ADSS vs. OPGW: compararea a două soluții majore de fibră optică pentru rețelele aeriene

Rețelele aeriene de fibră optică depind de cabluri care pot suporta condiții meteorologice extreme, sarcini mecanice mari și provocările electromagnetice ale mediilor de linii electrice. Două tipuri de cabluri au apărut ca soluții dominante: Cablu ADSS (All-Dielectric Self-Supporting). şi OPGW (Fir de împământare optic) . În timp ce ambele oferă comunicații cu fibră optică de mare viteză de-a lungul coridoarelor de alimentare aeriene, acestea sunt proiectate pentru condiții și tipuri de proiecte fundamental diferite. Înțelegerea distincțiilor lor este esențială înainte de a te angaja la oricare dintre soluții.

Ce sunt cablurile ADSS și OPGW?

Toate cablurile dielectrice autoportante (ADSS). este un cablu complet nemetalic de fibră optică proiectat pentru a fi înșirat între stâlpii de utilități sau turnuri de transmisie fără nicio sârmă de mesagerie suplimentară sau structură de susținere. Absența metalului în construcția sa îl face imun la interferențe electrice, motiv pentru care poate fi instalat în siguranță în imediata apropiere a conductorilor de putere sub tensiune.

Fir optic de împământare (OPGW) este un cablu hibrid care îndeplinește două funcții simultan: acționează ca fir aerian de împământare/ecran pe o linie de transmisie de înaltă tensiune, în timp ce adăpostește fibre optice pentru comunicația de date. Înlocuiește fizic firul static tradițional din partea de sus a turnurilor de transmisie, integrând capacitatea de împământare și transmisia prin fibră optică într-un singur cablu.

Ambele tipuri de cablu folosesc infrastructura existentă a liniilor electrice, eliminând nevoia de a construi turnuri de comunicații dedicate și reducând semnificativ costurile de construcție în comparație cu implementările tradiționale de fibră aeriană. În ciuda acestui avantaj comun, structurile lor interne, cerințele de instalare și cazurile optime de utilizare diferă considerabil.

Diferențele structurale: cum sunt construite

Arhitectura internă a ADSS și OPGW reflectă filozofiile lor de design foarte diferite.

Cablul ADSS este construit în jurul unui element de rezistență central - de obicei o tijă din fibră de sticlă - înconjurat de tuburi tampon libere, fiecare conținând mai multe fibre optice încorporate în gel. Fire de aramidă (cum ar fi Kevlar) înfășoară miezul ca element portant principal, oferind rezistența la tracțiune necesară pentru deschideri aeriene lungi. O manta exterioara HDPE sau AT (anti-tracking) completeaza structura. Nu există metal nicăieri în cablu. Modelele ADSS vin în două configurații principale: tub central (potrivit pentru deschideri mai scurte de până la aproximativ 500 m) și stratificată (de preferat pentru deschideri mai lungi de până la 1.500 m sau mai mult).

Cablul OPGW, prin contrast, integrează metalul și fibra într-un aranjament concentric. Fibrele optice sunt găzduite într-unul sau mai multe tuburi din oțel inoxidabil sau aluminiu poziționate la sau în apropierea centrului cablului. Straturile înconjurătoare constau din fire de oțel placat cu aluminiu (ACS) sau din aliaj de aluminiu care oferă atât rezistența mecanică pentru a face față unor linii lungi de transmisie, cât și conductivitatea electrică necesară pentru a transporta curenții de defect în siguranță la masă. O secțiune transversală proiectată cu precizie echilibrează performanța electrică a cablului, proprietățile mecanice și stabilitatea termică în condiții de defecțiune.

Performanță și siguranță electrică

Comportamentul electric este unul dintre cei mai critici diferențieri între cele două tipuri de cabluri.

Deoarece ADSS nu conține componente conductoare, nu prezintă potențial electric și nu prezintă pericol de șoc pentru echipajele de întreținere. Este complet neafectat de câmpurile electromagnetice generate de conductorii de alimentare din apropiere. Cu toate acestea, în medii de foarte înaltă tensiune (de obicei peste 110 kV), câmpurile electrice induse pot provoca urmărirea suprafeței pe mantaua exterioară în timp. Cablurile instalate în astfel de medii necesită o formulă specială teaca AT (anti-urmare). pentru a rezista acestei degradari.

OPGW, fiind un cablu metalic, trebuie să fie legat și împământat corespunzător la fiecare turn. Oferă protecție directă împotriva trăsnetului prin interceptarea loviturilor și prin conducerea curentului de defect rezultat în siguranță la pământ, protejând conductorii de fază de dedesubt. Această funcție de împământare este motivul pentru care OPGW este instalat chiar în vârful turnurilor de transmisie. Structura sa metalică înseamnă că trebuie să fie întotdeauna deconectat și împământat înainte de a începe orice lucrare de întreținere, făcând imposibilă instalarea liniei sub tensiune fără echipamente și proceduri specializate.

Metode și condiții de instalare

Condițiile în care poate fi instalat fiecare cablu reprezintă una dintre cele mai semnificative diferențe practic pentru planificatorii de proiecte.

Cablul ADSS este atașat pe partea laterală a turnurilor de transmisie existente sau a stâlpilor de distribuție folosind hardware dedicat, cum ar fi cleme de suspensie și cleme de tensiune. Deoarece nu transportă energie electrică, poate fi instalat pe un linie alimentată fără o întrerupere a curentului — un avantaj major pentru utilitățile care nu își pot permite timpi de nefuncționare. Echipajele de instalare îl înșiră între stâlpi la fel ca orice cablu de mesagerie autoportant. Greutatea sa redusă reduce sarcina structurală impusă turnurilor, ceea ce este un aspect important atunci când adăugați cabluri la infrastructura învechită.

Instalarea OPGW este mai complexă. Deoarece înlocuiește firul de împământare aerian existent, vechiul fir de împământare trebuie îndepărtat pe măsură ce noul OPGW este tras - o operațiune care necesită deconectarea și împământarea liniei de transmisie sau efectuată folosind tehnici specializate de linie sub tensiune. Acest lucru face ca OPGW alegerea naturală pentru construcția unei noi linii de transport , unde nu este prezent nici un fir de împământare existent și nu este necesară nicio întrerupere. Modernizarea unei linii electrice existente cu OPGW este o provocare logistică și considerabil mai costisitoare.

Aplicații tipice

Fiecare tip de cablu este aliniat cu un set distinct de scenarii de proiect și industrii.

Cablul ADSS este implementat pe scară largă de către operatorii de telecomunicații, utilitățile de distribuție a energiei și operatorii de rețele private într-o gamă largă de medii. Aplicațiile comune includ:

• Linii de distribuție la tensiuni de la 10 kV la 110 kV
• Lansări de rețele de acces în bandă largă și FTTx
• Comunicare pe calea ferată și pe coridoarele de transport
• Coloana vertebrală a plantelor în aer liber pentru întreprinderi și campus
• Infrastructura rețelei CATV și CCTV
• Conectivitate rurală pe distanțe lungi, unde construcția unui nou turn este impracticabilă

OPGW este utilizat în principal de utilitățile de energie electrică pe sistemele de transport de înaltă și foarte înaltă tensiune. Aplicațiile sale includ:

• Nui proiecte de linii de transport de 110 kV, 220 kV, 500 kV și de ultra-înaltă tensiune
• Sistemul SCADA de comunicare și reluare de protecție pe rețelele electrice
• Aplicații de monitorizare și control al rețelei inteligente
• Înlocuirea firelor de împământare învechite pe liniile de înaltă tensiune existente în timpul întreruperilor programate
• Rețele de comunicații private de la utilitate la utilitate

Considerații privind costurile și întreținerea

Comparațiile costurilor dintre ADSS și OPGW trebuie să țină cont atât de investițiile inițiale, cât și de factorii operaționali pe termen lung.

Cablul ADSS are în general un costuri materiale inițiale mai mici decât OPGW. Construcția sa complet dielectrică nu utilizează metale prețioase, iar instalarea nu necesită întreruperi de curent, ceea ce reduce semnificativ costurile legate de proiect. Întreținerea este relativ simplă – inspecția vizuală și verificările hardware pot fi efectuate de obicei fără deconectarea liniei.

OPGW implică costuri inițiale mai mari datorită complexității structurii sale hibride metalo-optice și a necesității de a îndepărta și înlocui firul de împământare existent în timpul instalării. Cu toate acestea, pentru noile proiecte de linii de transport, OPGW oferă o valoare convingătoare, deoarece un singur cablu îndeplinește simultan funcția obligatorie de împământare și funcția de comunicație, înlocuind două sisteme separate. Pe durata de viață a unui proiect de transport de înaltă tensiune, această eficiență cu dublu scop poate compensa investiția inițială mai mare.

Întreținerea OPGW necesită o grijă mai mare. Orice lucrare de reparare a cablului necesită protocoale de împământare, iar îmbinarea fibrelor pe teren trebuie să țină cont de componentele metalice ale cablului. Închiderile de îmbinare și hardware-ul trebuie să fie evaluate pentru mediul electric al turnului de transmisie.

Cum să alegi între ADSS și OPGW

Alegerea corectă depinde în primul rând de trei factori: nivelul de tensiune al liniei, dacă proiectul este o construcție nouă sau o modernizare și dacă cablul trebuie să servească o funcție de împământare. Tabelul de mai jos rezumă punctele cheie de decizie.

Ca regulă generală: alegeți OPGW atunci când construiți o nouă infrastructură de transport de înaltă tensiune acolo unde oricum este necesar un fir de împământare, iar cablul cu dublu scop va oferi cea mai bună valoare totală. Alegeți ADSS când faceți upgrade sau adăugați capacitate de comunicație la o linie alimentată existentă , în special la tensiunile de distribuție, unde o întrerupere a curentului este nepractică și nu sunt dorite modificări structurale ale turnurilor.

Pentru proiectele care acoperă ambele scenarii - cum ar fi o utilitate care își extinde coloana vertebrală de fibră prin infrastructura mixtă nouă și moștenită - o abordare combinată folosind OPGW pe noi segmente de înaltă tensiune și ADSS pe secțiunile de distribuție existente este o practică bine stabilită. Pentru a explora configurațiile specifice ale produsului pentru oricare dintre tipurile de cablu, vizitați Pagina de produs OPGW sau contactați echipa noastră de inginerie pentru o recomandare specifică proiectului.