输电线路OPGW光缆兼做地线的热稳定计算

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1、输电线路OPGW光缆兼做地线的热稳定计算李玉蛟广东天能电力设计有限公司【摘要】随着电力行业的发展，为满足电力生产调度、电力系统自动化的需求，OPGW光缆（OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire）因为其较高的可靠性、优越的机械性能、较低的成本等显著特点，在工程中得以广泛应用。本文结合工程实例，就OPGW光缆兼做地线时的热稳定性计算进行讨论。【关键词】OPGW短路电流电流分流阻抗（正文）OPGW光缆（OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire），又称光

2、纤架空复合地线，目前广泛应用于架空输电线路设计中，在使用OPGW光缆兼做地线时，除了要满足光纤通信条件、线路的机械和电气方面的要求外，为避免电力系统发生单相接地短路时的故障电流通过OPGW而产生过高的温升导致OPGW的光纤过热损坏，须考虑OPGW及与之并联的另一侧普通地线的电流分流情况，通过热稳定计算来确定OPGW及另一根地线的型号。下面结合工程实例，对热稳定计算进行详细剖析。由我院设计的“110千伏茅湾输变电工程”，其接入系统如下：根据通信专业的的提资要求，需要在220kV榄州站——110kV茅湾站、110kV大洲站——

3、110kV茅湾站各新建一根36芯OPGW通信光缆兼做地线，另外，220kV榄州站——110kV大金线解口段新建一根24芯OPGW通信光缆备用。原110kV大金线已有一根12芯OPGW通信光缆，因此解口后地线组合情况如下表：耐张段地线型式榄州站——J1036芯OPGW+24芯OPGWJ10——解口点124芯OPGW+普通地线J10——茅湾站36芯OPGW+普通地线茅湾站——解口点236芯OPGW+普通地线解口点2——大洲站36芯OPGW+12芯OPGW根据以上地线分布情况，需要分别对每一段地线进行热稳定性校验，为节约篇幅，本

4、文仅对具有典型意义的茅湾站—解口点2段进行计算论述。1、短路电流持续时间的选取目前OPGW短路电流持续时间的取值主要有两种思路。第一种是按系统单相短路故障后，主保护动作，短路切除，按要求进行重合闸，由于故障未消除，重合闸不成功，主保护再次动作。这样短路电流持续等效时间包括了保护动作时间、通道延时、断路器动作时间、重合闸及保护再次动作时间和短路电流的非周期分量的等值时间，综合取值为0.25~0.5s。第二种是按系统出现短路故障后，主保护不动作，由失灵保护动作，不考虑重合闸与短路电流的非周期分量，综合取值仍然是0.25~0.5

5、s。以上两种思路第一种考虑了重合闸与短路电流的非周期分量的等值时间，但未考虑主保护不动作这一可能；后一种思路考虑了主保护不动作这一可能，假设了重合闸成功，忽略了短路电流的非周期分量的等值时间。两种思路都未按线路最严重的故障情况对OPGW短路热稳定能力进行校验，但设计取值基本一致。从实际工程意义上来说，目前国内主要线路均采用微机保护，主保护不动作几率极低，可不予考虑；但自动重合闸和非周期分量均是实际工程中不容忽视的因素。近期国内线路工程的OPGW设计广泛采用0.25~0.5s的短路电流持续时间进行计算，运行情况良好。本工程取

6、t=0.5s。2、地线允许短路电流的计算根据系统提资，榄州站110kV母线单相短路电流为12.06kA，茅湾站母线单相短路电流为9.46kA，大洲站母线单相短路电流为3.46kA。因此计算茅湾站—解口点2时，选取单相短路电流为9.46kA。该段光缆及地线选型拟在中国南方电网有限责任公设备及通信设备框架招标中选择OPGW-36B1-79[77.0;54.0]型36芯OPGW光缆，线路另一侧选取JLB40－80铝包钢绞线，查得OPGW光缆参数其单根短路电流容量为54kA²s。按短路电流持续时间按0.5S考虑，可计算其允许短路电

7、流为10.39kA（目前OPGW光缆参数均提供短路电流容量，因此仅仅根据短路电流持续时间，通过C=I²t即可求得该光缆允许短路电流，而不在需要通过允许电流计算公式计算）。JLB40－80铝包钢绞线的短路电流按短路热稳定允许电流计算公式1-1计算：式1-1：式中：I—地线验算短路热稳定允许电流，A；C—载流部分热容量，cal／℃／m；C=S×D×A—载流部20℃时的电阻温度系数，1/℃；—载流部20℃时的电阻，/m；T—计算短路热稳定的时间，s；—地线初始温度，℃；一般取40℃。—地线短路热稳定允许温度，℃，对钢绞线为400

8、℃,铝包钢绞线为300℃,钢芯铝绞线为200℃；S—比热，卡/（℃kg）D-密度，kg/m³A-导体截面，m²有关材料的物理参数如下：铝钢铝合金铝包钢比热卡/（℃kg）222116.5222密度kg/m³270378002700电阻率欧姆28.264*10-9192*10-932.8*10-9查YB/T