摘要：ADSS光纜與導線在溫度和外荷載方面的弧垂特性截然相反，是ADSS電力光纜應用中的一大問題。針對這一情況，分析了ADSS光纜的弧垂特性，并對ADSS光纜平均運行應力的確定、安全系數的選取、最大垂直弧垂氣象條件的判定、塑性伸長處理等幾方面問題分別進行了探討，提出了自己的觀點。同時，歸納總結了“倒推法”這種具體可行的ADSS光纜應力弧垂計算方法。
　　
　　電力通信已成為電網安全生產和管理現代化的重要手段，電力系統安全穩定和電網管理現代化對電力通信的要求越來越高。其中ADSS光纜作為電力通信重要的信息載體，能夠滿足傳輸信息高速化、高容量、低誤碼、安全化的需要。
　　ADSS光纜具有在220kV及以下線路架設方便快捷、節約大量時間及費用，不需要主線路停電，可以短距離的管道直埋，不涉及防雷等優點。目前在電網中已經大規模推廣使用。
　　但ADSS光纜在電網普遍應用畢竟只有十幾年的時間，目前對ADSS光纜設計中存在的問題認識不足，積累的經驗不多。為此，筆者針對ADSS光纜設計中存在爭議較多的應力弧垂計算問題，將積累的一些經驗在此分享，以期拋磚引玉，共同提高ADSS光纜的應用水準。
　　一、ADSS光纜的弧垂特性
　　ADSS光纜與金屬導線相比較，具有兩個不同的特性：由于ADSS光纜為整體無金屬結構，特別是由于芳綸的使用，導致ADSS具有對溫度變化不敏感的特性；另外，與金屬導線相比，由于自重很輕，而外徑卻相對較大，導致ADSS光纜具有對外負荷特別敏感的特性。ADSS光纜與導線在溫度和外荷載方面的弧垂特性截然相反。也就是說導線的弧垂對溫度變化較為敏感，對外荷載變化較為遲鈍；而ADSS的弧垂對溫度變化極為遲鈍，對外荷載變化極為敏感。
　　從彈性模量及熱膨脹系數等差異導致的ADSS光纜與導線弧垂特性不一致，是ADSS光纜應用中的一大問題。下面我們談談在這種情況下ADSS光纜的應力弧垂如何計算。
　　二、ADSS光纜的力學計算
　　ADSS光纜由于懸掛于桿塔身部，因此ADSS的弧垂和應力的選擇應根據光纜對地距離的要求，以及弧垂不小于桿塔上導線弧垂的原則來確定，同時ADSS的設計安全系數應大于導線的設計安全系數。
　　1.ADSS光纜平均運行應力的確定
　　為了防止光纜振動的危害，需要對光纜的平均運行應力有一個限制。根據送電線路設計規程規定，當有防振措施的情況下，光纜的平均應力不得超過瞬時破壞應力的25%。
　　同時，光纖的壽命與安裝時的張力值是成反比關系的。我們在ADSS光纜的平均運行應力（也可等效于安裝張力）的選取時，考慮到安裝后的張力與光纜壽命的反比，為更有效的提高ADSS光纜的使用年限，降低光纜的疲勞系數，可以適當把光纜的安全系數增大，光纜的安裝張力取值在合適的范圍。目前有相當的ADSS光纜設計中，只考慮不恰當的跨越指標，光纜設計的安裝弧垂小，光纜的安裝張力超過光纜額定抗拉強度的20%以上，這是沒有考慮光纜的特性及材料，殊不知會降低光纜的使用壽命。在這里，建議平均運行應力取ADSS光纜瞬時破壞應力的16%為宜（ADSS光纜受平均運行應力控制時的弧垂遠小于導線，對跨越物的安全距離完全能夠滿足）。
　　2.ADSS光纜安全系數的選取
　　參照《110-500kV架空送電線路設計技術規程》規定：導線和地線的設計安全系數不應小于2.5。
　　ADSS的力值指標中，最大允許抗拉強度（MOTS）與極限特殊應力（UES）的意義要遠大于標稱抗拉強度（RTS）的意義：最大允許抗拉強度（MOTS）是指在設計極限惡劣氣象條件下，光纜中的光纖余長開始被吃掉并有應變值，光纖的衰減也開始急劇增加時的張力值，MOTS約為RTS的40%；極限特殊應力（UES）是指光纖受力，但在解除應力后光纖可恢復，不影響光纜使用壽命的極限值，UES約為RTS的70%。光纜受力超過UES，光纜中的光纖即有可能發生斷裂。
　　ADSS光纜不同于OPGW在電力線路上還有地線功能，光纖斷裂ADSS也失去了的功能；因此ADSS光纜安全系數選取時要充分考慮MOTS和UES這兩個參數的重要性。首先，我們要保證ADSS光纜在極限惡劣氣象條件下的最大受力不超過MOTS，即保證安全系數k>RTS/MOTS=2.5；其次，當安全系數取值為2.5時，對于ADSS而言，由于光纜受力超過UES（70%RTS）光纖即有可能斷裂，因此此時ADSS的實際安全系數（相對于ADSS的功能而言）只有2.5×70%=1.75。要保證ADSS的實際安全系數（相對于ADSS的功能而言）大于2.5，安全系數的取值應為2.5/0.7=3.57。
　　因此，在ADSS光纜安全系數的選取時，應適當把的安全系數適當增大。以上論述只是說明ADSS與導線安全系數意義上的不同，實際設計中并不要求ADSS安全系數的取值必須大于3.57，只要大于2.5就可以了。由于各廠家生產的ADSS光纜物理力學特性差異較大，需進行具體分析后分別選用不同的安全系數及最大設計應力。
　　3.ADSS最大垂直弧垂氣象條件的判定
　　為計算光纜對地或跨越物間距，往往需要知道光纜可能發生的最大弧垂。由于ADSS光纜具有對外荷載變化極為敏感的特性（在5mm覆冰氣象條件時弧垂比運行工況時增加130.3%，在10mm覆冰氣象條件時弧垂比運行工況時增加241.4%）。因此，校驗ADSS的對地和交叉跨越間距須用覆冰工況時的弧垂；而導線則用高溫工況時的弧垂。
　　同時，ADSS的風偏角遠大于導線（最大風速時風偏角甚至可達到80°以上），極小的風速就有可能導致ADSS發生較大的風偏角。因此，無論何種型號的ADSS光纜，其最大垂直弧垂都發生在覆冰無風氣象條件下。我們在進行ADSS弧垂計算時，需加入覆冰無風這一氣象條件用于校驗ADSS的對地和交叉跨越間距。當ADSS光纜線路通過重冰區時，必須特別重視ADSS對外負荷十分敏感的特性，詳細校驗覆冰情況下光纜對地及交叉跨越距離。由于ADSS光纜在覆重冰時的弧垂增幅太大，建議一般情況下ADSS光纜只宜在5mm、10mm輕冰區采用，20mm及以上重冰區不建議使用，對于20mm及以上重冰區需建設光纜線路的，新建線路建議采用OPPC光纜，原有線路盡量采用更換導線為OPPC光纜的方式建設。
　　4.ADSS光纜應力弧垂計算
　　ADSS光纜承掛在已建的送電線路桿塔上，架設ADSS光纜的應力和弧垂，除了要滿足自身的技術指標和對地距離及交叉跨越要求外，還要光纜和同桿塔上的輸電導線在運行工況下的弧垂盡可能一致，以使其與導線保持足夠的安全距離，同時也使外型整齊美觀（這里的運行工況，由于ADSS的風偏角遠大于導線，我們一般選取平均氣溫氣象條件）。
　　ADSS光纜應力弧垂計算可采用“倒推法”。首先，根據ADSS光纜懸掛的線路導線的型號與安全系數，我們可以用設計軟件計算出導線的應力弧垂特性（已建線路導線弧垂可以從該線路施工圖設計上查到），取每個耐張段導線平均氣溫時的弧垂值，再根據選定型號ADSS光纜的物理力學特性，嘗試取不同的安全系數，使該耐張段ADSS在平均氣溫時的弧垂值與導線在平均氣溫時的弧垂值盡量相等，這時就可以得出ADSS的應力弧垂特性。按此方法，依次對各耐張段進行計算，得出各耐張段ADSS的應力弧垂特性。也就是說在一條線路中，導線的安全系數K是不變的，而每個耐張段相對應的ADSS的安全系數K是可以不同的。
　　經過以上計算得出各耐張段ADSS的應力弧垂特性后，再取各耐張段ADSS在覆冰無風氣象條件時的弧垂值，對照各桿塔ADSS光纜懸掛點位置圖和送電線路平斷面圖校驗ADSS對地及交叉跨越距離，如不能滿足，可逐步采用以下方法：（1）在滿足桿塔強度與空間電場強度的前提下，抬高ADSS光纜懸掛點；（2）在滿足桿塔強度的前提下，選用“適用檔距”更大的ADSS光纜，這樣的ADSS光纜RTS等參數更大，在平均氣溫氣象條件下與導線弧垂相等時，在覆冰無風氣象條件時弧垂增幅值較小，可以滿足對地及交叉跨越距離的要求。
　　需要注意的是，校驗ADSS對地及交叉跨越距離不能滿足時，不要任意減小ADSS光纜的弧垂值，使其在平均氣溫時的弧垂小于導線平均氣溫時的弧垂。因為ADSS的風偏角遠大于導線，二者沒有同步性，ADSS光纜懸掛在導線下方，當其弧垂小于導線弧垂時，這就使得二者發生鞭擊成為可能。如確實需要這樣做，應校驗最大風速氣象條件下ADSS光纜與導線是否可能發生鞭擊。
　　5.ADSS光纜的塑性伸長處理
　　當ADSS承受拉力后，便產生塑性伸長，從而引起檔內弧垂增大，以致使ADSS對地及其他跨越物的安全距離減小，所以在光纜施工中必須考慮補償。
　　《110-500kV架空送電線路設計技術規程》規定：導線塑性伸長對弧垂的影響宜采用降溫法補償。但對于ADSS光纜究竟降低多少度？目前沒有規章可循，仍處于探索之中。云南省電力設計院編寫的《電力系統光纖通信線路設計》中考慮到輸電導線系由多股絞扭而成，而ADSS系層絞式無金屬線，其架線后的塑性伸長不受絞扭的影響，故ADSS塑性伸長的影響，暫按降低20℃考慮。
　　但實際設計中發現，由于芳綸的使用，ADSS的弧垂對溫度變化極為遲鈍，部分適用于大檔距的ADSS光纜熱膨脹系數甚至是負的，這時采用降溫補償法只能起到反效果。由于采用降低溫度的方法來補償初伸長，效果不明顯，因此，建議采取降弧垂法來補償ADSS光纜的初伸長，但具體降低多少，還需要進一步的探索。一般來說，ADSS具體降低的弧垂值，可以上方導線使用降溫補償法降低的弧垂值為依據，相應降低相同或略小的百分比。
　　三、結束語
　　ADSS光纜一般使用于原有的桿塔線路，對桿塔而言是一種“添加物”，原有的桿塔設計并沒有考慮其他物體的“添加”，所以ADSS光纜在桿塔上沒有足夠的“空間”�！翱臻g”包括：桿塔強度、與導線距離（空間電場強度）、凈空及與交越物的距離等。ADSS光纜只能盡量去適應原有的桿塔。
　　通過以上探討，我們可以了解在ADSS光纜與導線弧垂特性不一致的情況下，如何進行ADSS光纜的力學計算，從而為ADSS光纜在桿塔上爭取更大的“空間”。

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