No vasto panorama das infra-estruturas de comunicação, Os cabos ópticos OPGW desempenham um papel crucial para garantir uma transmissão de dados eficiente. Porém, seu desempenho em condições extremas, particularmente em ambientes frios severos, É um aspecto que merece atenção cuidadosa.
Índice
- Estudo de desempenho de cabo óptico em condições de frio extremo de -70℃
- Aplicação de cabos ópticos resistentes a baixas temperaturas no projeto de interconexão DC Qinghai-Tibet
- Conclusão
Estudo de desempenho de cabo óptico em condições de frio extremo de -70℃
Dentro 2016, liderado pela State Grid Information & Telecomunicações Co., Ltd. da China, em colaboração com fabricantes renomados e organizações de pesquisa, Foi realizado um estudo sobre o desempenho em baixas temperaturas de cabos ópticos e seus acessórios metálicos. Os testes laboratoriais foram realizados em ambientes de baixa temperatura, explorando preliminarmente sua aplicação técnica em condições extremas de -70℃, e foi proposta uma solução inicial de comunicação para a construção da rede energética global.
Análise do desempenho de fibras ópticas e cabos ópticos a -70℃
Materiais de teste
Um total de 8 tipos de fibras ópticas G.652 para análise, os seis primeiros sendo usados para medir a perda em fibras ópticas e os dois últimos para medir a perda em cabos ópticos.
Testes de perda em fibras ópticas em baixas temperaturas
Em relação às características de baixa perda de temperatura das fibras ópticas, Este projeto focou principalmente em três aspectos: Características de baixa perda de temperatura durante o resfriamento contínuo, características de perda de baixa temperatura durante aquecimento contínuo e características de perda sustentada de baixa temperatura.
Em testes de resfriamento contínuo, No.1 apresentou variação de perda significativamente maior em comparação com outras fibras ópticas. Nº 2 e Nº 5 experimentaram um aumento abrupto na perda na faixa de -50 ℃ a 20,3 ℃. O resto do fibras ópticas para sinais mostrou mudanças de perda relativamente estáveis na faixa de -50°C a 20,3°C. Quando a temperatura caiu para -55℃, todas as fibras ópticas experimentaram um aumento na perda. E quando a temperatura caiu abaixo de -60°C, a perda aumentou significativamente. Isso significava que a maioria das fibras ópticas não atendia aos requisitos de uso..
Em testes de aquecimento contínuo (-70℃ a -55 ℃), todas as seis fibras ópticas mostraram uma diminuição geral na perda relativa, indicando que a perda causada pela diminuição da temperatura é reversível e diminuirá correspondentemente quando a temperatura subir novamente.
Teste de perda em cabos ópticos em condições de frio extremo
Para as características de baixa perda de temperatura do cabo OPGW aéreo, Os testes primários incluem a comparação das características de perda em baixa temperatura após a formação do fio com diferentes compostos de gel, Comparação das características de perda de baixa temperatura após a formação do cabo com diferentes materiais de tubos metálicos, e a comparação das características de perda em baixa temperatura entre cabos preenchidos com gel com fibras ópticas e cabos sem preenchimento de gel com fibras ópticas.
Ao comparar as características de perda de cabos preenchidos com gel com fibras ópticas e cabos sem fibras ópticas preenchidos com gel, Observa-se que em ambientes de temperaturas extremamente baixas, O uso de outros materiais hidrofóbicos em vez de compostos de gel melhora as características de perda do cabo. Quer dizer, cabos sem compostos de gel têm melhor desempenho em resistência a baixas temperaturas. E ao comparar as características de perda de cabos feitos com diferentes compostos de gel, Observa-se que quando a temperatura é superior a -50 ℃, o desempenho do composto de gel doméstico e do composto de gel importado é muito semelhante. Porém, quando a temperatura cai abaixo de -50 ℃, o desempenho do composto de gel importado é visivelmente superior ao do composto de gel doméstico. Ao comparar as características de perda de cabos feitos de diferentes materiais de tubos, Descobriu-se que em ambientes de temperaturas extremamente baixas, o desempenho do cabos feitos de tubos de alumínio é superior aos feitos com tubos de aço.
Análise do desempenho de acessórios metálicos de cabos ópticos sob condições extremas de -70℃
Fatores que limitam o desempenho de acessórios de cabos ópticos metálicos em ambientes de baixa temperatura
A pesquisa identificou fatores específicos que limitam o desempenho de acessórios metálicos de cabos ópticos sob condições de baixa temperatura., através de um estudo exaustivo de vários tipos de acessórios metálicos.
Medidas para melhorar a resistência a baixas temperaturas de acessórios metálicos de cabos ópticos
Como ainda não existem padrões para testes de desempenho em baixas temperaturas de acessórios metálicos para fibras ópticas em condições de frio extremo, o projeto não realizou testes. Porém, Algumas soluções e recomendações foram propostas para pesquisas futuras e testes de resistência a baixas temperaturas de acessórios metálicos do cabo óptico.. Em primeiro lugar, Sugere-se redesenhar e otimizar a estrutura dos produtos metálicos de cabos ópticos e selecionar processos de fabricação apropriados.. Em segundo lugar, Destaca-se a necessidade de investigar métodos e condições para testar os acessórios metálicos do cabo óptico em condições de frio extremo., já que as atuais condições de teste de ciclos de temperatura sob os padrões existentes não abordam as temperaturas extremamente baixas associadas a climas frios.
Aplicação de cabos ópticos resistentes a baixas temperaturas no projeto de interconexão DC Qinghai-Tibet
Cabos Ópticos da Linha OPGW do Projeto de Interconexão DC Qinghai-Tibete ±400 kV é a primeira linha de comunicação aérea de longa distância na China operando em grandes altitudes e regiões de temperaturas extremamente baixas. O planalto Qinghai-Tibete é conhecido como o “telhado do mundo” e ele “terceiro pólo da terra”. O comprimento total da linha do Projeto de Interconexão de Fluxo Direto Qinghai-Tibete é de 1038 km, com altitude média de 4500 me uma altitude máxima de 5300 m. A temperatura varia entre -55℃ e +60℃, com grandes flutuações diurnas e condições de vento e areia.
Principais requisitos técnicos para OPGW no projeto de interconexão de corrente contínua Qinghai-Tibete
O projeto estabelece requisitos rígidos para perda de fibra óptica e perda adicional devido a mudanças de temperatura no OPGW utilizado. Esses requisitos são os seguintes:
- A perda do cabo de fibra óptica em um comprimento de onda de 1550 nm deve ser ≤0,18 dB/km.
- A temperatura de uso do ambiente OPGW deve ser capaz de atingir um mínimo de -55°C.
- A variação da perda de fibra óptica do OPGW na faixa de temperatura de -55°C a +65°C deve ser <0.01 dB/km.
Principais tecnologias abordadas no desenvolvimento do OPGW
Seleção de fibra óptica de perda ultrabaixa
- Perda óptica ultrabaixa
- Valor PMD ultrabaixo (Dispersão Modal de Polarização)
Seleção de graxa óptica resistente a baixas temperaturas
O projeto colaborou com três fabricantes de graxa óptica para desenvolver um novo material de graxa óptica resistente a temperaturas extremamente baixas. Depois de testar, A graxa óptica A2 foi finalmente escolhida como o produto efetivamente utilizado no projeto..
Design otimizado de comprimento adicional de fibra óptica
Uma série de cabos ópticos OPGW foi produzida usando graxa óptica A2 resistente a baixas temperaturas com diâmetros externos de 2.5 mm e diferentes comprimentos adicionais de fibra óptica de aço inoxidável. O comprimento total dos cabos foi de aproximadamente 3000 m. Seguindo a estrutura OPGW do Projeto de Interconexão de Corrente Contínua Qinghai-Tibet e usando o mesmo processo de torção, a perda adicional em cada passagem da fibra G.652D e ULL foi menor que 0.01 dB/km. Na faixa de -55℃ a +65℃, a perda adicional da fibra óptica foi menor que 0.01 dB/km, atendendo aos requisitos de uso da linha.
Estudo do desempenho de acessórios metálicos complementares do OPGW a -55℃
- Teste de aderência em baixa temperatura de braçadeiras de tensão e braçadeiras de suspensão:
Testes de aderência em baixa temperatura foram realizados em grampos de tensão e grampos de suspensão para avaliar seu desempenho em condições extremas de -55°C.. - Variação de perda em juntas de fibra óptica OPGW a -55℃:
Foi estudada a variação da perda em juntas de fibra óptica OPGW a uma temperatura de -55°C..
Conquistas tecnológicas do projeto
O Projeto de Interconexão de Corrente Contínua Qinghai-Tibete, o ±400 kV, entrou em operação em novembro 2011 e tem operado de forma estável há 5 anos. Através de pesquisa e aplicação prática no projeto, Os seguintes avanços tecnológicos foram alcançados:
- Perda de cabo OPGW com nível de perda ultrabaixo:
A perda de cabos ópticos OPGW com perda ultrabaixa é significativamente menor do que a das fibras ópticas G.652D convencionais.. - Control de pérdida adicional de fibra óptica a -55℃:
Após processos como coloração, formação de tubos e formação de cabos, O aumento na perda de fibra óptica com nível de perda ultrabaixo pode ser controlado em 0.01 dB/km. A perda final da fibra óptica pode ser controlada em 0.18 dB/km, o que é significativo para comunicações de longa distância. - Seleção cuidadosa de graxa óptica resistente a -60°C:
Os fabricantes de cabos ópticos OPGW devem escolher graxa óptica resistente a temperaturas tão baixas quanto -60°C e controlar adequadamente o comprimento adicional da fibra óptica para garantir que todas as características de desempenho do OPGW atendam aos requisitos da linha sob condições extremamente frias.. - Perda adicional de fibra óptica em ambientes de temperaturas extremas:
Para OPGW com perda ultrabaixa e resistência a temperaturas extremamente baixas, a perda adicional de fibra óptica em temperaturas de -60°C a +80°C é ≤0,01 dB/km em comparação com 20°C. - Considerações para OPGW com perda ultrabaixa:
Os fabricantes de OPGW devem considerar o aumento dos raios de curvatura dinâmicos e estáticos e otimizar o design do pacote OPGW ao usar fibra óptica de perda ultrabaixa..
Conclusão
Os resultados obtidos neste estudo levaram a avanços significativos na tecnologia de cabos ópticos resistentes a baixas temperaturas OPGW.. A aplicação bem-sucedida destes cabos no Projeto de Interconexão de Corrente Contínua Qinghai-Tibete, que opera em condições climáticas extremas, demonstra a viabilidade e eficácia das soluções propostas. Estas conquistas tecnológicas não beneficiam apenas a infra-estrutura energética, mas também abrem novas possibilidades para aplicações em outras áreas que enfrentam desafios semelhantes..