郝自飞1，陈前2，应斌杰3，张传甡4
国网浙江省电力有限公司丽水供电公司
摘要：随着电网自动化控制、智能化运营和现代化管理水平的不断提升，电力通信光缆的重要性日趋增强。光缆接头盒作为通信光缆的重要接续组件，其进水及盒内纤芯冗余释放问题是影响光缆正常运行的重要隐患。丽水公司创新性地研制新型光缆接头盒，优化接头盒安装工艺，从源头上消除光缆接头盒设计缺陷。同时，通过多种实用化技术手段以及骨干光缆应急处置预案建立等方式强化光缆接头盒隐患防治与管控，大幅提升通信光缆安全运行水平。
1隐患现状
近年来，丽水地区电网建设不断提速，电力通信光缆作为承载电力业务流、信息流、数据流的大动脉，是电网安全稳定运行的重要基础和保障，光缆规模与日俱增。目前，丽水公司电力通信光缆总长达到4672.58公里，其中OPGW光缆1939.86公里，自承式ADSS光缆2473.42公里，其它光缆259.3公里。同时，丽水公司还负责多条国网公司、华东分部、省公司光缆的属地化运维工作，涉及光缆接头盒近三千个。
光缆接头盒是电力通信光缆线路中最为脆弱的部分，随着通信光缆的长年投运，光缆接头盒内部光纤衰耗会存在不同程度的增大，不及时处理将造成通信传输通道中断，其承载的国网、华东、省公司、地市公司等生产控制业务会受到严重影响。近三年来因电力通信光缆故障造成重要业务中断事件发生近300起，其中因光缆接头盒故障引起的占比超55%。而丽水又地处浙西南山区深处，地理环境恶劣，大部分电力通信光缆穿梭于高山峻岭之间，给光缆接头盒的运维消缺造成极大挑战。同时，光缆接头盒隐患存在难发现、难预防的特点，一经出现可能已经对业务造成较大影响。因此有必要建立健全电力通信光缆接头盒隐患防治体系，为电力通信光缆安全可靠运行提供有力保障。
2隐患排查
丽水电网2010-2020年这十年间，投运光缆长度由原来的2000公里左右发展到了现在的近4700公里，光缆接头盒数量近3000个，我们对近十年来通信光缆接头盒检修纪录进行统计分析（如表2.1），发现通信光缆接头盒故障数量在逐年上升，其中因接头盒进水、纤芯释放导致冗余弯曲过大、热缩套管脱落造成光缆接头盒故障占比分别为28.14%、47.44%、18.6%。
表1.1 近十年光缆接头盒故障检修统计
.png)
其中，已投运近20年的500kV宁金5906线是连通浙江金华换与福建宁德变的重要骨干光缆传输通道，其承载有6条光路（国网光路3条，华东光路2条，省网光路1条）。由于接头盒隐患未能及时发现和消除，该条光缆仅2018年1-2月就发生了4起因接头盒故障进水结冰造成其承载的国网、华东及省公司等重要光路中断事件，导致500kV宁金5906线继电保护通道、金华站-大唐宁德电厂切机通道、莲都站-大唐宁德电厂切机通道、莲都站-可门电厂切机通道、苏州抽蓄主站-半岭抽蓄子站通信通道、华东分部-福建省调调度数据网等生产控制类业务受到严重影响。同年9月，500kV万象变-220kV海口变的万海4P17线OPGW光缆上承载的万海4P17线、万口4P18线、丽青2333线、鹿青4U94线等4线条路共6套继电保护通道发生非计划中断，经抢修人员故障排查最终发现为万海4P17线58#塔的接头盒因内部纤芯冗余弯曲过大造成部分纤芯中断，导致继电保护等重要生产控制业务非正常运行。由此可见，电力通信光缆接头盒隐患问题严峻，
影响重大，亟待解决。
丽水公司对此高度重视，组织专项小组通过登塔检查、无人机巡视等多种方式对丽水境内500kV宁金5906线等13条投运时间较长的光缆线路中近120个接头盒进行隐患专项摸排，根据现场勘察结果发现：（1）所有接头盒内纤芯均存在纤芯冗余释放现象，平均每年纤芯冗长增加超过1cm，冗长超过10cm的纤芯基本无法使用，会造成纤芯弯曲角度过大；（2）所有接头盒内部均存在不同程度进水，导致接头盒内部纤芯性能逐步裂化，在极寒天气下结冰将直接造成纤芯中断；（3）约90%的光缆接头盒存在不同程度的热缩套管脱落问题，影响纤芯正常使用。
3原因分析
3.1接头盒自身存在设计缺陷
（1）接头盒密封圈性能较差：密封圈材料一般为耐高温性较强而防水性能一般的三元乙丙橡胶，在潮湿环境下易产生肉眼无法识别的微型龟裂，水蒸气和雾气可轻易穿透。丽水地区的电力通信光缆接头盒大部分位于高山峻岭之间而全年笼罩于雾气当中，水气在接头盒内外压差作用下会不断地渗透至盒内造成积水，并不断腐蚀热缩套管内的钢芯和裸露光纤，甚至会进入松套管并逐渐形成积水，在冬季严寒下直接冻裂光纤。
（2）接头盒壳体设计存隐患：早期的方型钢板结构接头盒由于壳体上部是平面结构设计，易产生积水而加速密封圈老化。目前使用最为普遍的帽式接头盒则是底座与盒盖间有一圈明显的槽道，具备积水条件。而且厂家出于经济考虑，大幅压缩制作成本，导致壳体常年投运后易发生变形从而影响气密性。
（3）接头盒法兰盘设计存隐患：接头盒法兰盘卡槽对热缩套管的固定不够牢固，接头盒内释放的冗余纤芯容易将热缩套管弹出卡槽，导致纤芯弯曲过大影响使用。而且法兰盘基本采用单层左右各6个卡槽的12或24芯结构，当光缆单管超过24芯则需跳盘操作，存在极大地断纤隐患。目前公司220kV线路的电力通信光缆设计要求采用72芯光缆。
3.2接头盒内冗余纤芯缺乏有效约束
由于电力通信光缆中纤芯采用弯曲缠绕的方式，投运后的光缆内部纤芯会随环境温度、所受张力等变化而发生拉伸延长,进而向接头盒内部释放冗余纤芯。因接头盒内光纤缺乏有效约束，释放的冗余光纤在接头盒内部自由弯曲导致衰耗增大，甚至断纤。
3.3 接头盒管控缺少实用化技术手段
接头盒故障存在难发现、难预防的特点，平时只能通过其承载的业务正常与否来间接判断光缆及接头盒有无故障，故障发现时通常已经导致了其承载业务的中断，缺乏有效管控措施及技术手段实现接头盒故障的提前预防和快速处理。
4 治理措施
4.1制定隐患整改工作方案
针对前期丽水公司对境内500kV宁金5906线等13条投运时间较长的光缆线路中近120个接头盒的隐患专项摸排工作实际，梳理出光缆实际承载业务情况，制定每条光缆线路中接头盒故障消缺工作方案。同时对丽水境内其余投运时间长达十年以上的71条光缆线路接头盒制定隐患专项摸排及整改工作计划。
.png)
4.2研制新型光缆接头盒
针对目前普通使用的光缆接头盒存在的设计缺陷，设计一款新型光缆接头盒，彻底解决接头盒进水，热缩套管易脱落等问题，同时采用隔热设计降低接头盒在烈日暴晒下的内部温度。具体设计如下：
第一，在方形侧盖式、卧式、帽式接头盒的基础上，将形状改为鼓型，采用浇注铝合金工艺，将厚度增加到5mm。盒盖与底座的固定方式采用中心焊接螺丝，外部使用特种防盗螺帽，接口处加硅胶垫圈和防水帽。在底座与盒盖的连接处打磨出一圈1mm深的凹槽，在凹槽上涂一层特氟龙，以达到最大限度的排水效果；第二，将用硅胶代替普通橡胶密封圈，延长密封圈的使用寿命，双层结构，更好的起到防水效果，在户外自然条件下的使用寿命在三十年以上，与通信光缆的使用寿命相当；第三，内置式单盘扇贝型结构法兰盘设计，将卡槽置于扇贝底端平行排列，圆形法兰盘更有利于光纤松弛布放，平行排列使热缩套管处于平置状态。以72芯为例，现有接头盒内法兰盘结构基本上分为两类，单盘直列卡槽式及多盘双侧卡槽式，该设计降低了前者对预盘及施工技术要求。消除了后者熔接完成后无法分盘问题，解决两者热缩套管垂直布放可能导致纤芯脱落甚至断纤的出现，并有利于光纤最大限度的舒展。
4.3优化接头盒安装工艺
为解决接头盒内冗余纤芯缺乏有效约束的问题，对接头盒安装工艺进行优化。在接头盒法兰盘内光纤进线口到热缩套管固定槽这一段加装30cm长的约束套管，有效约束光纤在接头盒内的弯曲程度，将从外部光缆中释放过来的光纤在套管中完成冗余消耗，又可以让保护管口朝下，避免水汽积存，同时保护光纤。
优化安装工艺流程如图24所示，在按照光缆接续程序对接头盒中的光纤进行正常接续前，先对光纤加装特制套管处理，然后将套管在光缆接头盒内固定，再进行光纤的后续熔接等工序。约束套管加装前后对比如图4.6所示
.png)
4.4 接头盒通过机构检测
新型接头盒送检至电力工业通信设备质量测试中心，重点对多次封装后的气密性等进行全面检测，重复封装3次后，在充气压力100kPa±5kPa下，24小时后，盒体内气压无变化，符合相关制造和运行标准。
4.5加强通信应急处置能力
电力通信光缆承载电网重要生产业务，为有效防范重要业务运行风险，丽水公司编制本级应急处置预案，针对重点区段联合开展应急演练。一旦有光缆线路异常事件发生，迅速启动应急抢修预案，组织现场抢修。
智能光配应用重要业务中断时按照应急处置预案优先开展光路迂回完成业务恢复，再安排故障抢修。同时，采用智能光配系统实现远程光缆纤芯倒换，快速恢复重要业务。光缆迂回与智能光配的应用大大降低接头盒故障在内的光缆停运时业务中断时长。
图2.5光缆故障应急演练及应急通道建立
5 治理成效
本典型经验对电力通信光缆接头盒隐患现状进行深度分析，通过新型光缆接头盒的研制、安装工艺优化、多种实用化技术应用以及骨干光缆应急处置预案建立等方面构建光缆接头盒隐患防治管控体系，全方位地提高通信光缆接头盒运维管理水平。
（1）减少光缆接头盒检修成本
新型光缆接头盒的研制与安装工艺的优化，从根本上解决光缆接头盒长年投运后出现进水、纤芯冗余弯曲过大、热缩套管脱落等隐患问题，将光缆接头盒的使用寿命从5年延长至15年以上，实现与光缆线路同寿命周期运行，每年可减少光缆接头盒因自身缺陷造成的故障检修约50次，每次光缆接头盒检修成本约9000元（安全措施2000元、施工费3000元、接续费2000元、交通工具200元、接头盒等材料费1800元），共计可节约检修成本约45万元/年。目前新型接头盒的使用未发现存在其它问题隐患。
（2）提升重要业务保障可靠性
光缆接头盒的故障检修会造成该光缆线路上承载的所有业务中断，新型光缆接头盒的使用与安装工艺的优化可大幅减少光缆非计划中断时长，同时通过多种实用化技术手段实现故障接头盒的提前发现与消缺，提升对公司系统各层级的继电保护、安稳控制、自动化等各类生产控制业务保障水平，减少因光缆接头盒故障而造成的一次线路停电，间接产生经济效益近120万/年。
（3）提升公司经济效益
新型光缆接头盒应用前景广阔，不仅在系统内有重要推广意义，还具有向各运营商等全行业推广的价值。一旦得到广泛认可和应用，通过创新成果的商业转化，按年产1万套计算（单个接头盒售价1800元），预计每年公司可盈利1800余万元。
（4）成效得到省公司高度认可
今年10月，省公司光缆技术柔性团队赴丽水调研考察，就丽水公司研制的新型光缆接头盒防水性能、纤芯冗余释放控制性能等进行充分论证及研判。高度认可其先进性和创新性，建议在全省范围内推广使用。
6 改进措施
丽水公司通过在电力通信光缆接头盒隐患防治上的创新和实践，形成了一套技术工艺先进、标准规范全面的长效管控机制。光缆接头盒隐患防治成效突显，为全省电力通信光缆运行管理提升进行有益的探索和实践，加强信通专业对电网安全稳定运行的可靠支撑。后续将开展以下几个方面的优化提升：
（1）扩大新型接头盒应用推广。在丽水地区扩大该新型光缆接头盒的应用范围，积累运行数据，不断进行升级完善。对该新型光缆接头盒制作及应用的相关经验进行总结提炼并形成标准，并争取在全省推广。
（2）设计光缆接头盒积水监测装置。提供一种积水监测方法，当接头盒进水，封装在接头盒内的盒装模块发生位移使光纤弯曲，维修人员用OTDR测试光纤，可判断接头盒进水情况。
（3）开发光缆接头盒密封性智能监测系统。通过在接头盒内安装温、湿度采集发送模块，手持式无线数据采集装置，在后台数据中心进行数据智能处理以实现光缆接头盒密封性智能监测，从而准确掌握接头盒的密封性能。