全介质自承式(ADSS)光缆设计施工探讨 adss光缆

来源:幼儿教育 发布时间:2019-04-16 06:18:01 点击:

  一、 什么是全介质自承式光缆   全介质自承式架空光缆(ADSS)光缆由于采用了特殊绝缘材料,具有良好的绝缘性和耐高温性,抗拉强度高,可架设在高压输电走廊上,独立成为新一代特种光缆,北京市电力公司90年代中期建设了第一条ADSS光缆清河―八里庄,截止目前,北京市电力公司ADSS光缆建设规模已经将近2000公里,在北京电网运行中发挥着重要作用。
  1、ADSS光缆的结构分类
  ADSS光缆从结构上划分主要有层绞式结构、中心束管式结构2大类:层绞式光缆内部有加强芯,重量比中心束管式光缆略重些。从外护层材料上分为:耐电蚀(AT)和非耐电蚀两种。截止目前北京市电力公司全部采用的是层绞式ADSS光缆。
  2、ADSS光缆的主要特点
  ADSS光缆由于其自身结构上的独特设计具有以下特点:
  (1)耐电蚀:光缆工作的场强最大为25KV。
  (2)寿命长:ADSS光缆的使用寿命≥25年。
  (3)重量轻:光缆每公里的重量约为≤200kg(24芯、300米跨距)
  (4)跨距大:国内最大跨距1800米。
  (5)可在输电线路带电运行的情况下施工
  (6)施工简单,维护运行费用低
  (7)防弹特性:由于内部结构中加有芳纶加强件,使ADSS光缆具有较强的防弹能力。
  (8)弹性模量好,特别适合在相对跨距较大的输电线路走廊上敷设。
  二、 影响ADSS光缆设计、运行的主要因素
  1、影响ADSS光缆选型设计的主要因素分为三个方面:
  A. 输电线路走廊跨距:输电线路走廊跨距直接影响ADSS光缆额定抗拉强度、最大运行张力等机械性能关键指标的计算,是ADSS光缆设计需要考虑的最主要因素。
  B. 气象条件:ADSS敷设地区的气象条件不尽影响到ADSS光缆的机械性能指标,同时还对光缆敷设后的运行情况有着重要影响,不考虑敷设地区气象条件的ADSS光缆设计是不科学的。
  C. ADSS光缆悬挂点的电场强度:决定ADSS光缆的外护套材料选用, 由于用普通的聚乙烯护套料生产的ADSS光缆只能用于 12kV以下的电场下,而对于高于12kV的电场下的ADSS光缆其护套必须采用特殊的耐电痕材料。
  2、影响ADSS光缆运行的主要因素
  ADSS光缆是架设在运行的输电线路走廊上,受环境因素影响较大,归纳起来主要有以下几方面:
  (1)悬挂位置的电场强度
  ADSS光缆悬挂点的电场强度是决定其使用寿命的重要因素,工作在12KV以下PE护套光缆工作在12KV以上的条件下会导致光缆表面腐蚀加快,缩短光缆寿命,另外,在双回路及以上输电线路走廊上还要考虑一回以上停电时电场强度的变化因素。
  (2)盐雾、酸气等化学物质的影响
  如果架设ADSS光缆的高压输电线路经过化工、沿海等污秽地区,周边环境产生的酸碱盐的化学物质汽化后对光缆的外皮造成腐蚀,使其耐电保护套受到破坏,在电场中运行易受到电弧的伤害,使其寿命大大缩短,广东、天津等沿海地区因腐蚀现象造成的光缆故障较多。
  (3)施工不当造成的光缆损伤
  因线路施工条件所限,部分地区不能使用张力防线机 光缆靠人工敷设,施工工艺难以控制,有的甚至使用输电线路施工队伍敷设光缆,布放队伍没有光缆施工经验,在施工过程中造成ADSS光缆损伤。部分施工损伤隐蔽性强,发现困难,给光缆安全运行造成隐患。
  (4)光缆外护套的均匀性
  光缆整体处于高场强条件下运行,要求整个光缆所受电场强度均衡,如果外护套均匀性较差,势必出现ADSS光缆轴向场强不均衡,出现一端腐蚀较快的现象,使光缆在未达到设计寿命时就报废退出运行。
  (5)挂点余长保护问题
   ADSS耐张挂点一般需要留有一定余长,预留余长位置安放不合理或未加保护会造成ADSS光缆与输电杆塔摩擦,影响光缆寿命。
  三 ADSS光缆设计施工中应采取的措施
  明确了影响ADSS设计运行的主要因素,针对以上因素在设计施工中应采取以下几方面措施,保证ADSS光缆的安全稳定运行,并尽量减少维护成本:
  1、ADSS光缆订货选择
  订购能够满足敷设地区环境条件的ADSS光缆是保障ADSS光缆施工和运行安全的前提,根据我们的经验,目前ADSS的设计没有明确规范,各个生产厂商设计理念不同,设计差异较大,而一般电力设计院也缺少验证手段,因此我们认为在ADSS的设计上应采取保守态度,以线路最大档距、最高气象条件为设计依据,且可做适当设计冗余,以确保光缆施工及运行安全。另外,在敷设前一定要对光缆纤芯进行100%的开盘测试,在敷设时要加强对光缆外护层的目力检查。
  2、 光缆的悬挂位置的确定
  ADSS 光缆在杆塔上悬挂点的选择应兼顾光缆运行寿命和施工安全简单:首先ADSS光缆安装位置应在感应电场分布图中所示的安全运行场强之内。耐电蚀护套的光缆应工作在25KV以下,PE护套的光缆则应工作在12KV以下的电场中。一般方法是由设计院提供塔形图及承载输电线路情况,并计算场强分布情况,确定光缆悬挂点。但感应电场分布图所选的ADSS光缆安装位置是粗略的,应根据杆塔的结构情况明确最后的悬挂点。这里需要兼顾杆塔的结构及施工的方便两方面的因素:
  在杆塔场强安全区悬挂ADSS光缆必须考虑杆塔的可承受能力,悬挂光缆的金具必须装设在杆塔可承受侧的塔材上,尤其是使用终端型金具时更要注意。
  悬挂点不应选择得过低,因为ADSS光缆大都是悬挂在输电导线的下方,因此需靠女光缆的对地安全距离,按照北京市电力公司施工及运行经验300m以内跨距对地最低点距离不宜小于6m,跨距越大,对地距离越高。当输电线路跨越铁路、公路及与电力线交叉跨越时更要注意相对的安全距离。
  从杆塔的结构上看ADSS光缆既可以选择从杆塔中间穿过,也可以选择从侧面穿过,这里的决定因素有两个,一个是杆塔的稳定性,一个是施工的方便问题。从杆塔的中间穿过,光缆对杆塔影响小,带来的问题是在施工中,光缆的吊升、金具的安装都不方便,带电施工更是困难。若在杆塔外侧悬挂,施工成本大大降低,但存在的问题是光缆在铁塔上的悬挂金具与铁塔之间应保证足够距离,防止在风摆较大时,光缆与铁塔有摩擦而造成光缆损坏。
  3、减少盐雾、酸气等化学物质对光缆的影响
  北京地区属于温带大陆性气候,大部分地区属于四类气象条件,气候比较干燥,较适合ADSS光缆运行。盐雾、酸气等化学物质对光缆影响不大,但在四级以上的重污秽地区,可采用在金具末端增加防晕环等措施,减少对光缆的腐蚀。
  4、光缆施工中需采取的措施
  采用人工放线的时,必须使用大于光缆直径40倍直径的滑轮,并且凹槽应为半圆型,其深度不小于光缆外径的50%,凹槽内最好附加弹性橡胶作为缓冲材料,滑轮也需可靠接地。布放速度要均匀,光缆的牵引速度不超过每小时3~5Km。张力合理,其力的大小不应大于光缆承受的初始张力的一半,避免使用车辆拖拽光缆。同时要避免在布放过程中出现打折、浪涌现象,避免使缆芯受力损坏而增大损耗。发现问题应立即停止施工,测试光缆纤芯并检查问题光缆外观,确认无问题后方可继续敷设。施工中要做好记录以备维护时查阅。
  5、挂点余长保护措施
  挂点余长应尽量避免与杆塔塔材距离过近,以免由于风摆现象造成摩擦,损伤光缆,实在无法避免时,可采取使用引下线夹固定的方式,对光缆余长进行固定,确保余长的运行安全。
  6、ADSS光缆配盘设计
  ADSS光缆配盘是光缆定货中的重要问题,当工程已决定所采用的线路,并明确路由状况后,接下来就应该要考虑光缆的配盘,在光缆配盘时应综合考虑线路耐张段及光缆接续问题。
  (1)接续问题
  由于ADSS光缆的特殊性,决定它不能象普通光缆那样任意接续,其接续必须选择在输电线路的耐张塔上进行,而决不能在线路中间接续。又由于它的施工条件艰苦,野外接续地点条件较差,因此应尽量减少光缆的接续次数,故每盘光缆的盘长应尽量控制在2KM―5KM范围。
  (2)ADSS光缆长度与线路之间的关系
  ADSS光缆是悬挂在高压输电线上,高压输电线设计的长度是决定ADSS光缆长度的主要依据之一,除此之外,对ADSS光缆的盘长还应考虑输电线路中杆塔之间的自然条件。另外需要考虑杆塔上的过引、线路的弧垂、光缆接续时所用长度等。再一个要考虑的是输电线路允许的设计误差;这样就有如下计算盘长公式:
  光缆盘长=输电线路长*系数+施工考虑的长度+熔接用的长度+线路误差
  其中“系数”---包括线路弧度、杆塔上过引等
  ADSS光缆的垂度应与输电线路的导线垂度相近,生产厂商应提供光缆施工时间的垂度表、放线曲线图等资料,设计部门应根据厂商提供的参数来计算导线最大垂度和光缆最大垂度时的距离。防止相碰而造成的光缆损坏,影响线路正常运行。
  7、设计ADSS光缆应注意的其他问题
  ADSS光缆附挂在高压输电线路上,应适应输电线的情况,输电线路传输距离较长时,需要换相运行,即一相在下方穿过另一相,使位置变化。ADSS光缆在遇到电力线换位时应采取一定的措施消除下方穿越的输电线对光缆的影响。当线路的一相沿线路方向由右测向下穿越到左侧,而光缆正常悬挂在右侧,为防止从外侧下方的穿越导线对光缆的影响,可在换位杆塔上将光缆由右侧过渡到左侧运行,在避开换位导线塔后在过渡到右侧运行。
  相线与光缆的最小安全距离=(E/15)*25.7米
  E为相对地电位
  另外一个值得注意的问题是光缆的防振,ADSS光缆架设在高压输电线上,档距较长,遇风时光缆就会随风摆动,产生振动现象,轻微的振动不会对光缆的光学和机械性能造成大的影响,但可能会导致金具的作用降低,当风速过大、风向变化时,则可造成导线与光缆在空中相碰,近而使ADSS光缆受损。
  据实验测定,13KM/h左右的风速对光缆造成的损坏最大,因此当光缆的自阻尼特性不能克服风摆的影响时,则需要在ADSS光缆的两端加装螺旋阻尼震荡装置来减少这种影响。
  阻尼器的配置:建议杆塔跨距不超过500m时每端配置一个,超过500m时每端配置2个,跨距较长时,需经计算后再配置。
  四 ADSS与OPGW的互补性
  目前,在电力系统中OPGW光缆已经得到广泛性用,而ADSS光缆因电腐蚀等问题应用范围有所减少,但笔者认为,在北京地区等气象条件适宜ADSS光缆运行的地区,ADSS光缆仍然具有不可替代的优势:与OPGW相比,ADSS施工维护方便,可带电施工,光缆重量轻,对杆塔影响小,线路造价低,在输电线路走廊中与OPGW光缆形成互补关系,特别是在220Kv及以下的输电线路上综合使用ADSS与OPGW光缆将有助于提高电力通信网的运行安全。
  五 结束语
  以前我公司光缆网的建设基本在城市附近,以电信管道、隧道、自承架空为主,随着今后农网光缆网的大批建设和改造,远郊区各站点间光缆路由的设计,由于郊区地形复杂、杆路跨距大,又多是利用电力铁塔架设,采用ADSS光缆敷设成为首选,这必然会涉及工程设计、施工中的诸多问题,本文作为ADSS光缆施工中的经验总结,相信对实际工作能够起到借鉴作用。
  

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