摘要：在电力通信中，OPGW光缆起到了非常重要的作用。目前，天生桥二级电站所辖的OPGW进站通信光缆经常会出现受到雷击或是电网过电压间隙放点的现象，造成OPGW光缆出现断股铅芯中断故障，对电站通信业务的传统造成较大的影响。提高OPGW光缆的防雷技术，使OPGW光缆安全可靠的为电力通信服务，值得我们探讨的问题。
关键词：电力系统；OPGW光缆；防雷接地技术
1、雷击造成OPGW光缆损坏的机理
OPGW光缆在运行中发生外层铝合金线断股的主要原因来自两方面：一是工频接地短路电流形成温升造成的；另一个是遭受雷击时的雷击电流冲击而形成的电弧温升造成的。雷击时，雷击电流非常集中，其集中点处的温度可达到600℃。在此高温下，若OPGW光缆外层铝合金丝的熔点与其接近，则必然会发生断股。雷击过程的发生，大体上可分为主放电阶段和余光阶段两个过程。
1.1主放电阶段
雷云中的电荷分布极不均匀，往往会形成几个电荷密集中心。当密集电荷区的电场强度达到2500—3000kV/m时，先导放电现象发生。此时，其下行的大地电荷将分为负极性和正极性的两种电荷。雷击的发生，95％是由负极性电荷引发的，而只有5％是由正电荷引发的。下行先导的雷击电流约为100A，其中心点的温度可达3×104℃。当先导放电通道逐渐下移时，由于空气中随机存在的离子团的阻挡，下行负先导在发展过程中会分成数支。当负先导接近地面或架空地线是，地面或架空地线表面将有正电荷聚集。如果负先导与这些正电荷聚集点间的电场强度超过了其他地方，则雷电的发展开始“定向”发出向上的迎面先导。这些迎面先导与下行负先导中的一支相遇时，就发生强烈的“中和”过程，引发出强度达数十到数百千安的电流。这就是主放电阶段。此时，将有闪电和雷鸣发生。主放电阶段时间极短，约为50～100/s。放电速度极快，放电时间极短的放电，将引发电弧，其温度高达600℃。这种高温可将OPGW光缆外层铝合金丝烧蚀、熔化或最后烧断。
1.2余光阶段
主放电阶段达到云端时就结束了，然后，云中的残余电荷经过刚才主放电的通道向下流，成为余光阶段。由于云中电阻很大，余光阶段的电流也不大，约数十安。余光阶段的持续时间较长，约为0.03—0.15s。余光阶段对光缆基本上无损伤。
2、OPGW光缆接地方式以及断股原因分析
OPGW光缆的接地主要可采用逐塔接地、全线绝缘接地以及分段绝缘单点接地3种方式进行接地。当OPGW光缆与普通地线都采用逐塔接地的方式时，导线电流就会对OPGW电缆以及普通的地线产生互感电压，并且此电压会在OPGW电缆、普通地线以及大地间产生电流，这样就会造成一定的能量损耗，这些损耗主要由OPGW光缆和普通地线产生，所以一般来说将普通地线采用分段绝缘单点接地方式来降低电流。OPGW光缆若也采用单点接地的方式就会更进一步降低静电感应电流。如果OPGW光缆采用全线绝缘的方式进行接地，那么线路上就几乎没有损耗。例如对于一条500KV的同塔双回线，整体线路长度为115KM，采用双回导线逆相序排列，并且采用1/3+1/3+1/3的反向两次换位，线路中常规的输送潮流功率约为1150mw，最大功率约为2400mw，电网最大负荷利用小时数达到6500小时，功率因素为0.95，最大损耗的小时数达到5000小时，平均裆距为450m，线路铁塔的接地电阻为10，此线路采用的是OPGW-145型号光缆，此种光缆的直径为16mm，单位长度直流电阻为0.3/km，采用的是jlb40-150以及gj-100的普通地线。经计算得出的结果表明：OPGW光缆通过逐塔接地的方式损耗的电能非常大，通过全线绝缘的方式接地或分段绝缘单点接地能够很大程度地降低电能损耗。
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3、提升OPGW光缆耐雷技术的有效措施
在各种提升OPGW光缆抗雷击性能的方法中，通常是和雷击的密度、雷击的次数以及雷击发生时出现的电流幅值有着密切的联系。具体措施如下：（1）因导体集肤效应，导体电流的流动基本在导体表面，就OPGW光缆来说，其受到的感应电流，或者是出现电流短路时，电流流动也是集中在光缆表面，及光缆的外层，而光缆外层的导体直流电阻通常是比内层小。但实际情况是光缆外层导体承担着比较多的电流，为了进一步提升导体的实际耐电流性能，可以在选择光缆的外层线径的时候，选择使用线径比较大导体作为外层线径。随着光缆线径的增多，其重量变也会逐渐增加。考虑到其光缆机械性能和防雷击性能，还有区域内的年雷暴日水平，可以选择使用直径大于2.7mm的光缆外层线径；一些重雷区域，可以选择使用直径大于3mm的光缆外层线径。若是不锈钢的OPGW光缆，其中心束管式外径要大于12mm。就层绞不锈钢式OPGW光缆来说，其外径应当大于14mm。（2）使用OPGW性能较好进行导体地线的匹配，以此来增强其分流的能力，并起到OPGW光缆的作用。（3）在雷暴频发或者是地势比较复杂的区域，紧要使用小型的铁塔接地电阻，增强绝缘子片数，还可以安装线路避雷器。就目前情况来看，在现行的防雷措施中，只有使用线路避雷器的方式能将雷击跳闸率降到零。（4）就外层绞线来说，其是铝合金材料OPGW光缆，增强单丝直径到3.65mm，尽管如此可能还是无法有效避免断股的出现。就外层绞线中使用铝包钢材料OPGW光缆，其单丝直径应当不小于2.5mm，这样才有可能有效避免断股的出现。铝合金熔点是660℃，钢熔点则是1535℃，这样说来OPGW光缆外层股线应当在尽可能的使用铝包钢，以此来提升光缆的熔点，或者是可以增强铝钢比，使用导电率较高的铝包钢，增厚外层铝包钢线铝层厚度，使得铝熔化的时候会消耗更多的能量，进而能保护内部的钢线，保证股线强度。
4、电力系统OPGW光缆防雷接地技术手段
分析在电力系统OPGW光缆防雷接地技术手段的分析，两根相同的钢芯铝线，或者是镀锌钢绞线，将其直接应用在输电线路母线中，这样的方式已经是很多年前的事情了。在雷击问题不断出现的问题上，对OPGW光缆实行大面积应用，出现了不同双地线系统的情况，雷击OPGW现象市场出现，由此断股的情况也常出现，造成较大的损害。因此需要对普通底线与OPGW光缆的应用状况进行充分分析与研究。①在相同线路中，OPGW光缆的实际单位长度电阻应当要比一般地线电阻小。②OPGW光缆在同一个线路中，为了有效提升基塔全线的接地，根据实际情况来说，一般地线通常是可以使用不同方式进行应用，保证在变电站周围进行使用，接地点通常是一般地线侧多与OPGW光看侧。③在连接地线与塔身的应用中，一般地线侧以下可以设置OPGW光缆侧进行电阻连接。对架空线路避雷线主要使用能充分发挥出通信通道的功能，使得系统潜在供电流逐渐降低、引雷也出现。其中引雷是一种最传统、最重要的作用，因此如果有较小的接地通道电阻会在OPGW光缆中使用，则极容易出现被雷击的情况。经过调查发现，通常负极性雷占了90％，先导经过负雷云会往下转变，也会持续进行，这种情况与一般放电间隙就有超长的形式，继而触发先导环节，因距离地远、距离云近，其中出现先导顶部空间电厂电荷和雷云电场可能会直接引导到先导发展状况。又因为先导发展有着任意性的特征，经过有效的接触，OPGW光缆与大地之间会出现较为明显的雷击情况。值得注意的是，如果工件与工件接地线出现了不牢固连接，那么在工件与焊条间就会出现电弧，使得工件和焊条出现接触，这样电阻比较大的位置的电弧因OPGW光缆有着更为优越的接地通道，一旦出现雷击事故，雷电与大地间最大电阻就会出现在雷电与OPGW光缆中，导致雷击情况发生在OPGW光缆中。因此提高OPGW光缆的抗雷击性能，需要优化导线材料的选择，也要高度关注接地方式。
5、结语
综上所述，为了确保OPGW光缆功能被有效的发挥出来，我们首先应该明确其相关的雷击原理;其次，在实际工作中，应该不断的总结经验，然后制定出正确的防雷措施，将OPGW受雷击的几率降低下来，例如要确保有两个以上的接地点存在于接地网和引下线之间，防止非安装情况的接触点存在于金属体和OPGW光缆引下线之间通过本文上述内容的分析，为促进我国电力行业能够更加顺利的发展提供一定的理论支撑。
参考文献
[1]刘宏军.对电力系统OPGW光缆防雷接地技术的探讨[J].数字技术与应用，2011，12：35+37.
[2]胡龙舟.分析电力系统OPGW光缆防雷接地技术[J].信息通信，2016，03：238~239.
论文作者:徐志惠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：光缆论文; 地线论文; 外层论文; 电流论文; 先导论文; 电阻论文; 电荷论文; 《电力设备》2017年第32期论文;