Care sunt cele două funcții de bază ale firului optic la linii de transmisie a puterii?

Dincolo de fir: Cum OPGW protejează și conectează grila

În vastele, peisaje tăcute care se întind între sauașele noastre, santinelele falnice ale rețelei electrice poartă mai mult decât doar putere. Strung de-a lungul vârfurilor acestor turnuri de transmisie de înaltă tensiune este un tip unic de cablu care servește un scop dual, critic pentru misiune. Acest cablu este cunoscut ca Sârmă de sol optică , sau opgw. Pentru ingineri, operatori de grilă și specialiști în telecomunicații, OPGW este o piatră de temelie a infrastructurii moderne și fiabile. Dar pentru mulți, capacitățile sale depline rămân un mister.

Funcția de bază nr. 1: Scutul de protecție - Protejarea liniei electrice

Rolul primar și tradițional al firului strâns în vârful unui turn de transmisie este de a funcționa ca un Sârmă de scut statică or Sârmă de pământ . Slujba sa este de a proteja conductoarele de fază energizată (firele care transportă puterea) de mai jos de cea mai distructivă forță din natură: fulgere. OPGW este, în primul rând, un fir de sol excepțional de bun.

Sub-funcția 1A: Protecția fulgerului și ecranarea

Problema: Când un fulger lovește direct un conductor de fază, acesta injectează o creștere enormă a curentului - adesea care depășește 100.000 de amperi - într -o fracțiune de secundă. Această creștere depășește în mare măsură capacitatea de funcționare a liniei, ceea ce duce la o defecțiune a izolației catastrofale, deteriorarea echipamentelor și declanșarea imediată a întrerupătorului, provocând o întrerupere a energiei electrice.

Cum o rezolvă OPGW: Cablul OPGW este poziționat strategic în cel mai înalt punct al turnului, formând un „scut” peste conductoarele de fază. Este conceput pentru a fi cel mai probabil punct de contact pentru un fulger.

Atracție intenționată: Datorită funcției sale de înălțime și de împământare, OPGW interceptează efectiv cursa de trăsnet înainte de a putea ajunge la conductoarele de fază critică de mai jos.

Calea curentă sigură: Odată lovit, straturile exterioare metalice robuste ale OPGW oferă o cale cu impedanță scăzută pentru ca curentul fulger să călătorească de-a lungul intervalului cablului.

Disiparea pe pământ: La fiecare turn de transmisie, OPGW este conectat electric la structura turnului. Turnul în sine este conectat la un sistem de împământare - o rețea de tije și conductori îngropați pe pământ. Curentul masiv de fulgere este deviat în siguranță în turn și disipat inofensiv în pământ.

Rezultatul practic: Sacrificându -se până la grevă, OPGW împiedică energia distructivă a fulgerului să ajungă la conductorii vii, prevenind astfel defectele și menținând continuitatea sursei de alimentare. Proiectarea sa asigură că poate rezista la mai multe astfel de greve fără defecțiune mecanică sau electrică.

Sub-funcția 1B: Înregistrare și defecțiune a curentului de transport

Problema: Dincolo de fulgere, alte evenimente pot provoca defecțiuni pe o linie electrică, cum ar fi un copac care se încadrează pe un conductor sau o defecțiune a echipamentului. Când un dirijor viu contactează un obiect împământat (ca turnul în sine), creează o „defecțiune la sol”. Aceasta duce la o creștere masivă, deși puțin mai puțin instantanee, a curentului cunoscut sub numele de curent de defecțiune. Acest curent trebuie să fie dirijat în siguranță către sol pentru a permite releelor ​​de protecție să detecteze defectul și să izoleze secțiunea deteriorată.

Cum o rezolvă OPGW: OPGW formează o cale electrică continuă, cu rezistență redusă, de-a lungul întregii lungimi a liniei de transmisie, conectând sistemele de împământare ale fiecărui turn.

Crearea unei referințe comune la sol: Această rețea interconectată se asigură că toate turnurile sunt deținute pe un potențial similar de pământ, ceea ce este crucial pentru stabilitatea și funcționarea corectă a schemelor de protecție ale sistemului de alimentare.

Purtarea curentului de eroare: În timpul unui eveniment de eroare, o porțiune semnificativă a curentului de eroare va curge prin OPGW și structurile turnului înapoi la sursă. OPGW este proiectat în mod special cu un rating specific de curent de scurtcircuit (de exemplu, 50 ka pentru 1 secundă). Acest lucru înseamnă că straturile sale de aluminiu și oțel sunt suficient de substanțiale pentru a transporta acest curent enorm pentru scurta perioadă până când se deplasează întrerupătorul, fără a topi sau a suferi daune.

Rezultatul practic: OPGW se asigură că, în timpul defecțiunilor electrice interne, curentul are o cale sigură și previzibilă către sol. Acest lucru permite dispozitivelor de protecție să funcționeze rapid și selectiv, minimizând deteriorarea echipamentelor și limitând întinderea și durata unei întreruperi de energie.

Funcția de bază nr. 2: Sistemul nervos digital - Activarea comunicațiilor inteligente ale rețelei

În timp ce rolul său de protecție este fundamental, este a doua funcție care transformă OPGW dintr -un fir simplu într -un activ strategic. Încadrate în coajă metalică de protecție sunt fibre optice, transformând cablul într-o legătură de telecomunicații de înaltă performanță.

Sub-funcția 2A: Construcția fizică: un cablu într-un cablu

Pentru a înțelege cum funcționează, trebuie să înțelegeți cum este construit. Un OPGW nu este un simplu amestec de materiale; Este o structură tubulară precisă.

Nucleul central: În centrul centrului se află un tub din oțel inoxidabil sau din aluminiu. În acest tub sigilat ermetic se află în sine fibrele optice, înconjurate de obicei de un gel de blocare a apei pentru a preveni intrarea în umiditate și pentru a asigura o amortizare mecanică.

Straturile exterioare: În jurul acestui tub central sunt straturi de fire de aluminiu și oțel. Aceste fire sunt blocate în jurul tubului, oferind cablului cu rezistența sa mecanică primară, capacitatea de transport curentă și rezistența la coroziune. Combinația specifică de aluminiu (pentru conductivitate) și oțel (pentru rezistență) poate fi adaptată la cerințele proiectului.

Această construcție este cheia identității sale duble: firele exterioare gestionează îndatoririle electrice și mecanice, în timp ce tubul interior oferă un mediu sigur, stabil și izolat pentru fibrele de sticlă fragile.

Sub-funcția 2B: Aplicații critice în gestionarea și controlul rețelei

Capacitatea de date oferită de fibrele optice este coloana vertebrală a „rețelei inteligente”. Permite monitorizarea, protecția și controlul în timp real, care sunt imposibile cu liniile de telecomunicații mai vechi, închiriate. Iată cele mai critice aplicații:

1. Protecția sistemului de alimentare:
Aceasta este probabil cea mai importantă funcție de date. „Protecția pilotului” sau „releu diferențial” Schemele necesită o comunicare ultra-viteză între cele două capete ale unei linii de transmisie. Dacă apare o defecțiune în mijlocul liniei, releele de la ambele capete trebuie să compare instantaneu curentul care curge și în interior și în afară. Folosind legătura cu fibre OPGW, acestea pot determina în milisecunde (adesea 1-2 cicluri) că defectul este între ei și călătoresc ambele întreruptoare simultan. Fără această legătură de mare viteză, releele ar funcționa mai lent, provocând o mai mare perturbare a sistemului și daune potențiale ale echipamentelor.

2. Controlul supravegherii și achiziția de date (SCADA):
SCADA este sistemul nervos al centrului de control al rețelei. Fibrele din OPGW poartă cantități mari de date în timp real din mii de puncte pe rețea-tensiuni, curenți, fluxuri de putere, stări de întrerupător și poziții de robinet ale transformatorului-bing-ul în camera de control. Acest lucru permite operatorilor să vadă starea întregii grile în timp real și să ia decizii în cunoștință de cauză.

3. Monitorizarea și controlul zonei largi (WAMS):
Trecând dincolo de SCADA, WAMS folosește unități de măsurare a fazei sincronizate (PMU). Aceste dispozitive, sincronizate de GPS, oferă o „instantanee” precisă, în timp, a sănătății rețelei de 30-60 de ori pe secundă. Lățimea de bandă ridicată și latența scăzută a fibrelor OPGW sunt esențiale pentru transportul acestui flux masiv de date. Acest lucru permite detectarea oscilațiilor și instabilității rețelei care ar fi invizibile pentru SCADA convențională, contribuind la prevenirea întreruperilor pe scară largă.

4. Monitorizarea activelor și întreținerea bazată pe condiții:
Fibrele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a monitoriza sănătatea cablului OPGW și a liniei de transmisie în sine. Senzația de temperatură distribuită (DTS) și detectarea acustică distribuită (DAS) folosesc fibra în sine ca senzor. DT-urile pot detecta puncte de puncte la splice sau conexiuni, în timp ce DAS poate detecta și localiza vibrații de conductor, galoping sau chiar interferențe potențiale, cum ar fi căderile copacilor sau construcția neautorizată în apropierea dreptului de drum.

5. Telecomunicații pentru operațiuni de utilitate:
Dincolo de controlul sistemului de putere pur, fibrele oferă un canal de comunicare fiabil pentru orice altceva de care are nevoie utilitatea: comunicarea vocală pentru echipajele de întreținere, traficul de rețea de date corporative și supravegherea video pentru securitatea stațiilor.

Avantajul sinergic: De ce două funcții sunt mai bune decât una

Adevăratul geniu al OPGW constă în sinergia puternică dintre cele două funcții de bază ale sale.

Utilizarea optimă a dreptului de drum: Rularea unui cablu separat de fibră optică pe un turn de transmisie necesită hardware suplimentar, considerente de proiectare și este susceptibil la deteriorarea elementelor sau a vieții sălbatice. Prin integrarea fibrei în firul de la sol, utilitățile maximizează utilizarea dreptului lor de drum existent, securizat, fără a fi nevoie de permise suplimentare sau achiziție de terenuri.

Securitatea și fiabilitatea fibrelor superioare: OPGW oferă o cale sigură fizică și electric pentru fibre. Poziționate în vârful turnului, acestea sunt în mare parte inaccesibile și protejate de daune accidentale, vandalism și furt. Mai mult, teaca metalică robustă oferă o imunitate excelentă la interferența electromagnetică (EMI), care este severă într-un mediu de înaltă tensiune. Aceasta duce la o legătură de comunicare cu fiabilitatea și integritatea datelor inegalabile.

Eficiență economică: În timp ce costul inițial al OPGW este mai mare decât un fir tradițional la sol, elimină nevoia de a construi, închiria sau menține o infrastructură de comunicare separată. „Costul incremental” al adăugării funcționalității fibrelor este minim în comparație cu valoarea imensă a rețelei de date pe care o creează. Este un caz clasic de a construi mai inteligent, nu mai greu.

Concluzie: coloana vertebrală a unui viitor rezistent și inteligent

Firul de masă optic este mult mai mult decât un fir simplu; Este o componentă multifuncțională, critică de misiune a transmisiei de putere modernă. Prima sa funcție de bază ca a Scut de protecție este fundamental, oferind rezistența necesară pentru a rezista la furia naturii și defecțiunile sistemului intern. A doua sa funcție de bază ca a Sistem nervos digital este transformatoare, oferind coloana vertebrală de date de mare viteză, de înaltă calitate, care permite conștientizarea situațională, automatizarea rapidă și controlul inteligent necesar pentru rețeaua electrică din secolul XXI.

Înțelegând aceste două funcții întrețesute, se poate aprecia de ce OPGW a devenit tehnologia de alegere pentru utilitățile din întreaga lume. Este un exemplu perfect de inginerie elegantă: rezolvarea a două provocări fundamentale - protecție și comunicare - cu o soluție unică, sinergică, robustă, fiabilă și gata pentru viitor.