EDS下按规范要求作振动类试验后，应无损伤。

　　(4) 最大运行张力(MAT)

　　MAT=40%RTS(kN)

　　MAT指在设计气象条件下，最恶劣负载情况下受到的最大张力，在此张力下，光纤的余长保证光纤无应力或小于0.15%的应力合无附加衰减。MAT一般应不小于40%RTS;MAT:是弧垂-张力-跨距和安全系数计算控制的重要依据。

　　(5)OPPC的外径

　　指OPPC光缆的外径值。该参数对于冰、风荷载影响较大，通常要求与对应的相线尽量接近。

　　(6) OPPC重量

　　WOPPC=ρ0*A0+K1*ρ1*A1+….Kn*ρn*An

　　在相线系统中，要求与对应的相线重量尽量接近。

　　(7) OPPC的弹性(杨氏)模量

　　E=E1A1+E2A2+…+EnAn/A1+A2+…An

　　E=Σ(EnAn)/Σan

　　(8) OPPC的热膨胀系数

　　β= (β1E1A1+Β2E2A2+βnEnAn)/ (E1A1+E2A2+EnAn)

　　=Σ( βnEnAn)/ Σ(EnAn)

　　1.5OPPC电气性能

　　通过对OPPC 线材结构分析，其各线材的电阻率、线性直流电阻、各层的绞入率均与相同规格的导线接近。允许的最高温度，由于OPPC 传导的是三相系统中的永久性的持续电流，平时工作温度比不发生短路或雷击时的OPGW 或架空地线要高，且是持续温度。对普通不锈钢管光纤单元来说，其光纤油膏的油分离指标一般按80 ℃ 控制，而OPPC 采用的是耐高温的防腐油膏，其温度参数一般控制在100~120℃。

　　1.6OPPC光学性能

　　光纤单元中的光纤应有一定的余长，以保证光纤在使用中不被拉伸。对OPPC来说，由于存在放线、过滑轮、紧线造成的结构伸长及运行过程中的温度升高产生的膨胀伸长及塑性变形产生的蠕变伸长，因此对光纤余长要求很严格。光纤单元应具有良好的机械保护，保证光纤不受挤压。为防止潮气侵入而影响光纤的使用寿命，光纤应置于密闭的管中，或采取其它有效的防潮措施。

　　2. OPPC线路设计选型

　　2.1光缆的选择原则

　　在较大传输电压的电力线路中，通常有地线、相线。在这种线路中，采用OPGW是一个最佳的选择，如果OPGW其他原因无法实施时，替代方案一般采用ADSS和MASS。

　　在较低传输电压的电力线路中，通常没有地线，只有相线。在这种线路中，采用OPPC是一个最佳的选择，如果OPPC其他原因无法实施时，替代方案般采用ADSS。

　　2.2OPPC应用范围

　　理论上OPPC可应用于各种电压等级线路，但在我国110kV～1000kV主干网电力系统通信中，OPGW作为地线已经得到了成熟应用，所以OPPC主要用于一些难以选用OPGW、ADSS光缆的没地线的线路上：

　　(1)10kV、35kV和某些66kV线路本身无地线或非全线路有地线，无法架设OPGW;

　　(2)某些110kV老线路，收集线路资料和验算杆塔承受能力有难度，难以改造塔头或改造代价过大;

　　(3)线路对地安全距离不足、无法解决交叉跨越、杆塔强度不够、经常改道等限制架设ADSS;

　　(4)采用普通光缆存在被偷盗和维护的难题，而载波通信又受气候、地形的限制。

　　2.3线路设计原则

　　1、OPPC需要传送三相电力系统中的永久性电流，因此要考虑传送过程中产生的持续高温对光纤传输性能和光纤寿命的影响，热稳定性的问题。

　　2、要保证OPPC在直径、重量、截面以及机械和电气特性等参数与另外两相导线的参数相近似。

　　3、OPPC的直流电阻或阻抗也应与另外两相导线相似，以避免远端电压变化并保持三相平衡。

　　4、因为相线带电，在中间接续与进站终端需要采用特殊的绝缘金具和特殊的接头盒与杆塔或构架绝缘。

　　5、为提高施工的安全系数和工程质量，并方便以后维护抢修，建议OPPC的光缆配盘尽量不超过3km。

　　2.4OPPC设计选型

　　根据小编了解OPPC至今还没相关的国家或行业规范，理论上设计根据系统要求需要的光纤芯数，然后根据线路工程的导线参数，提出OPPC需要满足的机械性能与电气性能参数，招标后厂家根据设计要求进行计算匹配相应的OPPC性能参数，设计匹配确认无误后厂家下料生产。

　　OPPC从2005年的第一条线路使用已经有十多年的历史了，各厂家根据常规导线型号都匹配有自己成熟的参数，且各家参数差异很小。所以现在部分设计工作者一般是根据我们常规的导线参数选生产厂家提供的OPPC 光纤械性能参数与电气性能相匹配的OPPC，在施工设计中若厂家提供参数有差异再进行调整。从规划化的角度，小编建议尽快完善OPPC相应的规范及参数。下面列举一35kV线路，光纤芯数24芯，需采用185mm2截面的钢芯铝绞线，型号为采用LGJ-185/30，厂家根据此匹配的OPPC参数如下表(对比表)。

　　2.5OPPC机械性能

　　OPPC 安全系数与最大张力原则上与另外两相的相同或相近。弧垂最低点设计安全系数不应小于2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25，且宜大于导线的设计安全系数。弧垂最低点的最大张力，应按下式计算：

　　Tmax≤ TP / KC

　　式中：

　　Tmax —光缆在弧垂最低点的最大张力，N;

　　TP — 光缆的额定拉断力，N;

　　KC — 光缆的设计安全系数。

　　在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点的最大张力，不应超过拉断力的70%，悬挂点的最大张力，不应超过拉断力的77%。

　　2.6OPPC的防振设计

　　OPPC属于相线，防振设计按《110KV~750KV架空输电线路设计规范》(GB 50545-2010 ) 第5.0.13条。但平均运行张力不宜大于额定拉断力的20%，并应根据平均运行张力的上限，采取相应的防振措施。OPPC的年平均运行张力上限和相应的防振措施，应由OPPC和配套金具的供应商提供并负责。光缆的防震措施一般情况采用预绞式防震锤，重冰去采用螺旋阻尼器(防震鞭)防震。

　　2.7OPPC塑性伸长处理

　　初伸长处理一般应由制造厂家提供塑性伸长值或降温值。

　　2.8OPPC的配盘设计

　　OPPC是定盘长生产，建议配盘长度在2-3km。配盘长度可按一下公式计算：

　　DL=A×L+2(H+h)+2B

　　式中：

　　DL--配盘长度(m);

　　L--线路长度(m);

　　A--长度预留系数：平原：1.02～1.03;丘陵：1.03～1.04;山区：1.04～1.05;

　　H--光缆输入端施工滑轮离地高度(m);

　　h--光缆输出端施工滑轮离地高度(m);

　　B--牵引预留长度，通常取6～10m。

　　3. OPPC金具选型

　　3.1OPPC接头盒

　　OPPC接头盒需要组合设计复合绝缘子，实现光纤接续和光电分离。 OPPC通过接头盒在耐张杆塔上将OPPC连接起来。OPPC接续涉及到光纤接续和光电分离技术，对接续的技术、高压绝缘都有严格的要求，是整个工程中最为重要的部分。

　　OPPC接头盒与OPGW、ADSS有很大不同，需要组合设计或安装绝缘子。OPPC接头盒既具备一般接头盒的性能，也具备光纤熔接和不影响通电的性能。一般在耐张塔安装用于连接OPPC，需安装组合绝缘子。 OPPC接头盒按用途分成中间接头盒和终端接头盒。

　　3.1.1 中间接头盒

　　在线路耐张杆塔上选取适当位置，设计一个固定台架，安装OPPC中间接头盒，做好接头并密闭接头盒，再用带有并沟线夹的电力跳线跨接接头盒两端的OPPC，保证导线的连通。

　　中间接头盒有支撑式采用固定座式绝缘子与 悬挂式采用悬挂式绝缘子。

　　3.1.2 终端接头盒

　　OPPC终端接头盒在线路起始两端的变电站构架安装，连接OPPC和导引光缆，OPPC终端接头盒采用“高压隔离绝缘”技术和海缆接头盒的密封及光缆固定技术，在杆塔上一次性光纤熔接接续，并采用座式固定结构安装。

　　终端绝缘接头盒，支撑式。在终端杆塔连接OPPC和导引光缆，采取一次光纤熔接接续。

　　OPPC接头盒设计要求

　　(1)电气性能：适用相应的电压等级。

　　(2)机械性能：确保OPPC与接头盒之间连接用固定夹具的机械性能和抗拉强度。

　　(3)光学性能：光纤单元的盘绕附加损耗最小。

　　(4)密封、耐环境性能：水压密封要求满足2m水深，24h取出盒内无水滴，绝缘污秽等级满足线路绝缘污秽等级要求。密封性能在25年内不失效。

　　(5)接头盒绝缘性能应满足规范的要求。

　　(6)接头盒的引流线推荐采用“安普”线夹。

　　3.2OPPC金具

　　因OPPC内有光纤单元，为了最大限度在连接部位保护光缆，需要采用预绞式金具。预绞式金具与OPPC 接触面积大，受力分布均匀无应力集中，最大限度保护光缆，同时由于其独特的机构保证了对光缆有足够的握力，使用安全可靠，施工方便。

　　3.2.1 耐张金具

　　耐张线夹是架设OPPC的关键金具，它不仅要将光缆紧固在杆塔上，承受较大的张力，同时对光缆具有较大的握着力，且又不能超过光缆的侧压强度。 OPPC耐张金具采用双层预绞丝耐张金具，每个杆塔配两套耐张金具，构架终端配一套耐张金具。

　　3.2.2 悬垂金具

　　悬垂预绞丝线夹是用来将OPPC光缆吊挂在杆塔上，起支撑作用，与通常输配电线路的悬垂线夹作用相似，每个直线塔配一套。

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