110 kV線路桿塔加掛ADSS光纜設(shè)計(jì)
時(shí)間:2016-01-11 18:30:38 來源：
隨著電力建設(shè)及電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，電力通信主干光纜通信網(wǎng)開始形成，它將承擔(dān)電力系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)管理、調(diào)度自動(dòng)化、電量計(jì)費(fèi)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、線路保護(hù)、會(huì)議電視及圖文傳輸?shù)刃畔ⅰ⑿盘?hào)的輸送。主干光纜通道建設(shè)，主要通過在新建110 kV及以上線路上使用光纜復(fù)合架空地線(OPGW)，以及利用已有220 kV及以下線路加掛全介質(zhì)自承式光纜(ADSS)，形成電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)。一方面使電力通信大容量、遠(yuǎn)傳輸、高可靠、抗干擾以及在強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下正常工作變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，另一方面也給電力系統(tǒng)中豐富的桿塔資源再利用創(chuàng)造了條件，起到了事半功倍的效果，這對(duì)節(jié)省土地，降低工程投資，提高輸電線路走廊的利用率將有著很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1 ADSS光纜綜述
ADSS光纜是繼OPGW和GWWOF后又一適合電力系統(tǒng)、郵電系統(tǒng)和其它通信傳輸中特殊施工環(huán)境(如跨越江河或與電力線路同塔架設(shè)等)使用的新型特種通信光纜。材料全部采用非金屬，具有重量輕、抗拉強(qiáng)度大、絕緣性能好、耐高壓、耐電磁輻射、抗槍擊等特點(diǎn);沒有金屬鎧裝纜存在的電力線路短路導(dǎo)致溫升和瞬時(shí)火花產(chǎn)生的熱應(yīng)力等問題，施工、安裝、維護(hù)方便; 同時(shí)具有良好的性能價(jià)格比，它可在大、中、小跨度輸電線路間直接架設(shè)，節(jié)省投資，資源共享?？赏耆珴M足電力通信對(duì)光纜技術(shù)的特殊要求，它將廣泛應(yīng)用于我國(guó)電力、郵電系統(tǒng)和其它需要大跨度遠(yuǎn)距離通信傳輸?shù)念I(lǐng)域。
2 ADSS光纜與桿塔的關(guān)系
在已運(yùn)行的110 kV線路上加掛ADSS光纜，主要問題是在原有的桿塔設(shè)計(jì)時(shí)，根本沒有考慮允許設(shè)計(jì)外的任何物體的附加，更不會(huì)給ADSS光纜留下足夠的空間，所謂空間不僅包括光纜的安裝掛點(diǎn)，還包括桿塔的機(jī)械強(qiáng)度和其它相關(guān)的因素。換言之，ADSS光纜只能盡量去適應(yīng)原有的桿塔。
2.1 承力桿塔
這類桿塔承受線路的正?？v向張力和事故時(shí)的斷線張力，根據(jù)用途還可分為耐張、轉(zhuǎn)角、終端、分支等桿塔。
通常，ADSS光纜線路在這些桿塔上配置耐張(也有稱“靜端”)金具。承力桿塔是光纜配盤和接頭位置的重要依據(jù)。附加光纜的承力桿塔須經(jīng)強(qiáng)度校核，確認(rèn)在極端氣象條件下光纜的附加張力對(duì)桿塔仍是安全的。
2.2 直線桿塔
這是輸電線路中數(shù)量最多的桿塔，用于線路的直線段上，支撐線路的垂直(如重力)和水平荷載(如風(fēng)荷)。根據(jù)用途，還可分為轉(zhuǎn)角、換位、跨越等桿塔。
ADSS光纜線路通常不在直線桿塔上作光纜接頭，原則上采用直線(或稱“懸垂”)金具。在特殊情況下，如必須在直線桿塔上接頭，須采用經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的金具。
2.3 桿塔型式
桿塔型式與輸電線路的電壓等級(jí)、線路回?cái)?shù)和導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、氣象條件、地形地質(zhì)條件等因素相關(guān)。我國(guó)的桿塔型式很多，很復(fù)雜。光纜與塔型直接相關(guān)的是掛點(diǎn)選擇并直接影響到使用壽命。ADSS光纜離開導(dǎo)線一定的距離即可安裝的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，至少是不嚴(yán)格的。
塔身將決定光纜的架設(shè)高度，必須滿足在極端氣候條件下光纜弧垂最低點(diǎn)與地面或構(gòu)筑物的安全距離。塔頭將決定光纜的掛點(diǎn)位置，在該點(diǎn)上電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)最小或相對(duì)較小，并符合光纜外護(hù)套抗電痕等級(jí)的要求。
2.4 ADSS光纜空氣的動(dòng)力性能
ADSS光纜的空氣動(dòng)力性能主要與ADSS光纜的機(jī)械性能、桿塔情況及氣象條件有關(guān)。ADSS光纜的機(jī)械性能包括纜徑、纜重、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等;桿塔情況主要指檔距、安裝弧垂等;氣象條件是指風(fēng)速和覆冰厚度，它可以等效成光纜所承受的風(fēng)力負(fù)荷和覆冰負(fù)荷。
ADSS光纜架設(shè)在高壓線的強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中，ADSS光纜與高壓相線間及ADSS光纜與大地間的耦合電容所產(chǎn)生的電位在潮濕的光纜表面產(chǎn)生電流，當(dāng)光纜表面有半干半濕的情況時(shí)，會(huì)在干燥區(qū)發(fā)生電弧，電弧引起的熱量會(huì)侵蝕ADSS光纜的外護(hù)套。為防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，ADSS光纜國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求光纜能在12 kV/m場(chǎng)強(qiáng)中正常工作。若電場(chǎng)強(qiáng)度大于12 kV/m，則需選用防止腐蝕護(hù)套的ADSS光纜。
3 光纜掛點(diǎn)的確定
3.1 電氣部分
ADSS光纜掛點(diǎn)的選取，首先必須滿足電力線的有關(guān)規(guī)程，有關(guān)ADSS光纜的規(guī)程要求及掛點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)度小于12kV/m的要求，否則難以安全運(yùn)行。其次是滿足電力線的基礎(chǔ)資料要求，如氣象條件、《平斷面圖》、交叉跨越、弧垂等。要求ADSS光纜能與電力線有良好的互融性，相吻性。充分考慮ADSS光纜安全系數(shù)、應(yīng)力和弧垂。ADSS光纜抗拉強(qiáng)度大，自重輕，較易按設(shè)計(jì)意圖選用參數(shù)，給設(shè)計(jì)完成上述要求提供了一個(gè)較為廣泛的空間，為進(jìn)一步合理選擇掛點(diǎn)提供了保證。
3.2 結(jié)構(gòu)部分
為了減少光纜對(duì)桿塔的強(qiáng)度影響，其掛點(diǎn)盡量選擇在較低位置，并應(yīng)考慮到受力影響選擇主、斜對(duì)交點(diǎn)處，這樣有利于減少主材受力影響。光纜靜端掛點(diǎn)，應(yīng)選擇鐵塔橫隔面處為宜 ，如果沒有橫隔，應(yīng)增加橫隔面，以有利于分散受力，并給予桿塔補(bǔ)強(qiáng)。一般線路增掛一條光纜，其桿塔強(qiáng)度均能滿足，對(duì)于個(gè)別大跨距處，應(yīng)根據(jù)所增光纜荷重來驗(yàn)算桿塔強(qiáng)度及基礎(chǔ)受力情況，提出補(bǔ)強(qiáng)措施。
3.3 桿塔的強(qiáng)度校驗(yàn)
近一年多以來，先后完成了廣東梅縣長(zhǎng)沙、丙村，蕉嶺等ADSS光纜通信工程的設(shè)計(jì)、施工。但各種桿塔掛點(diǎn)位置從初設(shè)到施工圖幾經(jīng)變化，歸納起來掛點(diǎn)的確定主要應(yīng)考慮以下因素：
掛點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)不大于20 kV/cm，以減少電腐蝕，保持光纜的應(yīng)有壽命；
盡可能采用低掛，以減少桿塔附加彎矩，降低桿塔加固補(bǔ)強(qiáng)的工程量，節(jié)省工程投資；
盡量避免光纜與導(dǎo)線的交叉，防止鞭擊現(xiàn)象發(fā)生。而設(shè)計(jì)應(yīng)避免ADSS與導(dǎo)線在側(cè)視圖中和俯視圖中交叉，實(shí)在無法避免的交叉，也要將交叉點(diǎn)盡量設(shè)置在兩側(cè)桿塔附近。同時(shí)要驗(yàn)算導(dǎo)線與光纜在有風(fēng)時(shí)不同步擺動(dòng)和無風(fēng)時(shí)弛度變化；
光纜弧垂最低點(diǎn)不得超過導(dǎo)線弧垂的最低點(diǎn)，以保證交叉跨越距離，免受外力破壞。
4 ADSS光纜配盤問題
ADSS光纜配盤是光纜訂貨施工中的重要問題，當(dāng)工程已確定采用的線路，并明確路徑狀況后，接下來就要考慮光纜的配盤及影響配盤的因素。
4.1 接續(xù)問題
由于ADSS光纜的特殊性，決定它不能象普通光纜那樣任意接續(xù)，其接續(xù)必須選擇在輸電線路的耐張塔上進(jìn)行，決不能在線路中間空中接續(xù)。由于它的施工條件較艱苦，野外接續(xù)地點(diǎn)條件較差，因此應(yīng)盡量減少光纜的接續(xù)次數(shù)，故每盤ADSS光纜的盤長(zhǎng)應(yīng)盡量控制在3～5 km范圍。
4.2 ADSS光纜長(zhǎng)度與線路之間的關(guān)系
ADSS光纜是懸掛在高壓輸電線上，高壓輸電線路的長(zhǎng)度是決定ADSS光纜長(zhǎng)度的主要依據(jù)之一，除此之外，ADSS光纜盤長(zhǎng)中還應(yīng)考慮輸電線路中桿塔之間的自然條件。
另外需要考慮桿塔上的過引、弧垂、光纜接續(xù)時(shí)所需長(zhǎng)度、施工中的牽引所用長(zhǎng)度等。再一個(gè)考慮輸電線路允許的設(shè)計(jì)誤差;由于設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)允許有±1%的誤差存在，ADSS光纜選擇時(shí)就應(yīng)考慮±1%的誤差。
ADSS光纜的垂度應(yīng)與輸電線路的導(dǎo)線垂度相近，生產(chǎn)廠商應(yīng)提供所有技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)廠商提供的參數(shù)來計(jì)算導(dǎo)線最大垂度和光纜最大垂度時(shí)的距離，防止相碰，造成光纜損壞影響線路正常運(yùn)行。
設(shè)計(jì)部門應(yīng)根據(jù)所掌握的線路情況提出初略的光纜配盤表，提供招投標(biāo)選擇時(shí)參考。待選定廠商后設(shè)計(jì)單位與廠商共同確定最后的光纜配盤，配盤表應(yīng)盡量詳細(xì)。ADSS光纜配盤訂貨時(shí)，各種檔距的光纜要互相兼顧，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化檔距差，減少光纜種類，這樣既減少備品、備件數(shù)量又降低施工中的復(fù)雜程度。
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1 ADSS光纜綜述
ADSS光纜是繼OPGW和GWWOF后又一適合電力系統(tǒng)、郵電系統(tǒng)和其它通信傳輸中特殊施工環(huán)境(如跨越江河或與電力線路同塔架設(shè)等)使用的新型特種通信光纜。材料全部采用非金屬，具有重量輕、抗拉強(qiáng)度大、絕緣性能好、耐高壓、耐電磁輻射、抗槍擊等特點(diǎn);沒有金屬鎧裝纜存在的電力線路短路導(dǎo)致溫升和瞬時(shí)火花產(chǎn)生的熱應(yīng)力等問題，施工、安裝、維護(hù)方便; 同時(shí)具有良好的性能價(jià)格比，它可在大、中、小跨度輸電線路間直接架設(shè)，節(jié)省投資，資源共享?？赏耆珴M足電力通信對(duì)光纜技術(shù)的特殊要求，它將廣泛應(yīng)用于我國(guó)電力、郵電系統(tǒng)和其它需要大跨度遠(yuǎn)距離通信傳輸?shù)念I(lǐng)域。
2 ADSS光纜與桿塔的關(guān)系
在已運(yùn)行的110 kV線路上加掛ADSS光纜，主要問題是在原有的桿塔設(shè)計(jì)時(shí)，根本沒有考慮允許設(shè)計(jì)外的任何物體的附加，更不會(huì)給ADSS光纜留下足夠的空間，所謂空間不僅包括光纜的安裝掛點(diǎn)，還包括桿塔的機(jī)械強(qiáng)度和其它相關(guān)的因素。換言之，ADSS光纜只能盡量去適應(yīng)原有的桿塔。
2.1 承力桿塔
這類桿塔承受線路的正?？v向張力和事故時(shí)的斷線張力，根據(jù)用途還可分為耐張、轉(zhuǎn)角、終端、分支等桿塔。
通常，ADSS光纜線路在這些桿塔上配置耐張(也有稱“靜端”)金具。承力桿塔是光纜配盤和接頭位置的重要依據(jù)。附加光纜的承力桿塔須經(jīng)強(qiáng)度校核，確認(rèn)在極端氣象條件下光纜的附加張力對(duì)桿塔仍是安全的。
2.2 直線桿塔
這是輸電線路中數(shù)量最多的桿塔，用于線路的直線段上，支撐線路的垂直(如重力)和水平荷載(如風(fēng)荷)。根據(jù)用途，還可分為轉(zhuǎn)角、換位、跨越等桿塔。
ADSS光纜線路通常不在直線桿塔上作光纜接頭，原則上采用直線(或稱“懸垂”)金具。在特殊情況下，如必須在直線桿塔上接頭，須采用經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的金具。
2.3 桿塔型式
桿塔型式與輸電線路的電壓等級(jí)、線路回?cái)?shù)和導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、氣象條件、地形地質(zhì)條件等因素相關(guān)。我國(guó)的桿塔型式很多，很復(fù)雜。光纜與塔型直接相關(guān)的是掛點(diǎn)選擇并直接影響到使用壽命。ADSS光纜離開導(dǎo)線一定的距離即可安裝的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，至少是不嚴(yán)格的。
塔身將決定光纜的架設(shè)高度，必須滿足在極端氣候條件下光纜弧垂最低點(diǎn)與地面或構(gòu)筑物的安全距離。塔頭將決定光纜的掛點(diǎn)位置，在該點(diǎn)上電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)最小或相對(duì)較小，并符合光纜外護(hù)套抗電痕等級(jí)的要求。
2.4 ADSS光纜空氣的動(dòng)力性能
ADSS光纜的空氣動(dòng)力性能主要與ADSS光纜的機(jī)械性能、桿塔情況及氣象條件有關(guān)。ADSS光纜的機(jī)械性能包括纜徑、纜重、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等;桿塔情況主要指檔距、安裝弧垂等;氣象條件是指風(fēng)速和覆冰厚度，它可以等效成光纜所承受的風(fēng)力負(fù)荷和覆冰負(fù)荷。
ADSS光纜架設(shè)在高壓線的強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中，ADSS光纜與高壓相線間及ADSS光纜與大地間的耦合電容所產(chǎn)生的電位在潮濕的光纜表面產(chǎn)生電流，當(dāng)光纜表面有半干半濕的情況時(shí)，會(huì)在干燥區(qū)發(fā)生電弧，電弧引起的熱量會(huì)侵蝕ADSS光纜的外護(hù)套。為防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，ADSS光纜國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求光纜能在12 kV/m場(chǎng)強(qiáng)中正常工作。若電場(chǎng)強(qiáng)度大于12 kV/m，則需選用防止腐蝕護(hù)套的ADSS光纜。
3 光纜掛點(diǎn)的確定
3.1 電氣部分
ADSS光纜掛點(diǎn)的選取，首先必須滿足電力線的有關(guān)規(guī)程，有關(guān)ADSS光纜的規(guī)程要求及掛點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)度小于12kV/m的要求，否則難以安全運(yùn)行。其次是滿足電力線的基礎(chǔ)資料要求，如氣象條件、《平斷面圖》、交叉跨越、弧垂等。要求ADSS光纜能與電力線有良好的互融性，相吻性。充分考慮ADSS光纜安全系數(shù)、應(yīng)力和弧垂。ADSS光纜抗拉強(qiáng)度大，自重輕，較易按設(shè)計(jì)意圖選用參數(shù)，給設(shè)計(jì)完成上述要求提供了一個(gè)較為廣泛的空間，為進(jìn)一步合理選擇掛點(diǎn)提供了保證。
3.2 結(jié)構(gòu)部分
為了減少光纜對(duì)桿塔的強(qiáng)度影響，其掛點(diǎn)盡量選擇在較低位置，并應(yīng)考慮到受力影響選擇主、斜對(duì)交點(diǎn)處，這樣有利于減少主材受力影響。光纜靜端掛點(diǎn)，應(yīng)選擇鐵塔橫隔面處為宜 ，如果沒有橫隔，應(yīng)增加橫隔面，以有利于分散受力，并給予桿塔補(bǔ)強(qiáng)。一般線路增掛一條光纜，其桿塔強(qiáng)度均能滿足，對(duì)于個(gè)別大跨距處，應(yīng)根據(jù)所增光纜荷重來驗(yàn)算桿塔強(qiáng)度及基礎(chǔ)受力情況，提出補(bǔ)強(qiáng)措施。
3.3 桿塔的強(qiáng)度校驗(yàn)
近一年多以來，先后完成了廣東梅縣長(zhǎng)沙、丙村，蕉嶺等ADSS光纜通信工程的設(shè)計(jì)、施工。但各種桿塔掛點(diǎn)位置從初設(shè)到施工圖幾經(jīng)變化，歸納起來掛點(diǎn)的確定主要應(yīng)考慮以下因素：
掛點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)不大于20 kV/cm，以減少電腐蝕，保持光纜的應(yīng)有壽命；
盡可能采用低掛，以減少桿塔附加彎矩，降低桿塔加固補(bǔ)強(qiáng)的工程量，節(jié)省工程投資；
盡量避免光纜與導(dǎo)線的交叉，防止鞭擊現(xiàn)象發(fā)生。而設(shè)計(jì)應(yīng)避免ADSS與導(dǎo)線在側(cè)視圖中和俯視圖中交叉，實(shí)在無法避免的交叉，也要將交叉點(diǎn)盡量設(shè)置在兩側(cè)桿塔附近。同時(shí)要驗(yàn)算導(dǎo)線與光纜在有風(fēng)時(shí)不同步擺動(dòng)和無風(fēng)時(shí)弛度變化；
光纜弧垂最低點(diǎn)不得超過導(dǎo)線弧垂的最低點(diǎn)，以保證交叉跨越距離，免受外力破壞。
4 ADSS光纜配盤問題
ADSS光纜配盤是光纜訂貨施工中的重要問題，當(dāng)工程已確定采用的線路，并明確路徑狀況后，接下來就要考慮光纜的配盤及影響配盤的因素。
4.1 接續(xù)問題
由于ADSS光纜的特殊性，決定它不能象普通光纜那樣任意接續(xù)，其接續(xù)必須選擇在輸電線路的耐張塔上進(jìn)行，決不能在線路中間空中接續(xù)。由于它的施工條件較艱苦，野外接續(xù)地點(diǎn)條件較差，因此應(yīng)盡量減少光纜的接續(xù)次數(shù)，故每盤ADSS光纜的盤長(zhǎng)應(yīng)盡量控制在3～5 km范圍。
4.2 ADSS光纜長(zhǎng)度與線路之間的關(guān)系
ADSS光纜是懸掛在高壓輸電線上，高壓輸電線路的長(zhǎng)度是決定ADSS光纜長(zhǎng)度的主要依據(jù)之一，除此之外，ADSS光纜盤長(zhǎng)中還應(yīng)考慮輸電線路中桿塔之間的自然條件。
另外需要考慮桿塔上的過引、弧垂、光纜接續(xù)時(shí)所需長(zhǎng)度、施工中的牽引所用長(zhǎng)度等。再一個(gè)考慮輸電線路允許的設(shè)計(jì)誤差;由于設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)允許有±1%的誤差存在，ADSS光纜選擇時(shí)就應(yīng)考慮±1%的誤差。
ADSS光纜的垂度應(yīng)與輸電線路的導(dǎo)線垂度相近，生產(chǎn)廠商應(yīng)提供所有技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)廠商提供的參數(shù)來計(jì)算導(dǎo)線最大垂度和光纜最大垂度時(shí)的距離，防止相碰，造成光纜損壞影響線路正常運(yùn)行。
設(shè)計(jì)部門應(yīng)根據(jù)所掌握的線路情況提出初略的光纜配盤表，提供招投標(biāo)選擇時(shí)參考。待選定廠商后設(shè)計(jì)單位與廠商共同確定最后的光纜配盤，配盤表應(yīng)盡量詳細(xì)。ADSS光纜配盤訂貨時(shí)，各種檔距的光纜要互相兼顧，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化檔距差，減少光纜種類，這樣既減少備品、備件數(shù)量又降低施工中的復(fù)雜程度。
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