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变电站内OPGW光缆引下安装规范解析

OPGW光缆进入变电站后,一般在架构区引下与接入站内通信机房(主控室)的导引光缆对接。国网公司在《电力系统通信光缆安装工艺规范》(Q/GDW 758-2012(以下简称《安装规范》)中对OPGW光缆引下安装进行了必要的技术规范和总体量化要求。结合多年的技术交流、现场调研,尝试分为OPGW光缆的引下、导引光缆的敷放、光纤接续与接头盒的安装、标识等几部分进行解读,以利于设计人员、施工人员、检修人员更好理解其技术细节。

图1-1:OPGW光缆引下安装全图

图1-2:OPGW光缆引下下端局部图

一、OPGW光缆的引下

OPGW光缆是光纤复合地线,它具备地线和通信的双重功能,因此在架设中就要兼顾这两种应用的需求。依照《安装规范》中6.2.2条的要求,OPGW光缆敷设安装采用张力放线法,光缆敷设最小弯曲半径应大于40倍光缆直径

采用张力放线的好处是,展放的OPGW光缆全过程受力均匀,不锈钢套管内光纤受到牵引拉力较小。光缆保持悬空状态,也会减轻OPGW光缆外层预绞丝的磨损。

1.架构顶端OPGW光缆固定(如图1-1所示①)

在架构顶端,OPGW光缆固定通常采用专用夹具或耐张预绞丝进行紧线,以避免光缆的直接受力和外层损伤。

在原有OPGW光缆运行方式中,常常利用光缆挂点或加挂一组地线的方式实现与架构接地体的电气连接。此时地线(OPGW光缆)若受到雷击等大电流冲击时,由于光缆挂点与架构本体接触面较小,可能会因放电过热出现耐张预绞丝断股损伤,进而发生地线掉落的安全事件。

为了避免以上隐患的出现,在《安装规范》附录C中,专门采用图形方式进行了示意说明。图中明确要求在光缆耐张金具和架构本体之间增加一组绝缘子,再通过匹配的专用接地线与构架进行可靠的电气连接。

图2:架构顶端光缆固定连接图

采用此种光缆固定和接地模式,还解决了检修作业人员在进行地线(OPGW光缆)弧垂调整等作业时防感应触电的安全问题。

图3:OPGW光缆构架顶端安装

2. OPGW光缆引下固定(如图1-1所示

按照《安装规范》的要求,光缆引下应顺直美观,每隔1.5m2m安装一个固定卡具,防止光缆与杆塔发生摩擦。引下光缆与站内构架间宜采用匹配的固定卡具加绝缘橡胶进行固定,与构架构件间距不应小于20mm

OPGW光缆引下固定在规范中讲述的已经非常清楚。在固定OPGW光缆时,要求每隔1.5m2m安装一个带有绝缘橡胶的固定卡具,确保光缆与构架构件间距不应小于20mm,除防止光缆与杆塔发生摩擦外,还可以避免发生间隙放电,电弧灼伤光缆外层预绞丝的风险。

图4:OPGW光缆引下固定安装

但是,因OPGW光缆顺直固定在构架支撑立柱上,造成了光缆与构架之间的容性增强,进一步提升了光缆所承受的感应电压。输电线路的电压等级越高、构架越高、OPGW光缆引下距离越长,光缆下端的感应电压也就越大。为了避免发生人身触电的风险,除了在工程实施时,加大光缆与构架之间的间距减小容性之外,还在《安装规范》中明确了OPGW光缆“三点”接地的要求。

图5:1000kV线路OPGW光缆引下

3. OPGW光缆余缆前接地(如图1-2所示

在《安装规范》中,OPGW光缆“中间”接地位置只是笼统地表述为最下端固定点或余缆前。那么这个接地点的实际位置应该选取哪里更为合理呢?

这个接地点的主要作用是为了防备光缆下端感应电压对人身的伤害。因此接地点位置应该尽可能地靠近引下光缆的最下端,并需考虑后期检修的便利性。综合以上因素,此点的最佳安装点应在光缆接头盒固定钢带金具的上侧光缆固定卡具的上方。

6:光缆余缆前接地位置

选择这个位置,确保了OPGW光缆引下后,在接头盒上方形成闭合回路,避免了感应电压可能对人身的伤害。而且在进行拆装接头盒等检修作业时,也不会相互干扰。

4. OPGW光缆末端接地(如图1-2所示

按照《安装规范》要求,这个“末端”应是指OPGW光缆进入接头盒的最后裸露部位。

图7:光缆末端接地位置

以上“三点”OPGW光缆接地是相辅相成的,任一点的接地都是其它两点的备份,在确保接地可靠的同时也为检修带来便利。

即使如此,这些技术措施在检修中还是不应该替代原有的验电、加装接地线等安全措施,以便为检修作业留有更多的安全裕度。

二、导引光缆的敷放

OPGW光缆是不能直接敷放至通信机房(或室内)的,必须引下后与导引光缆进行对接,然后导引光缆再沿弱电缆沟槽或直埋方式敷设至通信机房。导引光缆一般是指普通阻燃光缆,必须采用非金属加强芯,避免任何可能的感应高电压引入到通信机房。

5.导引光缆穿热镀锌钢管保护(如图1-2所示

在《安装规范》中要求,由接续盒引下的导引光缆至电缆沟地埋部分穿热镀锌钢管保护,……钢管与站内接地网可靠连接。钢管直径不应小于50mm钢管弯曲半径不应小于15倍钢管直径,且使用弯管机制作。

因此使用的引下保护管应采用直径不应小于50mm热镀锌钢管。采用铸铁、PVC等塑料材质均不符合规范要求。另外,保护管的弯曲部分是不允许焊接或多节穿套的。若钢管直径为50mm,其钢管的弯曲半径应为750mm。经计算,其弯曲90°的弦长将超过1m。如下图所示。

图8:导引光缆保护管弯曲示意图

6.沟槽内导引光缆的保护

依照《安装规范》的要求,光缆在电缆沟内应穿延燃子管保护并分段固定在支架上,保护管直径不应小于35mm

这里需要说明的是,可能原文引用存在问题,应该为“穿不延燃子管”。参考其它各项国标,不延燃子管即指阻燃管,类似阻燃光缆的作用,撤去火源后,火焰的蔓延仅在限定范围,残焰或残灼并在限定时间内能自行熄灭。在《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB 50229-2006)中,有“易燃易爆场所选用C类阻燃电缆”,电缆沟、竖井内应“设置防火封堵”,孔洞“应采取防止火焰延燃的措施”等相关规定。因此说阻燃光缆穿延燃子管保护是违反变电站内防火规范的。

在实际施工中,施工单位往往采用“三色管”当做光缆保护管敷放在电缆沟道内。这种“三色管”一般采用低密度聚乙烯材质,结晶熔点(108-126)较低,是否具有不延燃性能值得怀疑。

因此个人建议实际施工中,电缆沟道内不应采用穿放“三色管”进行保护(反而降低了阻燃性能,增加了隐患),应采用PE管、铁线道等方式进行保护,在满足防火阻燃的前提下,也避免检修作业时踩踏光缆。

7.导引光缆保护管的封堵(如图1-2所示

《安装规范》中要求“钢管两端用防火泥做防水封堵”。在我国大部分地区,一年四季温、湿度变化较大,钢管两端采用防火泥进行封堵,裸露室外的一端(上端)防火泥发生性变的速度远远大于电缆沟槽的一端(下端)。如果日常运维不到位,上端的防火泥将会过早出现沉降或干硬裂缝,可能会出现雨季雨水渗漏存于钢管内,冬季结冰挤压光缆的隐患。

图9:导引光缆保护套管

目前有见一些制造厂商已经发明了光缆引下防冻(水)保护套管。附图就是其中的一种,已经在国网公司一些新建站内应用。

这种保护套管就非常适合各地使用。它采用哈呋式对开结构设计(例如常用的哈呋式光缆接头盒),壳体为双塑料锁扣固定,数秒钟即可完成安装或拆卸,可重复使用。保护套管上下两端采用绝缘防水加厚胶泥包裹填充,能将钢管与外部环境完全隔离,消除了潮气进入与凝结的可能性。

三、光纤接续与接头盒的安装

《安装规范》中要求,余缆架和接续盒与构架间宜采用匹配的固定卡具加绝缘橡胶进行固定。余缆宜用Φ1.6mm镀锌铁线固定在余缆架上,捆绑点不应少于4处,余缆和余缆架接触良好。

图10:光缆接头盒、余缆架现场安装图

在一些变电站存在同一构架会有两条OPGW光缆的引下。建议在安装时,每条OPGW光缆使用独立的接头盒、余缆架。其导引光缆使用独立的引下保护钢管,不得混用、共用。构架设置专用的接地点,满足OPGW光缆各点位接地的需求。

四、标识

OPGW光缆引下安装部分的标识可以分为光缆标识、接头盒标识和路由标石三个部分。

8. 光缆标识(如图1-2所示

在《安装规范》中,只是规范了导引光缆“在两端和沟道转弯处设置醒目标识。”没有对OPGW光缆的标识进行要求。

但对于变电站内同一构架会有两条OPGW光缆引下时,进行相应的OPGW光缆标识是非常必要的。

图11:OPGW光缆标识

建议OPGW光缆标识采用不锈钢材质制作,仿照变电站内机构操作箱等标牌格式,明确光缆名称、端点、芯数等必要信息,安装在相应余缆架的中心位置。

建议导引光缆的标识采取与OPGW光缆标识同样的不锈钢材质制作,安装在引下保护钢管上。不建议使用塑料等材质的电缆牌悬挂在导引光缆上。

在电缆沟道转弯处,建议将必要信息标注在聚酯类材料的标签上,并缠绕粘贴在导引光缆(铁线道内)或保护管上。

9.接头盒标识

接头盒标识也是采用聚酯类材料的标签,标注上必要的信息粘贴在接头盒外壳上即可。

图12:光缆接头盒标识

10.路由标石(如图1-2所示

关于路由标石的规范要求在《安装规范》中直埋光缆(6.5)条目下。由于与OPGW光缆对接的导引光缆采用保护管保护方式地埋接入电缆沟道,因此可以参照此条目执行。

依照规范要求,标石宜埋设在光缆正上方。……转弯处的标石,埋设在光缆线路转弯处两直线段延长线的交叉点上。

图13:路由标石

上述说明中,没有涉及光缆的弯曲半径,导引光缆支架固定等方面的内容,这些在执行规范时同样重要。采用落地余缆箱安装方式应用较少,仅以国网公司一变电站内的落地余缆箱图片作为参考,不在赘述。

图14:落地余缆箱实例

在项目实施中,OPGW光缆架设及其引下安装工程可能会分属不同的设计单位(或专业人员)和不同的施工单位。因此建议设计阶段就应统筹考虑OPGW光缆引下安装的各项需求。

由于变电站内的进线构架归于一次线路专业设计,因此需要通信专业的设计人员与一次线路专业进行沟通,提出通信设计的需求。比如构架设置有充足的专用接地点,位置适当,并应在构架采购技术规范书中予以明确,实现工厂制作。

图15:构架光缆引下接地点实例

设计人员还应明确各点位导引光缆的具体保护措施,应对原设计中采用的“三色”管进行检测或核实相关试验报告,确认是否满足“不延燃”要求。推广应用各种新材料和新工艺,提出适合现场长期运维需要的保护管封堵措施,以及各种标识规范的应用方案。

索引文件:

《电力系统通信光缆安装工艺规范》(Q/GDW 758-2012

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