一、概述

20世紀80年代，在歐美國家首先出現(xiàn)OPPC的設計理念，并嘗試將OPPC用于150kV 以下的輸電線路中。但OPPC的工程應用需要“光電分離”的關鍵技術，當時瓷瓶絕緣子技術限制了用以實現(xiàn)光電分離的OPPC絕緣接頭盒開發(fā)不盡如人意。直到21世紀初硅橡膠復合絕緣子接頭盒成功開發(fā)，從而大大促進了OPPC光纜在歐美等國的推廣應用。目前在歐洲OPPC已應用于400kV、225kV線路，僅法國、德國就已應用6000 多公里，法國還計劃到2009年架設15000km 的OPPC線路。

我國目前在110kV～500kV線路主干網(wǎng)廣泛采用OPGW、ADSS進行通信，110kV以下高壓電網(wǎng)、中低壓配電網(wǎng)主要采用ADSS、普通光纜、載波等通信方式。對于一些難以選用OPGW、ADSS光纜的線路，如：1）10kV、35kV、66kV等中高壓輸電線路本身無地線，無法架設OPGW；2）架設ADSS存在對地安全距離不足、桿塔強度不夠等限制；3）采用普通光纜存在被偷盜和維護的難題，載波通信受氣候、地形的限制；因此這些線路的光纖化通信就需要考慮其它復合光纜，OPPC就是OPGW、ADSS光纜的補充產(chǎn)品。在我國現(xiàn)行電網(wǎng)中，輸電線路電流一般都采用三相電力系統(tǒng)傳輸，如果用OPPC替代三相中的一相，形成由兩根導線和一根OPPC組合而成的三相電力系統(tǒng)，不需要另外架設通信就可以解決這類電網(wǎng)的自動化、調(diào)度、保護等問題，并可大大提高傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度。

二、OPPC技術特點

OPPC全稱為光纖復合架空相線，是將光纖單元復合在相線中、具有電力架空相線和通信能力雙重功能的電力特種光纜。將傳統(tǒng)輸電導線中的一根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，使鋼管光單元與(鋁包)鋼線、鋁(合金) 線共同絞合形成OPPC，用OPPC替代三相導線中的某一相導線，形成由兩根導線和一根OPPC組合而成的三相電力系統(tǒng)，實現(xiàn)通電和通信雙重功能融合。

光單元由多根光纖和保護管組成。光纖收容保護在不銹鋼松套管中，管內(nèi)填充特種油膏，以起到防水、防潮氣或其他有害氣體、隔熱的作用。導線單元是傳輸電能的關鍵部件，一般由鋁包鋼芯絞線和鋁線，一方面導線截面選擇要合理，以保證線路有良好的電壓傳輸質(zhì)量和發(fā)熱條件；另一方面，它又起到承力作用，還要具備足夠的機械強度，使OPPC受到外力作用時光單元的傳輸性能不受影響。

OPPC結(jié)構(gòu)型式下圖所示：

OPPC具有如下技術特點：

（1）實現(xiàn)傳輸電能與光纖通信的完美融合。OPPC既是一條符合常規(guī)輸電線路設計的架空導線，同時還是一條提供信號傳輸?shù)墓饫|。OPPC機械特性、電氣特性和光纖傳輸特性同等重要。

（2）充分利用輸電線路走廊資源實現(xiàn)光通信。若輸電線路無設計地線，或地線太小難以復合進光纖，就無法采用OPGW光纜；而輸電線路對地安全距離受限、對導線安全間距不足，也難以采用ADSS光纜；若采用另外敷設桿路架設普通光纜，存在偷盜和維護不便的缺陷。因此，采用OPPC技術可充分利用現(xiàn)有輸電走廊資源。

（3）沒有給原有線路附加額外負荷帶來的隱患。OPPC在性能設計和實際運行中，是與相鄰另兩相導線相匹配，屬于復合型產(chǎn)品，不是桿塔附加型產(chǎn)品，其對桿塔的水平荷載及垂直荷載均無增加或明顯變化，不會損傷原有輸電線路的運行條件。

（4）良好的耐腐蝕性可提高OPPC的使用壽命。目前我國常規(guī)輸電導線采用鋼芯鋁絞線（LGJ）或鋁包鋼芯鋁絞線（JL/LB），而OPPC產(chǎn)品設計時都是采用鋁包鋼線、鋼管光單元、鋁線絞合而成，結(jié)構(gòu)近似于鋁包鋼芯鋁絞線。由于鋁包鋼線較之鍍鋅鋼絲的良好耐電化學腐蝕，因此使用壽命大大延長。而且鋁包鋼芯較鍍鋅鋼絲具有更高的導電率，OPPC整體電阻率減小，可以提高載流量，具有一定的節(jié)能效果。

（5）具有良好的熱穩(wěn)定性，保證光通信不受影響。我國輸電導線設計長期使用溫度為70℃，短期為90℃。而光纖長期使用溫度可為100℃，光纖油膏、纜膏的滴點均大于200℃，鋁包鋼線、鋁線的120℃高溫熱穩(wěn)定性也很好，因此，傳輸電能和光纖通信均不受影響。

（6）不存在雷擊斷股、短路電流過熱的事故隱患。OPPC作為輸電導線，中低電壓等級線路遭受雷擊和短路電流可能性較小，超高壓線路有地線保護，因此，OPPC不會出現(xiàn)OPGW容易出現(xiàn)的斷股等事故隱患。

三、OPPC光纜與OPGW、ADSS光纜的比較

1、技術特點

（1）ADSS光纜

全介質(zhì)自承式光纜ADSS，是伴隨著高強度高模量非金屬材料（芳綸）和電腐蝕護套材料的開發(fā)成功而產(chǎn)生，作為一種桿塔添加型光纜，利用現(xiàn)有的輸電桿塔為110kV及以下等級線路新建線路或老線路光纖通信建設、快速建網(wǎng)提供光纜通道。

（2）OPGW光纜

光纖復合架空地線OPGW，是將光單元復合在常規(guī)架空地線中，將傳統(tǒng)地線中的一根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，具有普通地線和通信光纜雙重功能的電力特種光纜，是電力系統(tǒng)的主要通信和保護手段。目前國內(nèi)在110kV～1000kV輸電線路廣泛采用OPGW光纜，技術成熟。

（3）OPPC光纜

光纖復合架空相線OPPC，是將光單元復合在常規(guī)架空相線中，將傳統(tǒng)輸電導線中的一根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，具有電力架空相線和通信能力雙重功能的新型電力特種光纜。用OPPC替代三相導線中的某一相導線，形成由兩根導線和一根OPPC組合而成的三相電力系統(tǒng)，實現(xiàn)通電和通信雙重功能融合，可為中低電壓輸電線路及城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)通信改造、建設配網(wǎng)自動化提供光纖通道。

2、OPPC技術優(yōu)勢

（1）與“導線＋ADSS”解決方案比較

10kV、35kV線路一般沒有架空地線，無法沿線路架設OPGW光纜復合地線，通常會考慮在導線下架設ADSS 光纜。

因舊線路的對地高度，以及跨越公路，鐵路，江河等自然環(huán)境的影響下，都需要對桿塔的高度，場強的分布進行設計。但是由于導線本身對地面距離按常規(guī)設計也已選定，過去立桿塔沒有考慮日后要掛ADSS，所以會出現(xiàn)ADSS對地安全距離不夠，尤其在跨越、交叉的情況下無法滿足光纜對地距離要求，這樣就會出現(xiàn)掛點距離偏高、造成ADSS腐蝕燒毀事故的情況，因ADSS 的電腐蝕問題斷纖、斷纜之困擾，國內(nèi)已發(fā)生的多處長距離ADSS腐蝕燒毀事故，教訓慘痛。

ADSS 光纜的架設給原有線路增加了重量、拉力，附加了額外線路負荷，給線路帶來了潛在的隱患。與ADSS 相比，OPPC作為三相導線中的一相導線，沒有給原有線路附加額外線路負荷帶來的隱患，也沒有因場強的作用而導致光纜遭遇電腐蝕或引發(fā)的毀纜、斷纖等事故。同時由于OPPC與接頭盒上均有高電壓，還具有絕對的防盜優(yōu)勢。因此OPPC解決方案比“導線＋ADSS”解決方案具有更高的可靠性。

（2）與“導線＋OPGW”解決方案比較

用OPGW代替一根傳統(tǒng)地線，實現(xiàn)輸電線路的光纖化，該技術已經(jīng)在國內(nèi)現(xiàn)有高壓輸電線路上成功應用多年。但是在部分舊110kV線路改造中，需要拆掉一根舊的普通地線，換上一根新的OPGW光纜復合地線。為了使新?lián)Q的OPGW光纜復合地線與原來地線匹配，需要收集很多桿塔資料，并且要做驗算，塔頭地線掛點還要做補強處理，這就要增加很多設計量和施工量。而且在施工中為了保持新地線與原導線的線間距離，就要增加塔頭的拉力，才能達到原有地線和導線的線間距離，這無形中就降低了原線路桿塔的安全性。

再有老舊線路因地線本身規(guī)格太小（GJ-35、GJ-50），給復合光纖成為OPGW增加了很大的難度，并且只能采用小規(guī)格的OPGW，會存在雷擊斷股（高雷暴日地區(qū)）、短路電流過熱等小規(guī)格OPGW易發(fā)生的運行缺陷和隱患。

而對于35kV線路，一般沒有架空地線或者只有線路進出段有地線，無法架設OPGW光纜。

OPPC作為其中一相導線，充分利用現(xiàn)有輸電線路資源，沒有給原有線路附加額外負荷，同時OPPC因為光纖復合在相線內(nèi)，沒有地線上落雷引發(fā)的OPGW 斷股、斷纖的嚴重事故。

四、OPPC線路設計內(nèi)容

（一）OPPC光纜

OPPC作為三相導線中的一相，為了與相鄰導線的弧垂張力特性保持一致，OPPC的直徑、重量、截面和機械特性等參數(shù)應盡量與相鄰導線的參數(shù)相符；與此同時，OPPC的直流電阻也應與相鄰導線相似，以避免遠端電壓變化并保持三相平衡。

下面以LGJ-95/20導線為例，設計相匹配的OPPC結(jié)構(gòu)參數(shù)：

（二）OPPC配套金具接頭盒

OPPC直接安裝在高壓系統(tǒng)中，其安裝的金具和附件（如耐張線夾，懸垂線夾和終端接頭盒）需絕緣，線夾可用于相應的絕緣耐張串或絕緣懸垂串，光電絕緣（分離）和連接則需要特殊的技術，對施工的要求也比較高。

OPPC光纜金具附件包括預絞絲耐張金具、預絞絲懸垂金具、防振錘和接頭盒。

1、金具

OPPC采用預絞式金具通過線路桿塔上原有絕緣子串將光纜安裝在桿塔上。與傳統(tǒng)電力金具相比，預絞式金具安裝簡單、可靠，無應力集中點，耐腐蝕、重量輕、電暈小、磁損小，更可增加導線的剛度，加強導線的抗振能力，同時減少在線夾出口處導線的附加彎曲應力，具有握力大、免維護優(yōu)點。

（1）耐張金具設計

耐張線夾是架設OPPC的關鍵金具，它不僅要將光纜緊固在桿塔上，承受較大的張力，同時對光纜具有較大的握著力，且又不能超過光纜的側(cè)壓強度。

OPPC耐張金具采用雙層預絞絲耐張金具，每個桿塔配兩套耐張金具，構(gòu)架終端配一套耐張金具。

（2）懸垂金具的設計：

懸垂預絞絲線夾是用來將OPPC光纜吊掛在桿塔上，起支撐作用，與通常輸配電線路的懸垂線夾作用相似，每個直線塔配一套。

金具與桿塔絕緣子串相連接，連接示意圖如下：

耐張桿塔和直線桿塔金具安裝示意圖

2、接頭盒

OPPC接頭盒是整個解決方案中的技術關鍵，也是技術難點。OPPC接頭盒需要組合設計復合絕緣子，實現(xiàn)光纖接續(xù)和光電分離。

OPPC通過接頭盒在耐張桿塔上將OPPC連接起來。OPPC接續(xù)涉及到光纖接續(xù)和光電分離技術，對接續(xù)的技術、高壓絕緣都有嚴格的要求，是整個工程中最為重要的部分。

OPPC接頭盒與OPGW、ADSS有很大不同，需要組合設計或安裝絕緣子。OPPC接頭盒既具備一般接頭盒的性能，也具備光纖熔接和不影響通電的性能。一般在耐張塔安裝用于連接OPPC，需安裝組合絕緣子。

OPPC接頭盒按用途分成中間接頭盒和終端接頭盒。

（1）OPPC中間接頭盒

在線路耐張桿塔上選取適當位置（C相），設計一個固定臺架，安裝OPPC中間接頭盒，做好接頭并密閉接頭盒，再用帶有并溝線夾的電力跳線跨接接頭盒兩端的OPPC，保證導線的連通。

中間接頭盒及安裝示意圖

（2）OPPC終端接頭盒

OPPC終端接頭盒在線路起始兩端的變電站構(gòu)架安裝，連接OPPC和導引光纜，OPPC終端接頭盒采用“高壓隔離絕緣”技術和海纜接頭盒的密封及光纜固定技術，在桿塔上一次性光纖熔接接續(xù)，并采用座式固定結(jié)構(gòu)安裝。

OPPC終端接頭盒安裝示意圖

五、線路選用OPPC條件

理論上OPPC可應用于各種電壓等級線路，但在我國110kV～1000kV主干網(wǎng)電力系統(tǒng)通信中，OPGW、ADSS已經(jīng)得到了成熟應用，建議OPPC主要用于一些難以選用OPGW、ADSS光纜的10kV、35kV和某些66kV、110kV線路：

（1）10kV、35kV和某些66kV線路本身無地線或非全線路有地線，無法架設OPGW；

（2）某些110kV老線路，收集線路資料和驗算桿塔承受能力有難度，難以改造塔頭或改造代價過大；

（3）線路對地安全距離不足、無法解決交叉跨越、桿塔強度不夠、經(jīng)常改道等限制架設ADSS；

（4）采用普通光纜存在被偷盜和維護的難題，而載波通信又受氣候、地形的限制。

六、線路選用OPPC費用構(gòu)成概算比較

某35kV單回路輸電線路，使用LGJ-185/45導線，架設普通地線GJ-50、架設OPGW、架設ADSS、架設OPPC的四個方案，比較直接投資成本：

從上表比較可以看出：

①若線路有地線，架設OPGW成本更低，但OPGW匹配設計、施工難度大；

②若線路無地線，架設OPPC優(yōu)于ADSS。

七、OPPC優(yōu)勢

（一）提供OPPC系統(tǒng)解決方案

1）在2007年成功開發(fā)OPPC光纜的同時，同步開發(fā)成功絕緣接頭盒、配套金具；

2）提供OPPC系統(tǒng)解決方案，OPPC光纜、接頭盒、配套金具進行配合型式試驗，并成功配套實際工程應用。

（二）OPPC產(chǎn)能及產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢

1）擁有光纖、鋁包鋼線、鋁合金、鋁線、金具、接頭盒等完備產(chǎn)業(yè)鏈，以及分布全國的售后服務服務網(wǎng)絡；

2）擁有6條進口鋼管光單元生產(chǎn)線，13條籠絞和2條管絞生產(chǎn)線，超過百套檢測設備；

3）作為國內(nèi)唯一既能生產(chǎn)光纜又能生產(chǎn)導線的專業(yè)廠家，在導線制造和特種光纜領域具有較強的技術、供貨能力和市場影響力，具有良好的品牌和用戶形象，確保了中天OPPC的供貨周期、質(zhì)量保證和技術進步。

（三）OPPC通過權(quán)威檢測及鑒定

1）OPPC、配套金具及接頭盒經(jīng)國網(wǎng)北京電力建設研究院等權(quán)威機構(gòu)進行型式試驗，各項性能指標均符合國家有關標準及企業(yè)標準的技術規(guī)定；

2）2008年5月17日中天OPPC光纜、配套金具和接頭盒成功通過中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織的產(chǎn)品技術鑒定，專家認為產(chǎn)品總體上達到國際先進水平。

3）已為江西、海南、寧夏、河南、貴州、黑龍江110kV、35kV和10kV線路累計供貨OPPC光纜超過400km，并獨家中標西藏高海拔地區(qū)農(nóng)網(wǎng)OPPC通信線路。

八、結(jié)束語

未來建成的通信網(wǎng)絡將要求具有良好的擴展性、靈活性、可靠性，能給話音信號、遠動信號以及繼電保護提供傳輸通道，同時也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸。隨著城鄉(xiāng)中低壓電網(wǎng)改造和建設，舊電網(wǎng)更新，新電網(wǎng)大量建立，電力調(diào)度顯得更為重要，因此對電力通信提出了更高的要求，以前的載波通信等通信方式已很難滿足更高的通信要求。光纖通信以光導纖維為傳輸媒質(zhì)、光波為載波的光纖信道，具有損耗低、頻帶寬、高速、安全等諸多其他通信方式所不具備的優(yōu)點，將被廣泛應用。

在我國光纖通信網(wǎng)絡建設的這些年，有很多ADSS 光纜發(fā)生電腐蝕現(xiàn)象和OPGW 光纜遭雷擊斷股斷芯的事故，以及常有光纜接頭盒經(jīng)常被盜的事件發(fā)生，這給電網(wǎng)運行帶來很大的危害和社會經(jīng)濟損失。部分中低壓電網(wǎng)的線路沒有架地線，無法架設OPGW 光纜，交叉跨越太多也給采用ADSS 光纜帶來一定難度。采用OPPC新技術解決了電力特種光纜遭遇電腐蝕、遭雷擊、被偷盜的弊端，也解決了沒地線架ADSS 光纜帶來的跨越交叉距離問題，而且更重要的是給將來中低壓電網(wǎng)自動化提供了線路光纖通信通道。

OPPC光纜是一種新型的電力特種光纜，它的應用在國內(nèi)屬于剛剛起步階段，但是OPPC解決了載波通信、OPGW 光纜和ADSS 光纜在中低壓電網(wǎng)中無法解決的問題，很好地實現(xiàn)了中低壓電網(wǎng)的通信問題。觀念的創(chuàng)新、技術的創(chuàng)新與進步對電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行有很重要的、不可替代的作用，相信隨著電網(wǎng)的發(fā)展，OPPC光纜這種新技術將會在全省得到廣泛的推廣，為電網(wǎng)的調(diào)度、電網(wǎng)自動化控制、商業(yè)化運營以及實現(xiàn)電力企業(yè)的現(xiàn)代化管理服務。