CN102915805B - 耐雷击光纤复合架空地线 - Google Patents
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Abstract
本发明的耐雷击光纤复合架空地线，包括铝包钢线和用不锈钢管作套管的光单元，所述光单元包括光纤，所述光纤位于不锈钢管内，所述铝包钢线和光单元形成层绞式结构，所述铝包钢线包括铝包钢线一、铝包钢线二、铝包钢线三，所述层绞式结构包括中心层、第一层、第二层，所述中心层有一根铝包钢线一，所述第一层由铝包钢线二和光单元组成，所述第二层有十一根铝包钢线三。耐雷击光纤复合架空地线主要用于电力系统光纤通信网络的建设，兼具避雷分流的功能和光纤通讯等功能，并且具有良好的抗雷击性能，能够适用高雷暴地区。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤复合架空地线，特别是一种耐雷击光纤复合架空地线。
背景技术
架空地线是保护架空输电线路免遭雷闪袭击的装置。又称避雷线。输电线路跨越广阔的地域，在雷雨季节容易遭受雷击而引起送电中断，成为电力系统中发生停电事故的主要原因之一。安装架空地线可以减少雷害事故，提高线路运行的安全性。架空地线是高压输电线路结构的重要组成部分。高压及超高压变电所占地面积广，要求防直击雷的区域大，安装避雷针会有困难，因而有时也采用架空地线保护，架空地线都是架设在被保护的导线上方并通过杆塔接地。在线路上方出现雷云对地面放电时，雷闪容易首先击中架空地线，使雷电流进入大地，以保护导线正常送电。同时，架空地线还有电磁屏蔽作用，当线路附近雷云对地面放电时，可以降低在导线上引起的雷电感应电压。
光纤复合架空地线兼具架空地线的避雷分流的功能和光纤通讯等功能，随着电力系统光纤通信网络的建设，光纤复合架空地线以其先进的制造技术和良好的可靠性而得到大规模的应用，雷击造成光纤复合架空地线断股的情况也越来越多，而光纤复合架空地线的抗雷击性能与其结构有很大的关系。
光纤复合架空地线中的外层金属线常采用铝合金线，铝合金的熔点较低，在受到雷击时容易烧断，采用这种结构的抗雷击性能不佳，在高雷暴地区容易造成外层铝合金线断股，影响光纤复合架空地线的使用,对特高压输电线路以及电力通讯构成了严重威胁，其常采用1+6+12的绞合方式，即中心层为一根铝包钢线线，第一层为铝包钢线和光单元共同组成六根、第二层为十二根铝合金线，第一层绞合包覆在中心层上，第二层绞合包覆在第一层上；由于绞合时需要保证不松股同时不能太紧，当光单元相同的情况下，采用这种结构方式时第二层的铝合金线直径较小，因此电阻较大，受到雷击的时候，会有较大的电流流过铝合金线，从而产生很大的热量，同时铝合金线的抗拉强度和熔点相对于铝包钢线更低，在频繁受到雷击的时候，会导致最外层铝合金线老化甚至熔化，影响光纤复合架空地线的使用,对特高压输电线路以及电力通讯构成了严重威胁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗雷击性能良好的耐雷击光纤复合架空地线。
为了实现本发明的目的，采取的技术方案是：一种耐雷击光纤复合架空地线，包括用不锈钢管作套管的光单元，所述光单元包括光纤，所述光纤位于不锈钢管内，还包括铝包钢线，所述铝包钢线和光单元形成层绞式结构，所述铝包钢线包括铝包钢线一、铝包钢线二、铝包钢线三，所述层绞式结构包括中心层、第一层、第二层，所述中心层有一根铝包钢线一，所述第一层包括铝包钢线二和光单元，所述第二层包括铝包钢线三。
铝包钢线相对于一般采用的铝合金线具有更高的抗拉强度和熔点，光纤在安装过程需要承受一定大小的拉力，更高的抗拉强度能更好的保护光纤，更高的熔点，有更好的抗雷击性能，能在高雷暴地区使用，保证了电力通讯的正常运行；光纤复合架空地线的结构对其自身的耐雷击性能具有很大的影响，采用层绞式的结构，可以使光单元中的光纤具有合适的余长，具有更强的抗拉性能，三层的结构设计是综合经济和耐雷击性能的最优选择，层数越多，其成本越高，重量越重，产生的张力越大，增加了杆塔的承载负荷，并且与另一根分流地线不匹配还会造成杆塔受力不均引起倒塔现象，在生产和安装时也不方便；层数太少，对于层绞结构的光单元就会暴露在最外层，耐雷击的性能不佳，不能满足高雷暴地区的使用。
下面对技术方案进一步说明：
在其中一个实施例中，所述第二层铝包钢线三为十一根。十一根的外层铝包钢线相对于常用的十二根直径更大，耐雷击性能更佳，能起到更好的保护作用。
在其中一个实施例中，所述第一层包括五根铝包钢线二和一根光单元。这种设计结构简单，性能良好。
在其中一个实施例中，所述第一层包括四根铝包钢线二和两根光单元。这种设计结构简单，性能良好。
在其中一个实施例中，所述光单元相对于中心层对称分布。由于铝包钢线在绞合到光单元上时，光单元需要承受一定大小的力，对称分布生产时能更好的保护光单元，使光单元受力更加均匀，生产时更加简单、快速。
在其中一个实施例中，所述第一层包括三根铝包钢线二和三根光单元，所述光单元与所述铝包钢线二交叉分布。这种设计结构简单，性能良好。
在其中一个实施例中，所述铝包钢线三直径为3.4毫米。铝包钢线的直径为3.4毫米是综合成本和耐雷击性能综合考虑的最优选择，直径为3.4毫米的铝包钢线耐雷击性能优良，成本较低，并且能保证整个光纤复合架空地线结构紧凑；关于各层绞线直径大小，在标准GB/T 1179-2008中进行了规定，必须满足标准中相关要求，不能随意确定外层铝包钢线的直径，如果太大还会导致外层股线绞和不紧密甚至松股现象，影响光纤复合架空地线的使用,因此铝包钢线直径也不宜过大。综合分析耐雷性能、成本以及保证光纤复合架空地线不松股，铝包钢线三的直径选为3.4毫米。
在其中一个实施例中，所述光单元直径为2.9毫米，所述的铝包钢线二直径为3.0毫米，所述的铝包钢线一直径为3.1毫米。光单元包括36芯G652光纤、12芯G655光纤，2.9毫米的直径能充分容纳光纤同时能很好的和铝包钢线绞合紧凑，略小于同层铝包钢线直径可以使光单元免受铝包钢线挤压，铝包钢线二直径为3.0毫米能很好的和光单元以及铝包钢线三绞合。
在其中一个实施例中，所述中心层铝包钢线一直径为3.1毫米，光单元直径为2.9毫米，第一层铝包钢线二直径为3.0毫米，第二层铝包钢线三直径为3.4毫米。这几种尺寸配合使用时的光纤复合架空地线结构紧凑，满足GB/T 1179-2008标准的要求，并且对该光纤复合架空地线按照DL/T 832-2003电力行标进行了耐雷击试验时，外层单丝均未断股，光纤无附加衰减，说明具有较好的耐雷击性能。
本发明的优点是：
铝包钢线相对于一般采用的铝合金线具有更高的抗拉强度和熔点，光纤在安装过程需要承受一定大小的拉力，更高的抗拉强度能更好的保护光纤，并在雷电流熔蚀OPGW（光纤复合架空地线）表面后，股线机械性能下降时不易在外力作用下断股，同时更高的熔点，可以避免雷电的高温直接熔化OPGW（光纤复合架空地线）股线，因此具有更好的抗雷击性能，能在高雷暴地区使用，保证了电力通讯的正常运行；光纤复合架空地线的结构对其自身的耐雷击性能具有很大的影响，采用层绞式的结构，光纤余长调节范围大，不易发生应变，具有更强的抗拉性能，三层的结构设计是综合经济和耐雷击性能的最优选择，层数越多，其成本越高，重量越重，产生的张力越大，增加了杆塔的承重负荷，并且与另一根分流地线不匹配还会造成杆塔受力不均引起倒塔现象，在生产和安装时也不方便；层数太少，对于层绞结构的光单元就会暴露在最外层，耐雷击的性能不佳，不能满足高雷暴地区的使用。
所述中心层铝包钢线一直径为3.1毫米，光单元直径为2.9毫米，第一层铝包钢线二直径为3.0毫米，第二层铝包钢线三直径为3.4毫米，这种组合耐雷击性能较好，并且能保证整个光纤复合架空地线结构紧凑。
附图说明
图1是本发明耐雷击光纤复合架空地线实施例1的结构示意图；
图2是本发明耐雷击光纤复合架空地线实施例2的结构示意图；
图3是本发明耐雷击光纤复合架空地线实施例3的结构示意图。
附图标记说明：
1.光单元，11.光纤，12.不锈钢管，21.铝包钢线一，22.铝包钢线二，23.铝包钢线三，231.铝层,232.钢丝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
实施例1：
参阅图1，一种耐雷击光纤复合架空地线，包括用不锈钢管12作套管的光单元1、铝包钢线，所述光单元1包括光纤11，所述光纤11位于不锈钢管12内，所述铝包钢线和光单元1形成层绞式结构，所述层绞式结构包括中心层、第一层、第二层，所述中心层有一根铝包钢线一21，所述第一层包括铝包钢线二22和光单元1，分为四根铝包钢线二22和两根光单元1，所述光单元1相对于中心层对称分布，所述第二层包括铝包钢线三23，所述第二层铝包钢线三23为十一根，铝包钢线由铝层231和钢丝232组成，所述第一层绞合包覆在中心层上，所述第二层绞合包覆在第一层上，它还可以增加到第n层，n为整数且大于等于三，之后的每一层都绞合包覆在前一层上。
如图1所示，所述铝包钢线三的直径为3.4毫米（大于3.0毫米），铝包钢线一的直径为3.1毫米，铝包钢线二的直径为3.0毫米，光单元的直径为2.9毫米。
光纤复合架空地线的直径为15.9毫米，承载截面积136.0 平方毫米，标称抗拉强度（RTS）为90.1kN，单位重量为708kg/km，杨氏模量为113.792kN/mm2；热膨胀系数15.1×10-6/℃，20℃直流电阻0.328Ω/km，短路电流（0.25s, 40℃-200℃）24.74kA，短路电流容量153.0kA2s。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例一不同的地方在于，所述第一层包括五根铝包钢线二22和一根光单元1。
实施例3：
如图3所示，本实施例与实施例1、实施例2不同的地方在于，所述第一层包括三根铝包钢线二22和三根光单元1组成，所述光单元1与所述铝包钢线二22交叉分布。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (2)
1.一种耐雷击光纤复合架空地线，包括用不锈钢管作套管的光单元，所述光单元包括光纤，所述光纤位于不锈钢管内，其特征在于：还包括铝包钢线，所述铝包钢线和光单元形成层绞式结构，所述铝包钢线包括铝包钢线一、铝包钢线二、铝包钢线三，所述层绞式结构包括中心层、第一层、第二层，所述中心层有一根铝包钢线一，所述第一层包括铝包钢线二和光单元，所述第二层包括铝包钢线三；
所述第一层包括四根铝包钢线二和两根光单元，所述第二层铝包钢线三为十一根，所述光单元相对于中心层对称分布；
所述光单元直径为2.9毫米，所述的铝包钢线一直径为3.1毫米，所述的铝包钢线二直径为3.0毫米，所述铝包钢线三直径为3.4毫米；
所述光纤复合架空地线的直径为15.9毫米，承载截面积136.0平方毫米，标称抗拉强度(RTS)为90.1kN，单位重量为708kg/km，杨氏模量为113.792kN/mm2；热膨胀系数15.1×10-6/℃，20℃直流电阻0.328Ω/km。
2.一种耐雷击光纤复合架空地线，包括用不锈钢管作套管的光单元，所述光单元包括光纤，所述光纤位于不锈钢管内，其特征在于：还包括铝包钢线，所述铝包钢线和光单元形成层绞式结构，所述铝包钢线包括铝包钢线一、铝包钢线二、铝包钢线三，所述层绞式结构包括中心层、第一层、第二层，所述中心层有一根铝包钢线一，所述第一层包括铝包钢线二和光单元，所述第二层包括铝包钢线三；
所述第一层为三根铝包钢线二和三根光单元组成，所述第二层铝包钢线三为十一根，所述光单元与所述铝包钢线二交替分布；
所述光单元直径为2.9毫米，所述的铝包钢线一直径为3.1毫米，所述的铝包钢线二直径为3.0毫米，所述铝包钢线三直径为3.4毫米；
所述光纤复合架空地线的直径为15.9毫米，承载截面积136.0平方毫米，标称抗拉强度(RTS)为90.1kN，单位重量为708kg/km，杨氏模量为113.792kN/mm2；热膨胀系数15.1×10-6/℃，20℃直流电阻0.328Ω/km。
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