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不锈钢管式OPGW在500KV线路中的应用

来源:http://www.gzzzgd.com/news546222.html   发布时间:2021-01-20 14:36:00

不锈钢管式OPGW在500KV线路中的应用

摘要 以达永线为例,本文介绍了钢管式OPGW在500KV线路中包括大跨越的典型应用,讨论了相关的应用问题。

关键词 输电线路 不锈钢管式OPGW 大跨越

0 前言

相对于220KV及以下线路,在500KV输电线路中应用的OPGW,其短路电流要求、使用档距均较大,故对热稳定要求、机械强度要求等也较高。更由于500KV线路作为骨干网通常不能停电,大量的继电保护、远动等信号由OPGW中的光纤所承载和传递,所以在500KV系统中应用OPGW一般都很慎重。

本文介绍的“达永线OPGW光纤通信工程”是不锈钢管型OPGW应用于500KV线路的典型工程,含黄河大跨越一处,己成功投运至今。

1. OPGW的代表结构

1.1 三种代表结构

自OPGW问世至今,各种类型的结构被开发。通过实践的检验,目前主要流行三种主要的代表结构。它们分别是铝骨架型(图1)、铝管型(图2)和不锈钢管型(图3)。




图1 铝骨架型图2 铝管型

图3 不锈钢管型

摘要 以达永线为例,本文介绍了钢管式OPGW在500KV线路中包括大跨越的典型应用,讨论了相关的应用问题。
关键词 输电线路 不锈钢管式OPGW 大跨越
0 前言
相对于220KV及以下线路,在500KV输电线路中应用的OPGW,其短路电流要求、使用档距均较大,故对热稳定要求、机械强度要求等也较高。更由于500KV线路作为骨干网通常不能停电,大量的继电保护、远动等信号由OPGW中的光纤所承载和传递,所以在500KV系统中应用OPGW一般都很慎重。
本文介绍的“达永线OPGW光纤通信工程”是不锈钢管型OPGW应用于500KV线路的典型工程,含黄河大跨越一处,己成功投运至今。
1. OPGW的代表结构
1.1 三种代表结构
自OPGW问世至今,各种类型的结构被开发。通过实践的检验,目前主要流行三种主要的代表结构。它们分别是铝骨架型(图1)、铝管型(图2)和不锈钢管型(图3)。
 

 

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图1 铝骨架型

图2 铝管型

图3 不锈钢管型

不能简单地把这三种结构相提并论。从纯技术的角度来看,每种结构都有相应的长处和某些不足。但不管是何种结构,都必须满足系统的要求。
在输电系统中,OPGW被当作一条架空地线应用,它必须满足架空地线的一切机械和电气特性;当然, OPGW同时是一条光缆,必须同时满足所有的传输特性。
OPGW结构须容纳和保护相对脆弱的光纤。光纤的允许抗拉伸形变量比金属线材小得多,因而要求光纤的长度相对缆长有适当的“余长” ,以克服OPGW在初伸长、较大气象负荷时和蠕变等各种原因的缆体伸长时对光纤造成的过度应变。OPGW中的光纤在伸长时其“余长” 释放至“零” 时的缆体伸长量称为“光纤应变窗”,对应的拉力称为“较大允许(工作)拉力”—MAT。该拉力是在预期的较恶劣运行条件下的较大水平拉力,即在设计气象条件下,计算OPGW弧垂、档距的较大拉力。OPGW中的光纤必须要有余长,但过大的余长不但无必要甚至是有害的。
OPGW要承载故障时的短路电流并承受引起的温升。300℃(或更高一点)的瞬时高温对结构合理的、受到缓冲和保护的光纤并不构成严重威胁。但若结构中含有铝材,在超过200℃以后,首先是铝材产生不可逆塑性形变,在结构受到破坏的同时,OPGW的弧垂将降低到与导线相碰的程度。若是不含铝材的全钢结构(或铝不承力仅作为保护层),则完全能应用到300℃。
1.2 不锈钢管结构的特点
以图3所示的不锈钢管型标准结构为例。光纤以一定的余长置于填充油膏的密封不锈钢管内,该钢管取代一根或多根(目前较多为3根)金属单线放入内绞线层,光纤余长由管内余长和绞合余长两部分组成,可以轻易地得到所需要的光纤综合余长。含光纤的不锈钢管也可以放在中心部位,但此时光纤余长仅取决于管内余长,与标准结构相比,在相同的不锈钢管管径条件下可容纳的光纤芯数将减少。
不锈钢材料的电阻较大且钢管截面积小到几乎可以忽略,基本上不参与电流承载,因而当短路电流通过时,其本身并不发热,仅受到相邻线材的热量传导而滞后温度上升,所以温度相对是较低的,对保护光纤非常有利。
由于该结构与传统架空地线的相似,容易与对侧地线匹配,所以一问世就得到电力部门的青睐。

2. 500KV达永线 OPGW工程的技术要求
2.1 线路概况

在达拉特电厂~永圣域变II回OPGW光纤通信工程中,OPGW光缆是架设在达拉特电厂~永圣域变II500kv送电线上。起于达拉特电厂,止于永圣域变电所,线路全长约127.24km。
其中包括黄河大跨越一处。采用通光集团生产的钢管型结构OPGW光缆。
2.2 气象条件
表1是达永线的设计气象条件。

表1:         达永线设计气象条件

气温(℃)

高气温

40

低气温

-35

年平均气温

5

大风速

-5

覆冰情况

-5

大气过电压

15

操作过电压

5

安装情况

15

风-速(m/s)

大风速

36

覆冰情况

10

大气过电压

10

操作过电压

15

安装情况

10

覆冰厚度

10

年雷暴日(天/年)

40


2.3 达永线对OPGW的主要技术要求
根据线路的实际状况,表2是达永线对OPGW提出的主要技术要求。
表2:          达永线对OPGW的主要技术要求

项目

 

OPGW-1

OPGW-2

OPGW-3

起始温度为40℃的短路电流(0.3s)

KA

≥15.7

≥21.2

≥17.0

额定破断强度(RTS)

kN

≥81.

≥85.1

≥134.5

弹性模量

KN/mm2

119.1

103.2

129.9

温度膨胀系数

1 /℃

15.4×10-6

16.8×10-6

14.7×10-6

年平均大张力

RTS%

≤25%

≤25%

≤25%

线径

mm

≤14.0

≤15.5

≤16.5

直流电阻20℃

Ω/km

≤0.505

≤0.341

≤0.387

OPGW自重

kg/km

≤520

≤580

≤810

3. OPGW应用设计
3.1 常规地段OPGW结构设计及参数

根据线路提出的技术要求,对常规地段设计的OPGW--1和OPGW--2的结构和参数分别见图4、图5和表4。

 

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图4 OPGW—1结构图

图5 OPGW--2结构图

表4:           达永线常规地段OPGW参数表

项目

单位

OPGW-1(图4)

OPGW-2(图5)

结构

1×2.85ACS+(1×2.75TU+5×2.75ACS)

+(9×2.75ACS+3×2.75AA)

1×3.5ACS+(1×3.25TU+5×
3.25ACS)+ 14×2.75 AA 
 

外径

mm

13.85

15.5

承载截面积

mm2

107.4

134.3

计算破断强度

kN

89.6

94.5

弹性模量

kN/mm2

113.7

101.9

线膨胀系数

1/℃

15.8×10-6

17.0×10-6

直流电阻(20℃)

Ω/km

0.447

0.322

短路热容量(起始温度40℃)

kA2.S

88.9

149.1

允许高温度

200

200

大运行应力限定值

N/mm2

306.4

260.8

年平均运行应力限定值

N/mm2

191.5

163.0

安装小弯曲半径

m

0.27

0.34

运行小弯曲半径

m

0.42

0.47

光纤设计余长

%

≥0.7

≥0.7

正常工作寿命

Year

30

30

单位重量

kg/km

520

580

3.2 金具配置
(1)线夹

采用的耐张线夹和悬垂线夹分别见图6和图7。