Кабель ADSS: предотвращение дорогостоящих простоев благодаря полностью диэлектрическому волокну

Сколько на самом деле стоит отказ кабеля ADSS

Один час незапланированного простоя линии электропередачи 69 кВ может превысить 200 000 долларов США в виде упущенной выгоды и затрат на аварийный ремонт. Тем не менее, многие проектировщики сетей до сих пор недооценивают, как выбор оптоволоконного кабеля напрямую влияет на долгосрочную надежность. ADSS-кабель — Полностью диэлектрический самонесущий оптоволоконный кабель — был разработан именно для устранения основных точек отказа, которые мешают традиционным установкам с плетеными или связующими проводами. Он не содержит металла, не требует отдельной опорной пряди и может устанавливаться непосредственно на высоковольтные конструкции, пока линия остается под напряжением. Результатом является кабельная система, которая устраняет проблемы с заземлением, гальваническую коррозию и большую часть механического оборудования, при этом отвечая тем же требованиям к растяжению и провисанию, что и традиционные альтернативы.

Что такое ADSS-кабель?

Кабель ADSS представляет собой оптоволоконный кабель, предназначенный для самостоятельной работы на пролетах длиной до нескольких тысяч футов без металлического несущего провода. Вся его конструкция — силовые элементы, оболочка и сердечник — выполнена из непроводящих диэлектрических материалов. Это делает кабель невосприимчивым к электромагнитной индукции от близлежащих линий электропередачи, поэтому его можно прикреплять непосредственно к опорам электропередачи и распределительным столбам в точках, где электрическое поле является управляемым. Самонесущий кабель создается за счет высокомодульных арамидных нитей или пластиковых стержней, армированных стекловолокном, которые обеспечивают необходимую прочность на разрыв, сохраняя при этом легкий вес кабеля.

Конструкция и ключевые компоненты

Оптическое ядро

Сердцевина содержит настоящие стеклянные волокна, обычно расположенные в виде свободной трубки или конфигурации с плотным буфером. Для наружной установки предпочтительны конструкции со свободными трубками, поскольку они изолируют волокна от растягивающих сил и обеспечивают пространство для теплового расширения. В большинстве кабелей ADSS используется до 288 волокон, обычное их количество составляет 12, 24, 48 и 144.

Силовые члены

Арамидные нити (например, кевлар) или элементы из стекловолокна обеспечивают всю устойчивость к растяжению и раздавливанию. Количество арамида рассчитывается для каждой длины пролета и натяжения при установке, что напрямую контролирует характеристики провисания. Кабели с недостаточным содержанием арамида будут превышать максимальные пределы провисания при ледяных и ветровых нагрузках, что может привести к нарушению зазоров.

Внутренняя и внешняя оболочки

Полиэтиленовые оболочки защищают ядро. Стандартно используется полиэтилен средней плотности (MDPE) или полиэтилен высокой плотности (HDPE). В загрязненной или прибрежной среде использование гусеничного состава необходимо для предотвращения образования электрической дуги на сухой ленте и проколов оболочки. Толщина оболочки и УФ-стабилизаторы напрямую определяют срок службы — обычно от 25 до 30 лет.

Когда следует выбирать ADSS вместо других оптоволоконных кабелей

ADSS не является универсальным решением, но является лучшим выбором в трех конкретных сценариях: установка на действующей инфраструктуре электроснабжения, очень длинные пролеты, где проводные провода становятся непрактичными, и среды, где металлические компоненты могут создать риск коррозии или замыкания на землю. Если трасса проходит полностью под землей или внутри зданий, более подходящим является бронированный кабель со свободной трубкой или кабель с жестким буфером внутри/наружно. Однако на опорах электропередач ADSS позволяет избежать весовой и ветровой нагрузки OPGW (оптического заземляющего провода), а также сложных требований к соединению плетеных диэлектрических кабелей.

Для любого пролета между конструкциями более 500 футов экономия веса при помощи ADSS обычно снижает общую стоимость установки на 15–25 % по сравнению с системой, поддерживаемой системой обмена сообщениями.

Рекомендации по установке, определяющие долговечность

Длина пролета и провисание

Каждая установка ADSS начинается с расчета провисания на основе концепции действующего пролета. Инженеры должны ввести точную длину пролетов, перепады высот и местные экстремальные температуры. Затем кабель натягивается до определенного натяжения при контрольной температуре, чтобы он сохранял безопасные зазоры как при максимальном гололеде/ветре, так и при максимальной температуре. Недостаточное натяжение приводит к чрезмерному провисанию и возможному контакту проводника; чрезмерное натяжение приводит к преждевременному растяжению волокон.

Космический потенциал и отслеживание

Когда диэлектрический кабель подвешен в сильном электрическом поле, емкостная связь может вызвать поверхностную разность потенциалов. Если поле превышает сопротивление отслеживанию оболочки, дуга в сухой зоне может разрушить оболочку в течение нескольких месяцев. Поэтому положение кабеля на вышке необходимо выбирать на основе моделирования электрического поля. Всегда указывайте защитную оболочку, если кабель будет проложен в пределах 15 футов от проводника под напряжением 115 кВ или выше.

Оборудование и крепления

В кабелях ADSS используются специально разработанные тупики, подвесные зажимы и спиральные виброгасители. Оборудование должно сжимать кабель, не превышая предел прочности, указанный производителем, и должно сохранять достаточный захват при полной номинальной растягивающей нагрузке. Резкий изгиб в точках выхода оборудования является распространенной причиной поломки: установщики должны использовать правильные армирующие стержни или устройства, предотвращающие изгиб.

Типичные характеристики кабеля ADSS

Критерии выбора: соответствие кабеля для применения

Тип и количество волокон

Одномодовые волокна (G.652.D или G.657.A) доминируют в коммунальных сетях. Многомодовые волокна редко используются за пределами локальных сетей подстанций. Всегда указывайте как минимум на 20 % больше волокон, чем текущие потребности сети — добавление волокон позже невозможно на существующем участке ADSS. Для коридоров дальней связи стандартными являются 48–144 волокна; распределительным фидерам часто требуется всего 12–24.

Класс напряжения и электрического поля

Кабели ADSS классифицируются по максимальному пространственному потенциалу, который они могут выдержать без отслеживания. Кабель, проложенный в среде 230 кВ на расстоянии 6 футов от проводника, сталкивается с гораздо более агрессивным полем, чем тот же кабель на расстоянии 30 футов в тупиковой конструкции. Всегда сверяйте таблицу допусков по электромагнитному полю производителя кабеля с данными моделирования коммунальной компании.

Экологические нагрузки

Национальный кодекс электробезопасности определяет районы с легкой, средней и большой нагрузкой в США. Кабель, рассчитанный на легкую нагрузку (без льда, слабый ветер), рано выйдет из строя в регионе с большой нагрузкой и радиальным льдом толщиной 0,5 дюйма. Убедитесь, что расчетное максимальное натяжение, провисание и характеристики оборудования кабеля соответствуют точным требованиям к географической нагрузке.

Долгосрочная надежность и техническое обслуживание

При правильном проектировании и установке кабель ADSS практически не требует обслуживания в течение 25 лет. Основными факторами риска являются неожиданное повреждение куртки в результате контакта с третьими лицами (например, выстрелами, строительным оборудованием) и прогрессирующее слежение в недостаточно смоделированных зонах электрического поля. Ежегодные визуальные проверки с уровня земли или с помощью дрона могут выявить изменения провисания или изменение цвета оболочки до того, как произойдет сбой. Тестирование волокна с помощью рефлектометра следует повторить после любого сильного шторма, чтобы проверить целостность соединения.