ADSS vs. OPGW: Porovnanie dvoch hlavných optických riešení pre nadzemné siete

Nadzemné optické siete závisia od káblov, ktoré dokážu vydržať extrémne počasie, vysoké mechanické zaťaženie a elektromagnetické výzvy prostredia elektrického vedenia. Ako dominantné riešenia sa ukázali dva typy káblov: ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) kábel a OPGW (optický uzemňovací vodič) . Aj keď obe poskytujú vysokorýchlostnú komunikáciu z optických vlákien pozdĺž nadzemných energetických koridorov, sú navrhnuté pre zásadne odlišné podmienky a typy projektov. Pochopenie ich rozdielov je nevyhnutné predtým, ako sa zaviažete k akémukoľvek riešeniu.

Čo sú káble ADSS a OPGW?

Dielektrický samonosný (ADSS) kábel je plne nekovový kábel z optických vlákien navrhnutý tak, aby bol navlečený medzi stožiarmi alebo prenosovými vežami bez akéhokoľvek dodatočného prenosového drôtu alebo nosnej konštrukcie. Neprítomnosť kovu v jeho konštrukcii ho robí odolným voči elektrickému rušeniu, a preto ho možno bezpečne inštalovať v tesnej blízkosti napájacích vodičov.

Optický uzemňovací vodič (OPGW) je hybridný kábel, ktorý vykonáva dve funkcie súčasne: pôsobí ako nadzemný uzemňovací/tieniaci vodič na vysokonapäťovom prenosovom vedení, pričom obsahuje optické vlákna na dátovú komunikáciu. Fyzicky nahrádza tradičný statický drôt v hornej časti prenosových veží, pričom integruje uzemňovaciu schopnosť a prenos optickými vláknami do jedného kábla.

Oba typy káblov využívajú existujúcu infraštruktúru elektrického vedenia, čím eliminujú potrebu budovania vyhradených komunikačných veží a výrazne znižujú stavebné náklady v porovnaní s tradičným nasadením leteckých vlákien. Napriek tejto spoločnej výhode sa ich vnútorné štruktúry, požiadavky na inštaláciu a optimálne prípady použitia značne líšia.

Štrukturálne rozdiely: Ako sú postavené

Vnútorná architektúra ADSS a OPGW odráža ich veľmi odlišné filozofie dizajnu.

Kábel ADSS je postavený okolo centrálneho pevnostného člena – zvyčajne tyče zo sklenených vlákien – obklopeného lankovými voľnými vyrovnávacími trubicami, z ktorých každá obsahuje viacero optických vlákien zapustených do gélu. Aramidová priadza (ako je kevlar) obaľuje jadro ako primárny nosný prvok, ktorý poskytuje pevnosť v ťahu potrebnú pre dlhé rozpätia antén. Štruktúru dopĺňa vonkajší plášť z HDPE alebo AT (anti-tracking). Nikde v kábli nie je žiadny kov. Návrhy ADSS sa dodávajú v dvoch hlavných konfiguráciách: centrálna trubica (vhodné pre kratšie rozpätia do cca 500 m) a vrstvené (preferované pre dlhšie rozpätia do 1500 m alebo viac).

OPGW kábel naopak spája kov a vlákno v sústrednom usporiadaní. Optické vlákna sú umiestnené v jednej alebo viacerých rúrkach z nehrdzavejúcej ocele alebo hliníka umiestnených v strede kábla alebo blízko neho. Okolité vrstvy pozostávajú z hliníkom pokrytej ocele (ACS) alebo drôtov z hliníkovej zliatiny, ktoré poskytujú mechanickú pevnosť na zvládnutie dlhých rozpätí prenosového vedenia a elektrickú vodivosť potrebnú na bezpečný prenos poruchových prúdov do zeme. Presne navrhnutý prierez vyvažuje elektrický výkon, mechanické vlastnosti a tepelnú stabilitu kábla v poruchových podmienkach.

Elektrický výkon a bezpečnosť

Elektrické správanie je jedným z najdôležitejších rozdielov medzi týmito dvoma typmi káblov.

Pretože ADSS neobsahuje žiadne vodivé komponenty, nenesie žiadny elektrický potenciál a nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo úrazu pre pracovníkov údržby. Je úplne neovplyvnený elektromagnetickými poľami generovanými blízkymi silovými vodičmi. Avšak v prostrediach s veľmi vysokým napätím (zvyčajne nad 110 kV) môžu indukované elektrické polia časom spôsobiť sledovanie povrchu na vonkajšom plášti. Káble inštalované v takýchto prostrediach vyžadujú špeciálne zloženie AT (anti-tracking) puzdro odolávať tejto degradácii.

OPGW, keďže ide o kovový kábel, musí byť na každej veži správne pripojený a uzemnený. Poskytuje priamu ochranu pred bleskom tým, že zachytáva údery a vedie výsledný poruchový prúd bezpečne do zeme, pričom tiení fázové vodiče pod ním. Táto funkcia uzemnenia je dôvodom, prečo je OPGW inštalovaný na samom vrchole vysielacích veží. Jeho kovová konštrukcia znamená, že musí byť vždy odpojený od napätia a uzemnený pred začatím akýchkoľvek údržbárskych prác, čo znemožňuje inštaláciu pod napätím bez špeciálneho vybavenia a postupov.

Spôsoby a podmienky inštalácie

Podmienky, za ktorých môže byť každý kábel inštalovaný, predstavujú jeden z prakticky najvýznamnejších rozdielov pre projektantov.

Kábel ADSS je pripevnený na stranu existujúcich prenosových veží alebo distribučných stĺpov pomocou špeciálneho hardvéru, ako sú závesné svorky a napínacie svorky. Pretože neprenáša žiadnu elektrickú energiu, môže byť inštalovaný na linka pod napätím bez výpadku prúdu —veľká výhoda pre energetické spoločnosti, ktoré si nemôžu dovoliť prestoje. Inštalačný tím ho navlečie medzi stĺpy podobne ako akýkoľvek samonosný prenosový kábel. Jeho nízka hmotnosť znižuje štrukturálne zaťaženie kladené na veže, čo je dôležitým faktorom pri pridávaní káblov do starnúcej infraštruktúry.

Inštalácia OPGW je zložitejšia. Keďže nahrádza existujúci nadzemný uzemňovací vodič, starý uzemňovací vodič musí byť odstránený, keď sa nový OPGW vtiahne – operácia, ktorá si vyžaduje odpojenie prenosového vedenia a jeho uzemnenie alebo vedenie pomocou špecializovaných techník vedenia pod napätím. Vďaka tomu je OPGW prirodzenou voľbou výstavba nového prenosového vedenia , kde nie je prítomný žiadny uzemňovací vodič a nie je potrebný žiadny výpadok. Dodatočné vybavenie existujúceho vedenia pod napätím pomocou OPGW je logisticky náročné a značne nákladnejšie.

Typické aplikácie

Každý typ kábla je zosúladený s odlišným súborom projektových scenárov a odvetví.

Kábel ADSS je široko používaný telekomunikačnými operátormi, energetickými distribučnými spoločnosťami a súkromnými sieťovými operátormi v širokej škále prostredí. Bežné aplikácie zahŕňajú:

• Rozvodné vedenia pri napätiach od 10 kV do 110 kV
• Zavedenie širokopásmových a FTTx prístupových sietí
• Železničná a dopravná koridorová komunikácia
• Chrbtica vonkajších rastlín podniku a areálu
• CATV a CCTV sieťová infraštruktúra
• Diaľkové vidiecke pripojenie, kde je výstavba novej veže nepraktická

OPGW používajú najmä energetické spoločnosti na vysokonapäťových a extra vysokonapäťových prenosových systémoch. Jeho aplikácie zahŕňajú:

• Nievé projekty prenosových vedení 110 kV, 220 kV, 500 kV a ultravysokého napätia
• Komunikácia a ochrana systému SCADA na energetických sieťach
• Aplikácie na monitorovanie a riadenie inteligentnej siete
• Výmena starnúcich uzemňovacích vodičov na existujúcich vedeniach vysokého napätia počas plánovaných odstávok
• Privátne komunikačné chrbticové siete typu utility-to-utility

Úvahy o nákladoch a údržbe

Porovnania nákladov medzi ADSS a OPGW musia zohľadňovať počiatočné investície aj dlhodobé prevádzkové faktory.

Kábel ADSS má vo všeobecnosti a nižšie počiatočné náklady na materiál ako OPGW. Jeho celodielektrická konštrukcia nepoužíva žiadne drahé kovy a inštalácia nevyžaduje výpadky prúdu, čo výrazne znižuje náklady spojené s projektom. Údržba je relatívne jednoduchá – vizuálna kontrola a hardvérové ​​kontroly sa zvyčajne dajú vykonať bez vypnutia vedenia.

OPGW zahŕňa vyššie počiatočné náklady kvôli zložitosti jeho hybridnej metalicko-optickej štruktúry a potrebe odstrániť a nahradiť existujúci uzemňovací vodič počas inštalácie. Pre nové projekty prenosových vedení však OPGW prináša presvedčivú hodnotu, pretože jeden kábel súčasne plní funkciu povinného uzemnenia a komunikačnú funkciu, čím nahrádza dva samostatné systémy. Počas životnosti projektu vysokonapäťovej prevodovky môže táto dvojúčelová účinnosť kompenzovať vyššie počiatočné investície.

Údržba OPGW si vyžaduje väčšiu starostlivosť. Akékoľvek opravy na kábli si vyžadujú uzemňovacie protokoly a spájanie vlákien v teréne musí zodpovedať za kovové komponenty kábla. Spojovacie uzávery a hardvér musia byť dimenzované pre elektrické prostredie prenosovej veže.

Ako si vybrať medzi ADSS a OPGW

Správna voľba závisí predovšetkým od troch faktorov: napäťovej úrovne vedenia, či ide o novostavbu alebo rekonštrukciu a či musí kábel plniť funkciu uzemnenia. V tabuľke nižšie sú zhrnuté kľúčové body rozhodovania.

Ako všeobecné pravidlo platí: zvoliť OPGW pri budovaní novej vysokonapäťovej prenosovej infraštruktúry kde je aj tak potrebný uzemňovací vodič a dvojúčelový kábel poskytne najlepšiu celkovú hodnotu. ADSS zvoľte pri aktualizácii alebo pridávaní komunikačnej kapacity k existujúcej linke pod napätím najmä pri distribučných napätiach, kde je výpadok prúdu nepraktický a nie sú potrebné žiadne konštrukčné zmeny na vežiach.

Pre projekty, ktoré pokrývajú oba scenáre – ako je napríklad utilita rozširujúca svoju optickú chrbticu cez zmiešanú novú a starú infraštruktúru – je osvedčenou praxou kombinovaný prístup využívajúci OPGW na nových vysokonapäťových segmentoch a ADSS na existujúcich distribučných úsekoch. Ak chcete preskúmať konkrétne konfigurácie produktov pre ktorýkoľvek typ kábla, navštívte našu stránku Produktová stránka OPGW alebo kontaktujte náš technický tím a požiadajte o odporúčanie pre konkrétny projekt.