Каковы две основные функции оптического заземляющего провода в линии электропередачи?

Помимо провода: как OPGW защищает и соединяет сетку

В обширных, молчаливых пейзажах, которые простираются между нашими городами, возвышающиеся стражи электрической сетки несут больше, чем просто мощность. Вдоль верхних вершин этих высоковольтных трансмиссионных башен-это уникальный тип кабеля, который служит двойной критически важной цели. Этот кабель известен как Оптическая заземляющая проволока , или opgw. Для инженеров, операторов сетки и специалистов по телекоммуникациям OPGW является краеугольным камнем современной, надежной инфраструктуры. Но для многих его полные возможности остаются загадкой.

Основная функция № 1: Защитный щит - защита линии электроэнергии

Первичная и традиционная роль проволоки, натянутой в верхней части трансмиссионной башни, - это функционировать как Статический щит или Земная проволока Полем Его работа заключается в защите энергичных фазовых проводников (провода, несущие власть) ниже от самой разрушительной силы в природе: молния. OPGW, в первую очередь, является исключительно хорошим заземляющим проводом.

Подфункция 1А: молниеносная защита и экранирование

Проблема: Когда удар молнии непосредственно попадает в фазовый проводник, он вводит огромный всплеск тока - часто превышает 100 000 ампер - за долю секунды. Этот всплеск значительно превышает эксплуатационную мощность линии, что приводит к катастрофической изоляции, повреждению оборудования и немедленному отключению автоматического выключателя, вызывая отключение питания.

Как это решает OPGW: Кабель OPGW стратегически расположен в самой высокой точке башни, образуя «щит» над фазовыми проводниками. Он предназначен для того, чтобы быть наиболее вероятной точкой контакта для удара молнии.

Преднамеренное влечение: Из -за своей высоты и функции заземления OPGW эффективно перехватывает удар молнии, прежде чем он сможет достичь критических фазовых проводников ниже.

Безопасный путь тока: После удара надежные металлические наружные слои OPGW обеспечивают низкий путь для того, чтобы ток молнии проходил вдоль пролета кабеля.

Рассеяние на землю: На каждой башне трансмиссии OPGW электрически подключен к структуре башни. Сама башня подключена к системе заземления - сети стержней и проводников, похороненных на земле. Массивный молниеносный ток безопасно перемещается по башне и безвредно рассеивается в землю.

Практический результат: Пожертвовав собой забастовке, OPGW предотвращает достижение разрушительной энергии молнии достигать живых дирижеров, предотвращая разломы и сохраняя непрерывность питания. Его конструкция гарантирует, что он может противостоять множеству таких ударов без механического или электрического отказа.

Подфункция 1B: заземление и ток разлома переноски

Проблема: Помимо молнии, другие события могут вызвать неисправности на линии электропередачи, такие как дерево, падающее на проводник или сбой оборудования. Когда живой проводник связывается с заземленным объектом (как сама башня), он создает «вину на землю». Это приводит к огромному, хотя и немного менее мгновенному, всплеску тока, известного как ток неисправности. Этот ток должен быть безопасно направлен на землю, чтобы позволить защитным реле обнаружить неисправность и изолировать поврежденный участок.

Как это решает OPGW: OPGW образует непрерывный электрический путь с низким уровнем устойчивости вдоль всей длины линии передачи, соединяя системы заземления каждой башни.

Создание общей ссылки на основе: Эта взаимосвязанная сеть гарантирует, что все башни удерживаются с аналогичным земным потенциалом, что имеет решающее значение для стабильности и правильной работы схем защиты энергосистемы.

Перенос тока неисправности: Во время разлома значительная часть тока разлома будет проходить через OPGW и структуры башни обратно к источнику. OPGW специально разработан с конкретным рейтингом тока короткого замыкания (например, 50 кА для 1 секунды). Это означает, что его алюминиевые и стальные слои достаточно существенны, чтобы переносить этот огромный ток в течение короткого периода до тех пор, пока выключатель цепи, без плавления и не нанесения ущерба.

Практический результат: OPGW гарантирует, что во время внутренних электрических разломов ток имеет безопасный, предсказуемый путь к земле. Это позволяет защитным устройствам работать быстро и избирательно, сводя к минимуму повреждение оборудования и ограничивая протяженность и продолжительность отключения электроэнергии.

Основная функция № 2: Цифровая нервная система - Включение коммуникаций Smart Grid

Хотя его защитная роль является фундаментальной, это вторая функция, которая превращает OPGW из простого провода в стратегический актив. В его защитной металлической оболочке представлены оптические волокна, превращая кабель в высокопроизводительное телекоммуникационное звено.

Подфункция 2A: Физическая конструкция: кабель внутри кабеля

Чтобы понять, как это работает, вы должны понимать, как он построен. OPGW - это не простая смесь материалов; Это точно спроектированная трубчатая структура.

Центральное ядро: В самом центре находится нержавеющая сталь или алюминиевая трубка. Внутри этой герметически герметичной трубки сами оптические волокна, обычно окруженные гелем, блокирующим воду, для предотвращения проникновения влаги и обеспечения механической амортизации.

Внешние слои: Окружающие эту центральную трубку представляют собой слои алюминиевых и стальных проводов. Эти провода застряли вокруг трубки, обеспечивая кабель с его основной механической прочностью, несущей способностью и сопротивлением коррозии. Конкретная комбинация алюминия (для проводимости) и стали (для прочности) может быть адаптирована к требованиям проекта.

Эта конструкция является ключом к его двойной идентичности: наружные провода обрабатывают электрические и механические обязанности, в то время как внутренняя труба обеспечивает безопасную, стабильную и изолированную среду для хрупких стеклянных волокон.

Подфункция 2B: критические приложения в управлении и контроле сетки

Мощность данных, предоставленная оптическими волокнами, является основой «умной сети». Это обеспечивает мониторинг, защиту и контроль в режиме реального времени, которые невозможны при старых, арендованных телекоммуникационных линиях. Вот наиболее важные приложения:

1. Защита системы питания:
Это, пожалуй, самая важная функция данных. «Пилотная защита» или «дифференциальная реле» Схемы требуют сверхскоростной связи между двумя концами линии передачи. Если неисправность возникает в середине линии, реле на обоих концах должны мгновенно сравнивать ток, протекающий и выезд. Используя линию оптоволокна OPGW, они могут определить в миллисекундах (часто 1-2 цикла), что неисправность между их и отключить оба выключателя одновременно. Без этой высокоскоростной связи реле будут работать медленнее, вызывая большие нарушения системы и потенциальное повреждение оборудования.

2. Наблюдательный контроль и получение данных (SCADA):
SCADA - это нервная система Центра управления сеткой. Волокна в OPGW несут огромное количество данных в реальном времени из тысяч точек в сетке-напряжения, токи, потоки питания, статусы выключателя схемы и позиции Transformer Tap-в управляющую комнату. Это позволяет операторам видеть состояние всей сетки в режиме реального времени и принимать обоснованные решения.

3.
Выходя за рамки SCADA, WAMS использует синхронизированные единицы измерения фазора (PMUS). Эти устройства, синхронизированные с помощью GPS, обеспечивают точный «снимки» с сетью, отмеченные временем, 30-60 раз в секунду. Высокая полоса и низкая задержка волокон OPGW необходимы для транспортировки этого огромного потока данных. Это позволяет обнаружить колебания сетки и нестабильность, которые были бы невидимы для обычной SCADA, что помогает предотвратить широко распространенное отключение.

4. Мониторинг активов и техническое обслуживание на основе состояния:
Волокна также можно использовать для мониторинга здоровья кабеля OPGW и самой линии передачи. Распределенное температурное зондирование (DTS) и распределенное акустическое зондирование (DAS) используют само волокно в качестве датчика. DTS может обнаружить горячие точки в сплайсах или соединениях, в то время как DAS может обнаруживать и определять местонахождение вибраций проводника, скачка или даже потенциальные помехи, такие как водопад деревьев или несанкционированная конструкция вблизи права проезда.

5. Телекоммуникации для коммунальных операций:
Помимо управления Pure Power System, волокна обеспечивают надежный канал связи для всего остального, который нуждается в утилите: голосовая связь для экипажей технического обслуживания, трафик корпоративной сети данных и видео наблюдения за безопасностью подстанций.

Синергетическое преимущество: почему две функции лучше, чем одна

Истинный гений OPGW заключается в мощной синергии между двумя основными функциями.

Оптимальное использование права проезда: Для использования отдельного волоконно -оптического кабеля на трансмиссионной башне требуется дополнительное аппаратное обеспечение, конструктивные соображения и восприимчиво к повреждению элементов или дикой природы. Интегрируя волокно в заземляющий проволоку, коммунальные предприятия максимизируют использование существующего, обеспеченного права на проезд без необходимости дополнительных разрешений или приобретения земли.

Превосходная безопасность и надежность волокна: OPGW обеспечивает физически и электрически надежный путь для волокон. Расположенные на вершине башни, они в значительной степени недоступны и защищены от случайного ущерба, вандализма и кражи. Кроме того, надежная металлическая оболочка обеспечивает превосходный иммунитет к электромагнитным помехам (EMI), которое тяжело в высоковольтной среде. Это приводит к связи с непревзойденной надежностью и целостностью данных.

Экономическая эффективность: Хотя первоначальная стоимость OPGW выше традиционного заземляющего провода, она устраняет необходимость строительства, аренды или поддержания отдельной инфраструктуры связи. «Повышенная стоимость» добавления функциональности волокна минимальна по сравнению с огромным значением сети данных, которую он создает. Это классический случай строительства умного, а не сложнее.

Вывод: основание устойчивого и умного будущего

Оптическая заземляющая проволока - это гораздо больше, чем простой провод; Это многофункциональный, криктически критический компонент современной передачи власти. Его первая основная функция как Защитный щит является основополагающим, обеспечивая устойчивость, необходимую для выдержания ярости природы и внутренних недостатков системы. Его вторая основная функция как цифровая нервная система является преобразующим, обеспечивая высокоскоростную основу для данных с высокой скоростью, которая обеспечивает ситуационную осведомленность, быструю автоматизацию и интеллектуальное управление, необходимое для энергетической сетки 21-го века.

Понимая эти две переплетенные функции, можно понять, почему OPGW стал технологией выбора для коммунальных услуг по всему миру. Это прекрасный пример элегантной инженерии: решение двух фундаментальных проблем - защита и общение - с одним синергетическим решением, которое является надежным, надежным и готовым к будущему.