摘 要：大型、长距离、跨区域调水项目，为了保证输水安全，沿线增设视频监控系统。为了同步解决供电和通信传输问题，采用非金属加强芯和直流供电组合的光电复合缆，与10kV电力线路同杆架设。同步实现视频监控系统的供电、组网和传输问题，节约了输水渠道堤顶道路空间资源，减少了对环境的破坏。解决了沿调水渠道建设视频监控系统的供电和传输问题，降低了工程造价，缩短了施工周期，便于后期的运行维护和管理。
　　关键词：光电复合缆;10kV电力线路;同杆架设
　　一、引言
　　胶东调水工程是山东省“百”字型骨干水网的重要组成部分，由引黄济青工程和胶东地区引黄调水工程组成。引黄济青工程采用明渠输水，渠道全长263km;胶东地区引黄调水工程，在引黄济青渠道的宋庄建设分水闸分水，沿渠道和管道往烟台和威海输水，输水线路全长310km，其中输水明渠长160km，输水管道、暗渠及隧洞长150km;两段明渠渠道长度共计423km。
　　为了提升管理水平、保障输水水质和保证沿线群众的生命财产安全，沿明渠渠道新建视频监控系统，在渠道转折点、重要路口和间隔一定距离的直线段增设监控摄像头，对输水沿线进行实时的监视和控制。对于这些监控设备的供电和监控信息的传输，如果采取传统的供电和通信方式，将需要分别建设供电线路和通信线路（管道），加上渠道上已有的一条10kV电力线路，渠道两侧会有2-3条的线路（管道），这样一方面会造成重复建设带来的高投资，另一方面是多条线路（管道）带来的管理上的不便和视觉上的杂乱。怎样合理解决视频监控系统的供电和通信传输方式，是摆在设计人员面前的实际问题。
　　光电复合缆[1，2]是将输电铜线与光纤集合在一起，同步解决供电和信号接入问题的成缆方式，最早由日本住友电气公司于1978年研制并用于海底光电传输[3]。我国较早对光电复合缆的应用研究报道于2005年[4]，作为传输媒质用于组建接入网，实现电话、数据、电视、电力的四网融合。多数的研究和应用成果报道于2015年以后，也是多用于海底、煤矿、基站和接入网等供电系统不容易到达的环境[5-10]。到目前为止，还没有相应的国家、行业或者企业标准对它的应用进行规范，因此，一直未在现网中有大面积应用的先例。对于在大型调水工程中光电复合缆的应用，尤其是和高压电力线路同杆敷设的情况，尚未见到相关报道。
　　二、施工环境和时机
　　（一）施工环境
　　该视频监控系统是胶东调水自动化系统的一个子系统，自动化系统的传输组网是采用自建光缆和租用光纤相结合的方式，沿输水渠道部分是在10kV电力线路的对侧堤顶，新建一条管道光缆，同时和10kV电力线路同杆架设一条光缆形成环路。而视频监控系统的光电复合缆也是采用和10kV电力线路同杆架设的方式，达到充分利用现有资源、便于维护管理的目的（图1）。
　　（二）施工时机
　　胶东调水的供水方式是分年度连续供水，每个供水年度有9-10个月的供水期，2-3个月的检修维护期，10kV电力线路可以分段短期停电。光电复合缆的敷设可以采用带电敷设，也可以采用分段对10kV电力线路停电后再进行敷设的方式。
　　三、技术要点
　　（一）光电复合缆的结构
　　由于采用和10kV电力线路同杆敷设，为了减小电磁影响和安全需要，对光电复合缆的结构进行创新型改造，加强层只使用芳纶纱材料，芳纶纱以合适的节距和张力绞合均匀分布在内垫层周围，相邻芳纶纱绞层的绞合方向相反，芳纶纱杨氏模量不低于110GPa;在光纜制造长度内，每束芳纶纱最多允许有一个接头，且接头强度不应小于原丝束的80%。中心加强件采用非金属材料，由芳纶纤维增强塑料圆杆（简称KFRP）制成，杨氏模量不低于50 GPa，并有足够的截面积和弹性应变范围，且在光缆单元制造长度内不允许接头（图2）。
　　（二）敷设位置
　　光电复合缆采用和10kV电力线路同杆架设的方式，与通信主干光缆同高度敷设。光缆位置在10kV电力线路输电导线的下方大于2.5m 的高度处，这样既保证了强弱电间规范要求的安全高度，也满足了光缆的对地净距要求，光电复合缆到地面的最小净距大于5.5m（图3）。
　　（三）敷设要求
　　光电复合缆的敷设采用ADSS缆的敷设方式，采用金具逐档杆张紧固定，杆距超过100m的杆档两侧加设防震鞭，以免在风荷载的水平作用力下对光纤的性能和寿命造成影响。在10kV电力线路跨越道路处，如果光电复合缆的对地高度不能满足5.5m的净距时，采用引下定向钻套管穿越的方式，跨路后再引上至设计高度。
　　（四）输电电压
　　采用400V直流电源通过光电复合缆输送到终端监控设备箱，再转化为给设备供电的24V直流电压。这样既减少了电压降造成的能源损耗，也减少了电能转化为热能的能量损失，以及电磁对光信号的影响。
　　四、结果与讨论
　　（一）结果
　　通过对输水渠道沿线423km明渠的视频监控系统的布署，从闸站或者管理所配电柜取电，转换成400V直流电，通过光电复合缆的电缆给两端所承载的监控设备供电，由光电复合缆中的光缆组成接入层环网，把视频监控数据传回至管理机构，实现了渠道监控的全覆盖。同时，减少了光、电分别传输的两次基建投资、土地占用和施工周期，做到了资源、投资和工期的多重节约。
　　（二）讨论
　　1.新增荷载对原电力线路负荷的影响
　　现有10kV电力线路的电力杆是为闸站机电设备的供电而建设，电力杆的质量整体较好，经复核计算，电力杆的质量和性能足以承受增加的主干光缆和光电复合缆的荷载，只是需要在耐张杆处增设拉线以提高耐张力和杆路的稳定性。
　　2.对跨路高度的影响
　　光电复合缆的敷设位置为10kV电力线下方2.5m的位置，现有的电力杆规格为：胶东地区引黄调水工程段为12m电力杆，光电复合缆的跨路高度完全能满足规范要求（距地面高度不小于5.5m净距）;引黄济青段为10m电力杆，有些光电复合缆在跨路处的对地高度不能满足规范要求时，需要把跨路杆更换为12m或者15m的电力杆进行跨越，或者采取光电复合缆沿杆引下，采用定向钻钻越穿过道路，再沿杆引上至设计高度的方式来解决。 　　3.光电复合缆中电线发热对性能和寿命的影响
　　由于光电复合缆是采取电导线和光纤集合在一起的成缆形式，供电系统采用的是400V直流供电方式，大大降低了电导线的发热量。同时，光缆制造商在设计时也对这个因素进行了充分考虑。但是长时间的运行，电导线发热对光纤的影响程度，还是要在运行过程中通过对光纤的性能监测来进行验证。
　　4.对投资和工期的影响
　　采用和10kV电力线路同杆架设光电复合缆，减少了新建通信杆路部分的工期、投资和协调工作量，每公里节约投资在2.4万元左右，同时大大缩短了建设周期。
　　5.对电力线路维护工作的影响
　　光电复合缆和10kV电力线同杆架设，且位于电力线下方2.5m处，这样在电力线路检修时会造成一定的影响和干扰。经和运行维护单位沟通，平时需要到杆顶对10kV电力线路检修处理的频次不高，综合考虑，同杆敷设光电复合缆对电力线路维护的影响可以忽略。
　　五、结束语
　　随着水利项目基础建设的不断完善，为了适应新形势的需要，对水利设施的管理水平和管理效率也提出了更高的要求。因此，水利项目的自动化建设势在必行，并已相继开始建设并投入使用，且由于水利项目的环境和形式的差异比较大，对于不同项目的通信和供电方式也提出了不同的要求，怎样能更合理地解决实际问题，光电复合缆的适时使用，给解决不同条件下的通信和供电方式提供了一种思路和案例经验。
　　参考文献：
　　[1] 丛德志等. 光电复合缆结构及其应用探讨. 电子技术与软件工程，2016（11）：66
　　[2] 肖国华等. 光电复合缆的结构及其应用探讨. 数字通信世界，2019（9）：153
　　[3] 韩剑等. 光电复合缆应用解析. 中国新通信， 2015（02）：78
　　[4] 刘恒等. 一种新型光电复合缆在接入网中的应用.光纤与电缆及其应用技术，2005（1）：23
　　[5] 郝云飞等. 光电复合缆在室内分布系统中的应用探讨. 电信工程技术与标准化， 2015（03）：40
　　[6] 肖嘉熙等. 光電复合缆在接入网中的应用探讨. 无线互联科技， 2015（15）：147
　　[7] 闫军波等. 浅谈 ADSS光缆在电力通信中的应用.科技与企业，2013 （13）：135
　　[8] 陈浩等. 光电复合缆在拉远直流远供系统中的应用.中国通信学会2012年光缆电缆学术年会， 2012：65
　　[9] 高健等. 煤矿用光电复合缆的应用分析.煤矿机电，2016 （01）：95
　　[10] 蔡炳余等. 浅谈海底观测网试验系统用深海光电复合缆. 光纤与电缆及其应用技术，2014（01）：5
　　作者简介：
　　马登月，男;民族：汉族;籍贯：山东临清，学历：博士研究生，职称：高级工程师;职务：副主任。