ADSS против OPGW: сравнение двух основных оптоволоконных решений для воздушных сетей

Воздушные оптоволоконные сети зависят от кабелей, которые могут выдерживать экстремальные погодные условия, высокие механические нагрузки и электромагнитные проблемы, связанные с линиями электропередачи. Два типа кабелей стали доминирующими решениями: АДСС (цельнодиэлектрический самонесущий кабель) и ОПГВ (оптический заземляющий провод) . Хотя обе они обеспечивают высокоскоростную оптоволоконную связь по воздушным коридорам электропередачи, они разработаны для принципиально разных условий и типов проектов. Прежде чем принять какое-либо решение, необходимо понять их различия.

Что такое кабели ADSS и OPGW?

Полностью диэлектрический самонесущий кабель (ADSS) представляет собой полностью неметаллический оптоволоконный кабель, предназначенный для протягивания между опорами электропередач или опорами электропередачи без каких-либо дополнительных проводов или опорной конструкции. Отсутствие металла в конструкции делает его невосприимчивым к электрическим помехам, поэтому его можно безопасно устанавливать в непосредственной близости от проводов питания под напряжением.

Оптический заземляющий провод (OPGW) представляет собой гибридный кабель, который выполняет две функции одновременно: он действует как воздушный заземляющий/экранированный провод на линии передачи высокого напряжения, а также содержит оптические волокна для передачи данных. Он физически заменяет традиционный статический провод наверху опор электропередачи, объединяя возможности заземления и оптоволоконную передачу в одном кабеле.

Оба типа кабеля используют существующую инфраструктуру линий электропередачи, что устраняет необходимость в строительстве специальных вышек связи и значительно снижает затраты на строительство по сравнению с традиционным развертыванием воздушного волокна. Несмотря на это общее преимущество, их внутренняя структура, требования к установке и оптимальные варианты использования значительно различаются.

Структурные различия: как они устроены

Внутренняя архитектура ADSS и OPGW отражает их совершенно разные философии проектирования.

Кабель ADSS построен вокруг центрального силового элемента — обычно стержня из стекловолокна — окруженного многожильными свободными буферными трубками, каждая из которых содержит несколько оптических волокон, залитых гелем. Арамидная нить (например, кевлар) обволакивает сердечник в качестве основного несущего элемента, обеспечивая прочность на разрыв, необходимую для длинных пролетов. Внешняя оболочка из ПЭВП или АТ (антитрекинговая) завершает конструкцию. В кабеле нет металла. Проекты ADSS бывают двух основных конфигураций: центральная трубка (подходит для более коротких пролетов примерно до 500 м) и многослойный (предпочтительно для длинных пролетов до 1500 м и более).

Кабель OPGW, напротив, объединяет металл и волокно в концентрическом расположении. Оптические волокна заключены в одну или несколько трубок из нержавеющей стали или алюминия, расположенных в центре кабеля или рядом с ним. Окружающие слои состоят из плакированной алюминием стали (ACS) или проводов из алюминиевого сплава, которые обеспечивают как механическую прочность для работы с длинными пролетами линий электропередачи, так и электропроводность, необходимую для безопасного отведения токов повреждения на землю. Точно спроектированное поперечное сечение уравновешивает электрические характеристики, механические свойства и термическую стабильность кабеля в условиях неисправности.

Электрические характеристики и безопасность

Электрическое поведение является одним из наиболее важных различий между двумя типами кабелей.

Поскольку ADSS не содержит проводящих компонентов, он не несет электрического потенциала и не представляет опасности поражения электрическим током для обслуживающего персонала. На него совершенно не влияют электромагнитные поля, генерируемые близлежащими силовыми проводами. Однако в средах с очень высоким напряжением (обычно выше 110 кВ) наведенные электрические поля со временем могут вызвать трекинг поверхности внешней оболочки. Кабели, проложенные в таких средах, требуют специально разработанного AT (антитрекинговая) оболочка противостоять этой деградации.

OPGW, являющийся металлическим кабелем, должен быть надлежащим образом подключен и заземлен на каждой опоре. Он обеспечивает прямую молниезащиту путем перехвата ударов и безопасного отвода возникающего тока повреждения на землю, экранируя расположенные ниже фазные провода. Эта функция заземления является причиной того, что OPGW устанавливается на самой вершине опор электропередачи. Его металлическая конструкция означает, что перед началом любых работ по техническому обслуживанию его всегда необходимо обесточивать и заземлять, что делает невозможным монтаж линии под напряжением без специального оборудования и процедур.

Способы и условия установки

Условия, при которых может быть проложен каждый кабель, представляют собой одно из наиболее практически значимых различий для проектировщиков.

Кабель ADSS крепится к боковой стороне существующих опор электропередачи или распределительных опор с помощью специального оборудования, такого как подвесные зажимы и натяжные зажимы. Поскольку он не несет электрической энергии, его можно установить на линия под напряжением без отключения электроэнергии — главное преимущество для коммунальных предприятий, которые не могут себе позволить простои. Монтажные бригады натягивают его между опорами, как любой самонесущий кабель. Его легкий вес снижает структурную нагрузку на башни, что является важным фактором при добавлении кабелей к устаревшей инфраструктуре.

Установка OPGW более сложна. Поскольку он заменяет существующий заземляющий провод, старый заземляющий провод необходимо удалять при подключении нового OPGW - операция, которая требует обесточивания и заземления линии электропередачи или выполнения с использованием специальных методов работы с токоведущей линией. Это делает OPGW естественным выбором для строительство новой линии электропередачи , где отсутствует заземляющий провод и не требуется отключение электроэнергии. Модернизация существующей линии под напряжением с помощью OPGW является логистически сложной и значительно более дорогой.

Типичные применения

Каждый тип кабеля соответствует определенному набору сценариев проекта и отраслям.

Кабель ADSS широко используется операторами связи, энергораспределительными предприятиями и операторами частных сетей в самых разных средах. Общие приложения включают в себя:

• Распределительные линии напряжением от 10 кВ до 110 кВ
• Развертывание сетей широкополосного доступа и доступа FTTx
• Железнодорожное и транспортное коридорное сообщение
• Магистральные сети предприятий и кампусов на открытом воздухе
• Сетевая инфраструктура кабельного телевидения и видеонаблюдения
• Дальняя связь в сельской местности, где строительство новой башни нецелесообразно.

OPGW преимущественно используется электроэнергетическими предприятиями в системах передачи высокого и сверхвысокого напряжения. Его приложения включают в себя:

• Новые проекты линий электропередачи 110 кВ, 220 кВ, 500 кВ и сверхвысокого напряжения
• Система связи и релейной защиты SCADA в электрических сетях
• Приложения для мониторинга и управления интеллектуальными сетями
• Замена устаревших грозозащитных проводов на существующих высоковольтных линиях при плановых отключениях
• Частные магистральные сети связи между коммунальными предприятиями

Вопросы стоимости и обслуживания

Сравнение затрат между ADSS и OPGW должно учитывать как первоначальные инвестиции, так и долгосрочные эксплуатационные факторы.

Кабель ADSS обычно имеет более низкая первоначальная стоимость материала чем ОПГВ. В его полностью диэлектрической конструкции не используются драгоценные металлы, а установка не требует отключения электроэнергии, что значительно снижает затраты на проект. Техническое обслуживание относительно простое: визуальный осмотр и проверка оборудования обычно могут выполняться без обесточивания линии.

OPGW требует более высоких первоначальных затрат из-за сложности его гибридной металло-оптической структуры и необходимости удаления и замены существующего заземляющего провода во время установки. Однако для новых проектов линий электропередачи OPGW обеспечивает привлекательную ценность, поскольку один кабель одновременно выполняет обязательную функцию заземления и функцию связи, заменяя две отдельные системы. В течение всего срока реализации проекта передачи высокого напряжения эта эффективность двойного назначения может компенсировать более высокие первоначальные инвестиции.

Обслуживание OPGW требует большей осторожности. Любые ремонтные работы на кабеле требуют соблюдения протоколов заземления, а при сращивании волокон в полевых условиях необходимо учитывать металлические компоненты кабеля. Соединительные муфты и оборудование должны быть рассчитаны на электрическую среду опоры электропередачи.

Как выбрать между ADSS и OPGW

Правильный выбор зависит, прежде всего, от трех факторов: уровня напряжения линии, является ли проект новым строительством или модернизацией, а также должен ли кабель выполнять функцию заземления. В таблице ниже приведены ключевые моменты принятия решений.

Как правило: выбирайте OPGW при строительстве новой инфраструктуры передачи высокого напряжения там, где в любом случае требуется заземляющий провод, а кабель двойного назначения обеспечит наилучшую общую эффективность. Выбирайте ADSS при обновлении или добавлении пропускной способности существующей линии под напряжением. , особенно при распределительном напряжении, где отключение электроэнергии нецелесообразно и нежелательны структурные изменения опор.

Для проектов, которые охватывают оба сценария (например, когда коммунальное предприятие расширяет свою оптоволоконную магистраль через смешанную новую и устаревшую инфраструктуру), комбинированный подход с использованием OPGW на новых высоковольтных сегментах и ​​ADSS на существующих распределительных участках является хорошо зарекомендовавшей себя практикой. Чтобы изучить конкретные конфигурации продукта для любого типа кабеля, посетите наш Страница продукта OPGW или свяжитесь с нашей командой инженеров для получения рекомендаций по конкретному проекту.