В обширной панораме коммуникационных инфраструктур, Оптические кабели OPGW играют решающую роль в обеспечении эффективной передачи данных.. Однако, его работоспособность в экстремальных условиях, особенно в суровых холодных условиях, Это аспект, заслуживающий пристального внимания..
Оглавление
- Исследование характеристик оптического кабеля в экстремально холодных условиях -70 ℃
- Применение низкотемпературных оптических кабелей в проекте соединения постоянного тока Цинхай-Тибет
- Заключение
Исследование характеристик оптического кабеля в экстремально холодных условиях -70 ℃
В 2016, под руководством Государственной сетевой информации & Телекоммуникационная компания., ООО. из Китая, в сотрудничестве с известными производителями и исследовательскими организациями, Было проведено исследование низкотемпературных характеристик оптические кабели и их металлические аксессуары. Лабораторные испытания проводились в условиях низких температур., предварительно изучается его техническое применение в экстремальных условиях -70℃., и было предложено первоначальное коммуникационное решение для построения глобальной энергетической сети..
Анализ характеристик оптических волокон и оптических кабелей при -70 ℃
Материалы испытаний
Всего 8 типы оптических волокон G.652 для анализа, первые шесть используются для измерения потерь в оптических волокнах, а последние два — для измерения потерь в оптических кабелях..
Испытания на потери оптических волокон при низких температурах
Что касается характеристик низких температур оптических волокон, Этот проект в основном сосредоточен на трех аспектах: Низкие потери температуры при непрерывном охлаждении, низкие характеристики потерь температуры при непрерывном нагреве и характеристики устойчивых потерь низкой температуры.
В тестах на непрерывное охлаждение, № 1 показал значительно более высокий разброс потерь по сравнению с другими оптическими волокнами.. № 2 и № 5 испытали резкое увеличение потерь в диапазоне от -50 ℃ до 20,3 ℃.. Остальное оптические волокна для сигналов показал относительно стабильные изменения потерь в диапазоне от -50 ℃ до 20,3 ℃.. Когда температура упала до -55℃, все оптические волокна испытали увеличение потерь. И когда температура упала ниже -60℃, потери значительно возросли. Это означало, что большинство оптических волокон не отвечали требованиям использования..
В испытаниях на непрерывный нагрев (-70℃ -55℃), все шесть оптических волокон показали общее снижение относительных потерь, что указывает на то, что потери, вызванные снижением температуры, обратимы и будут соответственно уменьшаться при повторном повышении температуры..
Испытание на потери оптических кабелей в экстремально холодных условиях
Для характеристик низких температурных потерь антенный кабель OPGW, Первичные испытания включают сравнение характеристик потерь при низкой температуре после формирования проволоки с использованием различных гелевых компаундов., Сравнение характеристик потерь при низкой температуре после формирования кабеля из различных материалов металлических трубок, и сравнение характеристик низких температурных потерь между гелевыми кабелями с оптическими волокнами и кабелями без гелевого наполнения с оптическими волокнами..
При сравнении характеристик потерь геленаполненных кабелей с оптическими волокнами и кабелей без геленаполненных оптических волокон, Замечено, что в условиях экстремально низких температур, Использование других гидрофобных материалов вместо гелевых компаундов улучшает характеристики потерь в кабеле.. То есть, кабели без гелевых соединений имеют лучшую устойчивость к низким температурам. А при сравнении характеристик потерь кабелей, изготовленных из разных гелевых компаундов, Замечено, что при температуре выше -50℃, Характеристики отечественного гелевого состава и импортного гелевого состава очень похожи.. Однако, когда температура опускается ниже -50℃, производительность импортного гелевого компаунда заметно выше, чем у отечественного гелевого компаунда. При сравнении характеристик потерь кабелей, изготовленных из трубок из разных материалов, Обнаружено, что в условиях экстремально низких температур, производительность кабели из алюминиевых трубок превосходит изделия, изготовленные из стальных трубок.
Анализ характеристик металлических аксессуаров оптического кабеля в экстремальных условиях -70℃.
Факторы, ограничивающие работу металлических аксессуаров для оптических кабелей в условиях низких температур
Исследования выявили конкретные факторы, которые ограничивают работу металлических аксессуаров для оптических кабелей в условиях низких температур., путем исчерпывающего изучения различных видов металлической фурнитуры.
Мероприятия по повышению низкотемпературной стойкости металлических аксессуаров оптических кабелей
Поскольку до сих пор не существует стандартов для испытаний работоспособности при низких температурах. металлические аксессуары для оптических волокон в экстремально холодных условиях, проект не проводил испытаний. Однако, Предложены некоторые решения и рекомендации для будущих исследований и испытаний на устойчивость к низким температурам металлических аксессуаров оптического кабеля.. Прежде всего, Предлагается перепроектировать и оптимизировать конструкцию металлических изделий оптического кабеля и выбрать соответствующие технологические процессы.. На втором месте, Подчеркнута необходимость исследования методов и условий испытаний металлических аксессуаров оптического кабеля в условиях экстремального холода., поскольку текущие условия испытаний на циклическое изменение температуры в соответствии с существующими стандартами не учитывают экстремально низкие температуры, связанные с холодным климатом..
Применение низкотемпературных оптических кабелей в проекте соединения постоянного тока Цинхай-Тибет
Линейные оптические кабели OPGW для проекта соединения постоянного тока Цинхай-Тибет ±400 кВ — первая линия воздушной связи на большие расстояния в Китае, работающая на больших высотах и в регионах с экстремально низкими температурами.. Цинхай-Тибетское нагорье известно как “крыша мира” и “третий полюс земли”. Общая длина линии проекта соединения постоянного тока Цинхай-Тибет составляет 1038 км, со средней высотой 4500 м и максимальной высотой 5300 м. Температура варьируется от -55℃ до +60℃., с большими суточными колебаниями, ветреной и песчаной погодой.
Основные технические требования к OPGW в проекте соединения постоянного тока Цинхай-Тибет
Проект устанавливает строгие требования к потерям в оптическом волокне и дополнительным потерям из-за изменения температуры в используемом ОПГВ.. Эти требования заключаются в следующем:
- Потери оптоволоконного кабеля на длине волны 1550 нм дебе сер ≤0,18 дБ/км.
- Температура использования окружающей среды OPGW должна быть не ниже -55 ℃..
- Изменение потерь оптического волокна OPGW в диапазоне температур от -55℃ до +65℃ должно быть <0.01 дБ/км.
Ключевые технологии, рассматриваемые при разработке OPGW
Выбор оптоволокна со сверхнизкими потерями
- Сверхнизкие оптические потери
- Сверхнизкое значение PMD (Поляризационная модальная дисперсия)
Выбор низкотемпературной оптической смазки
В рамках проекта совместно с тремя производителями оптических смазок была разработана новая оптическая смазка, устойчивая к экстремально низким температурам.. После тестирования, В конечном итоге в качестве продукта, используемого в проекте, была выбрана оптическая смазка А2..
Оптимизированная конструкция дополнительной длины оптоволокна
Серия оптических кабелей OPGW была изготовлена с использованием низкотемпературной оптической смазки А2 с внешним диаметром 2.5 мм и различные дополнительные длины оптического волокна из нержавеющей стали.. Общая длина кабелей составила примерно 3000 м. Следуя структуре OPGW проекта соединения постоянного тока Цинхай-Тибет и используя тот же процесс скручивания, дополнительные потери в каждом проходе волокна G.652D и ULL были менее 0.01 дБ/км. В диапазоне от -55℃ до +65℃., дополнительные потери оптического волокна составили менее 0.01 дБ/км, требования к использованию линии встречи.
Исследование характеристик дополнительных металлических аксессуаров OPGW при температуре -55℃.
- Испытание на сцепление при низкой температуре натяжных и подвесных зажимов:
Были проведены испытания на сцепление при низких температурах натяжных и подвесных зажимов, чтобы оценить их эффективность в экстремальных условиях -55 ℃.. - Изменение потерь в оптоволоконных соединениях OPGW при -55 ℃:
Изучено изменение потерь в соединениях оптоволокна OPGW при температуре -55℃..
Технологические достижения проекта
Проект соединения постоянного тока Цинхай-Тибет, при ±400 кВ, введен в эксплуатацию в ноябре 2011 и стабильно работает уже 5 годы. Благодаря исследованиям и практическому применению в проекте, Были достигнуты следующие технологические достижения:
- Потери в кабеле OPGW со сверхнизким уровнем потерь:
Потери оптических кабелей OPGW со сверхнизкими потерями значительно ниже, чем у обычных оптических волокон G.652D.. - Дополнительный контроль потерь в оптоволокне при температуре -55℃:
После таких процессов, как окраска, формирование труб и формирование кабеля, Увеличение потерь в оптическом волокне при сверхнизком уровне потерь можно контролировать с помощью 0.01 дБ/км. Окончательные потери оптического волокна можно контролировать в 0.18 дБ/км, что важно для дальней связи. - Тщательный выбор оптической смазки, устойчивой к температуре -60℃.:
Производители оптических кабелей OPGW должны выбирать оптическую смазку, устойчивую к температурам до -60℃, и должным образом контролировать дополнительную длину оптического волокна, чтобы гарантировать, что все рабочие характеристики OPGW соответствуют требованиям линии в экстремально холодных условиях.. - Дополнительные потери в оптоволокне в условиях экстремальных температур:
Для OPGW со сверхнизкими потерями и устойчивостью к экстремально низким температурам, дополнительные потери оптического волокна при температуре от -60℃ до +80℃ составляют ≤0,01 дБ/км по сравнению с 20℃.. - Рекомендации по использованию OPGW со сверхнизкими потерями:
Производителям OPGW следует учитывать увеличение динамических и статических радиусов изгиба и оптимизировать конструкцию корпуса OPGW при использовании оптического волокна со сверхнизкими потерями..
Заключение
Результаты, полученные в результате этого исследования, привели к значительному прогрессу в технологии низкотемпературных оптических кабелей OPGW.. Успешное применение этих кабелей в проекте соединения постоянного тока Цинхай-Тибет., который работает в экстремальных погодных условиях, демонстрирует осуществимость и эффективность предлагаемых решений. Эти технологические достижения приносят пользу не только энергетической инфраструктуре., но также открывают новые возможности для приложений в других областях, сталкивающихся с аналогичными проблемами..