一、前言

在电力架空输电线路中建设光纤通信传输信道，最常用的成熟技术是光纤复合地线OPGW，它安装悬挂在杆塔顶部，替代其中的一根或两根架空避雷地线，OPGW在电气上是接地体。其次是采用全介质自承式光缆ADSS，它安装悬挂在导线下空间电位合适的杆塔上，ADSS在电气上是接地体。当两者安装条件都不满足时可采用光纤复合相线OPPC（Optical Phase Conductor），OPPC是复合了光纤的架空相导线（常称为“导线”），通常是三相导线中的某一相，架设在杆塔横担上输电导线位置，承载传送电能的连续电流，它必须和地（杆塔）保持与输电电压相匹配的绝缘强度。由于OPPC是带电体，在光缆接续时要采用专用的绝缘光电接头盒安装在杆塔某一合适位置。

10千伏配电线路一般不配置架空地线，除非增加杆塔配置才能安装OPGW；因杆塔高度较低，难以在线路全程找到所有同时满足空间电位和离地安全距离的ADSS悬挂点；由于配电线路杆塔上的设施繁多且复杂，常规带电的OPPC线下分离绝缘接头盒往往难以找到安全的安装位置。也就是说，在输电线路中用得很成熟的常规OPGW、ADSS和OPPC技术并不完全适用于10千伏配电线路。

由广东电网公司主导开发的绝缘光单元复合相线IOPPC（Insulated Optical-unit Phase Conductor，IOPPC）技术，历时十年，已发展成包括IOPPC本体、光电分离、配套附件和施工方法等在内的综合技术，并在10千伏配电线路上建设和运行验证，取得良好效果。

IOPPC采用高性能绝缘材料光单元，与复合相线分离后就是完全的绝缘体，结合了创新的线上光电分离配套金具，使光电分离变得简单容易，可以在任意位置接驳，克服了常规OPPC应用在配电线路上的不足之处，拓展了光纤复合相线的应用范围。

2022年11月，南方电网公司颁发了《Q/CSG 1204158-2022 IOPPC技术规范》、《Q/CSG 1204158-2022 IOPPC设计规范》和《Q/CSG 1204159-2022 IOPPC建设规范》。

二、常规OPPC技术

国内外的架空导线以钢芯铝绞线ACSR（Aluminum Conductor Steel Reinforced）为主，常规的不锈钢管光单元OPPC结构与之高度近似。以图1所示的“1×37”标准绞线结构为例，ACSR和OPPC的绞线结构从里至外均为“1＋6＋12＋18”。其中：“1＋6”部分为承力部件，ACSR中为镀锌钢线，OPPC中为铝包钢线和光单元；“12＋18”部分为导体部件，ACSR和OPPC中的导体均为导电率≥61%IACS的电工铝线。表1给出了对应于导线规格的OPPC部分技术参数。

图1 导线和OPPC结构示意图

OPPC接头有中间接头和终端接头两种，如图2所示。

图2 OPPC的接头

由于OPPC是带电体，所用的接头盒必须与地（杆塔）之间保持与电压等级相匹配的绝缘强度，还要与地面保证一定的安全距离；尤其是因不锈钢管光单元也带电，在线路终端引下时还必须进行可靠的“光电分离”。又由于OPPC接头处不允许有余缆，故接头盒的接续作业要在杆塔高处进行。

OPPC接头盒安装位置应在承重杆塔上，接续时还要在杆塔上搭建登高作业平台。OPPC接头盒结构比较复杂，对施工和运维的成本和要求很高，在10千伏配电线路难以推广应用。

三、IOPPC简解

1、典型结构

IOPPC是一种含有缘绝光单元的架空导线，具有输电和光纤通信（含传感）等多重功能，通常是三相导线系统中的一相。

鉴于其架空导线功能的特征，IOPPC与常用的架空导线有对应关系，其典型结构示于图3。

图3 IOPPC典型结构

在图3中：（a）为双层绞线结构，主要对应于常规导线ACSR70/40、95/55；（b）为三层绞线结构，主要对应于常规导线ACSR120/20、150/35、185/45、140/30、300/40、300/70；（c）为四层绞线结构，主要对应于常规导线ACSR400/35。

与图1相比，IOPPC与常规OPPC的主要区别是光单元在光缆横截面上的位置不尽相同：即不管绞线结构层数，绝缘光单元始终处于次外层。这主要是为了满足线上光电分离所需。

2、IOPPC缆的主要特性参数

IOPPC缆的主要特性参数包括：

（a）光纤的根数、类型、光学特性和传输特性；

（b）光缆的总外径，mm；

（c）金属导线的承载截面积，mm2；

（d）计算单位长度质量，kg/km；

（e）额定拉断力（RTS），kN；

（f）弹性模量，MPa；（N/mm2）；

（g）热膨胀系数，1/℃；

（h）20℃直流电阻，Ω/km；

（i）最大允许温度范围，℃；

（j）允许载流量，A（在允许的温度范围内）；

（k）最大允许拉力（MAT），kN；

（l）年平均运行张力（EDS），kN；

（m）应变限量，％；

（n）外层的绞向；

（o）光缆允许的最小弯曲半径。

3、绝缘光单元的主要性能要求

IOPPC中的绝缘光单元采用特种高分子材料作为套管，主要性能要求：

（a）体积电阻率＞1015Ω·cm；

（b）阻燃性能（UL94）V-0；

（c）屈服强度≥90Mpa；

（d）抗侧压力≥1000N；

（e）正常成缆后，在250℃时的4秒内不产生永久变形。

对应导线规格的IOPPC部分技术参数

图4 IOPPC线上光电分离套管结构示意图

如图4所示，IOPPC线上光电分离套管由上盖、底坐、合盖螺栓、通孔紧固螺帽、阻水软硅胶塞、薄垫圈、厚垫圈、绝缘光单元、导向弯管、引出加强护套（可选）、冷/热缩管（可选）等组成。

2、分离套管的装配

如图3所示，IOPPC的次外层股线中有一根是绝缘光单元。为将次外层中的光单元与绞层分离，先将最外层中其中两根股线拆出一个节距长度（10～12倍外径，使导线表面留出一圈的股线“空缺”，分离出光单元，同时在失去光单元的“股槽”内补上同样直径的股线（补股），重新组合成没有光单元的导线。

组装完成后的分离器如图5所示，改变通孔紧固螺帽到导向弯管间的距离，可以调节光单元引下段至光电分离管之间的间距，以配合线路调整弧垂。

图5 组装完成的光电分离套管组件

五、IOPPC应用和运维抢修

1、与预绞丝配合使用

图7是IOPPC绝缘光单元的示意图，图8是引下部分的现场照片。

图7 绝缘光单元引下示意图

图8 绝缘光单元引下现场照片

从图8可见，绝缘光单元引下后可用各类通用光纤接头盒进行光纤熔接。

3、IOPPC运行巡检

图9是IOPPC线路日常运维和巡检的主要内容。

六、总结

由于配电线路的特殊性，在输电线路中成熟应用的光纤复合架空地线（OPGW）、全介质自承式光缆（ADSS）、光纤复合架空相线（OPPC）技术并不完全适用于配电线路，在常规OPPC技术上开发的IOPPC技术，采用高性能绝缘材料光单元，已发展成包括IOPPC本体、光电分离、配套附件和施工方法等在内的综合技术并在10千伏配电线路上建设和运行验证，取得良好效果。以2022年11月，南方电网公司颁发的《Q/CSG 1204158-2022 IOPPC技术规范》、《Q/CSG 1204158-2022 OPPC设计规范》和《Q/CSG 1204159-2022 OPPC建设规范》为标志，说明IOPPC技术开始进入实用化推广应用阶段。

IOPPC技术仍在不断发展和完善中。