Qu'est-ce qu'un câble à fibre optique OPGW ?

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Pourquoi placer la fibre optique dans le fil de garde ? Peut-elle supporter la foudre ?

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I. Pourquoi intégrer la fibre optique dans le fil de garde (l’intention de conception de l’OPGW) ?

L’intégration de la fibre optique dans le fil de garde (fil de mise à la terre) des lignes de transmission aériennes pour former un OPGW (Optical Ground Wire, fil de garde composite à fibre optique) est une conception classique qui combine les systèmes électriques et les télécommunications. Les raisons principales sont les suivantes :

  1. Réutilisation des ressources et réduction des coûts :
    Les lignes de transmission à haute tension nécessitent déjà des fils de garde pour la protection contre la foudre. En intégrant des fibres optiques dans le fil de garde, les compagnies d’électricité n’ont pas besoin de construire des tours ou des poteaux de support séparés pour les câbles de communication à fibre optique. Cela permet une “utilisation multiple d’un seul poteau”, économisant considérablement les ressources foncières, les coûts des matériaux et les frais de construction et de maintenance.
  2. Excellente protection mécanique :
    La couche extérieure du fil de garde aérien est constituée de fils métalliques à haute résistance (tels que des fils d’acier gainés d’aluminium ou des fils d’alliage d’aluminium) torsadés ensemble. Cet enveloppement métallique robuste offre une protection mécanique très élevée à la fibre optique fragile contre la traction, la compression, le givre et les vibrations du vent.
  3. Immunité aux interférences électromagnétiques (EMI) :
    La fibre optique transmet des signaux lumineux (photons), et non des signaux électriques (électrons). Par conséquent, même à proximité immédiate de lignes de transmission de haute tension de plusieurs centaines de milliers de volts, la transmission du signal à l’intérieur de la fibre optique ne sera pas affectée par les interférences électromagnétiques causées par les champs électriques à haute tension, les champs magnétiques puissants, les décharges corona et les courants de défaut de court-circuit.
  4. Sécurité et protection contre les dommages :
    Les tours de transmission à haute tension sont généralement situées dans des zones isolées ou bénéficient d’un couloir de protection aérien légal. Comparé aux câbles à fibre optique enterrés directement, en conduit ou aériens ordinaires, l’OPGW est extrêmement difficile à endommager par vol humain, excavation accidentelle ou morsure d’animaux, offrant une sécurité de transmission de données très élevée.

II. Peut-il résister aux foudroiements ?

Oui, c’est précisément l’un des principaux objectifs de conception de l’OPGW.

Les normes de conception de l’OPGW (telles que la norme IEEE 1138) exigent qu’il puisse supporter des foudroiements fréquents et des courants de court-circuit du système tout en maintenant l’intégrité des fibres optiques internes. Les principes physiques clés de sa résistance aux foudroiements sont les suivants :

  1. Dérivation et faible impédance (effet de peau) :
    Lorsqu’un éclair frappe l’OPGW, des courants de foudre instantanés de plusieurs dizaines, voire de centaines de milliers d’ampères, passent principalement par les fils d’acier gainés d’aluminium ou les fils d’alliage d’aluminium extérieurs pour être dirigés vers la tour et mis à la terre. La faible résistivité de la couche métallique et l’effet de peau du courant alternatif garantissent que la majeure partie de l’énergie est rapidement dissipée dans les conducteurs métalliques extérieurs.
  2. Barrière physique et isolation thermique du tube en acier inoxydable (ou en aluminium) :
    La fibre optique est scellée dans un tube continu en acier inoxydable (ou en aluminium) à l’intérieur de l’OPGW, le tube étant rempli d’une pâte thixotrope. Le tube métallique empêche non seulement l’infiltration d’humidité, mais assure également une isolation thermique. Lorsque l’extérieur chauffe instantanément en raison de la conductivité, le tube en acier inoxydable retarde et réduit le transfert de chaleur vers la fibre optique interne.
  3. Conception avec marge de température :
    Lors d’instants extrêmes de courant de court-circuit ou de foudroiement, la montée en température de l’OPGW peut atteindre 200^\circ\text{C} ou plus en quelques millisecondes. Par conséquent, la fibre optique interne et les matériaux de remplissage de l’OPGW doivent posséder d’excellentes propriétés de résistance aux hautes températures.
    Note : Dans la technologie des fibres spéciales de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), des conceptions similaires de résistance à la température et de protection sont largement utilisées. Par exemple, pour faire face à des températures extrêmes et à des environnements mécaniques complexes, OFSCN® propose des fibres spéciales revêtues de polyimide ou de métal (telles que OFSCN® 300℃ Small diameter optical fiber et OFSCN® Gold-coated Optical Fiber), leur permettant de supporter des températures extrêmes de -270^\circ\text{C}\text{ à }700^\circ\text{C}, garantissant ainsi les besoins de communication et de détection spéciaux au niveau des matériaux.

Dégâts potentiels réels causés par les foudroiements :

Bien que l’OPGW dans son ensemble puisse résister aux foudroiements, l’arc de foudre intense (Arc) peut générer des températures locales de plusieurs milliers de degrés, provoquant la fusion locale ou la rupture des brins du fil extérieur (appelée “rupture par foudroiement”). Pour cette raison, les OPGW modernes sont conçus avec un diamètre accru des fils extérieurs, ou utilisent des fils d’acier gainés d’aluminium plus résistants à l’arc, sacrifiant une partie du métal de surface pour assurer la sécurité absolue des fibres internes et de la résistance mécanique globale.

III. Remarques spéciales

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), en tant que fabricant professionnel de fibres optiques spéciales et de capteurs à fibre optique, déclare par la présente que : l’OPGW (fil de garde composite à fibre optique) est un câble lourd pour la transmission et la distribution d’électricité, et n’appartient pas à la gamme de produits principaux de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®).

Cependant, le principe de la “protection par tube en acier inoxydable/blindage en fil d’acier” appliqué à la fibre optique dans l’OPGW est entièrement cohérent avec la conception structurelle de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. dans les câbles miniatures spéciaux et les cordons de raccordement. Si vous avez besoin d’une protection physique similaire pour les signaux optiques ou les capteurs à fibre optique dans des environnements industriels soumis à de fortes interférences électromagnétiques, à une forte traction ou nécessitant une résistance à la traction et à la compression, vous pouvez vous référer aux produits blindés spéciaux suivants de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. :

Ces technologies de blindage miniature en fil d’acier sont la matérialisation de la conception de blindage métallique et de défense thermodynamique similaire à celle de l’OPGW des réseaux électriques à haute tension, condensée avec succès dans des applications sur site industriel et à l’intérieur d’équipements soumis à des conditions extrêmes de température.