Волоконно-оптическая связь использует световые волны в качестве носителей и оптические волокна в качестве среды передачи для передачи сигналов из одного места в другое.. Применение оптических кабелей с волоконной оптикой в линиях электропередачи., от ВЛ 35кВ до ЛЭП, является важным направлением в разработке специализированных силовых оптических кабелей.. С расширением сетей электросистемной связи, Использование оптоволоконных кабелей OPGW в линиях электропередачи стало обычным явлением..
Оглавление
- Что такое оптический кабель OPGW?
- Проектирование линий связи ОПГВ
- Молниезащита для кабелей OPGW
- Механика оптических волокон OPGW
- Меры по предотвращению вибрации кабелей OPGW
- Схема расположения воздушных кабелей OPGW
- Советы по установке OPGW
- Заключение
Что такое оптический кабель OPGW?
Оптоволокно OPGW — это наземная кабельная структура нового поколения, сочетающая в себе композитные оптические волокна с кабелями передачи высокого напряжения.. Он выполняет двойную функцию обычного заземляющего кабеля и кабеля связи..
OPGW — это новый канал передачи информации, который в последние годы быстро развивается.. Характеризуется своими коммуникативными способностями., помехоустойчивость, безопасность и надежность, и не занимает места в коридоре линии. Кроме, умело сочетает оптоволоконные кабели связи с кабелями передачи высокого напряжения в единой конструкции. Его превосходные механические свойства и проводимость не только отвечают требованиям молниезащиты, предъявляемым к обычному заземляющему кабелю., но и, благодаря превосходной проводимости и экранирующему эффекту, значительно снизить электромагнитные риски для близлежащих линий электропередачи.
Структура ОЗГВ
Кабель OPGW классифицируется по компонентам и структуре кабелей OPGW., следующее:
- По материалу защитной трубки оптоволоконных блоков, OPGW делится на OPGW с трубкой из нержавеющей стали и OPGW с алюминиевой трубкой..
- В зависимости от положения волоконно-оптических блоков в структуре ОПГВ, делится на Структура центральной трубы OPGW и структура чересстрочных слоев OPGW.
- Для OPGW с трубкой из нержавеющей стали, Классифицируется как OPGW из одного оптоволоконного блока., OPGW двух волоконно-оптических блоков и OPGW нескольких волоконно-оптических блоков в зависимости от количества волоконно-оптических блоков.
- По материалу скрепляющих слоев и линиям скрепления слоев, Структура OPGW разделена на полностью алюминиевую конструкцию со стальной (все линии переплетения слоев выполнены из алюминия и стали.) и смешанная структура (Линии взаимосвязанных слоев включают алюминий, сталь и легированный алюминий.).
Стандарты ОПГВ
Текущие стандарты для оптических волокон OPGW в воздушных линиях связи включают::
IEEE 1138-2009: Стандарт конструкции композитного оптоволоконного кабеля для воздушных линий электропередачи.
МЭК 60794-4-2003: Часть 4-1 от МЭК 60794: Комбинированные технические условия на волоконно-оптические кабели для линий электропередачи.
ГБ/Т 7424.4-2003: Часть 4 ГБ/Т 7424: Технические характеристики кабелей оптических с композитными оптическими волокнами для воздушных линий связи.
ДЛ/Т 832-2016: Оптический кабель с композитным волокном.
ДБ/Т 8999-2014: Оптический кабель с композитным волокном.
Проектирование линий связи ОПГВ
В общем, Модели кабелей OPGW предлагаются специалистами-электриками, специализирующимися на линиях электропередачи.. В области защиты линий связи, Для улучшения рассеивающей способности заземляющего кабеля по току короткого замыкания предлагается использовать заземляющие кабели большего сечения и меньшего сопротивления., тем самым предотвращая повреждение OPGW токами короткого замыкания.. Когда короткое замыкание на землю в фазе линии, заземляющий провод должен выдерживать значительный ток короткого замыкания, что вызывает повышение температуры в кабеле. Во избежание значительного снижения механического сопротивления заземляющего провода, повышение температуры не должно превышать допустимые значения.
Допустимая температура проверки термостойкости заземляющих тросов установлена на уровне 200°С для алюминиевых многожильных кабелей со стальным сердечником и стальных многожильных кабелей со стальным сердечником., 300°C для алюминиевых многожильных кабелей со стальным покрытием, 400°C для многожильных кабелей из оцинкованной стали и, в общем, 200°C для воздушных кабелей OPGW. Когда происходит короткое замыкание возле терминальной башни, ток короткого замыкания, протекающий через заземляющий провод, максимален.
На основе опыта проектирования, Ток короткого замыкания, протекающий по заземляющему проводу от входной башни до земли, обычно составляет около 15-20%, в то время как ток короткого замыкания, протекающий через заземляющий провод, обычно 80-85%. В консервативных расчетах, Можно считать, что 90%-95% тока короткого замыкания протекает через заземляющий провод для расчета.
Молниезащита для кабелей OPGW
Ущерб, причиняемый молнией оптическим волокнам OPGW, аналогичен ущербу, причиняемому воздушные проводники. В основном, проявляется в виде точек плавления или разрывов наружных слоев кабелей после удара молнии.. В данный момент, Большинство случаев обрыва кабеля ОПГВ происходит во внешних слоях алюминиевого сплава и, в меньшей степени, в стальных кабелях с алюминиевой оболочкой из-за ударов молнии. Явления обрыва кабелей ОПГВ из-за ударов молнии можно разделить на две категории.:
(1) Прямое сваривание кабелей в процессе высокотемпературной электрической дуги., что приводит к шаровидному разрыву кабеля.
(2) После высокотемпературной электрической дуги, кабели находятся в расплавленном состоянии, что существенно снижает его механические свойства, и ломаться нерегулярно под действием внешних сил.
Для повышения грозостойкости кабелей OPGW., Могут быть приняты следующие меры:
Монтаж оптоволоконных кабелей OPGW
При выборе маршрута линии электропередачи высокого напряжения, следует избегать близлежащих горных районов с частой электрической активностью., участки с выраженными изменениями уклона, территории с подстилающими месторождениями металлических полезных ископаемых и территории вблизи прудов. Это снизит вероятность ударов молний по линиям электропередачи..
Уменьшите сопротивление заземления опор высоковольтной электропередачи, чтобы повысить грозостойкость линий электропередачи.. В диапазоне 1-2 км от вводных и выводных подстанций линий электропередачи, Сопротивление заземления опор не должно превышать 10 Ом., тогда как на других участках линии оно не должно превышать 30Ом.. Этот основной подход направлен на уменьшение тока короткого замыкания, проходящего через кабель OPGW., и в некоторых случаях, Заземление первой башни подключается к наземной сети подстанции..
Выбор продукта OPGW
Используйте заземляющие провода с высокой проводимостью, соответствующие кабелям OPGW, или увеличьте поперечное сечение заземляющих проводов, чтобы улучшить коэффициент рассеяния заземляющих проводов с высокой проводимостью и уменьшить ток молнии, проходящий через кабели OPGW..
В соответствии с требованиями согласования высокоомных заземлителей номиналом S≥0,012L+1 и условиями нагрузки опор., по возможности выбирайте кабели OPGW большого сечения с многослойной структурой, отказ от однослойной структуры кабелей OPGW.
Проектирование кабелей OPGW
Спроектируйте воздушный зазор между внешней и внутренней жилами кабелей OPGW, чтобы обеспечить быстрое рассеивание тепла, выделяемого ударами молнии., задержка распространения тепла на внутренние нити и оптические волокна, избежание перегрева и поломки центрального волокна.
Внешний слой кабелей OPGW в основном состоит из проволок из алюминиевого сплава. (АА) и стальные тросы с алюминиевой оболочкой (КАК). Лос стальные тросы с алюминиевой оболочкой Они имеют хорошие свойства проводимости., с температурой плавления и механической прочностью выше, чем у проволок из алюминиевых сплавов.. Поэтому, Использование стальных тросов с алюминиевой оболочкой во внешнем слое кабелей OPGW обычно способствует повышению грозостойкости OPGW и снижает вероятность поломки из-за ударов молнии..
Для комбинированных заземляющих кабелей OPGW линий электропередачи 110 кВ или ниже, Стальные проволоки, плакированные алюминием, одного диаметра. 2.8 мм или более. Для линий 220 кВ или выше, Стальные проволоки, плакированные алюминием, одного диаметра. 3.0 мм или более. И необходимо соблюдать строгий регламент строительного процесса..
Механика оптических волокон OPGW
Расчеты механических свойств композитных заземляющих кабелей с оптическими волокнами (ОПГВ) аналогичны расчетам воздушных и наземных кабелей. Характеристики отклонения дуги грозозащитных проводов и ОЗГВ должны соответствовать расчетным характеристикам ОЗГВ.. Хотя рабочее состояние не указано, обычно рассматривается среднегодовой сценарий эксплуатации (+15°С, без ветра) во время проектирования.
Расчетный коэффициент запаса прочности кабеля OPGW оптоволокно для воздушной прокладки должно быть больше, чем 2.5 и не должен быть меньше расчетного коэффициента запаса прочности проводника.. Коэффициент запаса прочности в точках подвески должен быть больше, чем 2.25. В редких ветреных или гололедных погодных условиях, Максимальное натяжение в точках подвески OPGW не должно превышать 66% номинальная прочность на разрыв.
Меры по предотвращению вибрации кабелей OPGW
Среднее рабочее напряжение ОЗГВ не должно превышать 20% номинальная прочность на разрыв, и соответствующие меры по предотвращению вибрации должны быть приняты в соответствии с верхним пределом среднегодового рабочего напряжения.. В линиях диаметром 20 мм или более, а также на линиях с большими пролетами, необходимо принять меры по предотвращению вибрации, например, использование амортизаторов, на основе опыта эксплуатации.
Схема расположения воздушных кабелей OPGW
Длина прокладки кабеля OPGW должна учитывать строительные факторы., эксплуатация и техническое обслуживание. При расчете длины макета необходимо учитывать фактическую длину OPGW., длина кабеля, используемого в строительстве, длина нисходящего кабеля с обеих сторон и длина сварки оптоволоконного кабеля. В общем, длина аранжировки 3 а 4 км. При расчете длины макета, Длина нисходящего кабеля с обеих сторон определяется в зависимости от высоты башни в месте сращивания оптоволоконного кабеля.. И длина сварки оптоволоконного кабеля обычно составляет 10 м.
Советы по установке OPGW
Расположение кабелей OPGW должно быть прямым и эстетичным., с фиксированной опорой, установленной в каждом 1.5 м а 2 м, чтобы кабель не соприкасался с опорами и не вызывал трения.. Нижний кабель между конструкциями станции должен быть закреплен подходящими зажимами и резиновыми изоляторами., сохраняя дистанцию не менее 20 мм между подводящим кабелем и конструктивными элементами.
Лас Кабельные распределительные коробки OPGW Оптоволоконные кабели должны прокладываться на высоте не менее 5 м над землей. Для специальных волоконно-оптических кабелей, Рекомендуется устанавливать зажим каждый раз. 2 м для фиксации нисходящего троса, и минимально допустимый радиус изгиба ответвительного кабеля должны соответствовать требованиям к изделию..
Использование точечного заземления или полной системы изоляции OPGW позволяет значительно снизить потери энергии.. Хотя использование полностью или сегментально изолированных линий заземления или OPGW в сочетании с линиями заземления высокой проводимости снижает наведенный ток в линиях заземления или OPGW., может существенно увеличить напряжение, наводимое в линиях, что влечет за собой риски при эксплуатации и обслуживании линии.
Заключение
Оптический кабель OPGW — впечатляющий пример конвергенции технологий для удовлетворения растущих потребностей связи и передачи энергии.. Его усовершенствованная конструкция и функции делают его высокоэффективным и надежным.. Меры по защите от молний и предотвращению вибрации обеспечивают оптимальную производительность., и его тщательный монтаж на линиях высокого напряжения имеет важное значение.. OPGW стал важным компонентом электрической инфраструктуры и инфраструктуры передачи данных., играя ключевую роль в модернизации энергетических и коммуникационных сетей.