摘要：近几年变电站内OPGW导引光缆受外力破坏导致的业务中断故障频发，为从根本上杜绝该现象，消除其在运行中普遍存在的隐患，研究了一套“三防”—防进水、防挖断、防业务中断的保护措施：在导引光缆引下钢管处研制防进水结冰装置、地埋段建造导引光缆专用沟道或安装警示标识牌、优化设计导引光缆敷设路由。为全国电网范围内减少或杜绝此类故障提供了示范价值和借鉴意义。
关键词：导引光缆；防进水；专用沟道；警示标识牌；双路由
光纤复合架空地线(OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire，OPGW)是把光纤复合在架空高压输电线路的地线中，用以实现输电线路上的光纤通信，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，是目前电力通信网中最主要、使用范围最广的传输方式。截止2017年底，全国电力系统OPGW光缆长度已经超过50万km，承载大量电网安全稳定控制、继电保护、调度自动化等电网控制信息以及企业经营管理信息，在保障电力系统安全稳定运行、智能电网建设和企业经营管理方面起到了关键的作用。由于OPGW从接头盒下来的导引光缆在设计、安装和维护上尚无统一的标准，在运行实践中也暴露出较大的问题和隐患，长期的运行给光缆的安全运行带来了较大压力，需要从事电力通信人员给予关注和解决。本文就OPGW导引光缆运行现状和容易发生的问题和解决方案进行分析探讨。
1.OPGW导引光缆运行现状分析
OPGW在进入变电站后，由构架引下至电缆沟地埋部分穿热镀锌钢管保护，并穿绝缘套管进行绝缘，两端做防水封堵，钢管直径不应小于50mm，绝缘套管直径不应小于35mm，钢管弯曲半径不应小于15倍钢管直径；大部分老旧变电站OPGW导引光缆经由同一沟道/竖井进入通信机房光纤配线架（OpticalDistributionFrame，ODF）。在长期运行中，发现导引光缆面临3方面的问题和隐患：①导引光缆引下钢管封堵结冰问题；②地埋段光缆易遭外力破坏；③所有导引光缆经由同一沟道进入通信机房，一旦沟道发生火灾将导致光缆全断。目前变电站内各种电缆有电缆夹层、电缆沟等保护措施，而导引光缆或裸露室外，或浅埋地下，运行环境差、受保护程度低，使其极易受外力破坏，致业务全断。故研究一套“三防”——防进水、防挖断、防业务中断的保护措施，对现有隐患导引光缆运行环境进行优化改造，完全杜绝外力破坏导致的业务全断。OPGW导引光缆引下及直埋入地如图1所示。
图1OPGW导引光缆引下及直埋入地
所有OPGW导引光缆经由同一沟道/竖井进入通信机房ODF（见图2）。
图2老旧变电站采用单路由进入机房示意
2 OPGW导引光缆事故及原因分析
2.1 OPGW导引光缆事故
1）某500kV变电站光缆受结冰断裂。2010年某500kV变电站XX线光缆逐步由光信号劣化，衰减增大，到业务彻底中断。通过对现场构架光缆引下钢管部位进行检查及分析认为：引下钢管封堵处因受光缆长时间拉力而逐渐破裂，致使钢管内部积水；钢管埋放角度为电缆沟侧较高，积水不能及时自动排除，天冷结冰后挤压PVC管及光缆，导致光缆中断。2）2012年某500kV变电站接地网改造工程施工人员误将YY一线OPGW导引光缆挖断，造成该线路光通信系统中断，引起YY一线、YY二线各2套保护通道故障及YY地区部分厂站的调度电话、远动业务中断。3）2013年因某500kV变电站站内土建施工造成ZZ二线导引光缆护管破坏光芯受损，造成该线路光通信系统中断。4）2014年11月4日，某变电站运行人员在打开电缆沟道盖板检查沟道积水及排水情况时，盖板不慎滑落掉入沟道内，将其中2根光缆砸断，导致一、二、三级骨干通信电路中断，部分业务受到影响。
2.2 事故原因分析
分析以上典型故障，暴露出在变电站导引光缆的设计、施工及运行管理上存在薄弱环节，主要存在以下问题：1）导引光缆引下钢管的封堵做工粗糙，易受腐蚀，维修频率大；2）导引光缆浅埋处无警示标示，且浅埋方式不能最大限度保护光缆；3）绝大多数导引光缆浅埋时未穿钢管保护，仅采用PVC管，在站内有其他施工情况下极易被误断；4）导引光缆敷设路由单一，多条导引光缆经由同一沟道进入通信机房现象普遍存在，如果沟道发生火灾或异物掉入，极易造成多条导引光缆同时损伤。
3.安全运维策略及实施措施
3.1防进水结冰策略及实施措施
OPGW导引光缆在直埋入地前需穿入钢管，光缆直径一般为10~15mm，钢管直径一般为50~80mm，因而在结合点存在一个很大缝隙。目前普遍的做法是在入口塞入封堵泥，用自粘带包裹，再用胶带粘贴牢靠。根据调查事故报告分析，该方式存在很大安全隐患，即运行一段时间由于气候原因容易开裂、进水、结冰，最终导致光缆受冰压迫损伤。封堵口开裂如图3所示。
图3封堵口开裂
防进水结冰策略的实施措施是研制一种“变电站导引光缆防水封堵装置”。该装置上部呈锥桶状，下部呈柱状，为哈夫式半开结构，内置专利密封结构，与管体一体成型，无需安装，操作简单。该装置选用高性能材料，此材料在–135~–65℃可以保持密封。两半装置在光缆引入缆的两侧盖合到一起，小孔封禁导引光缆，大孔封禁钢管，装置外壁依次从上到下有四个固定板，由螺丝固定。该装置的特点有：结构简单，安装便捷；外壳采用ABS757工程塑料，坚固耐用；随意安装，气密性稳定；“0”维护，并可重复使用；节约成本，绿色环保。这个装置可以解决导引光缆巡检工作中的三大问题：装置的气密性稳定和坚固耐用特点大大降低了导引光缆封口处进水、结冰情况；“0”维护和可重复使用的特点，减轻了导引光缆巡检工作的耗时问题。
3.2防挖断策略及实施措施
3.2.1策略1及实施措施
为避免站内其他施工对浅埋处导引光缆误断、误损伤等情况发生，应在浅埋路径上方插入“此区域有光缆，施工请注意”标识牌，标识牌采用不锈钢制作，安装时，先小心挖开15~20cm土方，倒入少许水泥，将支腿底部插入水泥，上端盖回原土或草坪，待水泥凝固后即可。以后在站内巡视和施工时，可清晰看到该警示牌。该项目基本可避免因其他施工导致光缆被误断起情况发生，但要完全杜绝外力破坏，此方法还不够完善。
3.2.2策略2及实施措施
目前变电站内各种电缆有电缆夹层、电缆沟等保护措施，而导引光缆或裸露室外，或浅埋地下，运行环境差、受保护程度低。为完全杜绝外力破坏事故发生，应在OPGW/ADSS光缆所经龙门架底部至站内主沟道之间建设OPGW导引光缆专用沟道。导引光缆专用沟道设计如图5所示。详细设计说明如下。沿OPGW光缆龙门架底部至站内主沟道挖沟，深度为400mm。光缆沟道底部采用C10素混凝土垫层，垫层宽度840mm，高度100mm。两侧壁砌砖(规格MU10灰砂砖)，采用M7.5规格水泥砂浆砌筑，两侧壁厚度为120mm，高度300mm。砌砖时砖缝中间插入L30mm×30mm角钢，长度550mm，安装高度200mm，角铁与角铁安装间距1200mm，用于托起光缆。两侧壁顶部抹灰，规格C20素混凝土，宽度120mm，高度100mm，用于增加两侧壁顶部强度，不至于被盖板砸坏。龙门架底部光缆沟起始端留50mm孔洞穿光缆外护钢管，光缆沟与主沟道连接处穿D50钢管贯通。两端底部留排水孔洞，一端在架构底部周围挖排水沟，一端与主沟道贯通，积水流入主沟道排水系统。盖板为钢筋混凝土材质，规格680mm×1200mm。
3.3防业务中断策略及实施措施
随着电网建设发展，在变电站内的改扩建间隔、接地网改造、电缆沟道敷设和改造等工程逐年增多，力度加大，各种有规划的、无规划的、或预定的、或突发的室外施工不断进行，每时每刻都在威胁着电缆沟内的光缆的安全，光缆损伤和阻断事故难以避免。光缆阻断时，在较好的现场条件下，从阻断到完全修复一般需要6~10h，这对光纤传输所造成的通信损失是严重的。如果光传输系统都能有可靠的物理光缆双路由互相保护，即使发生光缆断裂，都能保证通信信号改由其他光缆路径传输(通信设备网管可完成切换)，不会造成严重的不良影响。
结论
本文对OPGW导引光缆进行全程运行环境优化研究，实施“三防”策略，其中“OPGW导引光缆专用沟道”和“导引光缆封堵装置”为职工创新项目，已获得国家实用新型专利。目前各变电站运行环境、运行条件不同，应根据现有条件、技术对OPGW导引光缆运行环境进行逐步改造，确保OPGW最大限度发挥自身传输优势，为电网的安全运行提供优质、安全的传输通道。
参考文献:
[1]Q/GDW758—2012.电力系统通信光缆安装工艺规范[S].2012.
[2]DL/T5344—2006.电力光纤通信工程验收规范[S].2006.
论文作者:骆宇平,吴文健,刁宇峰,苏旭健,李冠辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：光缆论文; 沟道论文; 钢管论文; 变电站论文; 站内论文; 运行环境论文; 电缆沟论文; 《电力设备》2018年第17期论文;