浅析一起变电站OPGW光缆熔断案例

摘要：OPGW光缆是目前架空输电线路中的重要组成部分，但由于各种原因，OPGW光缆在变电站进站接地部分存在安全隐患，曾出现光缆遭受雷击、短路电流或者由于接地不良导致外铝绞线断股，甚至是内部光缆熔断事故，严重影响电网的安全运行。本文主要对一起OPGW光缆在进入变电站时存在与避雷线虚接，导致持续放电熔断案例进行分析，并提出解决措施。 关键词：OPGW光缆；熔断；接地不良；解决措施 前言：

某站在与调度开展日常业务联系时，发现调度电话无法使用，后经多专业的排查，发现在主控楼楼顶处OPGW光缆与避雷线发生虚接间隙放电，由于持续时间长导致内部光缆出现一定数量的芯开始熔断，继而影响个别通道出现中断现象。 一、OPGW光缆结构及原理

在分析异常前，让我们先简单了解下OPGW光缆的结构及原理。

OPGW(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)是光纤复合架空地线的简称，主要应用于电力系统通信，它的作用有地线作用和光缆作用。35～500 kV高压电力线都有保护地线，在OPGW光缆出现之前，地线的作用只有一个，就是在电力系统发生故障时，特别是遭到雷击时，提供短路电流的接地通路。随着光缆技术发展， 越来越多的国家利用这种高可靠、长寿命的电力架空地线进行复合光纤，制造出光纤复合架空地线( OPGW )， 使这种电力系统特有的具有高可靠、长寿命架空地线既可起到地线的作用，同时复合光纤后，又为电力系统或其他通信提供高品质、大容量的光纤通信通道。

目前使用的OPGW光缆的结构种类较多, 不同的结构 其材料组成也不一样, OPGW光缆主要由光纤、光单元、金属绞丝等结构构成。在实际应用中, 光纤不可能单独使用, 往往是多根光纤绞合在一起, 组成光单元, 目前OPGW的光纤芯数在逐步增多, 已从8芯、12芯逐步发展到24芯、36芯、48芯, 最大芯数可达144芯，本次事件中使用的光缆为24芯，结构如图1。OPGW光缆为了和地线相匹配, 必然要用金属绞丝, 金属绞丝的主要作用是为OPGW提供抗拉强度,避免光纤受力；同时由于金属具有导电性,为系统故障或受到雷击时提供短路电流通路,在一定程度上保护光单元。

图1：放电位置

（OPGW直接通过铁丝绑扎在楼顶避雷线上）

图2：OPGW与避雷线搭接位置放电 二、原因分析：

OPGW要实现光缆的功能，一定要从变电站龙门架处引下，通过与构架固定经过余缆架、接线箱，并转非金属光缆进人通信机房，实现强弱电隔离。本文案例涉及变电站为110kVGIS室内终端站，光缆从高压线路铁塔直接跳通至主控楼墙体固定，再接至主控楼楼顶余缆架、接线盒，然后转非金属光缆进入通信机房。经现场检查，本次OPGW光缆熔断问题就是出在进站OPGW至变电站主控楼楼顶接线盒之间。OPGW光缆从墙体固定位置跳转余缆架时，直接搭接在楼顶女儿墙上面的避雷线上跨过（如图1），并且之间没有任何的绝缘支撑，因此，导致OPGW光缆直接与避雷线接触，也正是这种不规范的接线方式导致两者之间非正

常接地处于似绝缘又非绝缘状态。再进一步检查时，发现在OPGW光缆与主控楼墙体固定处虽有通过绝缘子悬挂，但并没有任何接地措施。正常运行情况下，雷电、短路、操作等原因在OPGW引下线上会出现两类感应电压和电流：雷电、短路、操作等原因下的短时感应电压电流和正常运行状态下的三相不平衡产生的长期感应电压电流。因此，在OPGW与避雷线接触点长期接触不良，接触电阻相对比较大，上述的短时感应电流较大，电流流过接触点会产生热量，可局部烧熔OPGW的铝线（如图2）；而长时感应电流虽然较小，但是作用时间长，连续作用，会持续引起OPGW的烧熔，使烧伤部分扩大，直接导致内部光纤多数量芯熔断。

在OPGW进站的变电站中，当OPGW不接门架也不接变电站的地，即在柱上（或建筑物上）悬空时，由于各种过电压的随时出现，将在OPGW和门架（或建筑物金属部件）之间的间隙上产生过电压，若此间隙过小，在过电压作用下，将发生击穿放电，当间隙击穿后，由于线路对OPGW和避雷线之间分布电容的续流作用（此电流大小随线路的长短和间距变化，通常可达10A以上)，即使此时过电压已经消除，电弧通道也将在电容电流作用下持续燃烧，造成OPGW断股，甚至完全烧断。根据上述论述，基本确定主控楼楼顶处OPGW光缆与避雷线发生虚接间隙放电，因持续时间较长，导致内部部分芯出现了熔断情况，因而影响到部分通讯业务，在发现之前，暂时还没有影响到110kV线路光纤保护通道通讯，但必须立即处理，防止放电现象继续扩大，继而影响到整个站的通讯，导致设备被迫停运的严重后果。 三、解决措施

通过查阅相关输变电工程标准工艺规定中，有明确规定如下：为了使OPGW起到短路电流分流与雷电导流接地的作用，一般将接地线一端通过并沟线夹于OPGW连接，另一端通过接地端子螺栓与塔材上预留孔洞链接（若现场无预留孔洞可使用电钻打洞或使用电焊机将螺栓焊接至塔材上）。OPGW的接地均应通过并沟线夹进行接地。变电站OPGW引下卡具必须采用绝缘型，余缆架和接线盒的抱箍应通过绝缘胶垫与构架绝缘。在门架顶部和光缆接线盒上方300mm处，用并线沟分别将OPGW直接接地。

根据标准要求及现场情况评估，确定必须立即采取措施消除隐患。由于该站110kV线路均在运行状态，接线方式为线变组，并且发生故障的OPGW光缆所在的110kV线路T接带2台主变运行，不具备立即停电配合光缆缺陷处理，因此，现场人员经过多方面的风险评估及当天天气情况，制定出详细的带电解决方案，并报调度经同意后执行。

1.申请退出发生故障的OPGW光缆所在的110kV线路重合闸，防止处理过程中，线路故障重合对现场人员人身安全带来隐患； 2.处理前，处理人员须穿绝缘手套和绝缘靴；

3.先在OPGW光缆临时接一地线与变电站地网相连，确保处理前OPGW光缆在变电站内有可靠接地；

4.拆除OPGW与地网绑扎的铁丝；

5.将接地线一端通过并沟线夹于OPGW连接，另一端通过接地端子螺栓与变电站地网可靠连接（如图3）；

6.安装OPGW光缆绝缘支架，避免与避雷线直接触碰（如图4）； 7.拆除临时接地线；

经过紧急处理后，彻底消除放电现象，但OPGW光缆在此之前已经熔断8芯

的问题，还需后续重新制定方案，申请110kV线路停电配合处理。

图3：安装OPGW并沟 图4：在与避雷线跨接位置安 线夹及永久接地线 装绝缘支架，避免直接接触 四、结论

通过对案例的分析和思考，总结出可能导致变电站内OPGW光缆出现问题的几种情况：

1.OPGW光缆和构架处于“似接非接”状态是OPGW光缆烧熔断股的基本条件； 2.正常运行条件下变电站OPGW光缆引下线未良好接地是烧熔断股的必要条件；

3.雷电过电压或在接地故障情况下，在变电站OPGW光缆引下线与构架之间将会产生的高电压是引起烧熔断股的触发因素；

4.正常运行条件下感应电压和电流是引起烧融断股的持续作用因素。

因此，提醒我们在设备安装、验收、运维过程中，需要特别关注OPGW光缆接地和固定，以及在特殊天气下的运行情况。在新建变电站验收OPGW光缆时，需要熟悉掌握相关标准，重点验收OPGW光缆是否可靠接地，防止有虚接在接地网或者与构架等物体距离过近，造成间隙放电等情况。另外在OPGW光缆出现异常后，需重点关注运行设备是否受到影响，并及时将情况向调度汇报，便于采取快速制定解决方案。 参考文献

[1]陈晨阳 浅析OPGW光缆进站的接地和固定，电力技术 2015出版

[2]李新华 有关OPGW光缆进站光缆接地问题的讨论， 科技信息电力与能源 2013 第25期出版

[3]Q/GDW-2008 110kV-750kV架空输电线路设计技术规范【S】2008. [4]李青、梁军 光纤复合接地电缆断股事故原因分析 华北电力技术 2006