关键词：OPGW OPPC 全线绝缘 智能监控
0 引言
目前OPGW主要采用逐塔接地方式，因线路导线与地线之间的电磁感应和静电感应，逐塔接地的避雷线及OPGW会引起地线之间以及地线与大地之间的环流，这样就会给线路带来电能损耗。改变地线接地方式，变为地线单点接地或分段单点接地，切断地线环流回路是降低地线环流和地线电能损耗最有效的方式。
地线单点接地或分段单点接地会在非接地侧引起电磁感应电压，线路较长、线路电流较大时感应电压将较高，故需要根据导线排列方式，合理分段、合理换位以降低OPGW及普通地线感应电压。此外，目前输电线路地线设计没有考虑融冰需求，在地线逐塔接地的情况下目前难以实现电流法融冰。地线单点接地或分段单点接地为融冰提供了可能。
结合输电线路地线环流节能降损、地线融冰的需求，提出OPGW全线绝缘方案。
1 OPGW全线绝缘方案
OPGW光缆的地线功能主要用于多雷电的夏季，而其需要融冰的时期多在天气寒冷的冬季，遵循季节气候变换的规律，我们做出如下构想：
目前的OPGW光缆采用逐塔接地的方式，金具直接将光缆挂接在塔上，同时利用跳线将导线接地，从而实现地线功能。若在金具与塔的挂点之间安装绝缘子并断开导电跳线就可以实现OPGW的全线绝缘。冬季在全线绝缘的OPGW线路上通电实现融冰，在夏季来临之前，接通跳线使OPGW继续实现地线功能。
1.1 绝缘电压等级选用方案
地线绝缘子的干、湿工频放电电压具有分散性，且保护间隙距离越大，分散性越大。目前规定地线绝缘子干、湿工频放电电压为8~30kV，能满足正常运行时地线与铁塔绝缘、线路故障和雷击时间隙放电的要求。
但考虑地线融冰时的融冰电压为10kV~14kV甚至以上，则应相应提高地线绝缘子工频干、湿放电电压的下限值。若增加保护间隙距离，能提高地线绝缘子工频干、湿放电电压的下限值，同时也提高了其上限值，且使地线绝缘子工频干、湿放电电压分散性更大，不利于地线绝缘子的应用。应采取改变地线绝缘子放电间隙形式、对保护间隙电极做平滑处理、改进电极材质等措施提高地线绝缘子工频干、湿放电电压的下限值，减小地线绝缘子工频干、湿放电电压的分散性。
已知1h融化直径为50mm的冰柱所需要的单位功率为168kW/km，假设OPGW光缆的电阻为0.5Ω/km，那么OPGW中的电流为：
所需的电压降为：U=IR=290 V/km
那么融化长度为30km、直径为50mm的冰柱所需要的电压为：8.7kV。
故我们可以选用的绝缘电压等级为10kV。其结构长度约为300mm。
1.2 金具设计方案
全线绝缘OPGW在线路敷设和线路金具包括接头盒的选用方案都和OPPC有相似之处，因此可以借鉴OPPC线路工程的架设经验。
(1)耐张线夹
OPGW耐张线夹一般由内外层绞丝、心形环、U型环等构成。根据实际需要，可增加挂板等连接件。对张力较大的线路，可采用双耐张金具(又称双挂点耐张线夹)。
耐张线夹预绞丝一般由铝包钢丝或镀锌钢丝制作。铝包钢丝与大多数OPGW外层的材质相同，因外层的铝氧化后变成氧化铝，具有良好的防腐性能。铝包钢丝外层的包覆铝与镀锌钢丝的锌层比，相对较厚，所以铝包钢丝的寿命相对较长。
耐张绞丝内径与光缆外径的配合相当重要。要求耐张绞丝有一定的压缩比，成型后的耐张绞丝内径一般不会大于光缆外径的90%。再加上绞丝内层吸附的石英砂，作用在光缆上的握着力才能发挥效能。如同悬垂线夹，绞丝根数多少将直接影响其与光缆的配合度。对耐张线夹来说，最终缠绕在光缆上的绞丝需有一定的间隙，这样才能保证光缆受力拉伸时缆径变细后耐张线夹仍能起到作用。
通过在在预绞丝金具和塔的挂点之间安装绝缘子来达到OPGW与杆塔间的绝缘要求，该方法使金具长度增长约500mm。如下图1所示：
图1 耐张线夹设计方案
(2)悬垂线夹
对悬垂线夹，标准上很清楚地提出不平衡荷载的要求，一般为15% RTS，当不平衡荷载超过所规定的值时，线夹应该滑动。如果超过不平衡荷载而不能滑移，将导致光缆在直线塔两端力量失衡，甚至出现线夹弯折，影响光缆的使用和寿命。
当线路落差较大，转向角大于30o时，应采用双悬垂线夹。
悬垂线夹垂直荷载必须满足设计要求，包括铝套壳及连接件的强度。很多悬垂线夹出问题，就在于其垂直荷载不能达到设计要求，铝套壳被拉断。悬垂线夹中的橡胶芯原则上必须采用天然胶，不得掺杂再生胶。橡胶芯长期暴露在室外，受紫外线、日晒雨淋等自然环境影响，再加上线路长期振动和摩擦，一旦老化，将直接影响线夹的寿命，从而影响光缆的正常使用。
在悬垂线夹与塔的挂点之间安装绝缘子，使OPGW线路能够全线绝缘，OPGW光缆的垂直高度相对下降约500mm。如下图所示：
图2 悬垂线夹设计方案
1.3接头盒设计方案
OPGW作为架空地线，其出厂长度一般为4~6km，故无论采用地线全线绝缘、单点接地还是分段绝缘、单点接地的方式，欲保证OPGW光路的连续性，都存在OPGW光纤接续问题。
改变OPGW接地方式为单点接地之后，在非接地点的OPGW接续处，需要将OPGW接续盒均做绝缘化处理，目前尚无厂家生产这类专用产品，但在OPPC线路工程中已开发出类似产品作为光缆接头盒，并已成功运用多年。OPPC接头盒是整个解决方案中的技术关键，也是技术难点。
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，因此通过借鉴OPPC线路的接头盒设计经验，OPGW全绝缘线路接头盒设计方案可分为中间接头盒和终端接头盒两种。
(1)中间接头盒
OPPC作为特种自承式光缆，在使用中不可避免的需要进行盘长配置与中间熔接。因光通信信号不受电磁干扰，OPPC光缆的中间接续无需考虑光电隔离，所以对于中间接头盒等设备的要求，也相对较低一些，通常，中间接头盒采用“导电式非绝缘接纤盒”。除了满足特种光缆接头盒需要具备的，强度、抗冲击性能、密封性能等，还需具有不低于与所配套使用的线路绝缘等级。根据在杆塔上放置的形式不同中间接头盒可分为“支柱式”和“悬挂式”两种安装型式. 在接头盒盒体内完成光纤的熔接与存放，在外部利用并沟线夹与同截面的导线或相同的OPPC，作为引流线，进行跳线接续。接头盒盒体部分为铝合金材料制作，其较大的体积与表面积使得接头盒内部温度远低于导线的运行温度，保证存纤盘上等附件的安全运行。OPPC支柱式中间接头盒，在杆塔安装时要搭设安装平台，在平台上进行安装。安装时需注意与塔间的安全距离。悬挂式中间接头盒安装在耐张塔的跳线悬垂位置，安装时需注意引流跳线对地(塔间)的安全距离，有时需考虑悬挂重锤。
全线绝缘OPGW线路的中间接头盒采用悬挂式安装，OPGW从两端进入盒体进行光纤熔接，上端金具悬挂于塔形上，绝缘子实现绝缘。
中间接头盒的安装方式如图4所示：用跳线将图中连接导线接地，光缆即有地线的功能，断开则全线绝缘。
图4 中间接头盒安装方式 (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，在杆塔上进行光纤熔接接续，使光电分离，采用座式固定结构安装，通过非金属光缆将光信号引入机房。
全绝缘OPGW线路的终端接头盒底部用支撑平台固定。
终端接头盒的安装方式如图所示
图5 终端接头盒
图6 终端接头盒安装方式
1.4 技术探讨
在悬垂线夹上安装绝缘子，相当于增加了金具的长度，使OPGW光缆的挂点相对降低约500mm，是否与其它导线干涉，有待探讨。
接头盒要实现光电分离技术，需在塔上进行接续，给施工带来难度，施工条件是否有限制，有待探讨。
2 光纤光栅智能监控系统
光纤复合相线(OPPC)在电力通信线路中具有独特的优势，而且其架设方式和传统架空电力导线基本一样，目前也已得到客户认可。光纤光栅电力导线智能监测系统旨在对电力输电线路运行状态(温度，张力，实时视频)进行实时监测，数据采集与分析，是智能电网输电环节的重要组成部分，是实现输电线路状态运行、检修管理、提升生产运行管理精益化水平的重要技术手段。
光纤光栅电力导线智能监测系统包括在线测温系统、视频监控系统及在线张力监测系统，在电力电缆、光纤光缆领域，解决线路实时监控、实时数据反馈、即时报警等问题。光纤光栅电力导线智能监测系统主要依托电力系统输变电线路通信通道，通过光纤光栅传感器和一体化摄像机，对输变电线路运行温度，杆塔应力，外界环境进行实时在线监测，解决光纤光栅电力导线智能监测系统采用预装光纤光栅张力传感器采集杆塔张力数据，预埋光纤光栅温度传感器于导线内部或外部采集导线运行温度，布设一体化摄像机，通过电力线路光纤通信通道将采集数据反馈给终端机房和监测室，经过温度解调仪、张力解调仪、节点光端机及校准转换软件，自动生成实时曲线、数据表，影像，从而达到对线路在线监测的要求。
光纤光栅电力导线智能监控系统利用光纤光栅无源传感的自身优势，从而填补了电力线路杆塔实时智能监测的空白。光纤光栅电力导线智能监测系统的技术优势主要有如下几点：
1)通过无源光栅，对线路进行实时温度和张力监测。
2)该系统稳定性高，测试数据准确，精度高。
3)测试点空间布置精准，分辨率高。
4.)测量时间短，单次测量时间小于1秒。
5)系统抗干扰能力强。
6|)线路监测距离远，可达30km以上。
7)项目产品安装方便、体积小、重量轻。
光纤光栅电力导线智能监测系统的开发，为防范和及时应对极端天气提供数据支撑，大大的降低了人工巡线检查作业的工作强度，有效减少线路在日常维护方面的投入，提高线路运行的安全性，对于智能电网、坚强电网的建设意义重大。
因此，可以借鉴光纤光栅电力导线智能监测系统的研发经验，将该系统运用到OPGW线路上，为线路运行监控、预警以及做出有效的融冰对策提供必要的数据依据。
3 结语
总之，通过借鉴已有的OPPC工程架设经验，选用相应等级的绝缘子、设计新的金具方案和新的接头盒方案，使得OPGW线路能够全线绝缘，为OPGW线路融冰提供基础。并通过运用光纤光栅智能监控系统为为线路运行监控、预警以及做出有效的融冰对策提供必要的数据依据。
