光通信中继站引入光缆和非开挖地埋方案

作者：江苏通光电子线缆股份有限公司时间：2016-08-10 我要发布

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摘要?初步分析了电力系统光通信中继站引入光缆用电力架空光缆和传统地埋方式的受限止条件，提出了光缆非开挖地埋敷设的方案。

关键词?电力架空光缆中继站引入光缆非开挖

0 前言

随着电力系统光通信网络的蓬勃发展，以OPGW和ADSS光缆为主体的电力架空（特种）光缆的功能来组建电力通信网正成为常规方法。应用越来越广泛。在输电线路上用OPGW代替一条架空地线，使之具备现代光纤通信传输线的强大功能来组建电力通信网正成为常规方法。

安装了OPGW的500KV线路因此成了“输电”和“通信”的双重骨干线路。除了一般意义上的通信，OPGW中的光纤还承载着与电力安全运行相关的远动、继保等重要信息，其重要性并不亚于输电本身。

在线路中，输电并不需要中继；而当光纤通信线路受衰减和/或色散限止时就不可避免地需要中继。因此，在安装了OPGW的500KV线路中往往存在着一个或若干个光纤“T接点”，需要把光纤引入到光通信中继站，对信号放大处理后再引出到接点。引入光缆可以采用与OPGW光纤芯数相同的两根光缆（一进一出），但更倾向于采用双倍OPGW芯数的一根引入光缆。

1 引入光缆架空敷设的受限止条件

1.1 采用AT护套的ADSS光缆引入

尽管用于引入的ADSS光缆距离较短（一般短于1Km）、档距也较小（一般小于200m），但ADSS光缆并不是可以随意加挂的，不合适的安装位置（包括空间）必然会出故障。ADSS光缆的安装空间是有限的，其安装空间至少受到下述两个方面的限止。

（1）空间电位

沿着导线走向、架设在导线与地之间某一位置的ADSS光缆，由于与导线“接近”，处于一个空间电位的位置。

根据目前商用的材料科学水平，ADSS光缆的耐电痕（AT）护套在静态时宜控制在20KV以下，在动态时不宜超过25KV。因此，在500KV线路上即使是沿着导线走向、要在所有的杆塔上寻找安全的ADSS光缆安装空间就己比较困难。

把ADSS光缆作为T接引入光缆，ADSS光缆除了与导线“接近”，至少还会有一处与导线“交越”，因而比沿线架设更复杂。一般不可能满足静态20KV和动态25KV条件，除非远离导线。

国内现有多个计算空间电位的软件版本,有一维的也有多维的。它们的计算结果就某一具体位置的空间电位“数值”而言确有一定的差异,但总体趋势（如电场曲线图）一致.且不去评估哪个软件是“精确”或是“准确”的，都倾向于不宜在500KV线路上架设和引入ADSS光缆。

（2）限距

为了满足空间电位条件，ADSS光缆与导线的“接近”必须保持足够的间距，同时也应与地面或障碍物保持合适的间距。这两个条件有时（很多情况下）是矛盾的，在500KV（包括部分220KV）线路中很难同时满足。采用“折中”或“权衡”的后果必然带来不安全的隐患。

1.2 ADSS引入光缆采用交联护套的探索和试验

采用AT护套的ADSS光缆，其安装位置的电场强度在高于20KV的情况下，会受到较大的电腐蚀，最终使ADSS光缆的AT护套产生高温并出现烧结现象，从而影响光缆的正常运行。

为使光缆护套的耐温等级提高，有效避免因高温而引起光缆护套的烧结现象，保证光缆的安全运行。采用交联护套的ADSS光缆是一个新的尝试。交联护套是常用在高压电缆之中的护套材料，并在高压电缆中已经过数年的运用。我们进行了技术探索和简单的试验。

（1）试验方案

a. 用交联护套材料制作光缆的护套并经过电子辐照，对护套的耐温性能进行试验。

b. 用聚乙稀材料制作光缆护套与交联护套进行耐温性能的试验比较。

（2）试验方法：

用65W的电烙铁在完全加温的情况下，对上述二种材料的光缆护套进行接触试验，电烙铁的头部温度实测为2500C。

（3）试验结果：

a. 如图1：聚乙稀材料作为光缆护套的光缆，当电烙铁的头部碰在护套上，较短时间内光缆的护套就出现软化现象，说明聚乙稀材料不能较长时间承受在2500C的高温。

b. 如图2：交联护套材料作为光缆的护套并经过电子辐照后，当电烙铁的头部碰在护套上，经过了很长时间，护套表面无任何软化现象，说明该材料能长时间承受2500C的高温。

图1：聚乙稀材料作为光缆护套的光缆试验情况

图1A为光缆护套的受温时的状态，图1B、C为光缆护套受温后的状态。

图2：交联护套材料作为光缆的护套并经过电子辐照后的试验情况

图2A为光缆护套的受温时的状态，图2B为光缆护套受温后的状态。

1.2 MASS光缆引入

相对于ADSS，全金属结构的MASS光缆不需要考虑空间电位，在满足大气过电压的条件下，它可以比ADSS更接近导线；还由于它有足够大的抗拉强度，MASS的初始弧垂可以很小，因而也相对容易满足对地间距。设想了如下的MASS接地和MASS绝缘的两个方案。

（1）MASS接地方案

在T接头盒处连接MASS，采用接地金具，在通信机房终端杆重复可靠接地，增加一个与进户全塑光缆连接的过渡接头盒，如图3。

（2）MASS绝缘方案

在T接杆塔上安装光电分离接头盒（图4），MASS光缆从绝缘端引出，采用绝缘金具（图5）引入通信机房终端杆再增加一个安装在绝缘支架上的与进户全塑光缆连接的过渡接头盒（图6）。

假设：把原来工作在空间电位高达60-80KV（与相导线交越）的ADSS光缆换为MASS光缆(并满足大气过电压条件) 采用110KV绝缘串引入机房终端杆。

图?4?光电分离接头盒

图 5 绝缘金具

图?6 MASS?绝缘引入示意图

1.3 OPGW光缆引入

用OPGW引入的方案和思路与MASS引入基本相同，它们之间的区别是OPGW挂在顶端，而MASS基本上是挂在原来ADSS光缆的位置上。

2．传统地埋方式

引入光缆入地相对是最传统和安全可靠的方法，但牵涉到（征）用地、青苗赔偿、开挖等事项。电力通信中继站用的引入光缆通常为全塑光缆，这种光缆比标准的用于埋地的全属铠装光缆的抗拉、抗侧压等性能均要弱一些，因此也会受到一定的限止。

当对称输电线路不平衡或发生故障（如短路），杆塔接地体附近产生较强地电流形成类似跨步电压的电位差，会对光缆护套造成腐蚀和损伤，严重时会发生击穿。所以邮电长途埋地光缆通常要求光缆路由距发电厂或变电站的接地体大于200米，距输电杆塔接地体大于50米。但从杆塔引向中继站的地埋电缆无法避开杆塔接地体。

2.1 管道

通常需开挖地面布放予制水泥管孔或钢管/聚氯乙稀/聚乙稀管并在两端建人井（手孔），如在路由中遇有大的拐角，须建拐弯人井；超过200米时还应考虑建过渡人井，以防敷设全塑光缆时因摩擦而使张力过大。管道一般为隐蔽工程，相对较安全。

2.2 槽道

建设槽道需开挖地面，再用予制水泥板或砖砌成，上盖一般为予制水泥板。由于是开启式布缆，光缆施工时基本不受力。但由于槽道内空隙大，光缆易受小动物啃咬破坏。另外，盖板也易砸伤防卫较弱的全塑光缆。槽道一般为明建工程，受自然和人为破坏的机率较高。

2.3 直埋

必须先开挖地面，把光缆布放在沟底后再复以细砂并盖土。然而，通常的全塑光缆用于直埋并不合适。除此外，直埋属隐蔽工程，相对较安全。

3．非开挖地埋方式

非开挖铺设管线新技术早在20年前已在美国、英国、以及欧洲等国发展和应用，是近十年表发展最快的新技术。己广泛地应用在石油、天然气、煤气、水、电和电信部门。

近几年这项成熟技术在我国也开始应用。例如首都机场跑道下的大孔径电缆管孔，上海黄浦江底的管道都成功地采用了这项技术。这项技术也可称为水平定向钻进技术。

该项施工技术与开挖式的方法相比，对环境的影响最小，对管线的保护最好，维护费用最低、工期短、施工质量高。在某些特殊场合更有无可比拟的优越性。

3.1 原理

根据地质和土质情况选用一些在地面安装的合适钻具，在跟踪定位装置的导向下，在不同地层和深度按设计曲线要求，可360度转向并沿连续浅的园弧（大的曲率半径）连续钻进，打出一个贯通的小口导向孔，然后将钻头换成回扩头把管道固定在回扩头后拖回完成管道敷设。

3.2 装备

主要的装备列于表1，其中最主要的是非开挖水平钻机、钻杆和钻头。要求钻机（图7）有大于13000N.m的扭矩和25T的回拖力。

图7 钻机

表1 　　　　　　　　　　　　　　　非开挖工艺主要装备
序号	设备名称	规格	单位	数量	厂家	备注
1	非开挖钻机	D50	台	1	Vermeer
2	污水泵		台	4		排浆
3	汽车吊	16T	辆	1
4	电焊机	BX1-200	台	1
5	经纬仪	DJ2	架	2
6	水准仪	DS3	架	2
7	激光经纬仪			1
8	泥浆测试仪		套	1
9	运浆罐车	12m3	台	4
10	空压机	0.9m3	台	3
11	探地雷达		台	1

其它辅助设备、工具按常规施工配置。

3.3 非开挖水平定向钻工艺

在缺乏现场地质资料和管线要求的情况下，一般的工艺原则如下。

（1）钻孔曲线设计

合理确定每个非开挖段长度，预先进行钻孔曲线设计，作出设计曲线和每根钻杆的钻进角度。

（2）工作坑开挖

通常要求在入土出土点位置各挖一个工作坑，入土位置开挖深2米、长2米、宽1米斜槽；出土点开挖深2米、长3米、宽1米斜槽，用于泥浆排出储浆和管子回拖并判断地下其他管线的实际情况。如受条件限制不能开挖，在确认(或经勘察)地质和地下管线的情况下，可将出土点坑减至最小。

（3）钻机就位和试钻

在钻机准确定位并稳固后，先钻入1~2根钻杆，确认设备仪器处于运转良好状态。

（4）钻导向孔

根据测量的位置，采用导航设备控制钻头的方向水平钻进（图8），严格按设计要求形成导向
孔。出土端可控制在偏离设计点10~20cm范围（图9）。

图8：水平钻进

图9：准确出土

（6）预（回）扩孔

导向孔完成后，卸下起始杆和导向钻头，更换回扩钻头，合理控制回扩钻进速度进行回扩（图10）。

图10：回扩

（7）回拖管材恢复原貌

将管道依次连接回拖，将废浆清理干净，并恢复原貌。

3.4 方案

（1）从杆塔至中继站

图11示出从杆塔端入土，在中继机房出土的非开挖钻孔方案。

图11：从杆塔至中继站钻孔示意图

（2）从中继机房至杆塔

图12示出从中继机房入土，在杆塔端出土的非开挖钻孔方案。

图12 ：从中继站至杆塔钻孔示意图

（3）管道

如不考虑杆塔下地电位与通信机房地电位的连通，采用镀锌钢管可屏蔽地电流对光缆护套的腐蚀和损害，可延长光缆使用寿命。但可能把杆塔的地电位引入中继机房附近。

如必须隔离杆塔下地电位与通信机房的地电位，可采用绝缘（如一定厚度的塑料）非金属管，同样可延长光缆使用寿命。

管孔内径根据路径和距离选择，路径较直且距离较短，孔径可小一些，反之，应适当增大内径。通常要求光缆截面积不大于管孔内截面积的85%。

（4）光缆

根据一般原则，宜选用全塑光缆。

4. 讨论

（1）除非有合适的安装空间并满足动态条件，采用AT护套的ADSS光缆作为500KV线路光通信中继站引入光缆是危险的、不合理的。

（2）用交联护套材料作为光缆的护套并经过电子辐照后，其耐温性能的优越性已得到试验证明，但是否能经受住1000小时的耐电腐蚀试验，还有待于进一步的研究和试验，才可证明其材料使用的可靠性。采用交联护套材料作为光缆的护套并经过电子辐照后的光缆成本将会增加很多，这对于工程是否能接受，有待于探讨。

（3）考虑到输电线路杆塔接地体造成的地电流影响，用普通的全塑光缆和传统的直埋方案也是不合理的。

（4）如果引入光缆必须架空安装。只要相关的规程允许，建议进一步研究MASS或OPGW绝缘安装引入的可行性。

（5）用钢管管道屏蔽或非金属管道绝缘地电流，中间穿入全塑光缆引入是相对安全的地埋方案。在条件允许时，可以采用开挖式布放管道，在条件受限时，，以非开挖水平定向钻孔具有较显著优势。

作者简介

黄俊华　　　　通光集团有限公司副总经理

张建明　　　　通光特种光缆公司总经理

企业认证：	已认证
所在地区：	江苏
主营产品：	半导体芯片，光有源、无源器件，电子线缆，高频电缆，耐高温电缆展开全部
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