Los cables de fibra óptica comúnmente utilizados en líneas de transmisión de alta tensión incluyen el cable óptico autosoportado dieléctrico total (ADSS), el cable de tierra aéreo compuesto de fibra óptica (OPGW) y el cable de fase aérea compuesto de fibra óptica (OPPC). Cada tipo de cable tiene sus aplicaciones específicas en las líneas.
Tabla de contenidos
Cable ADSS
El cable ADSS se usa ampliamente en líneas de transmisión con niveles de voltaje de 220 kV, 110 kV y 35 kV con HT cables, generalmente en líneas eléctricas existentes.
Principales ventajas del ADSS
- Debido a la alta elasticidad y ligereza del módulo de fibra aramida, el cable ADSS utiliza fibra aramida como componente de resistencia a la tracción.
- Pequeñas dimensiones geométricas y un tercio del peso de un cable óptico común, lo que permite su montaje directo en posiciones adecuadas de las torres eléctricas con una carga adicional mínima.
- La cubierta exterior impregnada con neutralización de iones proporciona una fuerte resistencia a la corrosión eléctrica.
- Buena capacidad de aislamiento debido al uso de materiales no metálicos, lo que previene los impactos de rayos y garantiza el funcionamiento normal del cable incluso en caso de fallas en la línea eléctrica.
- La instalación de ADSS fibra cable se puede realizar sin cortes de energía utilizando las torres eléctricas existentes, lo que reduce costos y facilita el mantenimiento.
- Amplio rango de temperatura de operación: -40°C a +70°C.
- Rango de longitud de tramo amplio: 50 m a 1200 m, con buena resistencia a la tracción y una estructura sólida, flexible y confiable.
Principales desventajas del ADSS
- A pesar de su capacidad de resistencia a la corrosión eléctrica, el ADSS está expuesto a la corrosión electromagnética a largo plazo debido a su disposición paralela a las líneas de transmisión de alta tensión, lo que puede dañar la cubierta exterior del cable e incluso provocar accidentes de rotura del cable.
- Al suspenderse generalmente por debajo de las traviesas de las torres, el ADSS puede enfrentar problemas de distancia insuficiente al cruzar carreteras, vías férreas, ríos, puentes y otros obstáculos altos.
Cable OPGW
El cable OPGW se utiliza principalmente en líneas eléctricas con voltajes de 110 kV a 750 kV, e incluso en niveles de voltaje más altos. Debido a factores como cortes de energía y seguridad, se aplica principalmente en líneas nuevas.
El cable OPGW coloca fibras ópticas dentro de la línea de tierra de las líneas de transmisión aéreas de alta tensión para establecer una red de comunicaciones de fibra óptica en la línea de transmisión. Esta estructura combina funciones de tierra y comunicación, proporcionando protección contra rayos para los conductores de transmisión y transmitiendo información a través de las fibras ópticas integradas en la línea de tierra.
Principales ventajas del OPGW
- Alta velocidad de transmisión y ancho de banda para satisfacer las necesidades de comunicación del sistema eléctrico, así como las necesidades generales de comunicación.
- Buena resistencia mecánica y resistencia a la corrosión, lo que permite un funcionamiento estable a largo plazo en condiciones ambientales adversas.
- Buenas propiedades de aislamiento y resistencia a la ruptura dieléctrica para garantizar el funcionamiento seguro de las fibras ópticas bajo condiciones de alto voltaje.
- Se puede instalar junto con la línea en torres nuevas, proporcionando funciones de comunicación y protección contra rayos sin ocupar espacio adicional ni recursos.
Principales desventajas del OPGW
- Costo elevado que requiere una inversión considerable, especialmente en términos de instalación y mantenimiento que necesitan técnicos y equipos especializados.
- La interferencia de las señales eléctricas afecta el rendimiento de comunicación, por lo que se requiere tecnología de blindaje para garantizar la calidad y confiabilidad de las señales de comunicación.
Cable OPPC
El cable OPPC es un tipo nuevo de cable óptico especializado en energía, donde las unidades de fibra óptica se integran en las líneas de fase, proporcionando una doble función de línea de fase y comunicación. El diseño del cable OPPC es adecuado para cualquier línea de transmisión de baja y media tensión de nueva construcción, principalmente para líneas con voltajes por debajo de 110 kV. Es especialmente útil en líneas de distribución de 35 kV o menos, algunas de las cuales no requieren líneas de tierra y, por lo tanto, no pueden utilizar OPGW.
Debido a factores como cortes de energía y seguridad, el OPPC se utiliza principalmente en líneas nuevas. En todas las redes eléctricas, las líneas de fase son indispensables. Para cumplir con los requisitos de monitoreo de energía o interconexión de fibra óptica, el OPPC es similar en tecnología al OPGW. Se integran unidades de fibra óptica de manera adecuada en la estructura tradicional de la línea de fase para formar una línea de fase compuesta de fibra óptica.
Principales ventajas del OPPC
- Cumple simultáneamente con las funciones de transmisión de energía y comunicación. El cable OPPC no solo es una línea de fase aérea convencional para líneas de transmisión, sino también un cable óptico para la transmisión de señales. Debe cumplir con requisitos técnicos que abarcan características mecánicas, eléctricas y de transmisión de fibra óptica.
- Aprovecha plenamente los recursos existentes en los corredores de líneas de transmisión para implementar comunicaciones ópticas. Cuando las líneas existentes están diseñadas con líneas de tierra o con una menor consideración mecánica para las líneas de tierra, no es viable utilizar cables OPGW. Además, las limitaciones de seguridad y espaciamiento seguro para líneas de transmisión a tierra dificultan el uso de cables ADSS. La instalación adicional de cableado óptico convencional en postes presenta problemas como ocupación excesiva de canales, robos, dificultades de mantenimiento y falta de economía. Por lo tanto, al reemplazar una de las líneas de fase existentes con OPPC, se puede agregar la función de comunicación sin alterar las funciones originales de la línea y superar las deficiencias mencionadas.
- No aumenta la complejidad del diseño al utilizar cables OPPC. El diseño del cable OPPC se adapta a las condiciones convencionales de diseño de líneas de transmisión, ya que está diseñado para adaptarse a las características mecánicas de los conductores convencionales. Por lo tanto, no agrega ni cambia significativamente las características físico-mecánicas de las torres, manteniendo la misma complejidad de diseño que las líneas de transmisión convencionales.
- Mayor resistencia a la corrosión eléctrica que aumenta considerablemente su vida útil. Los conductores de transmisión convencionales generalmente están hechos de aluminio o acero recubierto de aluminio como ACSR, mientras que los productos OPPC están diseñados con alambre de acero recubierto de aluminio, unidades de tubos de acero y aluminio combinados, estructuralmente similares a los conductores de aluminio recubierto de acero. Debido a que el alambre de acero recubierto de aluminio es más resistente a la corrosión eléctrica que el alambre de acero galvanizado, se mejora significativamente la vida útil del cable OPPC.
- Estabilidad térmica adecuada que garantiza la calidad de la comunicación óptica. La temperatura permitida para los conductores de líneas de transmisión es generalmente de 70°C u 80°C. Las fibras ópticas pueden funcionar a largo plazo a 85°C, y los puntos de goteo de la grasa de la fibra óptica y el cable son superiores a 200°C. Además, el alambre de acero recubierto de aluminio y el aluminio tienen una buena estabilidad térmica a 120°C, lo que garantiza que tanto la transmisión de energía como la comunicación de fibra óptica no se vean afectadas.
- Buen rendimiento de protección contra rayos. Debido al uso de materiales conductores de gran sección transversal en el OPPC, puede soportar corrientes de cortocircuito y de rayo (incluidas las corrientes de tierra ocultas) mayores que las de OPGW. Además, al no estar necesariamente instalado en la parte superior de las torres durante la construcción, es menos susceptible a ser alcanzado por rayos, lo que previene accidentes causados por rayos.
- Como la OPPC es una línea de fase compuesta de fibra óptica, tanto la caja de empalmes como la línea tienen voltajes altos, lo que proporciona una ventaja absoluta contra el robo.
- Al ser una línea de fase, el OPPC puede reducir el material de la línea, disminuir la cantidad de trabajo para la construcción de la línea y ahorrar inversión en proyectos de ingeniería.
Principales desventajas del OPPC
- Actualmente, el cable OPPC se instala en segmentos de resistencia a la tracción, sin conexiones intermedias. Si ocurre una rotura en el medio de un segmento de resistencia a la tracción durante la operación, es necesario reemplazar todo el cableado OPPC en ese segmento, lo que equivale a reemplazar no solo el cable, sino también un conductor completo.
- Se requiere el uso de herrajes preformados para cables durante la instalación. La disposición única del haz de tubos de fibra óptica dentro del cable OPPC determina que los herrajes de fijación deben ser preformados. Sin embargo, la aplicación de herrajes preformados en secciones de conductores con secciones transversales superiores a 240 no está muy desarrollada en la actualidad, por lo que su uso en conductores de gran sección debe analizarse específicamente y utilizarse con precaución.
- Al instalar líneas de fase compuestas de fibra óptica OPPC, se requiere la utilización de cajas de empalme para conectar tanto el cable como los cables guía. El empalme del cable OPPC implica separar las unidades de fibra óptica en la línea de fase en operación, lo que implica tecnología de separación fotoeléctrica en las cajas de empalme de fibra óptica, lo que resulta en un proceso más complejo y exigente en comparación con los cables ADSS y OPGW. Esto aumenta la dificultad tanto en la construcción como en el mantenimiento futuro.
- La disposición de los sobrantes de cable en los empalmes de fibra óptica en las líneas de fase no es muy conveniente y debe tener en cuenta factores como el espacio eléctrico.
En resumen, aunque el cable OPPC tiene sus ventajas, también tiene limitaciones. Representa una dirección en el desarrollo de cables ópticos, pero actualmente se encuentra en una etapa de exploración y prueba.
Conclusión
En conclusión, al considerar la implementación de cables de fibra óptica en un proyecto de transmisión eléctrica, es crucial evaluar detenidamente las ventajas y desventajas de cada tipo de cable, como ADSS, OPGW y OPPC. Cada uno de estos cables ofrece características únicas que los hacen adecuados para diferentes situaciones y requisitos de proyecto. Por ejemplo, el ADSS puede ser preferible en líneas de transmisión existentes debido a su facilidad de instalación y bajo impacto en las estructuras existentes, mientras que el OPGW puede ser más adecuado para aplicaciones de alta tensión que requieren tanto transmisión de energía como capacidad de comunicación. Y por otro lado, el OPPC ofrece una solución integral al combinar funciones de línea de fase y comunicación, pero también presenta desafíos específicos en términos de instalación y mantenimiento.
Por lo tanto, la elección del cable óptico más apropiado dependerá de una variedad de factores, como el nivel de voltaje de la línea, la infraestructura existente, los requisitos de comunicación y la disponibilidad de recursos. Es esencial realizar un análisis detallado de las necesidades del proyecto y consultar con expertos en la materia para tomar la decisión más informada y beneficiosa para el éxito del proyecto de transmisión eléctrica.
2 comentarios en «ADSS OPGW OPPC: Selección de Fibra Óptica en Líneas Aéreas»
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