全介质自承式架空光缆(ADSS)----设计和制造专题研讨

----设计和制造专题研讨汇报人:罗勇技术部主管江苏中天科技股份有限公司全介质自承式架空光缆（ADSS）内容提要第一部分通信光缆在电力系统应用概述第二部分中天ADSS光缆的设计与制造第三部分ADSS光缆应用的特殊性第四部分中天ADSS光缆的检验与鉴定第五部分ADSS光缆线路设计与金具选配第六部分ADSS光缆线路安装第一部分通信光缆在电力系统应用概述电力通信面临的特殊机遇★随着我国电力事业向大机组、大电网、高电压、高参数的不断发展，对电力通信提出越来越高的要求。★电网调度自动化、配电网络自动化、MIS系统、EMS系统以及变电站综合自动化，这些信息的传输都要求有高可靠的通道即“光纤光缆”通道来完成。★中国电力体制的改革为发展电力通信、实施全国电力系统联网，提供了特殊机遇和强有力的保证。★国际通信产业的重组、开放为国内通信体制改革开放起到强大的推动作用，加快中国电力通信事业的发展。城市和农村电网的建设与改造为电力通信发展提供了良好的机遇！电力系统通信光缆简介层绞式光缆中心管式光缆普通光缆（另架线路或管道）电力系统通信光缆特种光缆（利用电力杆路）缠绕式光缆GWWOP捆绑式光缆AD-Lash光纤复合架空地线OPGW全介质自承式光缆ADSS架空金属自承式光缆MASS光纤复合架空地线（OPGW）应用：•新建或替换现有110~500KV输电线路地线。•能经受非常高的机械和电气载荷，对光纤保护。•传导短路电流并提供抗雷击保护。光纤复合架空地线铝合金线（AA）铝包钢线（AS）复合不锈钢管光纤单元附装光缆（OPAC）附装在地线或相线上•应急使用，包括缠绕式光缆GWWOP、捆绑式光缆AD-Lash。•光缆依赖于架空地线或相线独立性差；缆径较小，受枪击、啄木鸟害易断纤。•安装时需专门施工机具、介质扎线或夹子，并停电作业，施工难度大。•缠绕或捆绑在架空线上，经常会遭受雷击，并承受突发的巨大短路电流，导致光缆护套损坏。•在坡度大于30°，其放线节距难以控制，还可能出现松驰而增加冰凌和风力负载，安全、适用性差。全介质自承式架空光缆（ADSS）层绞式中心管式ADSS-AT-24B1-×KNADSS-XAT-24B1-×KNADSS光缆的优越性能•标准G.652、G.655单模光纤可综合设计，纤芯数量可达144芯，线路跨距达1200m。•光缆全介质制成，无过电压干扰，完全避免雷击，与输电线路独立，有利于带电安装，检修更方便。•直径小，重量轻，空气动力性能优越，减少塔架和支撑物的负荷。•调节扭距平衡的芳纶缠绕，使光缆具有极高的抗拉强度和防弹能力。温度适应范围广，线膨胀系数小，满足恶劣环境要求。•特种AT材料制成的外护套，使光缆在高压感应电磁场中耐电晕、电腐蚀性能更卓越。国家OPGWADSSGWWOPAD-Lash美国广泛采用已用于500kv线路，并有14年运行经验低压线路部分应用英国广泛采用广泛采用400KV线路试运11年部分采用日本广泛采用大量采用少量采用韩国广泛采用开始采用少量采用德国广泛采用广泛采用少量采用采用中国大量采用广泛采用采用过ADSS光缆应用前景分析电力基础设施是发展电力通信的特有资源，在输电线路上安装、挂设全介质自承式光缆（ADSS）是对现有资源最充分的利用。特种光缆在电力系统中的应用0102030405060708090100光缆费安装费风险性可靠性OPGWADSSGWWOPAD-Lash第二部分中天ADSS光缆的设计与制造ADSS光缆典型结构指标产品规格参考跨距技术参数/单位F4100F8300F14500F19700F26900F291000外径(mm)12.012.513.113.614.314.6标称重量(Kg/km)137148162175191198极限抗拉强度（RTS、N）96302118034650481306545073150最大运行应力（N）3760827013540188002557028580最大每日运行应力（EDS、N）241052908660120301636018290杨氏模量（KN/mm2）8.3414.4620.4625.5331.0433.19热膨胀系数（10-6/℃）8.703.801.840.900.230.03最大抗压强度（N/100mm）2200(含内垫层)最小静态弯曲半径（mm）15D最小动态弯曲半径（mm）25D最大场电压（AT型、KV）25标准初始垂度（%）1～1.5运行、储存、运输温度（℃）-40～+70注：所选用ADSS规格视实际线路、气象条件另行设计。ADSS光缆设计条件及报价依据光缆电力系统概况杆塔初始垂度气象条件安装条件——芯数——跨距——线路长度——电压等级——地线与相线的直径和代号——绝缘子的型号——相线在塔上的排列——杆塔明细表——线路平断面图——净空要求——塔型图,主材尺寸——初始垂度——最大垂度——最大风速——最大覆冰厚度——最高、最低温度，平均温度——出现最大负载时的风速、覆冰厚度、温度——安装时的气象条件中天ADSS光缆工艺流程图芳纶绞合+外护层着色光纤进厂二次套塑成缆内护层成品包装填充绳挤制FRP加强件充油、扎纱阻水带绕包检测检测检测检测检测检测最先进的芳纶旋转绞合机头•世界上最先进芳纶旋转绞合机头，将芳纶完全均匀一致地缠绕在缆芯周围。•采用陶瓷导孔，把芳纶放线拉力和磨损降到最低限度，放线张力波动小于5克。•芳纶节距和张力的最佳设计，保证光纤应变窗口的精确控制。法国波迪亚设备中天ADSS光缆主要选材---FRP项目技术指标抗拉强度≥1100MPa模量≥50GPa弯曲强度≥1200Mpa伸长断裂系数3.5%热线性膨胀系数6.5×10–6/℃中心支撑元件---FRP澳大利亚太平洋复合材料公司产品1、非金属加强件对电击不敏感2、不受电源线产生的感应电流干扰。3、不被腐蚀，强度与重量比优于钢制加强芯。中天ADSS光缆主要选材----芳纶项目技术指标密度1.45g/cm3断裂强度22g/d模量835g/d断裂伸长2.55%热膨胀系数-5.0×10–6/℃抗张加强材料---芳纶KeVlar，美国杜邦公司产品1、比重轻、高强度、高模量。2、非磁非电性，不受电磁场干扰。3、低断裂伸长、热稳定性好，耐磨、耐疲劳。芳纶钢丝玻璃密度(g/cm3)1.457.852.54杨氏模量(Gpa)11420063芳纶加强材料----防弹性能优越中天ADSS光缆选材--AT护套料项目技术指标密度1100kg/cm3抗拉强度25Mpa杨氏模量850Mpa介电常数2.5介电强度20KV/MM全球唯一耐电晕(AntiTrack)护层材料---北欧化工产品1、适应400kv高电压及以下电力线路。2、耐电晕满足光缆25年的使用寿命。3、极好的机械性能，抗拉强度可达25MPa。第三部分ADSS光缆应用的特殊性ADSS执行标准：IEEEP1222草案、DL/T788-2001、YD/T980-2002等高压输电线路中的电腐蚀现象感应电流的叠加由金具汇入大地导线光缆感应电流铁塔铁塔EIie5m5m电腐蚀活动区光缆电腐蚀过程电痕导线和大地之间的电容耦合使光缆表面感应一个电位；潮湿的污秽附着光缆表面，感应电压的驱使产生表面放电；侵蚀电流生热造成水份蒸发成小水珠，出现干带拉弧放电现象，导致聚合物受破坏，光缆表面腐蚀成树枝状碳化通道；最终形成恶性循环，在应力、应变下干带电弧产生的热作用使光缆外护套机械强度破坏。破裂腐蚀加剧，材料破坏性松驰和熔化，最终护套暴露出光缆缆芯或断裂。ADSS电腐蚀案例ADSS电腐蚀案例电场强度计算与最佳挂点设计1、在杆塔或者其它金属结构存在的地方，输电线路电场将受到一定的影响并发生复杂的变化。2、根据电场唯一性原理，模拟导地线及杆件表面的电压状况，求得空间各点电场。3、对导（地）线以悬链线形状进行模拟；根据杆塔的杆型、塔头布置、杆件的形状和尺寸，用线电荷进行模拟，同时考虑其对地电容的影响。4、考虑所有导体对电场的影响，计算铁塔周围空间、档距中间空间各点电场，以图示方式直观输出，描述周围复杂的电场分布。5、确定光缆悬挂点及悬挂金具以后，对光缆上感应电势进行验算。中天自主知识产权的“输电线路电场计算软件”逆相序空间电磁场非同相序空间电磁场同相序空间电磁场双回路缺相时空间电磁场依据标准与措施——标准IEEEP1222草案(最新版97年)、DL/T788-2001、YD/T980-2002规定光缆分A、B类标准A类：适用敷设在电场分布中，其空间电位小于12KV场合。B类：适用敷设在电场分布中，其空间电位大于12KV场合。B类护套即现常说的抗电痕护套（AT型）——措施◇光缆材料：半导体棒，芳纶浸渍、半导电护套料采用耐电痕料（AT料）。◇光缆工艺，护套挤制，完整、紧密、光滑。◇金具配合，精心施工，表面不括毛。使用均匀电场，防电晕线圈（或环）。特定的张力、弧垂计算1、根据所选用光缆几何尺寸、物理参数、架设环境（气象条件、地形地貌、平均高度）计算出各种工况的比载（g1--g7）。2、按所选用的光缆破断张力、弹性模量、温度系数、通信路由等级，选用光缆安全系数，确定架设时最大允许张力。3、利用临界档距来判别最大允许张力在那一种工况出现，用悬链方程计算出那时的弧垂。4、按照弹性理论确定的状态方程计算出所需工况张力。5、按被紧缆耐张段的规律档距计算出规律档距的应力和弧垂，以档距的平方比关系换算出观测档的弧垂，控制紧缆的施工张力。垂度和张力的关系光缆的弧垂变化恒定伸长决定于初始弧垂、跨距、自重、光缆的结构强度。变动伸长由环境条件所致，如风速、覆冰、温度变化、鸟类停留附加负荷所引起。光缆加强件在长期应力下的蠕变。耐张段应力与弧垂计算L2gf=-------------8σf:档距光缆的弧垂，mL:档距，mg:代表光缆的比载，N/m·mm2σ:代表光缆承受的应力，N/mm2第四部分中天ADSS光缆的检验与鉴定ADSS拉伸应变试验400080001200016000200002400028000风激振动试验激光器中间支座末端支座负荷传感器或测力器末端组件有效跨距悬挂组件后面跨距适当的振动器大约20米大约30米大约10米中间支座末端组件末端支座我国首次ADSS光缆风激振动试验，引起知名专家、同行的强烈关注。过滑轮试验净负荷系统光学设备测力计旋转节末端ADSS试验样品滑轮固定杆行进扎紧纤维末端负荷±2°国内首次ADSS光缆过滑轮试验，试验单位为此专门研制配备检测仪表设备。最高级别的测试试验依据ASTMG53-84IEC60-1试验结果：---护套未见击穿---护套壁厚腐蚀不超过50%---无表面火花和燃烧现象---光缆内部无断裂16立方米盐雾室10kg/m3盐水喷雾施加设计张力并通电1m光缆电极测试条件60KV50Hz,20±5℃经1000小时试验喷嘴1.5m光缆，2000h加速老化老化测试机丁道齐教授评价：60KV的测试电压可适应550KV线路的场强。试验样品普通PE外护套材料耐电晕AT外护套材料舞动试验--100000次循环过程（IEEEP1222标准草案附录C）将一段43m长的光缆用中等张力介电终端端接，并加张力2.44KN。光缆的中间跨距用一个悬挂器支挂。光缆受到2.4HZ频率的激励，产生第一种谐振模式，在主动跨距及背后跨距上，舞动振幅均为0.8m，持续时间是10万次循环。用高度张力终端取代中等张力终端。光缆张力在10分钟内加到最大工作应力20KN。结果完成10万次循环时，光缆或金具没有损坏。通信光缆的光信号在舞动试验过程中最大增加0.026dB,在最大工作应力试验中增加0.006dB.舞动试验装置中天ADSS在线运行超过25000km序号用户单位线路概况供货数量km供货时间序号用户单位线路概况供货数量km供货时间1湖南涟源钢铁集团110KV,重污染14.63097/9924上海电力公司物资公司220KV双回路28.00999.92湖南省电力局送变电110KV30.05099.625江苏电力工程局网调220KV双回线28.5099.63陕西宝鸡供电局110KV跨渭河37.64997/9826江苏盐城供电局3