表1 220kV广汾线、汾闻Ⅱ回线OPGW断股情况 线路名称 220kV广汾线 220kV汾闻Ⅱ回线 绞制形式  混绞结构  非混绞结构 外层绞线  9股铝合金线+3股铝包钢线  14股铝合金线 断股处数  1处  2处 断股数量  3股  3股/2股 断股性质  2股铝合金线+1股铝包钢线  3股铝合金线/2股铝合金线

2 二线路OPGW简介

　　2.1 广汾线OPGW结构与参数
　　OPGW型号为： 2S2×18B1(AA/AC-44/39)-［67；67］；最小破断负荷为59.9kN；最大运行张力为23.96kN；其余相关参数见表2。

表2 广汾线OPGW参数

表3 汾闻II回线OPGW参数　　 项  目 指  标 OPGW规格： OPGW18B1/85 结构 铝合金线/根·mm^-1 14/2.15 铝包钢线/根·mm^-1 6/2.7 不锈钢管/根·mm^-1 1/2.7 计算截面积 铝合金线/mm² 50.83 铝包钢线/mm² 34.35 总截面积/mm² 85.2 外层绞向 Right_hand 标称外径/mm 12.4 计算质量/kg·km^-1 357.9 OPGW规格： OPGW18B1/85  计算极限抗拉强度/kN Min：47.82 每日平均应力/(%RTS) Max：20 最终弹性模量/GPa 95.26 线膨胀系数/（10-6·℃^-1） 17.31 20℃最大电流容量/(kA2·S) 68.12 短路电流允许温度范围/℃ 40～200 最小弯曲半径/mm 500

3 断股原因分析

　　(1) 上述线路故障后，山西省电力公司委托山西省电科院进行了有关金相试验，通过拉力试验表明，断股OPGW制造质量不存在问题，单丝抗拉强度均符合标准，因此排除了制造质量方面存在问题的可能。显微镜观察及其他试验表明，所有断口的损伤均为高温熔断所致，未发现机械损伤痕迹，因此排除了施工造成的机械损伤及外力破坏引起断股的可能。
　　(2) 广汾线铝包钢线与其中1股铝合金线的断口为斜切线，另外1股铝合金线断口为垂切口线；汾闻Ⅱ回线所有断口均呈斜切口状。在显微镜下观察，所有断口痕迹陈旧，不是近期出现的断股，断口位置均有电弧灼伤痕迹，断股周边粘附有一些微小金属瘤状物。其中铝合金线的断口为一次高温灼伤的熔断痕迹，铝包钢线的断口有2/3为高温熔断痕迹，剩余1/3为拉断痕迹，见图1。以上现象说明断股是在高温下熔断形成的。

图1 广汾线OPGW铝包钢断口显微照片

　　综合上述情况，认为OPGW断股是在高温下熔断形成的，而产生高温的原因只可能是由雷击放电电弧引起的。通过对雷电定位系统的分析也得到验证。其断股形成过程为：雷电击在OPGW外层股线上，雷电能量在瞬时释放过程中产生高温电弧，由于铝合金线熔点较低，一般超过200℃就会发生永久变形，因此容易在高温下出现熔断现象。而铝包钢的熔点高于铝合金，所以铝包钢线未被全部熔断，只熔断截面的2/3，但相邻铝合金线熔断后，使受伤铝包钢线产生应力集中，在低频振动的作用下，导致其剩余的1/3截面最终被拉断。
　　综合分析认为，绝大多数OPGW外层断股原因为雷击所致。　　

4 存在问题

　　(1) OPGW从制造、设计到运行维护至今还没有国家或行业标准，在设计、施工、维护中缺乏依据， OPGW规格、型号繁多，运行维护存在一定困难。
　　(2) 目前山西省运行的OPGW多是架设在运行线路上，运行线路在设计时未考虑到OPGW的使用，为保证杆塔的荷载安全，更换的OPGW受原有塔型（杆型）承载力限制，其截面偏小，因此其单丝直径也偏小（如广汾线OPGW单丝直径为2.5mm，汾闻Ⅱ回线OPGW单丝直径为2.15mm），单丝直径小则其电阻大，高温电弧下熔断几率也大。查阅国外统计数据表明，单丝直径小于2.5mm时，其雷击断股现象会急剧上升。这一情况从运行的钢绞线避雷线上也能得到印证，7股结构的GJ-50钢绞线（单丝直径为2.9mm）很少发生雷击断股情况，而19股结构的GJ-80钢绞线（单丝直径为2.3mm）则常发生雷击断股情况。
　　(3) 为简化施工，同一条线路的OPGW一般是按靠近变电站或电厂侧的短路电流要求来选择，这些地段短路电流偏大，因主要考虑OPGW的通流容量，而致使全线路OPGW铝合金线总截面偏大，而铝包钢线总截面偏小，容易发生雷击断股现象。
　　(4) 对运行维护单位培训不足，在验收、维护及缺陷处理方面缺少相关知识。
　　(5) 备品备件缺乏。在发现缺陷后，需要临时订货，因而影响缺陷处理时间。

5 防范措施

　　(1) 尽快制定《山西省OPGW复合光缆技术标准及管理规定》，以指导山西省OPGW的设计、选型、入网试验、施工、验收、维护等工作。
　　(2) 设计选型方面：在新建OPGW设计时，应尽可能加大OPGW截面积及单丝直径，降低雷击断股率；不采用混绞型OPGW，避免铝包钢线出现断股而导致的OPGW综合破断力的急剧下降，同时保证修补处理的可能；采用分段选型，靠近变电站或电厂附近地区应选择通流容量大的OPGW，中间段选择以铝包钢线为主的强度较高的OPGW。
　　(3) 施工、验收方面：施工过程中要注意对OPGW线股的保护，避免外层线股发生机械损伤；弛度要满足设计要求；保证杆塔接地电阻符合设计要求，不符合设计要求的要及时改造。
　　(4) 运行维护单位应加强OPGW的巡视，尤其是位于多雷区的OPGW，要重点巡视。根据雷电定位系统指导巡视工作，当架设OPGW的线路附近出现落雷后，要及时检查OPGW外层股线有无烧伤、断股；冬季、春季要重点检查OPGW外层股线有无散股；登杆塔检查时，应注意OPGW金具及检查连接情况，发现问题应及时处理。
　　(5) 加强架设OPGW杆塔的接地电阻测试，当杆塔接地电阻超标时，要及时采取措施降低接地电阻。
　　(6) 运行维护单位根据所维护OPGW的规格与型号，适当储备一定数量的全张力预绞丝。
　　(7) 发生OPGW断股处理原则：当断股数量少时，可采用线上修补作业方法，但必须准确掌握断股性质，并经过精确的受力计算后，在确保安全的前提下方可进行,否则应采取OPGW落地修补或其他方式修补。
　　非混绞型OPGW（外层线股全部为铝合金线）：断股5股以下，采用全张力预绞丝进行修补；断股5股及以上，先采用预绞丝修补，在短期内尽快更换。混绞型OPGW（外层线股既有铝合金线又有铝包钢线）根据如下公式计算其强度损失

R_TS=A_AS·δ_AS×0.9+A_AA·δ_AA

式中，R_TS为OPGW综合破断力，kN；A_AS为铝包钢线（AS线）总截面积，mm²；δ_AS为铝包钢线（AS线）破断应力，MPa（1 MPa＝1 N/mm²）；A_AA为铝合金线（AA线）总截面积，mm²；δ_AA为铝合金线（AA线）破断应力，MPa；
当强度损失在25%以下时，采用全张力预绞丝进行修补；当强度损伤在25%及以上时，先采用预纹丝修补，在短期内尽快更换。
　　(8) 开展OPGW专题研究，包括以下内容：OPGW外层断股处理措施、OPGW低频振动试验、全张力预绞丝对OPGW通流的影响、OPGW外层断股焊接的可行性、OPGW的防腐蚀、OPGW断口敏感性分析等。

6 结束语

　　通过山西电网2次OPGW光缆断股事故说明，从国内外的OPGW光缆的运行情况及试验证明，OPGW光缆外层断股主要是由于雷击所致；而且试验结果显示，在同一雷电流及相同单丝材料的情况下，外层断股数与外层绞线单丝直径直接相关，单丝直径越大，断股数越少；防范OPGW光缆外层断股最有效的措施是，设计时选择外层单丝直径较大、外层材料为铝包钢的OPGW光缆。