分類
由于ADSS光纜是與高壓電力線同路共舞,所以其表面除要求與普通光纜一樣抗紫外線輻射之外,還要求能長期經受高壓強電環境的考驗。光纜與高壓相線及其與大地之間的電容耦合會在光纜表面産生不同的空間電位。
在雨雪冰霜等氣象環境及塵垢作用下,電位差在潮濕污穢的光纜表面局部引起漏電流,産生的熱效應使光纜表面部分區域水分被蒸發,在蒸幹的瞬間,漏電流中斷從而産生電弧和較大熱能,積累的熱能會灼傷光纜表面,形成象樹枝狀的痕迹,這就是所說的電痕。
天長日久外護層老化受損,由表及裡,芳綸紗老化機械性能降低,最終就會出現光纜斷裂。主要從兩方面來解決這個問題。一是采用專用耐電痕護套料來擠制芳綸紗外的外護層,即采用AT耐電痕護套來減少強電對光纜表面的電痕腐蝕;另外通過專業軟件對電力杆塔上的空間電位分布進行計算并繪制出電場強度分布圖,根據這一科學依據來确定光纜在杆塔上的具體懸挂點,這樣來避免光纜受更強的電場作用。
特性
ADSS光纜具有與架空導線不同的結構,其拉伸強度由芳綸繩來承受,芳綸繩的彈性模量比鋼小一半多,熱膨脹系數是鋼的幾分之一,這決定了ADSS光纜弧垂對外界負載變化比較敏感。在複冰狀态下ADSS光纜伸長量可達到0.6%,而導線僅為0.1%;弧垂對溫度變化比較遲鈍,在溫度變化時弧垂基本保持不變;在大風條件下其風偏角很大,在風速為30m/s時,風偏角可達80°,而導線的風偏角僅為光纜的一半左右。
耐受極端惡劣氣候(大風、複冰等)的能力較強。
ADSS光纜外護層為AT或PE材料,運行于強電場中,存在電蝕問題。
ADSS光纜會發生風振動。平滑穩定的橫向風吹向光纜,會發生風振動,會在挂點處發生疲勞損壞。
ADSS光纜具有一定的抗壓力,能承受耐張線夾較大的握力。
架設
注意事項
⑴ADSS光纜架設過程中,必須注意安全問題,其中人員的安全是最重要的,在施工中必須遵守各項安全規章制度。
⑵關于金具,安裝ADSS光纜所需的金具包括用于耐張塔的耐張金具、用于懸挂的懸挂金具、防振鞭、接地線及引下夾具等。
施工順序
先确定每盤光纜所經過的塔号,特别是啟始塔和結束塔的塔号,并在每座塔上布放牽引繩和滑輪,再在啟始塔處放置牽引機,在結束塔處放置光纜盤和張力機。在跨距中部的懸垂點,滑輪直徑不得小于12英寸,在諸如線路情況變化較大(如水平或垂直方向的角度達到25度或更大),以及線路起始端和終止端使用的滑輪不應小于20英寸或纜徑的40倍。
滑輪凹槽内應有彈性橡膠作緩沖材料,以減小光纜外護套的磨損。光纜的入輪角和出輪角都應小于30°,光纜布放時的張力應小于1噸,放纜的速度為每小時3-8公裡,光纜與牽引繩應由旋轉補償扣相連,以防止光纜在布放過程中因扭曲而受切向應力。
光纜牽引到結束塔後,在逐段調整各個耐張段的張力和弧垂(張力和弧垂的調節應從整個線路的一端開始進行,直至線路另一端結束,調節的方向應與安裝光纜方向相反,以保證最大限度的利用光纜),然後安裝金具,将光纜從塔上引下、拉直,并安裝好引下夾具,最後将餘纜盤好等待接續。在放纜的過程中,必須注意:光纜不得與塔身刮擦,如發現光纜外皮被刮破,應立即停止施工,待問題解決後再繼續。
接續
由于ADSS光纜的特殊性,它不能象普通光纜一樣任意接續,其接續必須在輸電線路的耐張塔或懸挂塔上進行,而不能在線路中間進行接續。一般來說,在地面進行接續就行。熔接作業時,一般需要熔接車輛,并備有充足的餘纜,通常,餘纜長度應能達到從杆塔引下,并延伸到熔接作業點。
注意:從引下夾具處算起的15米左右的光纜應當割去,以免系統中用到受擠壓損壞的光纜。熔接時應用一台OTDR對接續工作進行實時監測,以保證熔接質量。熔接點的衰耗應符合設計要求(一般是小于0.05dB)。
測試驗收
光纜接續完畢後,進行全程指标測試。測試儀表一般選用OTDR,或者使用光源和光功率計。
測試參數有:總體衰耗:應符合設計要求,對1310nm的光纖來說一般應小于0.35dB/km。接點衰耗:應符合設計要求,一般應小于0.05dB。
護套種類
ADSS光纜在不同的電力路線采用不同的護套,最常見的ADSS護套有兩種:PE護套和AT護套。
PE護套:普通的聚乙烯護套。用于110KV以下電力線路。
AT護套:抗電痕護套。用于100KV以上電力線路。
代表結構
國内外主要流行兩種ADSS光纜。
1、中心管式結構
光纖以一定的餘長置于填充阻水油膏的PBT(或其他合适材料)管中,根據所需要的抗拉強度繞包合适的紡綸紗,再擠制PE(≤12KV電場強度)或AT(≤20KV電場強度)護套。
中心管結構易于獲得小直徑,冰風負載較小;重量也相對較輕,但光纖餘長有限制。
2、層絞式結構
光纖松套管以一定的節距繞制在中心加強件(一般為FRP)上後擠制内護套(在小張力和小跨距時可省略),然後根據所需要的抗拉強度繞包合适的紡綸紗,再擠制PE或AT護套。纜芯可填充油膏,但當ADSS工作在較大跨距并帶有較大弧垂的狀況下,由于油膏的阻力較小,纜芯易“滑動”,松套管節距易發生變化。用合适的方法把松套管固定在中心加強件上和幹式纜芯可以克服,但有一定的工藝難度。
層絞結構易獲得安全的光纖餘長,雖然直徑和重量相對稍大,在中大跨距應用時較有優勢。
技術參數
ADSS光纜工作在大跨距兩點支撐的(通常為數百米,甚至超過1公裡)架空狀态,與傳統概念的“架空”完全不同(郵電标準的架空吊線挂鈎程式,平均0.4米對光纜有1個支點)。所以,ADSS光纜的主要參數與電力架空線的規程接軌。
MAT
最大允許張力
指在設計氣象條件下理論計算總負載時,光纜所受到的張力。在此張力下,光纖應變應≤0.05%(層絞)和≤0.1%(中心管)且無附加衰減。通俗而言,即光纖餘長在這一控制值上剛好被“吃”完。根據該參數和氣象條件以及控制的弧垂,可計算在此條件下光纜的允許使用檔距。因此,MAT是弧垂-張力-跨距計算的重要依據,也是表征ADSS光纜應力應變特性的重要證據。
RTS
額定抗拉強度
又稱為極限抗拉強度或破斷力,指承載截面(主要計紡綸)強度之和的計算值。實際破斷力應≥95%計算值(光纜中任意元件的斷裂均判為纜破斷)。該參數并不是可有可無的,很多控制值與之相關(例如杆塔強度、耐張金具、防震措施等)。對光纜專業而言,如果RTS/MAT(相當于架空線的安全系數K)的比值不恰當,即使用了很多紡綸,而可用的光纖應變域很窄,則經濟/技術性能比很差。通常,MAT約相當于40%RTS。
EDS
年平均應力
有時稱為日平均應力,是指在無風無冰及年平均氣溫下,理論計算負載時光纜所受到的張力,可認為是ADSS在長期運行時的平均張(應)力。EDS一般為(16~25)%RTS。在此張力下,光纖應無應變、無附加衰減,即非常穩定。EDS同時是光纜的疲勞老化參數,據此參數決定光纜的防振設計。
UES
極限運行張力
又稱為特殊使用張力,是指在光纜有效壽命期内,有可能發生超出設計負載時光纜所受的最大張力。意味着光纜允許短時過載,光纖可以在有限允許範圍内承受應變,通常UES應>60%RTS。在此張力下,光纖應變<0.5%(中心管)及<0.35%(層絞),光纖會出現附加衰減,但在此張力解除後,光纖應恢複正常。該參數保證了ADSS光纜在壽命期間内的可靠運行。
硬件設備
所謂金具是指安裝光纜使用的硬件。
1、耐張線夾
雖稱為“線夾”,其實以螺旋預絞絲為佳(小張力和小跨距除外)。也有人稱之為“終端”或“靜端”金具。配置的依據是光纜的外徑和RTS,一般要求其握着力≥95%RTS。必要時應與光纜作配合試驗。
2、懸垂線夾
也以螺旋預絞絲型為好(小張力和小跨距除外)。有時被稱為“中程”或“懸端”金具。一般要求其握着力≥(10-20)%RTS。
3、防振器
ADSS光纜多采用螺旋阻尼器(SVD),如果EDS≤16%RTS,可不考慮防振,當EDS為(16-25)%RTS時,需采取防振措施。如光纜安裝在振動多發地區,必要時應通過試驗确定防振方法。
4、接續盒
ADSS光纜接續盒一般采用鋁合金制接頭盒,這種接頭盒可以直接用于室外,可以為光纜的接續提供很好的保護。
實際應用
ADSS光纜主要應用在電力通信網中,近年來在國内國際市場上得到了快速發展及廣泛應用。電力系統通信網的建設近幾年來主要以ADSS光纜為主。ADSS光纜全稱為全介質自承式光纜(AllDielectricSelf-Supportingaetialopticalcable),它采用特殊的絕緣材料,具有良好的絕緣和耐高溫性能,抗拉強度高,可架設在電力線路的原有杆塔上,已成為電力系統組網的首選特種光纜。
1.ADSS光纜的結構特點
已生産的ADSS光纜從結構上可分為層絞式和中心束管式兩類,其中層絞式光纜内有FRP的加強芯,重量比束管式略重。同時又由于其運行在高壓環境下,根據電場強度又可分為AT護套耐電蝕型和PE護套标準型。ADSS光纜的特點如下:
(1)專為電力系統設計,是一種全絕緣介質的自承式架空光纜,它的結構中不含任何金屬材料;
(2)全絕緣結構和較高的耐壓指标,有利于在帶電運行的架空電力線路上架設施工,不影響線路運行;
(3)采用抗拉強度高的防綸材料即能承受較強張力,滿足架空電力線路的大跨距要求,又可防止鳥啄和人為的槍擊;
(4)ADSS光纜的熱膨脹系數較小,在溫度變化很大時,光纜線路的弧度變化很小,且其重量輕,它的履冰和風荷也較小。
2.ADSS光纜的使用壽命
ADSS光纜架設在高壓輸電線路上,其一般壽命在25年以上,而影響其壽命的因素很多,主要的因素有:
(1)杆塔附近的高壓感應電場梯度變化較大、高壓感應電場對光纜有強烈的電腐蝕。一般KV及以下架空電力線路用PE型,110KV及以上線路用AT型;
(2)對雙回路的杆塔,由于線路的一回路停電或線路改造,在選擇挂點時要加以考慮;
(3)線路經過有鹽霧酸氣的工作地帶時,化學物質會腐蝕光纜外皮,其耐電保護套受損,易受到電弧的傷害;
(4)施工不當造成外皮傷害或磨損等,在長期的高壓電場中運行,其表面易腐蝕,而外護套平整光滑的光纜能有效地減少電腐蝕而延長壽命。
3.光纜挂點的選擇原則
(1)光纜應懸挂在電場強度較小的位置,即AT型護套≤20KV?m?PE型護套≤20KV?m;
(2)光纜在水平和垂直方向上的投影不應與導線和地線出現交叉,以免在風偏和擺動時産生鞭擊;
(3)光纜不應與杆塔産生摩擦和碰撞;
(4)光纜必須保持與居民區、鐵路、公路、通信線路和其他電力線路的安全距離;
(5)懸挂光纜的金具必須裝在杆塔可承受側向拉力的塔材上,使杆塔受力最小。
其中,高壓感應電場的大小一般有ADSS光纜生産廠家根據電力設計院的初步設計進行核算,給出不同杆塔型号的電場強度大小及分布圖,再結合施工具體難易程度,最終确定光纜的挂點位置。在專門的應用軟件中,隻要按既定的坐标系提供杆塔的相線坐标、相線線徑、地線類型、線路的電壓等級等,就可得到一幅感應電場分布圖,因此,在初步設計的準備階段,線路資料的詳盡可靠是整個工程質量的保障。
4.光纜典型挂點的選擇
根據對各種杆塔電場強度的計算結果,滿足電場強度要求的挂點可分為高、中、低挂點3種方式。高挂點一般施工難度大,運行管理不方便;而低挂點在對地安全距離方面存在一些問題,且易發生盜竊事件。一般在信息網工程中采用中挂點方式。
110KV線路耐張杆、門型杆、雙回路鐵塔、鋼管單杆、水泥單杆等,光纜可挂在第一層橫擔下300~500mm間的位置。
5.ADSS光纜的配盤
光纜的配盤是光纜定貨施工中的重要問題。當采用的線路及狀況明确後,就要考慮光纜的配盤,影響配盤的因素有:
(1)由于ADSS光纜不象普通光纜可任意接續(因為光纖的纖芯不能受力),必須在線路的耐張杆塔上進行,又由于野外接續點條件較差,因此每盤光纜的盤長盡量控制在3~5Km。盤長太長施工不便;太短則接續的次數較多,通路的衰耗大,影響光纜的傳輸質量。
(2)除輸電線路的長度是光纜盤長的主要依據外,還應考慮杆塔之間的自然條件,如牽引機行進是否方便,張力機是否可以擺放等。
(3)由于線路設計的誤差,光纜的配盤可使用如下的經驗公式:
光纜盤長=輸電線路長×系數+施工考慮長度+熔接用的長度+線路誤差;
通常“系數”包括線路弧垂、杆塔上過引長度等,施工考慮的長度為施工中的牽引所用長度。
(4)ADSS光纜挂點距地最低一般不小于7m,在确定配盤時,要簡化檔距差,以便減少光纜的種類,即可減少備品備件的數量(如配置的各種懸挂金具等),又方便施工。
6.ADSS光纜施工的基本要求
(1)ADSS光纜的施工通常是在帶電的線路杆塔上進行,施工中必須使用絕緣無極繩索、
絕緣安全帶、絕緣工具,風力應不大于5級,必須保持與不同電壓等級線路的安全距離,即35KV大于1.0m,110KV大于1.5m,220KV大于3.0m的安全距離。
(2)由于光纖纖芯極易脆斷,施工中張力和側壓力不能過大。
(3)施工中光纜不能與地面、房屋、杆塔、纜盤邊沿等其他物體發生摩擦和碰撞。
(4)光纜的彎曲是有限的,一般運行的彎曲半徑≥D,D為光纜的直徑,施工時彎曲半徑≥30D。
(5)光纜受到扭曲将損壞,嚴禁縱向扭曲。
(6)光纜纖芯受潮和進水易斷裂,施工時光纜端部必須用防水膠帶密封。
(7)光纜的外徑是與代表檔距相配套的,施工中不得随意調盤,同時金具又與光纜外徑相對應,也嚴禁亂用。
(8)每盤光纜施工完成後,通常預留有足夠長餘纜,以便在杆塔處懸挂和熔接,在變電站安裝光纖配線架。
7.弧垂張力表
弧垂張力表是反映ADSS光纜空氣動力性能的重要數據資料,完整地了解并正确地運用這些資料是提高工程質量的必要條件。通常廠家可提供3種恒定條件下的弧垂張力表,即安裝弧垂恒定(安裝弧垂為檔距的固定百分比);安裝張力恒定及負荷張力恒定。此3類張力表從不同的側面對ADSS光纜的弧垂張力性能作了具體的描述。
它隻是用來說明ADSS光纜産品在給定的使用條件下的弧垂張力特性,與實際的工程應用不同,必須予以重視。需注意弧垂張力表中的檔距是實際檔距,準确地說是孤立檔的實際檔距,即耐張段隻有一段時的檔距。
在實際工程中,應先求出該耐張段的代表檔距,再從弧垂張力表中查出與該代表檔距數值相同或相近的那一檔所對應的弧垂和張力數據。切記此時的弧垂一般為複合弧垂,通過風偏角,求出水平弧垂和垂直弧垂,在此代表弧垂,代表張力,代表檔距的理論值基礎上,計算出實際的數據。
在控制條件中,風荷控制與ADSS光纜的機械性能有關,通常出現在600m以上的大檔距,30ms以上大風的情況下,ADSS光纜的重量輕于導線,它的風偏角大于導線的風偏角,較易伸長。這就有可能造成在大風中ADSS光纜與導線相碰。
盡管設計計算較為複雜,但在小檔距的情況下,如代表檔距小于100m時,通常取架線弧垂為0.5m,代表檔距在100m與120m之間時,架線弧垂為0.7m,ADSS光纜的弧垂最低點不應低于導線弧垂最低點。
實際施工中,常在耐張杆的連續檔中,選擇中間檔或接近中間檔的較大檔距,懸點高差較小者作為觀測檔。如檔數在7~15檔時,則應在兩端分别選2個觀測檔,常見的觀察方法有等長法和異長法觀測弧垂,也可用張力測量法觀測弧垂。
ADSS光纜工程設計施工是一項複雜的系統工程,涉及到機械,電氣,氣象條件,施工人員的素質等許多方面,既要有科學的态度,又要有行之有效的工作方法。随着電力信息網工程的不斷進展,必将積累起越來越多的施工和日常維護經驗,使ADSS光纜的應用得到更大的發展。
工程設計
1、光纜規程參數①與高壓線最小距離:根據國際電力安全法規(NESS)中235條款,具體規範為:
與35kV高壓線最小距離為:1.0m;
與110kV高壓線最小距離為:2.0m;
與220kV高壓線最小距離為:3.0m。
②相線與光纜最小距離(SD)
SD=E/15
其中:SD(英寸)最小距離E:相導線與大之間的電壓(kV)
③交叉跨越最小垂直距離
距鐵路軌項:7.0m;
距通訊線:0.6m;
距市區馬路:5.5m;
1-10kV電力線:2.0m;
距一般道路:5.0m;
35-110kV電力線:3.0m;
距屋頂:0.6m;
154-220kV電力線:4.0;
距樹枝:2.0m;
距供電線接戶線:0.6m;
距河流(船帆頂):1.0m;
距霓虹燈及鐵架:1.6m。
2、安裝位置确定原則
①确保輸電線路安全運行;
②安裝位置的感應電場強度應小于12kV/m;
③避免與電力線發生鞭擊;
④距地面及障礙物有足夠的安全距離;
⑤架設及維修方便。
3、電力線電場強度計算
根據電力線的電壓等級及杆塔塔頭布置,利用《電力工程高壓送電線路設計手冊》中“電場強度及其計算”一節裡所介紹的鏡像法及計算公式可算出杆塔與電力線周圍任意點的電場強度,并可用計算機将結果繪圖,可得一電位曲線圖。



















