ADSS kontra OPGW: porównanie dwóch głównych rozwiązań światłowodowych dla sieci napowietrznych

Napowietrzne sieci światłowodowe zależą od kabli, które wytrzymują ekstremalne warunki pogodowe, duże obciążenia mechaniczne i wyzwania elektromagnetyczne w środowiskach linii energetycznych. Dominującymi rozwiązaniami stały się dwa typy kabli: Kabel ADSS (w pełni dielektryczny, samonośny). i OPGW (optyczny przewód uziemiający) . Chociaż oba zapewniają szybką komunikację światłowodową w napowietrznych korytarzach energetycznych, zostały zaprojektowane z myślą o zasadniczo różnych warunkach i typach projektów. Przed podjęciem decyzji o wyborze któregokolwiek rozwiązania niezbędne jest zrozumienie różnic między nimi.

Co to są kable ADSS i OPGW?

Wszystkie kable samonośne dielektryczne (ADSS). to całkowicie niemetalowy kabel światłowodowy przeznaczony do rozciągnięcia pomiędzy słupami energetycznymi lub wieżami transmisyjnymi bez dodatkowego przewodu komunikacyjnego lub konstrukcji wsporczej. Brak metalu w jego konstrukcji sprawia, że ​​jest on odporny na zakłócenia elektryczne, dlatego można go bezpiecznie instalować w pobliżu przewodów zasilających pod napięciem.

Optyczny przewód uziemiający (OPGW) to kabel hybrydowy, który spełnia jednocześnie dwie funkcje: pełni funkcję napowietrznego przewodu uziemiającego/ekranowego w linii przesyłowej wysokiego napięcia, jednocześnie mieszcząc w sobie światłowody do transmisji danych. Fizycznie zastępuje tradycyjny przewód statyczny na szczycie wież transmisyjnych, integrując możliwość uziemienia i transmisję światłowodową w jednym kablu.

Obydwa typy kabli wykorzystują istniejącą infrastrukturę linii energetycznych, eliminując potrzebę budowy dedykowanych masztów komunikacyjnych i znacznie redukując koszty budowy w porównaniu z tradycyjnymi wdrożeniami światłowodów napowietrznych. Pomimo tej wspólnej zalety, ich struktura wewnętrzna, wymagania instalacyjne i optymalne przypadki użycia znacznie się różnią.

Różnice strukturalne: jak są zbudowane

Wewnętrzna architektura ADSS i OPGW odzwierciedla ich bardzo różne filozofie projektowania.

Kabel ADSS jest zbudowany wokół centralnego elementu wzmacniającego – zwykle pręta z włókna szklanego – otoczonego skręconymi luźnymi rurkami buforowymi, z których każda zawiera wiele włókien optycznych osadzonych w żelu. Przędza aramidowa (taka jak kevlar) owija rdzeń jako główny element nośny, zapewniając wytrzymałość na rozciąganie wymaganą przy długich rozpiętościach powietrznych. Zewnętrzna osłona HDPE lub AT (przeciwpoślizgowa) uzupełnia konstrukcję. W kablu nie ma nigdzie metalu. Projekty ADSS występują w dwóch głównych konfiguracjach: rura centralna (odpowiednie dla krótszych rozpiętości do około 500 m) i wielowarstwowe (preferowane przy większych rozpiętościach do 1500 m i więcej).

Natomiast kabel OPGW integruje metal i światłowód w układzie koncentrycznym. Światłowody są umieszczone w jednej lub większej liczbie rur ze stali nierdzewnej lub aluminium, umieszczonych w środku kabla lub w jego pobliżu. Warstwy otaczające składają się z drutów ze stali platerowanej aluminium (ACS) lub ze stopu aluminium, które zapewniają zarówno wytrzymałość mechaniczną niezbędną do obsługi długich rozpiętości linii przesyłowych, jak i przewodność elektryczną niezbędną do bezpiecznego odprowadzania prądów zwarciowych do ziemi. Precyzyjnie zaprojektowany przekrój równoważy parametry elektryczne, właściwości mechaniczne i stabilność termiczną kabla w warunkach awarii.

Wydajność elektryczna i bezpieczeństwo

Zachowanie elektryczne jest jedną z najważniejszych różnic między tymi dwoma typami kabli.

Ponieważ ADSS nie zawiera elementów przewodzących, nie przenosi potencjału elektrycznego i nie stwarza zagrożenia porażeniem prądem dla ekip konserwacyjnych. Jest całkowicie odporny na pola elektromagnetyczne generowane przez pobliskie przewody zasilające. Jednakże w środowiskach o bardzo wysokim napięciu (zwykle powyżej 110 kV) indukowane pola elektryczne mogą z czasem powodować śledzenie powierzchni na płaszczu zewnętrznym. Kable instalowane w takich środowiskach wymagają specjalnie opracowanego składu Osłona AT (antyśledząca). aby przeciwstawić się tej degradacji.

OPGW, będący kablem metalowym, musi być odpowiednio połączony i uziemiony na każdej kolumnie. Zapewnia bezpośrednią ochronę odgromową, przechwytując uderzenia i bezpiecznie odprowadzając powstały prąd zwarciowy do ziemi, osłaniając znajdujące się poniżej przewody fazowe. Ta funkcja uziemienia jest powodem, dla którego OPGW jest instalowany na samym szczycie słupów transmisyjnych. Jego metaliczna konstrukcja oznacza, że ​​przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac konserwacyjnych należy go odłączyć od zasilania i uziemić, co uniemożliwia instalację linii pod napięciem bez specjalistycznego sprzętu i procedur.

Metody i warunki instalacji

Warunki, w jakich można zainstalować każdy kabel, stanowią jedną z najbardziej praktycznych różnic dla planistów projektu.

Kabel ADSS mocuje się do boków istniejących wież transmisyjnych lub słupów dystrybucyjnych za pomocą dedykowanego sprzętu, takiego jak zaciski do zawieszania i zaciski napinające. Ponieważ nie przenosi energii elektrycznej, można go zainstalować na linię pod napięciem bez przerwy w dostawie prądu — to główna zaleta dla zakładów użyteczności publicznej, które nie mogą sobie pozwolić na przestoje. Ekipy instalacyjne przeciągają go między słupkami, podobnie jak każdy samonośny kabel komunikacyjny. Jego niewielka waga zmniejsza obciążenie konstrukcyjne nałożone na wieże, co jest ważnym czynnikiem przy dodawaniu kabli do starzejącej się infrastruktury.

Instalacja OPGW jest bardziej złożona. Ponieważ zastępuje on istniejący napowietrzny przewód uziemiający, stary przewód uziemiający należy usunąć po wciągnięciu nowego OPGW – operacja ta wymaga odłączenia zasilania i uziemienia linii przesyłowej lub przeprowadzenia jej przy użyciu specjalistycznych technik linii pod napięciem. To sprawia, że OPGW jest naturalnym wyborem dla budowa nowej linii przesyłowej , gdzie nie ma istniejącego przewodu uziemiającego i nie jest wymagana żadna przerwa. Modernizacja istniejącej linii pod napięciem za pomocą OPGW jest wyzwaniem logistycznym i znacznie droższym.

Typowe zastosowania

Każdy typ kabla jest dostosowany do odrębnego zestawu scenariuszy projektu i branż.

Kabel ADSS jest szeroko stosowany przez operatorów telekomunikacyjnych, przedsiębiorstwa zajmujące się dystrybucją energii i operatorów sieci prywatnych w szerokim zakresie środowisk. Typowe zastosowania obejmują:

• Linie dystrybucyjne o napięciu od 10 kV do 110 kV
• Wdrożenia sieci szerokopasmowych i dostępowych FTTx
• Komunikacja kolejowa i korytarzowa transportowa
• Szkielety roślin zewnętrznych w przedsiębiorstwach i kampusach
• Infrastruktura sieciowa CATV i CCTV
• Dalekobieżna łączność na obszarach wiejskich, gdzie budowa nowych wież jest niepraktyczna

OPGW jest wykorzystywany głównie przez przedsiębiorstwa energetyczne w systemach przesyłowych wysokiego i bardzo wysokiego napięcia. Jego zastosowania obejmują:

• Niewe projekty linii przesyłowych 110 kV, 220 kV, 500 kV i ultrawysokich napięć
• Komunikacja w systemie SCADA i przekazywanie zabezpieczeń w sieciach elektroenergetycznych
• Inteligentne aplikacje do monitorowania i sterowania siecią
• Wymiana starzejących się przewodów uziemiających na istniejących liniach wysokiego napięcia podczas planowych przestojów
• Prywatne sieci szkieletowe komunikacji między przedsiębiorstwami

Rozważania dotyczące kosztów i konserwacji

Porównania kosztów pomiędzy ADSS i OPGW muszą uwzględniać zarówno początkowe inwestycje, jak i długoterminowe czynniki operacyjne.

Kabel ADSS zazwyczaj ma niższy początkowy koszt materiału niż OPGW. Jego całkowicie dielektryczna konstrukcja nie wykorzystuje metali szlachetnych, a montaż nie wymaga przerw w dostawie prądu, co znacznie obniża koszty związane z projektem. Konserwacja jest stosunkowo prosta — inspekcję wizualną i kontrolę sprzętu można zwykle przeprowadzić bez odłączania zasilania od linii.

OPGW wiąże się z wyższymi kosztami początkowymi ze względu na złożoność hybrydowej struktury metaliczno-optycznej oraz konieczność usunięcia i wymiany istniejącego przewodu uziemiającego podczas instalacji. Jednakże w przypadku nowych projektów linii przesyłowych OPGW zapewnia przekonującą wartość, ponieważ pojedynczy kabel spełnia jednocześnie obowiązkową funkcję uziemienia i funkcję komunikacyjną, zastępując dwa oddzielne systemy. W całym projekcie przesyłu wysokiego napięcia ta dwustronna wydajność może zrekompensować wyższą inwestycję początkową.

Utrzymanie OPGW wymaga większej ostrożności. Wszelkie prace naprawcze na kablu wymagają protokołów uziemienia, a łączenie włókien w terenie musi uwzględniać metalowe elementy kabla. Złącza i osprzęt muszą być przystosowane do środowiska elektrycznego wieży transmisyjnej.

Jak wybrać pomiędzy ADSS i OPGW

Właściwy wybór zależy przede wszystkim od trzech czynników: poziomu napięcia linii, tego, czy projekt jest nowym budownictwem, czy modernizacją, oraz tego, czy kabel musi spełniać funkcję uziemiającą. Poniższa tabela podsumowuje kluczowe punkty decyzyjne.

Co do zasady: wybierz OPGW przy budowie nowej infrastruktury przesyłowej wysokiego napięcia tam, gdzie i tak wymagany jest przewód uziemiający, a kabel dwufunkcyjny zapewni najlepszą całkowitą wartość. Wybierz ADSS podczas modernizacji lub dodawania możliwości komunikacyjnych do istniejącej linii pod napięciem , zwłaszcza przy napięciach dystrybucyjnych, gdzie przerwa w dostawie prądu jest niepraktyczna i nie są pożądane żadne zmiany konstrukcyjne w słupach.

W przypadku projektów obejmujących oba scenariusze – np. rozbudowę sieci światłowodowej w nowej i starszej infrastrukturze mieszanej – dobrze ugruntowaną praktyką jest podejście łączone z wykorzystaniem OPGW w nowych segmentach wysokiego napięcia i ADSS w istniejących sekcjach dystrybucyjnych. Aby zapoznać się z konkretnymi konfiguracjami produktów dla dowolnego typu kabla, odwiedź naszą stronę Strona produktu OPGW lub skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów, aby uzyskać rekomendację dotyczącą konkretnego projektu.