La communication par fibre optique utilise les ondes lumineuses comme supports et les fibres optiques comme support de transmission pour envoyer des signaux d'un endroit à un autre.. L'utilisation de câbles optiques avec fibres optiques dans les lignes de transport d'électricité, des lignes aériennes 35kV aux lignes haute tension, est une direction importante dans le développement de câbles optiques de puissance spécialisés. Avec l’expansion des réseaux de communication des systèmes électriques, L'utilisation de câbles à fibres optiques OPGW dans les lignes de transport d'électricité est devenue courante.
Table des matières
- Qu'est-ce que le câble optique OPGW?
- Conception des lignes de communication OPGW
- Protection contre la foudre pour les câbles OPGW
- Mécanique des fibres optiques OPGW
- Mesures de prévention des vibrations pour les câbles OPGW
- Disposition des câbles aériens OPGW
- Conseils d'installation d'OPGW
- conclusion
Qu'est-ce que le câble optique OPGW?
La fibre optique OPGW est une structure de câble de terre de nouvelle génération qui combine des fibres optiques composites avec des câbles de transmission haute tension.. Il a la double fonction d'un fil de terre classique et d'un câble de communication.
L’OPGW est un canal de transmission d’informations émergent qui a connu un développement rapide ces dernières années.. Il se caractérise par ses capacités de communication, résistance aux interférences, sécurité et fiabilité, et ne prend pas de place dans le couloir de ligne. En outre, combine habilement câbles de communication à fibres optiques avec câbles de transmission haute tension dans une seule structure. Ses excellentes propriétés mécaniques et de conductivité répondent non seulement aux exigences de protection contre la foudre d'un câble de terre conventionnel, mais aussi, en raison de son excellente conductivité et de son effet de blindage, réduire considérablement les risques électromagnétiques pour les lignes électriques à proximité.
Structure de l'OPGW
Le câble OPGW est classé en fonction des composants et de la structure des câbles OPGW., comme suit:
- En fonction du matériau du tube de protection des unités à fibre optique, OPGW est divisé en OPGW avec tube en acier inoxydable et OPGW avec tube en aluminium.
- En fonction de la position des unités de fibre optique dans la structure OPGW, se divise en Structure du tube central OPGW et structure de couches entrelacées OPGW.
- Pour OPGW avec tube en acier inoxydable, Il est classé en OPGW à partir d'une seule unité de fibre optique, OPGW de deux unités de fibre optique et OPGW de plusieurs unités de fibre optique en fonction du nombre d'unités de fibre optique.
- Selon le matériau des couches imbriquées et les lignes de couches imbriquées, La structure OPGW est divisée en structure entièrement en aluminium avec de l'acier (toutes les lignes de plis imbriquées sont en aluminium avec de l'acier) et structure mixte (Les lignes de couches imbriquées comprennent l'aluminium avec l'acier et l'aluminium allié).
Normes OPGW
Les normes actuelles pour les fibres optiques OPGW dans les lignes aériennes comprennent:
IEEE 1138-2009: Norme de construction de câbles à fibres optiques composites pour les lignes électriques aériennes.
CEI 60794-4-2003: Partie 4-1 la CEI 60794: Spécifications combinées des câbles à fibres optiques pour lignes de transmission électrique.
GB/T 7424.4-2003: Partie 4 de GB/T 7424: Spécifications des câbles optiques à fibres optiques composites pour lignes aériennes.
DL/T 832-2016: Câble optique à fibre optique composite.
JB/T 8999-2014: Câble optique à fibre optique composite.
Conception des lignes de communication OPGW
Comme d'habitude, Les modèles de câbles OPGW sont proposés par des professionnels de l'électricité spécialisés dans les lignes de transmission. Dans le domaine de la protection des communications en ligne, L'utilisation de câbles de terre de section plus grande et de résistance plus faible est proposée pour améliorer la capacité de dissipation du courant de court-circuit du câble de terre., empêchant ainsi l'OPGW d'être endommagé par des courants de court-circuit. Lorsqu'un court-circuit à la terre dans une phase de la ligne, le fil de terre doit résister à un courant de court-circuit important, ce qui provoque une augmentation de la température dans le câble. Pour éviter une diminution significative de la résistance mécanique du fil de terre, l'échauffement ne doit pas dépasser les valeurs autorisées.
La température admissible pour la vérification de la stabilité thermique des câbles de terre est fixée à 200°C pour les câbles toronnés en aluminium avec âme en acier et les câbles toronnés en acier allié avec âme en acier., 300°C pour les câbles toronnés en aluminium recouverts d'acier, 400°C pour les câbles toronnés en acier galvanisé et, en général, 200°C pour les câbles aériens OPGW. Lorsqu'un court-circuit se produit à proximité d'une tour terminale, le courant de court-circuit circulant à travers le fil de terre est maximum.
Basé sur l'expérience de conception, Le courant de court-circuit circulant à travers le fil de terre depuis la tour d'entrée jusqu'au sol représente généralement environ 15-20%, tandis que le courant de court-circuit circulant à travers le fil de terre est généralement 80-85%. Dans des calculs conservateurs, On peut considérer que le 90%-95% du courant de court-circuit circule à travers le fil de terre pour le calcul.
Protection contre la foudre pour les câbles OPGW
Les dommages causés par la foudre aux fibres optiques OPGW sont similaires aux dommages causés aux conducteurs aériens. Principalement, se manifestent par des points de fusion ou des ruptures de fusion dans les couches externes des câbles après avoir été frappés par la foudre. Actuellement, La plupart des cas de rupture de câble OPGW se produisent dans les couches externes d'alliage d'aluminium et, dans une moindre mesure, dans les câbles en acier recouverts d'aluminium en raison de la foudre. Les phénomènes de rupture des câbles OPGW dus aux coups de foudre peuvent être classés en deux catégories.:
(1) Fusion directe de câbles lors du processus d'arc électrique à haute température, entraînant une rupture en forme de boule dans le câble.
(2) Après un arc électrique à haute température, les câbles sont à l'état fondu, ce qui diminue considérablement ses propriétés mécaniques, et se brisent irrégulièrement sous l'influence de forces extérieures.
Pour améliorer la résistance à la foudre des câbles OPGW, Les mesures suivantes peuvent être prises:
Installation de câbles à fibres optiques OPGW
Lors de la sélection de l'itinéraire du lignes de transport à haute tension, les zones montagneuses environnantes avec une activité électrique fréquente doivent être évitées, zones avec des changements de pente prononcés, les zones contenant des gisements de minéraux métalliques sous-jacents et les zones proches des étangs. Cela réduira le risque de foudre sur les lignes de transport..
Réduisez la résistance à la terre des tours de transmission haute tension pour augmenter la résistance à la foudre des lignes de transmission. Dans une gamme de 1-2 km des sous-stations d'entrée et de sortie des lignes de transport, La résistance de terre des pylônes ne doit pas dépasser 10Ω, alors que dans les autres sections de la ligne, il ne doit pas dépasser 30Ω. Cette approche principale vise à réduire le courant de court-circuit traversant le câble OPGW., et dans certains cas, La connexion au sol de la première tour est reliée au réseau de terre du poste.
Sélection de produits OPGW
Utilisez des fils de terre à haute conductivité qui correspondent aux câbles OPGW ou augmentez la section transversale des fils de terre pour améliorer le coefficient de dissipation des fils de terre à haute conductivité et réduire le courant de foudre traversant les câbles OPGW..
Conforme aux exigences de coordination des fils de terre à haute résistance d'une valeur de S≥0,012L+1 et aux conditions de charge des pylônes, choisir autant que possible des câbles OPGW de grande section avec une structure multicouche, éviter les câbles OPGW à structure monocouche.
Conception de câbles OPGW
Concevoir un entrefer entre les torons extérieurs et intérieurs des câbles OPGW pour permettre une dispersion rapide de la chaleur générée par les coups de foudre., retarder la propagation de la chaleur vers les fils internes et les fibres optiques, évitant la surchauffe et la casse de la fibre centrale.
La couche externe des câbles OPGW est principalement composée de fils en alliage d'aluminium (AA) et câbles en acier recouverts d'aluminium (COMME). Los câbles en acier recouverts d'aluminium Ils ont de bonnes propriétés de conductivité, avec des points de fusion et une résistance mécanique supérieurs à ceux des fils en alliage d'aluminium. Donc, L'utilisation de câbles en acier recouverts d'aluminium dans la couche externe des câbles OPGW contribue généralement à améliorer la résistance à la foudre des OPGW et réduit la probabilité de rupture due à la foudre..
Pour les câbles de terre composites OPGW des lignes électriques 110 kV ou moins, Fils d'acier recouverts d'aluminium avec un seul diamètre de 2.8 mm ou plus. Pour les lignes de 220 kV ou supérieur, Fils d'acier recouverts d'aluminium avec un seul diamètre de 3.0 mm ou plus. Et une réglementation stricte du processus de construction doit être suivie.
Mécanique des fibres optiques OPGW
Calculs des propriétés mécaniques des câbles de terre composites à fibres optiques (OPGW) sont similaires aux calculs des câbles aériens et terrestres. Les caractéristiques de déflexion de l'arc des fils de terre et de l'OPGW doivent correspondre aux caractéristiques de conception de l'OPGW.. Bien qu'une condition de travail ne soit pas spécifiée, un scénario d’exploitation moyen annuel est généralement envisagé (à +15°C, Pas de vent) pendant la conception.
Le facteur de sécurité de conception du câble OPGW fibre optique pour pose aérienne doit être supérieur à 2.5 et ne doit pas être inférieur au facteur de sécurité de conception du conducteur. Le facteur de sécurité aux points de suspension doit être supérieur à 2.25. Dans de rares conditions météorologiques venteuses ou glaciales, La tension maximale aux points de suspension OPGW ne doit pas dépasser la 66% résistance à la rupture nominale.
Mesures de prévention des vibrations pour les câbles OPGW
La tension de fonctionnement moyenne de l'OPGW ne doit pas dépasser la 20% résistance à la rupture nominale, et des mesures appropriées de prévention des vibrations doivent être prises en fonction de la limite supérieure de la tension de fonctionnement moyenne annuelle. Dans des lignes d'un diamètre de 20 mm ou plus, ainsi que sur les lignes de grandes portées, des mesures de prévention des vibrations doivent être prises, comme l'utilisation d'amortisseurs, basé sur l'expérience opérationnelle.
Disposition des câbles aériens OPGW
La longueur du câblage OPGW doit tenir compte des facteurs de construction, opération et maintenance. Le calcul de la longueur du réseau doit prendre en compte la longueur réelle de l'OPGW, la longueur du câble utilisé dans la construction, la longueur du câble en aval des deux côtés et la longueur de fusion du câble à fibre optique. Comme d'habitude, une durée d'arrangement de 3 un 4 kilomètres. Lors du calcul de la longueur de la mise en page, La longueur du câble descendant des deux côtés est déterminée en fonction de la hauteur de la tour au point d'épissure du câble à fibre optique.. Et la longueur de fusion du câble à fibre optique est généralement 10 m.
Conseils d'installation d'OPGW
La disposition des câbles OPGW doit être droite et esthétique, avec un support fixe installé chacun 1.5 ma 2 m pour éviter que le câble n'entre en contact avec les pylônes et provoque des frottements. Le câble descendant entre les structures de la station doit être fixé avec des colliers appropriés et des isolateurs en caoutchouc., maintenir une distance d'au moins 20 mm entre le câble descendant et les composants structurels.
Las Boîtes de jonction de câbles OPGW Les câbles à fibres optiques doivent être installés à une hauteur minimale de 5 m au-dessus du sol. Pour câbles à fibres optiques spéciaux, Il est recommandé d'installer une pince tous les 2 m pour fixer le câble descendant, et le rayon de courbure minimum autorisé du câble de dérivation doit répondre aux exigences du produit.
L’utilisation d’une mise à la terre ponctuelle ou d’un système d’isolation complet pour l’OPGW peut réduire considérablement les pertes d’énergie.. Bien que l'utilisation de lignes de terre ou OPGW entièrement ou segmentées isolées en combinaison avec des lignes de terre à haute conductivité réduit le courant induit dans les lignes de terre ou OPGW, peut augmenter considérablement la tension induite dans les lignes, ce qui comporte des risques dans l'exploitation et la maintenance de la ligne.
conclusion
Le câble optique OPGW est un exemple impressionnant de convergence des technologies pour répondre aux demandes croissantes de communication et de transmission d'énergie.. Sa conception et ses fonctionnalités avancées le rendent hautement efficace et fiable. Les mesures de protection contre la foudre et les vibrations garantissent des performances optimales, et son installation soignée sur les lignes à haute tension est essentielle. OPGW est devenu un élément essentiel des infrastructures de transmission électrique et de données, jouer un rôle clé dans la modernisation des réseaux d’énergie et de communication.