CP0785变电所引下段光缆故障分析与规范措

变电所引下段光缆故障分析与规范措施许 超顾海林 王先德辽宁省电力有限公司信息通信分公司摘要：变电所引下段光缆作为特殊光缆为电力通信系统提供了可靠的保障。

文章通过几例典型故障的描述，分析了故障的原因与机理，总结了目前存在的问题，并提出要从变电所引下段光缆的设计、施工过程与运行管理的多个方面不断采取有效措施以规范、加强管理，切实保证系统的安全稳定运行。

关键词：变电所 引下段光缆 故障分析 规范措施0 引 言2009年辽宁电网通信光缆总长已达2万余公里，这些光缆为辽宁电力通信网提供了最基本的物理通道保证。

从电力通信网运行的实际情况来看［1-2］，通信光缆发生的故障呈上升趋势，如何利用电力通信特种光缆为系统的安全稳定运行提供可靠保障是电力通信系统关注的重点。

长期的运行统计分析表明，除光缆受外力破坏光缆造成中断的原因外［3］，工程的设计和施工质量问题、光缆金具安装不合格等问题也是造成光缆故障的一个主要原因，特别是变电所引下段光缆更容易出现这类的问题［1-2,4]。

1 故障典型案例及原因分析OPGW光缆与ADSS光缆作为电力特种光缆，以其独有的适应电力输电线路的特性如悬挂点高、安全系数稳定、耐高电磁场等而广泛的被电力通信网所采用。

根据统计，OPGW光缆与ADSS光缆在辽宁电力通信光缆中所占比例已达到71%，而故障比例仅占15%［2］。

变电所引下段光缆因为其特殊的位置和要求严格的安装工艺，使其成为OPGW光缆与ADSS 光缆安全稳定运行的一个重要隐患。

本文列举了以下故障典型案例。

1.1 案例A2008年X月X日，XX地市通信调度反映系统出现告警，经网管初步判断故障点应该在XX变-XX变间，并会同相关部门分别赶赴故障现场。

经过多方检查测试，发现XX线OPGW光缆在距离XX变通信机房91米处中断19芯，其余5芯衰耗均在20dB以上。

初步判断故障点在引入光缆接头盒位置。

抢修人员到达现场经过进一步检查测试，发现该线OPGW光缆引入段在引下光缆保护管口处有明显折痕，故判断应为故障点（见图1-1）。

图1-1 折痕明显的引下光缆经过细致的调查分析，发现这是光缆故障的原因是XX线OPGW光缆在该变电所的引入段由于光缆金具存在隐患导致线夹脱落,致使光缆余缆固定不稳,长期与引下光缆保护管摩擦,致使光缆受损,部分纤芯中断,系统出现告警。

1.2 案例B2007年X月X日, XX地市通信调度被告知业务发生告警。

经网管查看初步判断是在XX变发生故障。

抢修人员赶赴现场发现设备光板告警，立即利用OTDR对光缆进行测试。

发现光缆在距机房297米处中断，根据记录判断故障位置是在第一个光缆接头点处。

打开接头盒后，光缆接续位置未发现明显问题，继续打开引下光缆保护管，发现保护管上端封堵材料已被风化，与光缆间存在较大空隙，打开上端封堵材料发现光缆保护管内被冰堵死（见图1-2）。

因此判断出这次故障是由冰挤压光缆造成光缆劣化中断，确定引下光缆保护管处为故障点。

另1次的类似故障在2006年X月X日也有过发生，两站光缆施工工艺完全一样，故障情况也基本一致，都是冰挤压中断。

图1-2 被冰挤压造成中断的导引光缆通过对故障引下光缆保护管的仔细研究，分析判断这两次光缆故障的原因是由于引下光缆保护管上端封口已被风化，失去了封堵的作用，导致夏秋季的雨水经空隙流入保护管，由于保护管下端同样被封死，积水不能及时排出。

进入冬季后，积水凝结成冰，在有限的空间内产生了对光缆的挤压，造成光缆中断。

在与地处北方的其他网省公司交流中发现在初冬季节多有类似故障发生。

这类故障多是白天光缆无告警，一旦进入深夜，气温骤降，光缆被形成的冰挤压出现告警。

1.3 案例C2007年X 月X 日XX 供电公司XX 段光缆中断告警。

抢修人员赶到故障现场后发现，位于XX 变电缆沟内的光缆被烧断（见图1-3）。

该故障段光缆敷设于10kV 配电线路的电缆沟内，故障电缆沟为配电、通信共用。

故障原因是有人在处理10kV 配电电缆时，造成电缆放电起火，殃及通信光缆，造成电缆沟内光缆烧损数米。

2005年X 月X 日在XX 发电厂也有一次类似的光缆故障发生。

图1-3 被火烧损的故障光缆2 存在的实际问题以上的几个案例基本涵盖了近年来辽宁地区通信光缆在变电所引下段出现故障的主要方面。

针对系统运行的实际情况和统计运行记录，相关人员对各案例做了深入的调查、研究与分析，认为造成这类故障主要原因是外部因素影响与内部因素影响两个主要问题。

2.1 气候变化、火灾等外因影响设计预估不足由于辽宁地区是我国高纬度地区，夏季酷热多雨，冬季漫长寒冷，年最大温度差异达70oC，通信光缆受自然条件影响明显比其他区域网省公司程度深、范围广，特别是受高寒、重冰的影响更为严重。

在变电所引下段光缆的特殊部位，如接头盒、保护管内，一旦有潮气或水分进入，由于膨胀系数的不同，温度发生变化时往往就会造成光纤被冻胀的冰压断的故障［1］［5］。

火灾事件则基本由动力电缆失火殃及同电缆沟内的通信光缆所引起,主要原因是通信光缆与动力电缆近距离敷设或管道封堵不严等。

这些外因的产生都与工程设计时估计不足有关，没有充分的结合实际情况，导致在特殊的外力环境作用下出现了一定的问题。

2.2施工工艺、金具选择等内因存在安全隐患虽然国家与电力行业根据电力系统的实际情况和应用经验，为电力通信特种光缆的设计、生产、运行和安装制订了标准并提供了规范［6-7］，但由于其在设计、制造及应用中涉及因素很多，特别是在变电所引下段这种特殊的位置，光缆自身特性、施工工艺、金具选择等内因还是存在着一定的安全隐患。

这些隐患会逐渐改变光缆运行状态，造成光缆被逐步破坏至发生告警，其主要体现在如下几个方面：A、在设计和施工时，计划同实际情况不符或施工单位未完全按照设计要求施工；B、光缆挂点选择不合理,致使光缆受强电场影响变质损坏；C、光缆金具设计不合理,或未按规范说明安装造成光缆磨损断芯；D、光缆余缆施工时未做固定造成磨损断芯等。

3 设计与施工的规范措施电力光缆施工中的每一个工艺过程都要严格的按照规范要求进行操作，且每一道工序完成后，都必须有工程监理、维护单位等部门的验证。

特别是变电所引下段光缆的设计与施工更需要相对应规范与措施保证运行的安全。

图3-1 变电所光缆引下段规范结构3.1保证全绝缘方式引入光缆的引下段预留缆应采用全绝缘方式［4］［8］，这是保证光缆安装过程符合一次设备接地系统要求的前提，以此将变电站内外接地系统分开，防止站外线路侧受雷击导致站内接地系统电位升高，损坏站内一次和二次设备。

进入变电站的引入光缆应尽可能使用高可靠的防水阻燃优质非金属光缆，辽宁电力通信网目前优先采用的是ADSS光缆。

此外，为了保证光缆引下段预留缆盘架的全绝缘运行方式，有必要将固定用的抱箍和支持预留缆盘的架子用绝缘垫托起。

3.2合理选择光缆悬挂位置光缆在接续时，要留有足够的长度，光缆接头预留长度不小于12米，不大于20米，一般要求在地面熔接，接续完后把光缆接头盒和光缆预留架可靠的固定在杆塔上，然后把预留光缆盘放在光缆预留架内，引入光缆地埋处应设置醒目标识。

光缆由构架接头盒引下穿入钢管就近埋入电缆沟（引下点距离电缆沟较远时，地下部分采用塑料管外套钢管的形式走线，塑料管不得接头）。

3.3正确选择安全金具光缆在引下段敷设时应用专用的电力特种光缆金具进行固定，电力特种光缆的金具选型原则上不仅要满足金具应有的全部功能，还应考虑到金具的握力均匀、非金属护套的降解、磨损、微风振动、舞动、超过允许的弯曲应力和扭转等参数。

在需要绑扎时，要求采用塑料专用绑扎线或常规镀锌扁铁抱箍进行绑扎［4］，严禁用裸铁或铜线绑扎，一是防止损伤光缆的外护层，二是防止其他金属收紧带受日晒雨淋影响而崩断，并建议引下线夹安装间隔距离1米。

3.4合理使用封堵材料在普通光缆通过引下、直埋镀锌铁管进电缆沟时一定要做好防水工作，避免有水渗入到保护铁管内。

目前，辽宁电力通信网普遍使用的管头由变径热塑管封堵，并在空隙充填封堵材料，如玻璃胶、发泡剂等。

此外，在热塑管与光缆之间在特殊情况下还需要热缩套管或热缩胶(皮)进一步封堵。

3.5做好沟道内光缆防护引入光缆沟道要符合安全防护的要求，沟内无易燃物，盖板要严密，符合防火、防水、防小动物等要求，重要光缆要有明显警示标识。

特别是严禁通信电缆和光缆与动力电缆在引入沟道内近距离敷设，避免动力电缆起火对通信线缆造成损害。

可采用封、堵、隔的办法保证单根电缆着火不点燃到其他电缆［9］。

为了进一步保证系统安全，不同的引入段光缆要具备两个及以上独立的通信出口和通信路由，杜绝主备路由、主备电路都在同一沟道(或竖井)，避免一旦发生意外,造成对系统通信全部中断的重大隐患。

4 运行管理的规范措施辽宁电网一直高度重视电力通信特种光缆的建设，特别是OPGW光缆的建设，在2010年辽宁电网220kV及以上变电站将实现100%直达OPGW光缆覆盖。

这些新建设并投入运行的OPGW光缆等电力特种光缆不但提高了通信数据传送的安全性与质量，而且切实有效的保障了新一代电力通信网的安全稳定运行以及未来发展的高标准需要。

为了切实提高变电站引下段光缆的运行管理水平，辽宁电力通信网在运行管理上积极采取应对措施，保证系统运行平稳。

4.1落实维护责任由于变电所引下段光缆的特殊性，给通信专业的运行管理和维护带来跨专业的技术障碍。

因此就必须明确通信人员和变电所人员引下段光缆管理维护的分工责任界面和责任范围［5］。

采取有效联络机制，保证相互间的工作关系与工作制度。

4.2实现光缆常态化巡视变电所引下段光缆的故障通常都是由安装缺陷引起，这就需要切实的加强光缆的巡视常态化。

特别是对接头盒、封堵位置等重点部位要做专项巡检工作，包括光缆物理性能、金具机械性能、沟道安全性等。

4.3提高应急突发响应能力对于这类突发的应急事件，首先应掌握其故障的典型特点，以判断出是否是光缆引下段的问题，特别是在距离机房测试点很近的情况下，如有迂回线路应及时倒换电路，实现系统的切割。

如果发生光纤全部断纤，说明光缆受到了较严重的破坏并造成中断；如果光纤衰减明显增大或部分断纤，则说明是光缆自身质量问题或应力发生变化等原因而使光纤衰减增加；如果是接头盒中光纤熔接点出现故障，则说明是光纤接头受振动断裂、光纤接头未牢靠固定、光纤长期置于接头盒内发生脆断。

处理以上的应急事件都需要对光缆进行重新熔接。

5 结束语辽宁电力通信部门非常重视变电所引下段光缆的工作，深入有效的分析了几次故障的原因，全面总结了类似故障的特点与处理办法，制定了相应的规范与标准，并将有关经验与建议与《国家电网公司通信光缆安装工艺及验收规范》编写小组进行了广泛的交流与探讨。

辽宁电力通信部门会不断完善和提高通信光缆的设计、施工与运行管理水平，贯彻落实有关规定规范，确保通信系统的安全稳定运行。