如何选择地线和OPGW光缆？

地线（含光纤复合架空地线，也称OPGW光缆）选型是特高压工程设计中的一项重要内容，地线是特高压输电线路防雷的第一道屏障，而OPGW光缆在承担防雷任务的同时，还承担着特高压输电线路信息系统中“神经中枢”的角色，均需要具有很高的运行可靠性。

27.4.5.1　地线选型

特高压工程的地线应满足以下基本要求：①具有优良的机械性能和良好的电气性能；②具有良好的耐振性能和耐腐蚀性能；③地线选型应满足短路电流热容量要求外，还应按电晕起晕条件进行校验；④OPGW光缆还应具有优良的光通信功能，以及足够的耐雷击性能。

27.4.5.2　地线的最小直径

对于特高压交流线路地线的最小截面，《设计规范》要求“地线（含光纤复合架空地线）除应满足短路电流热容量要求外，应按电晕起晕条件进行校验，地线表面静电场强与起晕场强之比不宜大于0.8”[2]。

特高压交流线路额定电压为1000kV，最高运行电压为1100kV，如采用同塔双回路架设，根据杆塔尺寸，地线和导线在档距中央的平均距离大约在16～20m左右，地线处于导线的强电场环境中，地线表面场强过高将会引起地线的全面电晕，不但电晕损耗急剧增加，而且会带来其他很多问题。工程设计时根据地线表面静电场强Em与起晕电场强度E0的比值来确定地线最小直径。

表27-9为特高压交流双回路采用几种常用地线Em和E0，表面粗糙系数按0.82计算。

表27-9　双回路直线塔与耐张塔塔头处各种海拔下的Em/E0(www.xing528.com)

由计算结果可以看出，由于直线塔塔头处地线挂点与导线挂点垂直距离大（一般在15m以上），其Em/E0的最大值0.71，小于规范要求的0.8；而耐张塔塔头的地线支架高度低，一般在12.5m左右，其Em/E0最大值已达到0.9。

通过加大导地线垂直距离可以减小地线表面最大场强，从而减小Em/E0值，一般工程设计中按0.75限值从严控制。对以上4种地线进行计算，满足Em/E0＜0.75限值要求的地线支架高度如下图27-4所示：

图27-4　各种地线满足Em/Eo限值要求的地线支架高度

27.4.5.3　OPGW选型

光纤复合架空地线（OPGW）是用于高压输电系统通信的新型结构的地线，具有普通架空地线和光纤通信的双重功能。OPGW光缆从光纤所处的位置来分主要有层绞式、铠装式、中心束管式三种，其中不锈钢管层绞式结构是近年来广泛采用的结构，具有结构紧凑简单、允许放置的光纤数量比较多，光单元分布均匀性也较好，整缆余长充足的优点，同时层绞式结构与普通地线相同，与普通地线的匹配性好，因此目前国内90%的OPGW均为该种结构产品。

OPGW作为特高压线路地线，必须满足地线选型的要求；作为架空地线，OPGW首要作用就是要尽量让击到输电线路上的雷落到自身上以达到保护导线的作用，因此OPGW遭受雷击并不可避免；然而OPGW另外担负着系统通信和保护信号传递的重要功能，一旦光纤通道受损必然危及系统安全运行，这就要求OPGW要有较强的抗雷击能力。通过计算分析和以往设计经验，提高OPGW的抗雷击能力应优先选用全铝包钢结构产品，另外外层单丝直径应不小于3.0mm；同时OPGW必须与另一根地线机械性能匹配，弧垂特性尽可能接近。