Aké sú dve základné funkcie optického uzemňovacieho drôtu v prenosových vedeniach napájania?

Za drôtom: Ako OPGW chráni a spája mriežku

V rozsiahlej, tichej krajine, ktaleboá sa tiahne medzi našimi mestami, sa týčiace strážcovia elektrickej mriežky nesú viac ako len energiu. Naviazané pozdĺž vrcholov týchto vysokorýchlostných prevodových veží je jedinečný typ kábla, ktorý slúži dvojitým kritickým účelom misie. Tento kábel je známy ako Optický uzemnený drôt alebo opgw. Pre inžinierov, prevádzkovateľov sietí a telekomunikačných špecialistov je OPGW základným kameňom modernej a spoľahlivej infraštruktúry. Ale pre mnohých zostávajú jeho úplné schopnosti záhadou.

Základná funkcia č. 1: ochranný štít - zabezpečenie elektrického vedenia

Primárnou a tradičnou úlohou drôtu navlečeného v hornej časti prenosovej veže je fungovať ako a statický štít or zemský drôt . Jeho úlohou je chrániť vodiče napájaných fáz (vodiče prenášajúce energiu) pod najničivejšou silou v prírode: blesk. OPGW je v prvom rade mimoriadne dobrý uzemňový drôt.

Podfunkcia 1A: ochrana blesku a tienenie

Problém: Keď úder blesku priamo zasiahne fázový vodič, vtiahne obrovský nárast prúdu - často presahujúci 100 000 ampérov - za zlomok sekundy. Tento prepätie výrazne presahuje prevádzkovú kapacitu linky, čo vedie k katastrofickému zlyhaniu izolácie, poškodeniu zariadenia a okamžitému zakopnutiu ističa, čo spôsobuje výpadok napájania.

Ako to OPGW rieši: Kábel OPGW je strategicky umiestnený v najvyššom bode na veži a vytvára „štít“ nad fázovými vodičmi. Je navrhnutý tak, aby bol najpravdepodobnejším bodom kontaktu pre bleskový úder.

Úmyselná príťažlivosť: Vďaka svojej výške a uzemňovacej funkcii OPGW účinne zachytí bleskový zdvih skôr, ako dosiahne kritické fázové vodiče nižšie.

Bezpečná aktuálna cesta: Po zasiahnutí robustné kovové vonkajšie vrstvy OPGW poskytujú nízku impedančnú cestu, aby sa bleskový prúd prešiel pozdĺž rozpätia kábla.

Rozptyl na Zem: Pri každej prenosovej veži je OPGW elektricky pripojená k štruktúre veže. Samotná veža je spojená s uzemňovacím systémom - sieť prútov a vodičov zakopaných na Zemi. Masívny bleskový prúd sa bezpečne presmeruje po veži a neškodne sa rozptýlil do zeme.

Praktický výsledok: Tým, že sa OPGW obetovala, bráni deštruktívnej energii blesku na oslovenie živých vodičov, čím bráni poruchám a udržiava kontinuitu napájania. Jeho dizajn zaisťuje, že vydrží viac takýchto štrajkov bez mechanického alebo elektrického zlyhania.

Podfunkcia 1B: Prenášanie uzemňovacieho a poruchového prúdu

Problém: Okrem blesku môžu ďalšie udalosti spôsobiť chyby na elektrickom vedení, ako je napríklad strom padajúci na vodiča alebo zlyhanie zariadenia. Keď živý dirigent kontaktuje uzemnený objekt (ako samotná veža), vytvorí „poruchu na zem“. To má za následok masívny, aj keď o niečo menej okamžitý nárast prúdu známy ako poruchový prúd. Tento prúd musí byť bezpečne smerovaný do zeme, aby sa umožnilo ochranným relám detekovať poruchu a izolovať poškodenú časť.

Ako to OPGW rieši: OPGW tvorí nepretržitú elektrickú cestu s nízkou rezistenciou pozdĺž celej dĺžky prenosového vedenia, ktorá spája uzemňovacie systémy každej veže.

Vytvorenie spoločného odkazu na pôdu: Táto vzájomne prepojená sieť zaisťuje, že všetky veže sú držané v podobnom zemskom potenciáli, čo je rozhodujúce pre stabilitu a správnu prevádzku schém ochrany energetického systému.

Prenosný poruchový prúd: Počas poruchovej udalosti bude významná časť poruchového prúdu pretekať OPGW a vežové štruktúry späť do zdroja. OPGW je špeciálne navrhnutý so špecifickým skratovým prúdom (napr. 50 KA za 1 sekundu). To znamená, že jeho hliníkové a oceľové vrstvy sú dostatočne podstatné na to, aby prenášali tento obrovský prúd na krátke obdobie, až kým sa nezačne roztopiť alebo utrpenie poškodenia.

Praktický výsledok: OPGW zaisťuje, že počas vnútorných elektrických porúch má prúd bezpečnú a predvídateľnú cestu k zemi. To umožňuje ochranným zariadeniam fungovať rýchlo a selektívne, minimalizovať poškodenie zariadenia a obmedziť rozsah a trvanie výpadku napájania.

Základná funkcia č. 2: Digitálny nervový systém - umožnenie komunikácie inteligentnej mriežky

Aj keď je jej ochranná úloha zásadná, je to druhá funkcia, ktorá transformuje OPGW z jednoduchého drôtu na strategické aktívum. V rámci jej ochranného kovového plášťa sú optické vlákna, čím sa kábel premení na vysoko výkonné telekomunikačné spojenie.

Podfunkcia 2A: Fyzická konštrukcia: kábel v rámci kábla

Aby ste pochopili, ako to funguje, musíte pochopiť, ako je postavený. OPGW nie je jednoduchá zmes materiálov; Je to presne skonštruovaná rúrková štruktúra.

Centrálne jadro: V samom strede je nehrdzavejúca oceľ alebo hliníková trubica. Vo vnútri tejto hermeticky utesnenej trubice sú samotné optické vlákna, zvyčajne obklopené gélom blokujúcim vodu, aby sa zabránilo vniknutiu vlhkosti a zabezpečenie mechanického odpruženia.

Vonkajšie vrstvy: Okolo tejto centrálnej trubice sú vrstvy hliníkových a oceľových drôtov. Tieto vodiče sú uviaznuté okolo trubice, čím poskytujú kábel s primárnou mechanickou pevnosťou, kapacitou prenášajúcou prúdom a odporom voči korózii. Špecifickú kombináciu hliníka (pre vodivosť) a ocele (pre pevnosť) sa dá prispôsobiť požiadavkám projektu.

Táto konštrukcia je kľúčom k jej duálnej identite: vonkajšie drôty manipulujú s elektrickými a mechanickými povinnosťami, zatiaľ čo vnútorná trubica poskytuje bezpečné, stabilné a izolované prostredie pre krehké sklenené vlákna.

Podfunkcia 2b: Kritické aplikácie v oblasti správy a kontroly siete

Dátová kapacita poskytovaná optickými vláknami je chrbtovou kosťou „inteligentnej mriežky“. Umožňuje monitorovanie, ochranu a kontrolu v reálnom čase, ktoré nie sú možné pri starších, prenajatých telekomunikačných líniách. Tu sú najkritickejšie aplikácie:

1. Ochrana energetického systému:
Toto je pravdepodobne najdôležitejšia funkcia údajov. „Ochrana pilota“ alebo „diferenciálne prenosy“ Schémy vyžadujú ultra vysokú komunikáciu medzi dvoma koncami prenosovej linky. Ak dôjde k poruche v strede čiary, relé na oboch koncoch musia okamžite porovnávať prúd prúdiaci dovnútra a von. Pomocou odkazu na vlákno OPGW môžu určiť v milisekúnd (často 1-2 cykly), že porucha je medzi Súčasne ich zakopávajú. Bez tohto vysokorýchlostného spojenia by relé fungovalo pomalšie, čo by spôsobilo väčšie narušenie systému a potenciálne poškodenie zariadení.

2. Kontrola dohľadu a získavanie údajov (SCADA):
SCADA je nervový systém riadiaceho centra mriežky. Vlákna v OPGW nesú obrovské množstvo údajov v reálnom čase z tisícov bodov na mriežke-napätia, prúdy, toky napájania, stavy ističa a polohy Transformer TAP-vkĺzli do riadiacej miestnosti. To umožňuje operátorom vidieť stav celej siete v reálnom čase a robiť informované rozhodnutia.

3. Monitorovanie a kontrola širokého priestranstva (WAMS):
WAMS za hranicami SCADA používa synchronizované jednotky merania fasoru (PMU). Tieto zariadenia, synchronizované spoločnosťou GPS, poskytujú presnú časovo označenú „snímku“ zdravia mriežky 30-60 krát za sekundu. Vysoká šírka pásma a nízka latencia vlákien OPGW sú nevyhnutné na prepravu tohto masívneho toku údajov. To umožňuje detekciu mriežkových oscilácií a nestability, ktoré by boli neviditeľné pre konvenčnú SCADA, čo pomáha predchádzať rozsiahlym výpadkom.

4. Monitorovanie aktív a údržba založená na stave:
Vlákna sa dajú použiť aj na monitorovanie zdravia kábla OPGW a samotnej prenosovej linky. Distribuované snímanie teploty (DTS) a distribuované akustické snímanie (DAS) používajú vlákno samotné ako senzor. DTS dokáže detekovať hotspoty v spojoch alebo pripojeniach, zatiaľ čo DAS dokáže detekovať a lokalizovať vibrácie vodiča, cvalu alebo dokonca potenciálne rušenie, ako sú pády stromov alebo neoprávnená konštrukcia blízko pravej cesty.

5. Telekomunikácie pre obslužné služby:
Okrem riadenia systému Pure Power System Fibers poskytujú spoľahlivý komunikačný kanál pre všetko, čo potrebuje, aby obsluha potrebovala: hlasovú komunikáciu pre posádky údržby, prevádzka podnikových dátových sietí a video sledovanie pre bezpečnosť rozvodne.

Synergistická výhoda: Prečo sú dve funkcie lepšie ako jedna

Skutočný génius OpGW spočíva v silnej synergii medzi jej dvoma základnými funkciami.

Optimálne použitie práva na cestu: Spustenie samostatného optického kábla na prenosovej veži vyžaduje ďalší hardvér, konštrukčné úvahy a je náchylné na poškodenie prvkov alebo voľne žijúcich živočíchov. Integráciou vlákna do vodiča uzemnenia maximalizujte využívanie ich existujúceho, zabezpečeného práva na cestu bez potreby ďalších povolení alebo získavania pôdy.

Vynikajúca bezpečnosť a spoľahlivosť vlákien: OPGW poskytuje vlákna fyzicky a elektricky bezpečnú cestu. Na vrchole veže sú do značnej miery neprístupné a chránené pred náhodným poškodením, vandalizmom a krádežou. Okrem toho robustný kovový plášť poskytuje vynikajúcu imunitu elektromagnetickej interferencii (EMI), ktorá je závažná v prostredí s vysokým napätím. Výsledkom je komunikačné spojenie s jedinečnou spoľahlivosťou a integritou údajov.

Ekonomická efektívnosť: Zatiaľ čo počiatočné náklady na OPGW sú vyššie ako tradičný uzemnený drôt, eliminuje potrebu vybudovať, prenášať alebo udržiavať samostatnú komunikačnú infraštruktúru. „Prírastkové náklady“ pri pridávaní funkčnosti vlákien sú minimálne v porovnaní s obrovskou hodnotou dátovej siete, ktorú vytvára. Je to klasický prípad stavby inteligentnejšieho, nie ťažšie.

Záver: chrbtica odolnej a inteligentnej budúcnosti

Optický uzemnený drôt je oveľa viac ako jednoduchý drôt; Je to multifunkčná, kritická súčasť moderného prenosu moci. Jeho prvá základná funkcia ako a ochranný štít je základný a poskytuje odolnosť potrebnú na odolávanie zúrivosti a vnútorných systémov systému prírody. Jeho druhá základná funkcia ako a digitálny nervový systém je transformačný a poskytuje vysokorýchlostný chrbtovú kosť s vysokou spoľahlivosťou, ktorá umožňuje situačné povedomie, rýchlu automatizáciu a inteligentnú kontrolu požadovanú pre energetickú mriežku 21. storočia.

Pochopením týchto dvoch vzájomne prepojených funkcií je možné oceniť, prečo sa OPGW stala technológiou voľby pre verejné služby na celom svete. Je to perfektný príklad elegantného inžinierstva: riešenie dvoch základných výziev - ochrana a komunikácia - s jediným synergickým riešením, ktoré je robustné, spoľahlivé a pripravené na budúcnosť.