[发明专利]光电混合传输系统

说明书

本发明涉及一种架空光缆，这种光缆沿着输电系统的线路架设在铁塔、线杆或其他用于支撑电力电缆的耸立的支撑物上。

在常规的输电系统中，光缆于地下敷设或架设在铁塔、线杆或其他支持物(以下简称为杆塔)上。当电力线路带电运行时，由于在光缆和电力线之间存在着分布电容，在该光缆上会出现感应的容性电流。当沿光缆流动的电流在杆塔区内达到最大值时，光缆上感应的电压在杆塔之间的杆挡中部达到最大值。在干燥的气候条件下，由于光缆具有较大的纵向的电阻(例如10¹²Ω/m)，感应电流比较小，但是在潮湿的气候条件下，该光缆的表面电阻很小，大约10MΩ/m，于是会流过很大的感应电流。这个感应电流在光缆表面产生的焦耳热可以使一小段光缆表面变干，这一般是指电流最大的那部分杆塔区附近。如果出现上述现象，光缆上的感应电压的大部分下降在这段干燥的光缆上，原因是这段光缆具有较高的电阻，于是发生所谓的“干飞弧”(dry-band arcing)现象，这可能会导致光缆的损坏。

人们通过为光缆提供一条纵向延伸的导电通路来消除上述干飞弧的缺陷。不过，增加这样一个导电通路的光缆的缺点在于：如果它被安装在架空输电线路的支撑杆塔之间，则必须考虑由于这个导电通路碰触带电的输电线之一所带来的安全问题；此外，为安装这种光缆必须使架空输电线有足够的停电时间，而并不是一直可能和希望中断电力传输。

有人建议，例如214480号欧洲专利申请文件中提供了一种带电阻附件和线性电阻值为10⁷～10¹²Ω/m的光缆，然而这种系统的不足之处在于：由于存在老化、污染、电缆张力变形等现象，电阻元件的电特性会逐渐变劣，使其效率降低。

还有人建议，例如403285号欧洲专利申请文件中的光缆在靠近杆塔处安装有一电阻性附件，以降低光缆的电弧和减小焦耳热。不过，这种附件并未解决光缆的干飞弧的问题。

根据本发明，提供一种架空的光电混合传输系统，它包括多个架设在杆塔之上并在杆塔之间敷设的架空电力相导体，和至少一根架设在杆塔上并在其间敷设的光缆，该光缆或每根光缆带有一个可移动地安装在光缆上的电阻附件，它从杆塔上伸出，沿光缆的线路敷设，这个电阻附件在杆塔上是接地的，并且具有在干燥条件下明显大于光缆的纵向导电率的线性导电率，于是通过这个电阻附件可将任何容性感应电流导入大地，这个电阻附件的长度和导电率应设计满足如下要求：如果在电阻附件末端处的光缆上出现干带时，干带段上的电位带(Vb′)应不足以形成电弧，和/或在干带上出现电弧时，感应电流不足以维持电弧的稳定。

本发明的这种系统具有如下优点，它能基本上消除干飞弧现象。这一方面是由于电阻附件使可能发生在光缆上的干飞弧点转移了，即从杆塔移到某个容性感生电流较小之处；另一方面是由于在电阻附件端部的电压升高(由于与相导线的容性耦合和由于其上流过感生电流)能充分阻止任何干飞弧的发生，这个电阻附件相当于在电弧和大地之间的一个电阻器，从而对电弧电流起到限流作用，使其不能维持电弧。此外如果需要时可拆下这个电阻附件，例如其电特性由于老化和/或污染而变劣时，很容易被更换。这种电阻附件最好安装在光缆上，其一端可安在该光缆上，并且从杆塔沿着光缆滑动安装。这种附件和安装方法为其拆除和更换操作提供了方便，即使输电线路带电，也能从杆塔上安全地完成更换操作。因此，当电阻附件放到杆塔上时，可以灵活地卷上去，但其端部是刚性固定在塔上的，其中间部分可滑动地附装在光缆上，能很容易地沿光缆的全长推动。这种附件为棒状，直径可为2～10毫米，优选为4～6毫米，特别是5毫米(例如玻璃增强塑料)，棒体的挠曲系数为20～50GPa，优选为30～45GPa，特别为40GPa。

这种电阻附件优选具有足够的长度，如果在该附件端部的光缆上形成干节区，附件端部的电压上升(由于该附件与相导体的容性耦合和流过该附件的电流的作用)，于是有效地阻止了在干带区形成持续的电弧。因此通过适当选择电阻附件的导电性及其长度，可以减小导致干飞弧的电压值，使其不能维持稳定的电弧，并且可降低电弧电流，使其难以维持。实际上，该附件长度至少应取20米，优选是至少40米，但不能超过100米，尤其是不要长于60米。

电阻附件的长度应掌握在这样的程度，它沿着光缆延伸到光缆挡距间隔的一定比例，例如为挡距间隔的10％～30％，但不能超过光缆杆挡的中部部分。