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摘要：光纤复合架空地线（OPGW）是由输电线路架空地线与光纤复合而成，兼具地线防雷和通信的功能。文章主要对输电线路光纤复合架空地线接地方式进行了简要分析，以供参考。
关键词：输电线路；架空地线；特点；方式
光纤复合架空地线（OPGW）不但兼具地线和光缆的双重功能，而且还能有效提高电力杆塔的利用效率，节省电力建设的投资。OPGW作为高压输电线路的屏蔽线、防雷线和通信线，不但能对电力导线抗雷闪放电提供保护，而且能在高压输电线路发生短路故障时起屏蔽作用，减少短路电流对电网和通信网的干扰和负面影响。光纤复合架空地线目前所采用的接地方式均为逐塔接地。在线路运行中,逐塔接地的OPGW中将有感应电流流过,从而产生一定的电能损耗。在整个线路工程全寿命使用期间,OPGW所消耗的总电能很大。因此,本文重点分析了分段绝缘单点接地方式,对建设“节能型、环保型”输电线路具有积极意义。
1架空地线概述
架空地线装设在导线上方，且直接接地，作为防雷保护之用，以减少雷击导线的机会，提高线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率，保证线路安全送电。架空线路距离长，且暴露在旷野之中，遭受雷击的机会较多，应根据网路的电压等级、负荷的重要性，以及所经地段雷电日的多少和投资情况，可沿全线或仅在变电所进、出线段装设架空地线。
雷电是客观的自然现象，是无法防止的。架空地线的工作原理和避雷针是一样的，它是架设在架空线路上方的金属导线，并接地良好。它能有效地将雷电的放电引入大地。当架空线路遇到雷击时，可能打在线缆上，也可能打在电杆上。雷击线缆时，在线缆上将产生远高于线路电压的所谓“过电压”。而避雷线可以保护住线缆，使雷尽量落在避雷线上，并通过电杆上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流流入大地。在雷击不严重的110千伏及较低电压的线路上，通常仅在靠近变电所两公里左右范围内装设架空地线，作为变电所进线的防雷措施。架空地线一般使用镀锌钢绞线架设，常用的截面是25、35、50、70平方毫米。导线的截面越大，使用的架空地线截面也越大。
2光纤复合架空地线的结构特点
OPGW是由含光纤的缆芯和绞合的金属线材组成的。其中光纤是非电磁材料，利用纤芯和包层两种材料折射率的大小差异，使光能在光导纤维中传输。光纤回路所传输的信号是光信号，具有不受外界电磁干扰和危害的优越特性。光纤通信系统具有传输损耗低、信息容量大、传输距离长、保密性强等优点，是当今最先进可靠的通信方式。光缆外面绞合的金属线材可以使光缆更为可靠、稳定、牢固，不但起到保护光纤的作用，而且具有与传统的普通地线几乎一致的机械特性和电气特性，能提供相应的机械强度，承载流过的短路电流。采用OPGW，相当于架设了一根良导体架空地线，可以收到减少输电线潜供电流、降低工频过电压、改善电力线对通信线的干扰及危险影响等多方面的效益。由于光纤具有抗电磁干扰、自重轻等特点，它可以安装在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题。无论是新装还是改装，OPGW都不会增加铁塔的负荷，而且可以保持现有档距，非常适合应用在高压输电线路上。因而，OPGW具有可靠性较高、机械性能优越、成本较低等显著特点，这种技术在新敷设或更换现有地线时采用尤其合适和经济。目前国际上已公认基于OPGW的通信方式是电力系统最有发展前途的通信手段之一，它开辟了电力系统应用光纤通信技术的新领域。
3光纤复合架空地线的接地方式概述
3.1接地方式
从输电线路设计的角度来说，OPGW可以看成是具有通信功能的地线，故其运行方式上主要有逐基接地、分段绝缘单点接地、全绝缘3种方式。逐基接地方式在技术上最为成熟，也是目前工程上最为通行的做法。分段绝缘单点接地方式相关研究较多，但目前工程应用较少，在特高压交直流线路中的个别标段中有所体现，根据接地点位置的不同，有3种工程实施方案：1）接续塔一侧接地，另一侧绝缘；2）接续塔两侧全绝缘，中间直线塔接地；3）一端接续塔两侧全接地，另一端接续塔两侧全部绝缘。全绝缘方式又可分为：全线经放电间隙接地的全绝缘方式，以及全线首末两端接地其余经放电间隙接地的全绝缘单点接地运行方式。全绝缘运行方式受到的限制较多，不推荐在长距离输电线路中使用，OPGW经带放电间隙绝缘子接地的分段绝缘、单点接地运行方式能够有效减小地线环流和电能损耗，是今后高电压等级输电线路地线运行方式的发展趋势。
3.2分段绝缘、单点接地方式
带放电间隙的绝缘子（悬垂、耐张）、绝缘引下线夹和高压隔离绝缘光缆接续盒、绝缘余缆架，再辅以常规的金具，OPGW就可以实现分段绝缘单点接地的运行方式。
（1）带有放电间隙的地线绝缘子。串接在悬垂、耐张金具中，正常运行时应能实现OPGW与铁塔挂点的绝缘并能承受电磁感应电压，在雷击地线或者短路故障时，可以通过放电间隙放电，将大电流经铁塔引入大地。合适的放电间隙应根据OPGW上感应的电压的续流熄弧条件和继电保护的动作条件确定。从运行可靠性角度考虑，由于玻璃绝缘子具有“零值自爆”特性，方便观测，因此地线绝缘子选型时建议使用双联带放电间隙的玻璃绝缘子。
（2）绝缘引下线夹。绝缘余缆架将OPGW与铁塔绝缘引下进行OPGW的接续。和普通引下线夹的作用基本一致，只是绝缘引下线夹在引下OPGW是保证其与塔身绝缘，能够承受线路正常运行以及雷击或者故障时OPGW上的感应电压。绝缘余缆架将多余的OPGW光缆悬挂在杆塔上，以备后期维护检测使用，通过绝缘子、十字支撑平台、S形塔用夹具与塔身固定，实现OPGW在接续后与塔身的绝缘。
（3）绝缘光缆接续盒。一旦OPGW光缆盘长超过6km，将对施工带来很大难度，而OPGW光缆要保持光信号的连续性，因此不可避免存在接续的问题。绝缘光缆接续盒将两根OPGW光缆在电气隔离的基础上进行光纤接续，它是实现OPGW分段绝缘单点接地运行方式的关键设备，从实现方式上有两种：一是，与目前正在应用的光纤复合架空相线（OPPC）的光缆终端接续盒作用原理相似，可以直接利用35kVOPPC光缆终端接续盒与户外支柱绝缘子组合或者经过简单改造来满足要求；二是，由OPGW接续上盒、隔离绝缘子、OPGW接续下盒、绝缘子内置光纤组成的高压隔离绝缘光纤接续盒与户外支柱绝缘子配合，通过自带的隔离绝缘子实现上下两侧的OPGW电气隔离，并通过绝缘子的内置光纤连通两侧的光缆，实现光信号的连续。需要指出的是，为避免电气配合不当引起的OPGW熔损，绝缘光缆接续盒在保持对塔身绝缘的同时，还要与上下侧的OPGW光缆电位保持一致。
结束语
相比于其他接地方式，OPGW光缆采用分段绝缘、单点接地方式可大幅降低电能损耗，但目前绝缘附件价格较高，且运行维护时，需要采取防触电防护措施，在一定程度上增加了投资和运行维护难度，经全寿命周期计算比较，推荐在500kV及以上电压等级输电线路中，OPGW采用分段绝缘、单点接地方式。此外，随着电网的建设，新建变电站引起的线路开断和运行方式的变化，有可能导致绝缘子放电间隙的整定值不再适合，以及绝缘附件绝缘特性变化的检测都是下一步工作中需要关注的。
参考文献：
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