A comunicação por fibra óptica usa ondas de luz como portadoras e fibras ópticas como meio de transmissão para enviar sinais de um lugar para outro.. A utilização de cabos ópticos com fibra óptica em linhas de transmissão de energia, de linhas aéreas de 35kV a linhas de alta tensão, é uma direção importante no desenvolvimento de cabos ópticos de potência especializados. Com a expansão das redes de comunicação do sistema elétrico, O uso de cabos de fibra óptica OPGW em linhas de transmissão de energia tornou-se comum.
Índice
- O que é cabo óptico OPGW?
- Projeto de Linhas de Comunicação OPGW
- Proteção contra raios para cabos OPGW
- Mecânica das Fibras Ópticas OPGW
- Medidas de prevenção de vibrações para cabos OPGW
- Layout de cabos aéreos OPGW
- Dicas de instalação do OPGW
- Conclusão
O que é cabo óptico OPGW?
A fibra óptica OPGW é uma estrutura de cabo terrestre de nova geração que combina fibras ópticas compostas com cabos de transmissão de alta tensão.. Tem a dupla função de um fio terra convencional e um cabo de comunicação.
O OPGW é um canal emergente de transmissão de informações que tem experimentado um rápido desenvolvimento nos últimos anos.. É caracterizado por suas habilidades de comunicação, resistência à interferência, segurança e confiabilidade, e não ocupa espaço no corredor da linha. Além do mais, combina habilmente cabos de comunicação de fibra óptica com cabos de transmissão de alta tensão em uma única estrutura. Suas excelentes propriedades mecânicas e de condutividade não atendem apenas aos requisitos de proteção contra raios de um cabo terra convencional., senão que também, devido à sua excelente condutividade e efeito de proteção, reduzir significativamente os riscos eletromagnéticos para linhas de energia próximas.
Estrutura do OPGW
O cabo OPGW é classificado de acordo com os componentes e estrutura dos cabos OPGW., Como segue:
- Dependendo do material do tubo de proteção das unidades de fibra óptica, OPGW é dividido em OPGW com tubo de aço inoxidável e OPGW com tubo de alumínio.
- Dependendo da posição das unidades de fibra óptica na estrutura OPGW, é dividido em Estrutura do Tubo Central OPGW e estrutura de camadas entrelaçadas OPGW.
- Para OPGW com tubo de aço inoxidável, É classificado em OPGW a partir de uma única unidade de fibra óptica, OPGW de duas unidades de fibra óptica e OPGW de múltiplas unidades de fibra óptica de acordo com o número de unidades de fibra óptica.
- De acordo com o material das camadas interligadas e as linhas das camadas interligadas, A estrutura OPGW é dividida em estrutura totalmente de alumínio com aço (todas as linhas de lonas interligadas são de alumínio com aço) e estrutura mista (As linhas de camadas interligadas incluem alumínio com aço e liga de alumínio).
Padrões OPGW
Os padrões atuais para fibras ópticas OPGW em linhas aéreas incluem:
IEEE 1138-2009: Padrão de construção de cabo de fibra óptica composto para linhas de energia aéreas.
IEC 60794-4-2003: Parte 4-1 o CEI 60794: Especificações combinadas para cabos de fibra óptica para linhas de transmissão elétrica.
GB/T 7424.4-2003: Parte 4 de GB/T 7424: Especificações para cabos ópticos com fibras ópticas compostas para linhas aéreas.
DL/T 832-2016: Cabo óptico com fibra óptica composta.
JB/T 8999-2014: Cabo óptico com fibra óptica composta.
Projeto de Linhas de Comunicação OPGW
Em geral, Os modelos de cabos OPGW são propostos por eletricistas especializados em linhas de transmissão. No campo da proteção de comunicações de linha, Propõe-se a utilização de cabos terra com seção maior e menor resistência para melhorar a capacidade de dissipação de corrente de curto-circuito do cabo terra., evitando assim que o OPGW seja danificado por correntes de curto-circuito. Quando um curto-circuito à terra em uma fase da linha, o fio terra deve suportar uma corrente de curto-circuito significativa, o que causa um aumento na temperatura no cabo. Para evitar uma diminuição significativa na resistência mecânica do fio terra, o aumento da temperatura não deve exceder os valores permitidos.
A temperatura permitida para verificação da estabilidade térmica de cabos de aterramento é definida em 200°C para cabos trançados de alumínio com núcleo de aço e cabos trançados de liga de aço com núcleo de aço., 300°C para cabos trançados de alumínio revestido de aço, 400°C para cabos trançados de aço galvanizado e, em geral, 200°C para OPGW cables aéreos. Quando ocorre um curto-circuito perto de uma torre terminal, a corrente de curto-circuito que flui através do fio terra é máxima.
Com base na experiência de design, A corrente de curto-circuito que flui através do fio terra da torre de entrada até o solo geralmente representa cerca de 15-20%, enquanto a corrente de curto-circuito que flui através do fio terra é geralmente 80-85%. Em cálculos conservadores, Pode-se considerar que o 90%-95% da corrente de curto-circuito flui através do fio terra para cálculo.
Proteção contra raios para cabos OPGW
Os danos causados por raios às fibras ópticas OPGW são semelhantes aos danos causados às condutores aéreos. Principalmente, manifestam-se como pontos de fusão ou rupturas de fusão nas camadas externas dos cabos após serem atingidos por um raio. Atualmente, A maioria dos casos de ruptura do cabo OPGW ocorre nas camadas externas da liga de alumínio e, em menor grau, em cabos de aço revestidos de alumínio devido a quedas de raios. Os fenômenos de ruptura dos cabos OPGW devido à queda de raios podem ser classificados em duas categorias.:
(1) Fusão direta de cabos durante processo de arco elétrico de alta temperatura, resultando em uma quebra em forma de bola no cabo.
(2) Após arco elétrico de alta temperatura, os cabos estão em estado fundido, o que diminui significativamente suas propriedades mecânicas, e quebrar irregularmente sob a influência de forças externas.
Para melhorar a resistência aos raios dos cabos OPGW, As seguintes medidas podem ser tomadas:
Instalación de cables de fibra óptica OPGW
Ao selecionar a rota do linhas de transmissão de alta tensão, áreas montanhosas circundantes com atividade elétrica frequente devem ser evitadas, áreas com mudanças pronunciadas de declive, áreas com depósitos minerais metálicos subjacentes e áreas próximas a lagoas. Isso reduzirá a probabilidade de queda de raios nas linhas de transmissão..
Reduzir a resistência de aterramento das torres de transmissão de alta tensão para aumentar a resistência às descargas atmosféricas das linhas de transmissão. Em uma faixa de 1-2 km das subestações de entrada e saída das linhas de transmissão, A resistência de aterramento das torres não deve exceder 10Ω, enquanto em outras seções da linha não deve exceder 30Ω. Esta abordagem primária procura reduzir a corrente de curto-circuito que passa pelo cabo OPGW., e em alguns casos, A ligação à terra da primeira torre está ligada à rede de terra da subestação.
Seleção de produtos OPGW
Use fios terra de alta condutividade que correspondam aos cabos OPGW ou aumente a seção transversal dos fios terra para melhorar o coeficiente de dissipação dos fios terra de alta condutividade e reduzir a corrente do raio que passa pelos cabos OPGW..
Em conformidade com os requisitos de coordenação de fios terra de alta resistência com valor S≥0,012L+1 e as condições de carga das torres, escolha cabos OPGW de grande seção transversal com estrutura multicamadas, tanto quanto possível, evitando cabos OPGW de estrutura de camada única.
Projeto de cabo OPGW
Projete um entreferro entre os fios trançados externos e internos dos cabos OPGW para permitir a rápida dispersão do calor gerado por descargas atmosféricas, retardando a propagação do calor para fios internos e fibras ópticas, evitando superaquecimento e quebra da fibra central.
A camada externa dos cabos OPGW é composta principalmente de fios de liga de alumínio (AA) e cabos de aço revestidos de alumínio (COMO). Los cabos de aço revestidos de alumínio Eles têm boas propriedades de condutividade, com pontos de fusão e resistência mecânica superiores aos dos fios de liga de alumínio. Portanto, O uso de cabos de aço revestidos de alumínio na camada externa dos cabos OPGW geralmente contribui para melhorar a resistência contra raios do OPGW e reduz a probabilidade de quebra devido a quedas de raios..
Para cabos de aterramento compostos OPGW de linhas de energia 110 kV o inferiores, Fios de aço revestidos de alumínio com diâmetro único de 2.8 milímetros ou mais. Para linhas de 220 kV o superiores, Fios de aço revestidos de alumínio com diâmetro único de 3.0 milímetros ou mais. E a regulamentação rigorosa do processo de construção deve ser seguida.
Mecânica das Fibras Ópticas OPGW
Cálculos de propriedades mecânicas de cabos terra compostos com fibras ópticas (OPGW) são semelhantes aos cálculos de cabos aéreos e terrestres. As características de deflexão do arco dos fios terra e do OPGW devem corresponder às características de projeto do OPGW. Embora uma condição de trabalho não seja especificada, um cenário operacional médio anual é geralmente considerado (a +15°C, sem vento) durante o projeto.
O fator de segurança de projeto do cabo OPGW fibra óptica para colocação aérea deve ser maior que 2.5 e não deve ser inferior ao fator de segurança de projeto do condutor. O fator de segurança nos pontos de suspensão deve ser maior que 2.25. Em raras condições climáticas de vento ou gelo, A tensão máxima nos pontos de suspensão do OPGW não deve exceder o 66% resistência nominal à ruptura.
Medidas de prevenção de vibrações para cabos OPGW
A tensão média de operação do OPGW não deve exceder o 20% resistência nominal à ruptura, e medidas adequadas de prevenção de vibrações devem ser tomadas de acordo com o limite superior da tensão operacional média anual. Em linhas com diâmetros de 20 milímetros ou mais, bem como em linhas com grandes vãos, medidas de prevenção de vibração devem ser tomadas, como o uso de amortecedores, com base na experiência operacional.
Layout de cabos aéreos OPGW
O comprimento do layout do cabo OPGW deve considerar fatores de construção, operação e manutenção. O cálculo do comprimento do layout deve levar em consideração o comprimento real do OPGW, o comprimento do cabo usado na construção, o comprimento do cabo a jusante em ambos os lados e o comprimento de fusão do cabo de fibra óptica. Em geral, um comprimento de arranjo de 3 uma 4 km. Ao calcular o comprimento do layout, O comprimento do cabo descendente em ambos os lados é determinado de acordo com a altura da torre no ponto de emenda do cabo de fibra óptica. E o comprimento de fusão do cabo de fibra óptica é geralmente 10 m.
Dicas de instalação do OPGW
A disposição dos cabos OPGW deve ser reta e esteticamente agradável, com um suporte fixo instalado cada 1.5 eu sou 2 m para evitar que o cabo entre em contato com as torres e cause atrito. O cabo de descida entre as estruturas da estação deve ser fixado com braçadeiras e isoladores de borracha adequados, mantendo uma distância de pelo menos 20 mm entre o cabo descendente e os componentes estruturais.
Las Caixas de junção de cabos OPGW Os cabos de fibra óptica devem ser instalados a uma altura mínima de 5 m acima do solo. Para cabos de fibra óptica especiais, Recomenda-se instalar uma braçadeira a cada 2 m para fixar o cabo descendente, e o raio de curvatura mínimo permitido do cabo pendente deve atender aos requisitos do produto.
O uso de aterramento pontual ou de um sistema de isolamento completo para o OPGW pode reduzir significativamente as perdas de energia.. Embora o uso de linhas de aterramento isoladas completa ou segmentadamente ou OPGW em combinação com linhas de aterramento de alta condutividade reduza a corrente induzida nas linhas de aterramento ou OPGW, pode aumentar significativamente a tensão induzida nas linhas, o que acarreta riscos na operação e manutenção da linha.
Conclusão
O cabo óptico OPGW é um exemplo impressionante da convergência de tecnologias para atender às crescentes demandas de comunicação e transmissão de energia. Seu design e recursos avançados o tornam altamente eficiente e confiável. Medidas de proteção contra raios e prevenção de vibrações garantem desempenho ideal, e sua instalação cuidadosa em linhas de alta tensão é essencial. OPGW tornou-se um componente essencial na infraestrutura elétrica e de transmissão de dados, desempenhando um papel fundamental na modernização das redes de energia e comunicação.