¿Qué es el cable de fibra óptica OPGW?

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¿Por qué poner la fibra óptica dentro del cable de tierra? ¿Puede soportar un rayo?

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I. ¿Por qué colocar fibra óptica dentro del cable de guarda (el propósito de diseño del OPGW)?

La incrustación de fibra óptica dentro del cable de guarda (cable de tierra) de las líneas de transmisión aéreas, formando el OPGW (Optical Ground Wire, Cable de Guarda Óptico Compuesto), es un diseño clásico que combina los sistemas de energía y las comunicaciones. Las razones principales son las siguientes:

  1. Reutilización de recursos y reducción de costos:
    Las líneas de transmisión de alto voltaje ya requieren cables de guarda (cables de tierra) para la protección contra rayos. Al preinstalar fibra óptica dentro del cable de guarda, las compañías eléctricas no necesitan construir torres o postes de soporte independientes para el cable de comunicación de fibra óptica, logrando un “uso múltiple de postes”. Esto ahorra significativamente los recursos terrestres, los costos de materiales y los gastos de construcción y mantenimiento.
  2. Excelente protección mecánica:
    La capa exterior del cable de guarda aéreo está formada por cables metálicos de alta resistencia (como alambre de acero recubierto de aluminio o aleación de aluminio) trenzados. Esta robusta carcasa metálica proporciona una protección mecánica extremadamente alta para la frágil fibra óptica contra tracción, compresión, formación de hielo y vibración del viento.
  3. Inmunidad a la interferencia electromagnética (EMI):
    La fibra óptica transmite señales de luz (fotones), no señales eléctricas (electrones). Por lo tanto, incluso adyacente a líneas de transmisión de alto voltaje de cientos de miles de voltios, la transmisión de la señal dentro de la fibra óptica no se verá afectada por la interferencia electromagnética causada por campos eléctricos de alto voltaje, campos magnéticos intensos, descargas de corona o corrientes de falla de cortocircuito.
  4. Seguridad y protección contra daños:
    Las torres de transmisión de alto voltaje a menudo se encuentran en lugares remotos o tienen corredores de protección aérea legales. En comparación con los cables de fibra óptica enterrados directamente, en ductos o aéreos comunes, el OPGW es extremadamente difícil de dañar por robo humano, excavación accidental o mordeduras de animales pequeños, lo que garantiza una altísima seguridad en la transmisión de datos.

II. ¿Puede soportar rayos?

Sí, este es precisamente el indicador de diseño central del OPGW.

Los estándares de diseño del OPGW (como el estándar IEEE 1138) exigen que pueda soportar rayos frecuentes y corrientes de cortocircuito del sistema, garantizando que la fibra óptica interna permanezca intacta. Los principios físicos clave para la resistencia a los rayos son los siguientes:

  1. Derivación y baja impedancia (efecto pelicular):
    Cuando un rayo golpea el OPGW, corrientes de rayo instantáneas de decenas o incluso cientos de miles de amperios pasan principalmente a través de los cables de acero recubiertos de aluminio o los cables de aleación de aluminio de la capa exterior hacia la torre, dirigiéndose a tierra. La baja resistividad de la capa metálica y el efecto pelicular de la corriente alterna aseguran que la mayor parte de la energía se libere rápidamente en el conductor metálico de la capa más externa.
  2. Barrera física y aislamiento térmico del tubo de acero inoxidable (o tubo de aluminio):
    La fibra óptica está sellada dentro de un tubo continuo de acero inoxidable (o tubo de aluminio) en el interior del OPGW, y el tubo está relleno de grasa de gel tixotrópico. El tubo metálico no solo evita la infiltración de humedad, sino que también actúa como aislante térmico. Cuando la capa exterior se calienta instantáneamente debido a la conducción de corriente, el tubo de acero inoxidable retrasa y debilita la conducción de calor hacia la fibra óptica interna.
  3. Diseño con margen de temperatura:
    Durante el instante extremo de una corriente de cortocircuito o un rayo, el aumento de temperatura del OPGW puede alcanzar 200^\circ\text{C} o más en milisegundos. Por lo tanto, la fibra óptica y los materiales de relleno dentro del OPGW deben tener un rendimiento superior a altas temperaturas.
    Nota: En la tecnología de fibra óptica especial de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), principios similares de resistencia a la temperatura y diseño de protección se aplican ampliamente. Por ejemplo, para hacer frente a temperaturas extremas y entornos mecánicos complejos, OFSCN® ofrece fibras ópticas especiales recubiertas de poliamida o metal (como OFSCN® 300℃ Small diameter optical fiber y OFSCN® Gold-coated Optical Fiber ), lo que les permite soportar temperaturas extremas de -270^\circ\text{C}\text{ a }700^\circ\text{C} , garantizando así las necesidades de comunicaciones y detección especiales a nivel de material.

Daños reales que pueden ser causados por rayos:

Aunque el OPGW en su conjunto puede soportar rayos, el arco eléctrico (Arc) intenso generará temperaturas de varios miles de grados localmente, lo que provocará la fusión localizada o la rotura de los hilos metálicos de la capa más externa (conocido como “rotura por rayo”). Para ello, los OPGW modernos aumentan el diámetro de los hilos metálicos exteriores o seleccionan cables de acero recubiertos de aluminio con mejor resistencia al arco, sacrificando una parte del metal superficial para garantizar la seguridad absoluta de la fibra óptica interna y la integridad mecánica general.

III. Aclaración especial

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), como fabricante profesional de fibras ópticas especiales y sensores de fibra óptica, informa explícitamente lo siguiente: El cable OPGW (Cable de Guarda Óptico Compuesto) es un cable pesado para la transmisión y distribución de energía eléctrica y no pertenece a la línea de productos principales de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®).

Sin embargo, el principio del proceso de “protección de armadura de tubo de acero inoxidable/alambre de acero” aplicado a la fibra óptica en el OPGW es completamente consistente con el diseño estructural de las microcables ópticas especiales y los cables de conexión de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. Si necesita una protección física similar para señales ópticas o sensores de fibra óptica en entornos industriales con fuerte interferencia electromagnética, alta tensión de tracción o que requieran resistencia a la tracción y compresión, puede consultar los siguientes productos blindados especiales de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.:

Estas tecnologías de armadura de microalambre son la práctica exitosa de condensar el diseño de armadura metálica y defensa termodinámica similar al OPGW de las redes eléctricas de alto voltaje en el sitio industrial y dentro de equipos severos a alta temperatura.