电力传送的任务由“电网”承担，组成电网的线路可统称为“电力线路”。电力线路分为输电线路和配（送）电线路两类，所组建的“网”分别简称为“输电网”和“配电网”，相当于传送电力的“骨干网”和“接入网”。按我国相关规范：220kV及以上线路为输电线路（网）；110kV及以下线路为配电线路（网）。本文所指“全电网”是输电网和配电网的总称。

在以500kV及以上电压等级为主的“国家级干线”和以220kV电压等级为主的“省级干线”中，OPGW（光纤复合架空地线）和ADSS（全介质自承式光缆）已得到广泛应用，组建起了全球最大的电力通信光纤骨干网络，输电网节点的光纤覆盖率超过了90%。

配电网（又常简称为“配网”）是从输电网中的某一节点引出、再将电能进行逐级分配的网络。按电压等级，配电网又可分为高压（35～110 kV）、中压（6～10/20kV）和低压（220V/380V）三个等级。由于历史原因，配电网的设备和线路较老旧、接入环节管理较薄弱、自动化程度较低，可靠性也相对较低。当前，配电网节点的光纤覆盖率还低于10%。

配电网线路里程远大于输电网。据国家能源局电力规划设计总院发布的《中国电力发展报告2024》，截至2023年底，我国220kV及以上输电线路长度约920000km。据中电联发布的《2020年全国电力可靠性年度报告》，截至2020年底，全国10kV线路总长5370000km，这还不包括35～110kV和更大量的10kV以下线路。

要实现全电网的数字化、智能化、柔性化，就必须将输电网和配电网的光纤网络进行有机地互联。升级改造配电网和推进智能电网建设，信息通道问题成为瓶颈，提高配电网节点的光纤覆盖率已是当务之急。

虽然配电网的电压等级较低，但杆塔种类繁杂、高度较低、档距较小，同塔（杆）多回路较多，大部分中低压线路不设架空地线。所以，输电网常用的OPGW和ADSS光缆技术不能完全适应配电网络，采用包括缠绕式和捆绑式在内的附加式光缆技术构建配电网光纤网络被重新提上日程。

1  附加式光缆分类

附加式光缆（Optical Attached Cable）简称OPAC。按光缆的安装方法，可分为捆绑光缆和缠绕光缆两类；按被附加的对象，又可分为附加于架空地线或架空相线两类。图1是两种光缆的安装型式示意图，其中（a）是捆绑式，（b）是缠绕式。

图1 两种光缆的安装型式示意图

捆绑式又称全介质捆绑光缆（All Dielectriced Lashed Cable），简称AD—Lash或ADL。

缠绕式又称电力线缠绕式，细分为架空地线和架空相线缠绕光缆两类。缠绕在架空地线上光缆（Ground Wire Wind Optical Cable）简称GWWOP，与缠绕在架空相线上的光缆一起被统称为缠绕光缆（Wrap Cable）。

2  OPAC发展简史

OPAC并不是新技术，在国际和国内的应用可分别追溯到20世纪的80年代和90年代。美、日、英、法等国早期进行了研发。

1984年，英国Raychem公司就发布了将光缆缠绕在架空导线上的Rayfos系统；日本古河电工在275kV线路架空地线上安装了第一条1.6km光缆试验线路。

1988年，IEEE发表了美国Rocheste煤气电力公司（RG&E）在115kV输电线路的架空导线上安装缠绕光缆的案例。1999年，国际标准IEC 60794-4:1999《用于高压电力线的架空光缆》对OPAC作了相应的表述和规定；2008年，颁布了缠绕光缆标准IEEE Sdt 1594TM－2008，2020年发布了修订版。

1991年初，由原上海光纤通信工程公司承担的国务院原电子信息办公室下达的《长途光缆施工维护技术研究（架空光缆缠绕机具）》项目通过了鉴定。利用该机具，由西北电力设计院设计的《西安北郊变－西安供电局光纤通信工程》，将11km无金属光缆（含6芯多模光纤）捆绑架设在途经56基杆塔的110kV线路架空地线上（ADL），1992年7月通过了验收，这是我国第一个OPAC工程。

1993年，原机电部第23所研制的国产架空地线卷绕光缆（GWWOP）和卷绕装置通过了鉴定。该光缆为4芯单模光纤，卷绕装置载缆量不小于1km。

1993年末，在东北太平湾电厂—长甸电厂220kV线路的架空地线上成功架设了GWWOP缠绕光缆30km；1994年8月建成了云南草铺—普吉220kV线路架空地线47.6km的GWWOP缠绕光缆系统；1995年11月，福建嵩屿电厂—钟山变电站220kV架空地线上的GWWOP缠绕光缆6.1km开通运行。同时期还有深圳大亚湾、洛阳、河南平顶山、辽宁丹东和天津新塘沽等地的GWWOP缠绕光缆系统建成和开通。

由于OPAC与架空线直接接触，对光缆护套要求较高，敷缆架设还需要有专门的施工机具，我国当时多采用进口光缆和租用进口施工机具来实施，因价格较高等原因而难以推广。

从1996年起，我国电力通信“三纵四横”骨干SDH网络开始建设，华东、华北、华中、东北、西北、西南等地开始建设以500kV网架为基础的OPGW电力通信干线，OPAC光缆及其应用技术被搁置至今，也还没有形成相应的标准。但在国际上，OPAC技术仍在不断发展和应用，相关的国际标准仍在继续完善和修订。

3  附加式光缆（OPAC）及其施工机具

3.1 OPAC光缆

OPAC（包括缠绕和捆绑）是一种全介质光缆，表1列出当时几种国外产品的典型结构及其主要参数。

表1 几种OPAC光缆的典型结构和主要技术条件

在20世纪80年代末至90年代初，OPAC光缆主要采用紧包结构，如表1（A）和（B）所示。紧包光纤外径为0.6～0.9mm，用FRP为加强件，缆护套通常采用氟材料或聚氨酯，该结构缆主要用于缠绕。

根据2008年颁布的IEEE Sdt 1594，OPAC光缆可以采用松套结构，护套可以采用PE材料。如表1（C）所示的是一种中心束管松套结构，用芳纶增强，外护套为耐电痕PE材料，该结构缆主要用于捆绑。

3.2 捆绑式机具及施工方法

捆绑式又称为“（绑扎）线盘转动式”，其基本原理是利用以一定节距旋转的绑扎线把光缆与架空线平行捆绑在一起，绑扎线可以是直径为1mm左右的退火不锈钢线、被覆芳纶线等，图2是一种捆绑机具结构和施工方法示意图。

图2  捆绑机具结构和施工方法示意图

从图2可见：捆绑机具主要由旋转小车、捆绑线盘和导缆架组成，光缆从地面由导向架与架空线（地线或相线）合拢，由牵引绳牵拉的旋转小车将捆绑线放出，把光缆和架空线捆绑在一起。该机具的主要技术条件见表2。

表2  一种捆绑机具的主要技术条件

用该机施工时，如受地形制约，缆盘可以固定，将光缆在地面事先展开，用人工牵引小车。如地面条件较好，也可以将缆盘和牵引绳固定在车上，用盘移法展开光缆施工。

图3是另一种光缆盘随行的捆绑机具装置和施工方法示意图。

图3  光缆盘随行的捆绑机具装置和施工方法示意图

从图3可见，光缆盘挂在架空线上，由挂在架空线上的牵引机带动光缆盘和旋转小车同步随行。

3.3 缠绕式机具及施工方法

缠绕式又称为“（光缆）缆盘转动式”，其基本原理是光缆盘以架空线为中心以一定的节距旋转，把光缆直接缠绕在架空线上，如图4所示。

图4  一种光缆缠绕机具和施工方法示意图

从图4可见，缠绕式与捆绑式不同，光缆盘是载在旋转小车上的，旋转小车安放在架空线上，在牵引力作用下旋转，将光缆盘内的光缆放出并直接缠绕在架空线上。

在图4（a）中，因光缆盘中的光缆逐步放出，其重量逐步减小，故旋转小车需要配重臂平衡，其光缆配重块随光缆盘重量减小而向中心靠拢。小车的行走部件另外还设置了对地的重锤。图4（b）是施工现场照片。

该机具的主要技术条件摘录于表3。

表3  一种缠绕机具的主要技术条件

4  OPAC在配电网应用的相关问题

4.1 OPAC与杆塔条件的关联性

捆绑式和缠绕式光缆用于附加在电力线路原有的架空地线或相线上，前提是光缆在附加时（如安装施工）和附加后（如运行维护）不得影响原有电力线路的输（配）电功能和工作寿命，并且便于检修维护。所以，附加式光缆与电力线路的架空线（地线或相线）和杆塔的关联性很强。

配电网线路的电压等级较低，但杆塔种类繁多、高度较低、档距较小，同塔（杆）不同电压和多回路是常用方式。

DL/T 5092-1999《110～500kV架空送电线路设计规程》规定：使用悬垂绝缘子串杆塔的110kV线路中的垂直线间距离为3.5m。

GB 50061—2015《66kV及以下架空电力线路设计规范》给出了35kV和66kV杆塔的线间距离计算公式并规定：对使用悬垂绝缘子的杆塔，其垂直线间距离应分别不小于2m（35kV）和2.25m（66kV）。

结合DL/T 5220-2021《10kV及以下架空配电线路设计规范》，表4总结了10kV及以下架空线路采用裸导线时的最小线间距离。

表4  10kV及以下架空线路裸导线的最小线间距离（m）

从线间距离来看，图4和表3所示的缠绕式机具缆盘旋转半径（950～1500 mm）可以满足在大部分35～110kV线路中应用，但不能满足如10kV（表4）及以下线路应用。图2和表2所示的捆绑式机具的线盘旋转半径（165mm）可以滿足配电网所有电压等级线间距离的要求。

4.2  OPAC与架空线的关联性

把OPAC光缆附加到已有架空线上后，原有部分设备的受力将发生变化，必须重新计算有关参数，并在施工中做相应调整，以保证光缆附加后线路仍要求。例如：计算光缆附加在原架空线上后的受风面积增量及等效直径，并以等效直径计算各工况下的比载、求解架空线的控制档距和控制应力、弧垂等。

缠绕式的等效直径与架空线直径、光缆直径及缠绕节距相关，节距越大则有效直径越小。因捆绑式光缆在架空线下与之平行，故等效直径比缠绕式大，即迎风面的风荷载相对较大。然而，对鸟啄和鼠啮的概率，捆绑光缆则相对要低。

4.3 OPAC与金具和附件的关联性

附加在架空线上的光缆在杆塔两侧和过杆塔时通常都需要用适当的夹具固定，在缆接头处和线路终端，缆需要引下。

光缆接头盒及其安装可有图5（a）所示的杆塔引下式和图5（b）所示的线上悬挂式两类。

图5  光缆接头盒及其安装示意图

如果缆附加在架空地线上，缆的过杆塔固定和引下及接头可与常规OPGW相同。如是附加在架空相线上，则这些金具需要参考OPPC（光纤复合相线）技术做相应的绝缘或进行光电分离。

由于施工机具要跨越杆塔，当时的技术是在杆塔上安装一个吊臂式装置，用人工上杆塔并搬移施工机具。当今，则可以考虑用现代AI和无人机技术来搬移相应的施工机具。

4.4 OPAC的可靠性和安装及可维护性

按相关规程和规定，配电网一般会安排每月或定期停电维护，若无必要则不强调也不建议OPAC带电安装和维修。若带电操作，应做好相应的防护。

配电网分支复杂、引下节点繁多。而且，线路升级和迁改的概率较大，由自然和人为因素造成的故障率较高。根据我国的配电线路规范及现状，OPAC应大多附加于最下层的导线上。为减小风荷和冰载提高可靠性，缠绕式可以考虑采用扁形光缆。

线盘旋转的捆绑机可考虑采用图6（a）所示的双线并绕或图6（b）所示的缠绕绑扎带形式。

图6  捆绑光缆双线并绕和绑扎带示意图

在运维过程中，如果由于故障、迁改等各种原因需要拆除或更换光缆，则捆绑式比较容易，而缠绕式则比较困难。

4.5 配电网光纤网络和配盘接续

在配电线路中，送电距离通常指变电站至变电站、变电站至用户（节点）之间的电力传输距离（线路长度）。送电距离与送电电压、功率、导线、气象条件等多种因素相关。根据相关规程，配电网各电压等级线路的大致送电距离见表5。

表5  配电网各电压等级线路的大致送电距离

若以表5作为光传输距离，假设光端机和相关设备处于上述节点进行端对端传输，以现代光端机的收发（S-R）端光功率损耗容限和带宽容限等指标，采用常规光纤是很宽松的，甚至可以用PON技术组建无源光接入网。

根据GB 50061—2015《66kV及以下架空电力线路设计规范》，35kV和66kV线路耐张段的长度不大于5km，10kV线路的耐张段长度一般为1～2km。因此，OPAC光缆并不一定需像OPGW那样严格按照耐张段长度严格配盘。

对附加在相线上的OPAC光缆，除了线路终端需要用光电分离（类似OPPC）接头盒外，线路接头盒可以在直线杆或线上悬挂式。如果光传输系统收发端光功率允许，可以采用滿足DL/T 1623-2016《智能变电站预制光缆技术规范》和YD/T 1997.3-2015《通信用引入光缆 第3部分：预制成端光缆组件》要求的、两头带连结器的预制光缆。

4.6 对OPAC光缆的要求

目前国内还没有OPAC光缆的相关标准。原则上各种结构的光缆都可以用于捆绑和缠绕。但首先，附加式光缆必须是全介质的，光缆设计至少要考虑如表6所示相关的主要因素；其次，光缆应结合所附加的电力线通过表7所示的试验。

表6  OPAC光缆设计要素

表7    附加式光缆的主要性能和试验项目

5 总结

全电网由输电网和配电网组成，输电网节点的光纤覆盖率超过了90%，配电网节点的光纤覆盖率还低于10%，提高配电网光纤覆盖率已是当务之急。

输电网常用的OPGW和ADSS光缆技术不能完全适应配电网络，采用包括缠绕式和捆绑式在内的附加式光缆（OPAC）技术构建配电网光纤网络被提上日程。 

我国OPAC技术开发和应用始于20世纪80年代末90年代初，限于当时国内的光缆工艺和材料及机具等原因，更由于输电线路条件适宜于安装OPGW和ADSS，故在1996年以后至今，我国OPAC技术和应用实际上处于停滞状态。

按我国配电线路现状，OPAC光缆宜附加在电力线路的下层。缠绕式特点是布置简洁，因等效直径小而风荷冰载的影响较小，受已有的缠绕机具旋转半径和线间距离的制约，可以在大部分高、中压（35～110 kV）线路中应用，但不能满足低压（10kV及以下）线路应用。捆绑式的线缆等效直径略大，捆绑机具的旋转半径可以满足高、中、低压线路的线间距离应用，对常见的鸟啄和鼠啮的概率相对较低，对线路升级迁改或日常运维方面相对比较方便。

OPAC光缆可不需要严格的“配盘”，缆接头盒不必一定要在承力杆塔上，在非承力的直线杆塔上也可接头，即光缆可以是标准盘长而互换性强。既降低了生产成本，又减少了备品备件。由于光缆直径小和重量轻，通常的架空线和杆塔强度均可承受。可大为减少线路设计工作量和周期及成本，随着国产材料和光缆制造技术工艺的进步，OPAC光缆的价格可明显低于OPGW、ADSS和OPPC，一次性投资的施工专用机具（捆绑或缠绕机）可多次重复使用，不需要放线和收线机械及施工场地，施工费用低。所以，附加式光缆的综合造价会比较低，可用于对原有电力线路不作任何改变而建设端对端或点对多点的无源节点（PON）通信网络。

虽然OPAC技术并不是新技术，但并没有过时，在光缆结构、材料和施工机具及应用方面尚有广阔的创新空间而焕发青春。在配电网中采用OPAC光缆技术共享光纤资源来助力全电网的数字化、智能化、柔性化建设是可行的。

（中国通信光电线缆学术会议专家委员会  黄俊华）