1. OPPC概述

1.1OPPC定義

OPPC是將傳統(tǒng)導線中的一根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，使不銹鋼管與（鋁包）鋼線,、鋁（合金）線共同絞制而成,；它是一種具有電力架空相線和通信光纜雙重功能的復合電力光纜。OPPC可為輸電線路測溫,、融冰等特殊應(yīng)用提供通道,。

1.2OPPC發(fā)展現(xiàn)狀

光纖復合相線（Optical Phase Conductor），以下簡稱OPPC,，它有與OPGW和ADSS一樣具有充分利用電力系統(tǒng)豐富的桿塔及路由資源的突出優(yōu)點,，將有效填補配網(wǎng)自動化網(wǎng)絡(luò)的未端空白，實現(xiàn)我國從電力生產(chǎn)到消費全過程的自動化管理網(wǎng)絡(luò),。

OPPC技術(shù)在國外（歐洲）早已得到運用,，最高使用電壓等級為420kV，運行情況良好,。國內(nèi)基本運行在35kV,、10kV線路上，小編了解運行最高電壓220kV,，目前有向500kV及以上發(fā)展的趨勢,。

1.3OPPC特點

1.3.1 節(jié)能

由于避雷線至各相導線的距離一般是不等的，他們之間的互感就有些差別,，因此,，盡管在正常情況下三相導線上的負荷電流是平衡的，但在避雷線仍然要感應(yīng)出一個縱電動勢,；如果避雷線逐塔接地,，這個電動勢就要產(chǎn)生電流，其結(jié)果就增加了線路的電能損失,，這個附加的電能損失與負荷電流的平方和線路長度成正比,。

1.3.2 節(jié)約

對新建線路：線路施工、設(shè)計一次完成,，提高效率,、降低工程造價。鐵塔在塔高,、強度方面可降少余度,。

對舊線路改造：無需更改線路現(xiàn)有條件,，只需要換其中的一條相線，要求OPPC機電性能與現(xiàn)有相線基本一致,。

只要現(xiàn)有的線路桿塔安全可靠,，用OPPC替換生活習慣時，無需進行大量的勘查和核算工作,。避免使用其它光纜額外架掛時對桿塔的加強,。

1.3.3 無雷擊斷股的可能

與OPGW相比較，OPPC安全,、可靠,，與正常線路相線等同，不存在增加雷擊斷股的事件發(fā)生,。

OPGW在高壓線路中起地線和通信兩用的功能,，但雷擊事件不可避免，嚴重影響通信和調(diào)度,，威脅到電網(wǎng)安全。

1.3.4 抗冰災(zāi)的優(yōu)勢

目前在電力線路中,，OPGW及地線尚無有效的融冰手段,，使用OPPC，則可以大大提高線路抗冰災(zāi)的能力,。

1.3.5 防盜

OPPC接頭盒,，因其自身的特點，被盜的可能性大大降低,。

在線路中是帶電運行,；

安裝在高壓絕緣子上；

安裝位置相比OPGW,、ADSS要高得多,； 

1.4OPPC機械性能

根據(jù)小編了解OPPC至今還沒相關(guān)的國家或行業(yè)規(guī)范，設(shè)計一般是根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的OPPC 光纖復合相線機械性能參數(shù),，主要機械性能參數(shù)有：

(1) 極限抗拉強度UTS（或稱破斷力）

UTS=SAA·δAA+SAS ·δAS（kN）

(2) 標稱（額定）抗拉強度RTS

RTS≈90-95%UTS（kN）

該參數(shù)與桿塔強度等相關(guān),，是配置耐張金具、光纖應(yīng)變區(qū)域,、拉重比,、安全系數(shù)計算控制的重要依據(jù)。

(3) 平均運行張力EDS

EDS=20%RTS（kN）

EDS指OPPC在長期運行時受到的平均張力,。在此張力點,，光纖無應(yīng)變和無附加損耗。一般應(yīng)為16%-25%RTS,。EDS又是一個疲勞老化參數(shù),，OPPC的絞線盒纜內(nèi)光纖及金具在EDS下按規(guī)范要求作振動類試驗后,，應(yīng)無損傷。

(4) 最大運行張力（MAT）

MAT=40%RTS（kN）

MAT指在設(shè)計氣象條件下,，最惡劣負載情況下受到的最大張力,，在此張力下，光纖的余長保證光纖無應(yīng)力或小于0.15%的應(yīng)力合無附加衰減,。MAT一般應(yīng)不小于40%RTS,；MAT:是弧垂-張力-跨距和安全系數(shù)計算控制的重要依據(jù)。

(5)OPPC的外徑

指OPPC光纜的外徑值,。該參數(shù)對于冰,、風荷載影響較大，通常要求與對應(yīng)的相線盡量接近,。

(6) OPPC重量

W_OPPC=ρ₀*A₀+K₁*ρ₁*A₁+….K_n*ρn*An

在相線系統(tǒng)中,，要求與對應(yīng)的相線重量盡量接近。

(7) OPPC的彈性（楊氏）模量

 E=E₁A₁+E₂A₂+…+EnAn/A₁+A₂+…An

    E=Σ（EnAn）/Σa_n

(8) OPPC的熱膨脹系數(shù)

β= (β₁E₁A₁+Β₂E₂A₂+βnEnAn)/ (E₁A₁+E₂A₂+EnAn)

=Σ（ βnEnAn)/ Σ（EnAn)

1.5OPPC電氣性能

通過對OPPC 線材結(jié)構(gòu)分析,，其各線材的電阻率,、線性直流電阻、各層的絞入率均與相同規(guī)格的導線接近,。允許的最高溫度,，由于OPPC 傳導的是三相系統(tǒng)中的永久性的持續(xù)電流，平時工作溫度比不發(fā)生短路或雷擊時的OPGW 或架空地線要高,，且是持續(xù)溫度,。對普通不銹鋼管光纖單元來說，其光纖油膏的油分離指標一般按80 ℃ 控制,，而OPPC 采用的是耐高溫的防腐油膏,，其溫度參數(shù)一般控制在100~120℃。

1.6OPPC光學性能

光纖單元中的光纖應(yīng)有一定的余長,，以保證光纖在使用中不被拉伸,。對OPPC來說，由于存在放線,、過滑輪,、緊線造成的結(jié)構(gòu)伸長及運行過程中的溫度升高產(chǎn)生的膨脹伸長及塑性變形產(chǎn)生的蠕變伸長，因此對光纖余長要求很嚴格,。光纖單元應(yīng)具有良好的機械保護,，保證光纖不受擠壓。為防止潮氣侵入而影響光纖的使用壽命,，光纖應(yīng)置于密閉的管中,，或采取其它有效的防潮措施。

2. OPPC線路設(shè)計選型

2.1光纜的選擇原則

在較大傳輸電壓的電力線路中，通常有地線,、相線,。在這種線路中，采用OPGW是一個最佳的選擇,，如果OPGW其他原因無法實施時,，替代方案一般采用ADSS和MASS。

在較低傳輸電壓的電力線路中,，通常沒有地線,，只有相線。在這種線路中,，采用OPPC是一個最佳的選擇,，如果OPPC其他原因無法實施時，替代方案般采用ADSS,。

2.2OPPC應(yīng)用范圍

理論上OPPC可應(yīng)用于各種電壓等級線路,，但在我國110kV～1000kV主干網(wǎng)電力系統(tǒng)通信中，OPGW作為地線已經(jīng)得到了成熟應(yīng)用,，所以O(shè)PPC主要用于一些難以選用OPGW,、ADSS光纜的沒地線的線路上： 

（1）10kV、35kV和某些66kV線路本身無地線或非全線路有地線,，無法架設(shè)OPGW,； 

（2）某些110kV老線路，收集線路資料和驗算桿塔承受能力有難度,，難以改造塔頭或改造代價過大； 

（3）線路對地安全距離不足,、無法解決交叉跨越,、桿塔強度不夠、經(jīng)常改道等限制架設(shè)ADSS,； 

（4）采用普通光纜存在被偷盜和維護的難題,，而載波通信又受氣候、地形的限制,。

2.3線路設(shè)計原則

1,、OPPC需要傳送三相電力系統(tǒng)中的永久性電流，因此要考慮傳送過程中產(chǎn)生的持續(xù)高溫對光纖傳輸性能和光纖壽命的影響,，熱穩(wěn)定性的問題,。

2、要保證OPPC在直徑,、重量,、截面以及機械和電氣特性等參數(shù)與另外兩相導線的參數(shù)相近似。

3,、OPPC的直流電阻或阻抗也應(yīng)與另外兩相導線相似,，以避免遠端電壓變化并保持三相平衡,。

4、因為相線帶電,，在中間接續(xù)與進站終端需要采用特殊的絕緣金具和特殊的接頭盒與桿塔或構(gòu)架絕緣,。

5、為提高施工的安全系數(shù)和工程質(zhì)量,，并方便以后維護搶修,，建議OPPC的光纜配盤盡量不超過3km。

2.4OPPC設(shè)計選型

根據(jù)小編了解OPPC至今還沒相關(guān)的國家或行業(yè)規(guī)范,，理論上設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)要求需要的光纖芯數(shù),，然后根據(jù)線路工程的導線參數(shù)，提出OPPC需要滿足的機械性能與電氣性能參數(shù),，招標后廠家根據(jù)設(shè)計要求進行計算匹配相應(yīng)的OPPC性能參數(shù),，設(shè)計匹配確認無誤后廠家下料生產(chǎn)。

OPPC從2005年的第一條線路使用已經(jīng)有十多年的歷史了,，各廠家根據(jù)常規(guī)導線型號都匹配有自己成熟的參數(shù),，且各家參數(shù)差異很小。所以現(xiàn)在部分設(shè)計工作者一般是根據(jù)我們常規(guī)的導線參數(shù)選生產(chǎn)廠家提供的OPPC 光纖械性能參數(shù)與電氣性能相匹配的OPPC,，在施工設(shè)計中若廠家提供參數(shù)有差異再進行調(diào)整,。從規(guī)劃化的角度，小編建議盡快完善OPPC相應(yīng)的規(guī)范及參數(shù),。下面列舉一35kV線路,，光纖芯數(shù)24芯，需采用185mm²截面的鋼芯鋁絞線,，型號為采用LGJ-185/30,，廠家根據(jù)此匹配的OPPC參數(shù)如下表（對比表）。

2.5OPPC機械性能

OPPC 安全系數(shù)與最大張力原則上與另外兩相的相同或相近,?；〈棺畹忘c設(shè)計安全系數(shù)不應(yīng)小于2.5，懸掛點的設(shè)計安全系數(shù)不應(yīng)小于2.25,，且宜大于導線的設(shè)計安全系數(shù),。弧垂最低點的最大張力,，應(yīng)按下式計算：

T_max≤ T_P / K_C

式中：

T_max —光纜在弧垂最低點的最大張力,，N；

T_P — 光纜的額定拉斷力,，N,；

K_C — 光纜的設(shè)計安全系數(shù)。

在稀有風速或稀有覆冰氣象條件時，弧垂最低點的最大張力,，不應(yīng)超過拉斷力的70％,，懸掛點的最大張力，不應(yīng)超過拉斷力的77％,。

2.6OPPC的防振設(shè)計

OPPC屬于相線,，防振設(shè)計按《110KV~750KV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》(GB 50545-2010  ) 第5.0.13條。但平均運行張力不宜大于額定拉斷力的20%,，并應(yīng)根據(jù)平均運行張力的上限,，采取相應(yīng)的防振措施。OPPC的年平均運行張力上限和相應(yīng)的防振措施,，應(yīng)由OPPC和配套金具的供應(yīng)商提供并負責,。光纜的防震措施一般情況采用預絞式防震錘，重冰去采用螺旋阻尼器（防震鞭）防震,。

2.7OPPC塑性伸長處理

初伸長處理一般應(yīng)由制造廠家提供塑性伸長值或降溫值,。

2.8OPPC的配盤設(shè)計

OPPC是定盤長生產(chǎn)，建議配盤長度在2-3km,。配盤長度可按一下公式計算：

D_L=A×L+2（H+h）+2B

式中：

D_L--配盤長度（m）,；

L--線路長度（m）；

A--長度預留系數(shù)：平原：1.02～1.03,；丘陵：1.03～1.04,；山區(qū)：1.04～1.05；

H--光纜輸入端施工滑輪離地高度（m）,；

h--光纜輸出端施工滑輪離地高度（m）,；

B--牽引預留長度，通常取6～10m,。

3. OPPC金具選型

3.1OPPC接頭盒

OPPC接頭盒需要組合設(shè)計復合絕緣子,，實現(xiàn)光纖接續(xù)和光電分離。 OPPC通過接頭盒在耐張桿塔上將OPPC連接起來,。OPPC接續(xù)涉及到光纖接續(xù)和光電分離技術(shù)，對接續(xù)的技術(shù),、高壓絕緣都有嚴格的要求,，是整個工程中最為重要的部分。 

OPPC接頭盒與OPGW,、ADSS有很大不同,，需要組合設(shè)計或安裝絕緣子。OPPC接頭盒既具備一般接頭盒的性能,，也具備光纖熔接和不影響通電的性能,。一般在耐張塔安裝用于連接OPPC，需安裝組合絕緣子。 OPPC接頭盒按用途分成中間接頭盒和終端接頭盒,。

3.1.1 中間接頭盒

在線路耐張桿塔上選取適當位置,，設(shè)計一個固定臺架，安裝OPPC中間接頭盒,，做好接頭并密閉接頭盒,，再用帶有并溝線夾的電力跳線跨接接頭盒兩端的OPPC，保證導線的連通,。

中間接頭盒有支撐式采用固定座式絕緣子與 懸掛式采用懸掛式絕緣子,。

3.1.2 終端接頭盒

OPPC終端接頭盒在線路起始兩端的變電站構(gòu)架安裝，連接OPPC和導引光纜,，OPPC終端接頭盒采用“高壓隔離絕緣”技術(shù)和海纜接頭盒的密封及光纜固定技術(shù),，在桿塔上一次性光纖熔接接續(xù)，并采用座式固定結(jié)構(gòu)安裝,。

終端絕緣接頭盒,，支撐式。在終端桿塔連接OPPC和導引光纜,，采取一次光纖熔接接續(xù),。

OPPC接頭盒設(shè)計要求

（1）電氣性能：適用相應(yīng)的電壓等級。

（2）機械性能：確保OPPC與接頭盒之間連接用固定夾具的機械性能和抗拉強度,。

（3）光學性能：光纖單元的盤繞附加損耗最小,。

（4）密封、耐環(huán)境性能：水壓密封要求滿足2m水深,，24h取出盒內(nèi)無水滴,，絕緣污穢等級滿足線路絕緣污穢等級要求。密封性能在25年內(nèi)不失效,。

（5）接頭盒絕緣性能應(yīng)滿足規(guī)范的要求,。

（6）接頭盒的引流線推薦采用“安普”線夾。

3.2OPPC金具

因OPPC內(nèi)有光纖單元,，為了最大限度在連接部位保護光纜,，需要采用預絞式金具。預絞式金具與OPPC 接觸面積大,，受力分布均勻無應(yīng)力集中,，最大限度保護光纜，同時由于其獨特的機構(gòu)保證了對光纜有足夠的握力,，使用安全可靠,，施工方便。

3.2.1 耐張金具

耐張線夾是架設(shè)OPPC的關(guān)鍵金具,，它不僅要將光纜緊固在桿塔上,，承受較大的張力,，同時對光纜具有較大的握著力，且又不能超過光纜的側(cè)壓強度,。 OPPC耐張金具采用雙層預絞絲耐張金具,，每個桿塔配兩套耐張金具，構(gòu)架終端配一套耐張金具,。

3.2.2 懸垂金具

懸垂預絞絲線夾是用來將OPPC光纜吊掛在桿塔上,，起支撐作用，與通常輸配電線路的懸垂線夾作用相似,，每個直線塔配一套,。