林秀欽1，付華軍2
(1.廣東省電力集團公司 佛山南海供電分公司，廣東 南海528200；2.信息產業部光通信產品質量監督檢驗中心，湖北 武漢430074)
摘要：文章介紹了光纖復合架空地線短路電流試驗及試驗結果的分析.
關鍵詞：光纖復合架空地線；雷擊；短路電流
Short circuit current test of optical fiber composite ground wire (OPGW)
LIN Xiuqin1，FU Huajun2
(1.Foshan Nanhai Power Supply Subcorp of Guangdong Electric Power Group Corp, Nanhai 528200，China；2.Quality Supervision & Inspection Centre of Optical Communication Products,M.I.I., Wuhan 430074，China)[JZ)]
Abstract:This article introduces short circuit current test and the results of optical fiber composite ground wire(OPGW).
Key words:optical fiber composite ground wire(OPGW); lightning strike；short circuit current
我國幅員遼闊，地理情況和氣候條件復雜，有很多地區都屬于雷擊的高發區,光纖復合架空地線(OPGW)受雷擊損壞的情況時有發生.隨著OPGW的廣泛應用,對于受雷擊損壞這個問題，建設部門和運行部門都相當重視,氣候條件復雜地區的500 KV線路基本上都經過了短路電流試驗以檢驗雷擊產生的大電流對OPGW指標的影響.本文就此試驗反映的情況進行一些初步的探討.
1 短路電流試驗
1.1 試驗裝置
短路電流試驗是為了檢測OPGW的電氣性能和光纖在典型短路條件下的光學特性.本試驗依據IEC1396-1996附錄F中兩個試樣的方法來進行,試驗裝置如圖1所示.將第1個熱電偶固定到試樣A的表面以測量表層鋁合金線的溫度.將試樣A光纖環接一端連接到光功率計來測量光衰減.
在試樣B上，將第2個熱電偶接觸到OPGW第2層鋁包鋼線的下面以測量該絞線的溫度.用第3個熱電偶插進通到光單元的孔中監控光單元溫度.
OPGW試樣長度為12 m，拉力負荷為20% RTS.所用光纜設計指標：容量301 kA2S ，短路電流24.5 kA，故障電流持續時間0.5 s.
1.2 試驗目的
試驗通過監測各層的溫度變化數值及光、電學參數的變化來了解溫度與電學性能的關系及這些變化對OPGW性能的影響.
試驗中，對同結構的3根OPGW在環境溫度為40±3℃時各進行10次電流沖擊，具體情況如表1.
1.3 試驗結果的計算
將3根光纜各點測試的數據依據下列公式進行處理：1/3(n1+n2+n3)=各點的平均值，式中，n為單次的測試值，將各點平均值依次繪圖.
2 試驗結果
圖2為OPGW在10次電流沖擊試驗中3個熱電偶所測的溫度變化.圖3為OPGW在10次電流沖擊試驗中3個熱電偶所測的溫度升高變化.圖4為OPGW在10次電流沖擊試驗中3個熱電偶所測的附加衰減值.短路試驗后，樣品接受拉伸試驗以決定其斷裂強度，在承受不小于95% RTS的拉力后無任何單線斷裂.
3 試驗結果的分析
(1) 由3個熱電偶所測的溫度基本上可以知道：第1個熱電偶所測的溫度和第2個熱電偶所測的溫度都超過200 ℃，由于電荷的集膚效應，表層的電荷密度比內層要大，OPGW光纜發生短路故障時，絕大部分熱量在光纜表層產生，但第1個熱電偶所測的溫度比第2個熱電偶所測的溫度低的原因是，外層鋁合金線的電阻比內層鋁包鋼線的電阻小，在相同電流下根據公式Q=I2·R·t(式中，Q為能量；I為電流；t為時間；R為電阻)可得出鋁包鋼線產生的溫度較高，并且內層散熱不充分，所以第1個熱電偶所測的溫度比第2個低.
試驗結果：第2層溫度最高，其次是第1層，光纖單元內溫度最低，其基本規律為第2層溫度比第1層高5%左右，比光纖單元內溫度高25%左右.
(2) 第3個熱電偶所測的溫度不超過160℃，光纖單元內的油膏的閃點一般大于200 ℃，這個溫度下不會造成因溫度過高導致油膏溫度到達閃點而燒壞光纖涂復層，影響傳輸性能.OPGW試樣長度12 m，將12根光纖環接后光纖長度1.44 km，試驗測得光纖衰減系數的附加值不超過0.05dB/km.試驗表明瞬時高溫(200℃或更高的溫度)對光纖不構成嚴重威脅.
(3) 在試驗中經常發現有防腐蝕油膏局部燃燒的現象.其原因是有的防腐蝕油膏的閃點不高.對此如果不注意可能以后會影響到OPGW的使用壽命(現在多用的防腐蝕油膏的閃點基本在230℃左右).
4 結論
試驗表明瞬時高溫對所受到緩沖和保護的光纖不構成嚴重威脅，但鋁和鋁鎂合金在超過140 ℃后開始降低抗拉強度，在超過200 ℃以后，在張力下會產生不可逆塑性形變.如果產生了不可逆塑性形變，那么OPGW的結構將受到破壞，在線路上會使OPGW的弧垂增大從而影響與導線的安全間距，這樣將影響其使用壽命.其次，如果OPGW外層所用的防腐蝕油膏局部燃燒，那么由于OPGW常年架設在野外，經受各種環境的影響，靠金屬自身的防腐要滿足幾十年的長期安全運行是很難有把握的，而在金屬表面涂防腐蝕油膏是OPGW普遍采用的方法.如果油膏閃點低于短路電流造成的瞬時高溫，那么OPGW在短路電流過后將無法得到油膏的防腐保護，這也會直接影響使用壽命，所以防腐蝕油膏的閃點和過電溫度一定要匹配.
5 結束語
OPGW安全可靠運行的前提是它本身的結構和技術特性必須滿足電力線路中電力地線的使用條件.由于OPGW使用了光纖單元，改變了地線的結構，而OPGW的設計結構必須既能滿足通信的需要又能滿足當系統短路時(一般取單相對地短路)一定時間內可承受線路設計要求的最大電流的需要.短路電流試驗就是為了取得反映此要求的關鍵指標.OPGW在結構設計和材料的選取時應盡量接近其實際工作條件的要求，同時還應考慮一定的余量，以保證線路的安全運行.
參考文獻
［1］Gunther Mahlke， Peter Gossing(著)，胡先志譯.光纜(Fiber Optic Cables).\[M\]. 武漢：武漢工業大學出版社，1996.[LM]
