Co to jest drut uziemienia optycznego (OPGW)? - Kompletny przewodnik

Optyczny drut uziemienia (OPGW) jest kluczowym elementem nowoczesnych systemów transmisji mocy, który łączy funkcje uziemienia i komunikacji. Ten kompleksowy przewodnik wyjaśnia wszystko, co musisz wiedzieć o technologii OPGW, jej aplikacjach i korzyściach dla użyteczności energetycznej i sieci telekomunikacyjnych.

Zrozumienie optycznego drutu uziemiającego

OPGW to kabel podwójnego przeznaczenia, który służy zarówno jako drut uziemienia dla elektrycznych linii przesyłowych mocy, jak i medium komunikacyjne przez osadzone włókna optyczne. Zastępuje tradycyjne przewody statyczne/tarczy w napowietrznych liniach przesyłowych podczas dodawania możliwości komunikacji światłowodowej.

Typowy kabel OPGW składa się z:

• Zewnętrzne warstwy stopu aluminium lub aluminium do przewodności elektrycznej
• Rurki ze stali nierdzewnej lub aluminium zawierające włókna optyczne
• Druty stalowe o wysokiej wytrzymałości do wsparcia mechanicznego
• Wiele włókien optycznych (zwykle 12-144) do transmisji danych

Jak działa OPGW w systemach zasilania

OPGW wykonuje dwie podstawowe funkcje w sieciach transmisji mocy:

1. Ochrona błyskawicy: Zainstalowany na górze wież skrzyni biegów, OPGW zapewnia tarczę przed uderzeniami pioruna, chroniąc przewodniki fazowe przed bezpośrednimi trafieniami.
2. PRÓBA BACK PROTEK: Podczas błędów systemowych OPGW bezpiecznie przeprowadza prądy błędów na uziemienie.
3. Komunikacja danych: Wbudowane włókna optyczne umożliwiają szybką transmisję danych dla systemów SCADA, przekazywania ochrony i usług telekomunikacyjnych.

Rodzaje konstrukcji OPGW

Dostępnych jest kilka konfiguracji projektowych OPGW:

Kluczowe zalety OPGW

OPGW oferuje wiele korzyści dla dostawców energii i dostawców komunikacji:

Ulepszona ochrona systemu

Solidna budowa OPGW zapewnia doskonałą ochronę pioruna w porównaniu z konwencjonalnymi przewodami naziemnymi. Elementy metaliczne zapewniają wiarygodne przewodnictwo prądu błędu, chroniąc przewodniki fazowe przed bezpośrednimi strajkami.

Niezawodna infrastruktura komunikacyjna

OPGW tworzy bezpieczny kanał komunikacyjny odporny na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), co jest kluczowe dla:

• Sygnalizacja przekaźników ochronnych
• Komunikacja systemowa SCADA
• Automatyzacja podstacji
• Schematy teleprotekcji

Opłacalne rozwiązanie

Łącząc funkcje uziemienia i komunikacji w jednym kablu, OPGW eliminuje potrzebę osobnej infrastruktury komunikacyjnej. Powoduje to znaczne oszczędności kosztów w:

• Wydatki instalacyjne
• Przejęcie na prawo
• Operacje konserwacyjne

Specyfikacje techniczne OPGW

Wybierając OPGW dla projektu, inżynierowie muszą rozważyć kilka parametrów technicznych:

Charakterystyka elektryczna

• Odporność na DC: Zazwyczaj 0,05-0,5 om/km w zależności od zawartości aluminium
• Pojemność zwarcia: Obliczone na podstawie wielkości prądu i czasu trwania błędu
• Sprzężenie indukcyjne: Wpływa na wydajność komunikacji w obwodach równoległych

Właściwości mechaniczne

• Łamanie obciążenia: Waha się od 30 kN do 200 kN w zależności od projektu
• Waga: Zazwyczaj 200-1000 kg/km w zależności od wielkości i materiałów
• Średnica: Zwykle 8-20 mm
• Maksymalne napięcie: Zaprojektowany w celu dopasowania wymagań dotyczących ładowania wieży

Parametry światłowodowe

• Liczba światłowodowa: Zwykle 12-144 włókien
• Typ światłowodowy: Zazwyczaj włókna jednoczesne G.652.D
• Osłabienie: ≤ 0,22 dB/km przy 1310 nm, ≤ 0,36 dB/km przy 1550 nm
• Zakres temperatur: -40 ° C do 80 ° C

Uwagi dotyczące instalacji OPGW

Właściwa instalacja ma kluczowe znaczenie dla wydajności OPGW i długowieczności. Kluczowe czynniki obejmują:

Proces ciągów

Instalacja OPGW jest zgodna z podobnymi procedurami jak konwencjonalne przewody naziemne, ale z dodatkowymi środkami ostrożności:

• Użyj odpowiedniego sprzętu do napinania, aby uniknąć przekroczenia maksymalnego obciążenia rozciągania
• Utrzymaj minimalny promień zginania (zwykle średnica kabla 30 ×)
• Użyj odpowiednich bloków ciągów z nietopecznymi showami
• Monitoruj integralność światłowodową podczas instalacji z testowaniem OTDR

Obliczenia zwisu i napięcia

Dokładne obliczenia napięcia SAG są niezbędne dla:

• Zapewnienie odpowiedniego prześwitu do przewodników fazowych
• Zapobieganie nadmiernemu ładowaniu wieży
• Utrzymanie wydajności włókien nad zmianami temperatury

Połączenie i zakończenie

Szczególną uwagę należy zwrócić na połączenia OPGW:

• Użyj odpowiednich ślepych złączek dopasowanych do projektu OPGW
• Zainstaluj amortyzatory wibracji w obszarach podatnych na wibracje eoliczne
• Właściwie uziemij OPGW na każdej wieży
• Zamknięcia składania włókien z uszczelnieniem, aby zapobiec wnikaniu wilgoci

Konserwacja i testowanie OPGW

Regularna konserwacja zapewnia długoterminową wydajność OPGW:

Inspekcje wizualne

Okresowe kontrole wizualne powinny zbadać:

• Stan sprzętowy (zaciski, amortyzatory, dystans)
• Znaki korozji na metalicznych komponentach
• Uszkodzenie czynników zewnętrznych (ptaki, spadające obiekty)
• Odmiany opatrujące, które mogą wskazywać na problemy z napięciem

Testy światłowodowe

Regularne testowanie światłowodowe obejmuje:

• Testowanie OTDR: Mierzy tłumienie światłowodów i lokalizuje usterki
• Testowanie utraty wstawiania: Weryfikuje utratę linków do końca do końca
• Dyspersja chromatyczna: Ważne dla systemów szybkich

Testy elektryczne

• Testowanie ciągłości ścieżki elektrycznej
• Pomiary oporu gruntu
• Potencjalne oceny korozji

OPGW vs. alternatywne rozwiązania

Zrozumienie, w jaki sposób OPGW porównuje się do innych rozwiązań komunikacyjnych, pomaga w podejmowaniu świadomych decyzji:

OPGW vs. ADSS (samowystarczalny samowystarczalny)

• ADSS nie zapewnia funkcji uziemienia
• ADSS wymaga oddzielnych punktów mocowania na wieżach
• OPGW oferuje lepszą ochronę pioruna
• ADS mogą być preferowane w systemach niższych napięć

OPGW vs. podziemny błonnik

• OPGW wykorzystuje istniejącą infrastrukturę transmisji
• Podziemny światłowód ma wyższe koszty instalacji
• OPGW bardziej podatne na zdarzenia pogodowe
• Podziemne oferuje większą elastyczność routingu

OPGW vs. komunikacja bezprzewodowa

• OPGW zapewnia wyższą pojemność przepustowości
• Bezprzewodowe bardziej podatne na zakłócenia
• OPGW ma niższe opóźnienie
• Łatwiejsze do wdrażania w odległych obszarach

Przyszłe trendy w technologii OPGW

Rynek OPGW nadal ewoluuje z kilkoma powstającymi trendami:

Wyższe projekty liczby światłowodów

Rosnące zapotrzebowanie na przepustowość napędza rozwój OPGW z:

• 288 Włókna i wyższe konfiguracje
• Efektywne kosmiczne opakowanie światłowodowe
• Technologia światłowodowa wielordzeniowa

Ulepszone materiały

• O wysokiej wytrzymałości, lekkie stopy aluminium
• Powłoki odporne na korozję
• Materiały kompozytowe dla zmniejszonej masy

Integracja inteligentnej siatki

OPGW odgrywa kluczową rolę we wdrażaniu Smart Grid, umożliwiając:

• Komunikacja jednostki pomiarowej fazorowej (PMU)
• Automatyzacja rozproszona
• Zaawansowana infrastruktura pomiarowa

Wniosek

Optyczny drut uziemienia (OPGW) stanowi optymalne rozwiązanie dla narzędzi, które mają na celu połączenie niezawodnej ochrony linii na głowie z solidnymi możliwościami komunikacji. Jego podwójna funkcjonalność zapewnia oszczędności kosztów podczas rosnącego popytu na szybką transmisję danych w sieciach energetycznych. W miarę ewolucji systemów transmisji w kierunku inteligentniejszych sieci i wyższych wymagań niezawodności, OPGW będzie nadal odgrywać istotną rolę w infrastrukturze energetycznej na całym świecie.

Podczas planowania wdrażania OPGW staranne rozważenie specyfikacji technicznych, praktyk instalacyjnych i wymagań dotyczących konserwacji zapewnia optymalną wydajność przez cały okres użytkowania kabla. Dzięki odpowiedniemu projektowi i wdrażaniu systemy OPGW mogą zapewnić dziesięciolecia niezawodnej usługi zarówno dla ochrony energii, jak i potrzeb komunikacyjnych.