光纤复合架空地线（OPGW）实验室模拟覆冰试验方法

摘要

本发明属于电力系统通信技术领域，涉及一种光纤复合架空地线(OPGW)实验室模拟覆冰试验方法，该方法可以在实验室模拟测试运行线路在各种覆冰厚度状态下的性能变化。该方法利用实验室覆冰模拟试验系统，对覆冰条件下OPGW的电气、通信、机械性能进行实验对比研究，主要对不同结构、不同型号、不同技术参数、不同材料等的OPGW进行耐雷击、短路电流、衰减、抗拉性能、应力应变等项试验研究，再通过分析试验数据确定OPGW抵御覆冰灾害的综合解决方案。

主权项

1.一种光纤复合架空地线(OPGW)实验室模拟覆冰试验方法，包括以下步骤：第一步：根据光缆型号及模拟覆冰的厚度，计算覆冰的重量：W＝π(R²-r²)dl其中：R---覆冰后的光纤复合架空地线半径  r---光缆的半径  d----冰的比重：0.9克/立方厘米l---光缆长度       W---覆冰的重量    π----3.14第二步：将光缆以16％RTS的初始张力固定在拉力机上，光缆长度大于100米，光缆样品的有效试验长度不小于25米；第三步：将光缆中的至少6根光纤串接，使光纤长度大于500米，然后接在光时域反射仪上，监测随覆冰厚度的增加光纤衰减的变化；第四步：根据拉力机两端金具固定端中间所述光缆的有效试验长度，换算线路实际档距和覆冰厚度对应的实验室条件下需要覆模拟冰的重量和拉力值，计算过程如下：利用悬链线方程：$y=a(\mathrm{ch}\frac{x}{a}-1)$式中，a为引进参数，是光缆水平张力H与光缆单位自重的比值，ch(x)为双曲余弦函数；光缆自然悬挂状态下，令t＝1/a，悬链线方程得关于t的关系式：$\mathrm{tl}=\ln (({\mathrm{ty}}_A+1)+\sqrt{{({\mathrm{ty}}_A+1)}^2-1})+\ln (({\mathrm{ty}}_B+1)+\sqrt{{({\mathrm{ty}}_B+1)}^2-1})$式中，l为相邻两杆塔的水平距离，单位为m；y_A为光缆左边挂点A离最低点的垂直距离，单位为m；y_B为光缆右边挂点B离最低点的垂直距离，单位为m，用牛顿法解上述关系式，得出参数t，推出参数a，再由参数a和光缆长度与伸长的关系式得出光缆的原长Lo，此原长Lo作为覆冰计算的初始条件；覆冰后，光缆的张力、伸长及光缆的总长都会变化，重新达到另一平衡，Lo＝L₂-e₂，Lo为自然悬垂下得到的悬挂光缆的原长，为已知条件，L₂和e₂均用含参数a′的表达式表示，其中a′为覆冰所引起的变化了的参数a，得出关系式：$\mathrm{Lo}=\sqrt{{({2a}^{\prime }·\mathrm{sh}\frac{l}{2a^{\prime }})}^2+h^2}-\frac{a^{\prime }{\gamma }_3}{E}(\frac{l}{2}+\frac{h^2}{{2a}^{\prime }}·\coth \frac{l}{{2a}^{\prime }}+\frac{a^{\prime }}{2}·\mathrm{sh}\frac{l}{a^{\prime }})·{10}^{-3}$式中，γ₃为光缆的覆冰荷载，单位为N/m·mm²：γ₃＝γ₁+γ₂其中，式中m为光缆自重，单位为kg/km，S-光缆截面积，单位为mm²；式中，b为冰厚，单位为mm；D为光缆外径，单位为mm，g-重力常数，取值为9.8N/kg；S-光缆截面积，单位为mm²；对$\mathrm{Lo}=\sqrt{{({2a}^{\prime }·\mathrm{sh}\frac{l}{2a^{\prime }})}^2+h^2}-\frac{a^{\prime }{\gamma }_3}{E}(\frac{l}{2}+\frac{h^2}{{2a}^{\prime }}·\coth \frac{l}{{2a}^{\prime }}+\frac{a^{\prime }}{2}·\mathrm{sh}\frac{l}{a^{\prime }})·{10}^{-3}$用牛顿法解出参数a′，把a′代入关系式：$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\max B}=a^{\prime }·{\gamma }_3·S·\cosh (l_B/a^{\prime })·{10}^{-3}\\ T_{\max A}=a^{\prime }·{\gamma }_3·S·\cosh (l_A/a^{\prime })·{10}^{-3}\end{array}\right.$_lA——光缆左边挂点A离最低点的水平距离，单位为m；l_B——光缆右边挂点B离最低点的水平距离，单位为m；从而得到光缆所受最大张力值参数；第五步：把计算得到的覆模拟冰重量分多次均匀覆在光缆上，每次间隔1至2小时，覆重时主要考虑光缆弧垂不要太大，以免碰到地上，然后加拉力到计算值，最终使其达到实际档距长度和实际覆冰厚度的模拟状态，记录覆冰前后光纤衰减性能测试结果；第六步：利用此覆冰后的光缆继续做光纤复合架空地线(OPGW)行业标准中规定的抗拉性能、应力应变、雷击和短路电流光缆覆冰后各项性能试验。