Что такое оптический кабель OPGW?

Глобальный технический центр OFSCN Техническая база знаний OFSCN
1

Почему оптоволокно помещают в громоотвод? Выдержит ли оно удар молнии?

2

I. Зачем прокладывать оптоволокно в грозозащитном тросе (первоначальная идея OPGW)?

Встраивание оптоволокна в грозозащитный трос (земляной провод) воздушных линий электропередачи для создания OPGW (Optical Ground Wire, оптический компаундный грозозащитный трос), является классическим решением, объединяющим энергетическую систему и связь. Основные причины этого следующие:

  1. Повторное использование ресурсов и снижение затрат:
    Высоковольтные линии электропередачи уже требуют установки грозозащитных тросов (земляных проводов) для защиты от ударов молнии. Предусматривая оптоволокно внутри грозозащитного троса, энергетические компании избегают необходимости строить отдельные опоры или столбы для коммутационного оптического кабеля, реализуя принцип «один столб для нескольких целей». Это значительно экономит земельные ресурсы, материалы и затраты на строительство и техническое обслуживание.
  2. Превосходная механическая защита:
    Внешний слой грозозащитного троса состоит из высокопрочных металлических проволок (например, стальных проволок с алюминиевым покрытием, проволок из алюминиевых сплавов), скрученных вместе. Эта прочная металлическая оболочка обеспечивает хрупкое оптоволокно высочайшей механической защитой от растяжения, сжатия, обледенения и ветровых колебаний.
  3. Иммунитет к электромагнитным помехам (EMI):
    Оптоволокно передает световые сигналы (фотоны), а не электрические сигналы (электроны). Поэтому, даже находясь в непосредственной близости от высоковольтных линий электропередачи напряжением в сотни тысяч вольт, передача сигналов внутри оптоволокна не подвержена электромагнитным помехам от высокого напряжения, сильных магнитных полей, коронных разрядов и токов короткого замыкания.
  4. Безопасность и защита от повреждений:
    Высоковольтные опоры ЛЭП обычно расположены в отдаленных районах или имеют законные высотные защитные коридоры. По сравнению с кабелями, проложенными под землей, в трубах или обычными подвесными оптическими кабелями, OPGW чрезвычайно трудно подвергнуть краже, случайному раскопке или повреждению грызунами, что обеспечивает высочайшую безопасность передачи данных.

II. Выдерживает ли он удары молнии?

Да, это основной проектный показатель OPGW.

Стандарты проектирования OPGW (например, стандарт IEEE 1138) требуют, чтобы он оставался неповрежденным при частых ударах молнии и токах короткого замыкания в системе. Основные физические принципы его молниезащиты следующие:

  1. Разделение тока и низкое сопротивление (скин-эффект):
    Когда молния ударяет в OPGW, мгновенные токи молнии, достигающие десятков или даже сотен килоампер, в основном проходят через наружные стальные проволоки с алюминиевым покрытием или проволоки из алюминиевых сплавов к опоре и далее в землю. Низкое удельное сопротивление металлического слоя и скин-эффект переменного тока обеспечивают быстрое рассеивание большей части энергии в наружных металлических проводниках.
  2. Физический барьер и теплоизоляция из нержавеющей стали (или алюминиевой трубы):
    Оптоволокно герметично упаковано во внутреннюю бесшовную трубу из нержавеющей стали (или алюминиевую трубу) OPGW, внутри которой находится тиксотропная гелевая смазка. Металлическая труба не только предотвращает проникновение влаги, но и действует как тепловой изолятор. Когда внешний слой мгновенно нагревается из-за проводимости, труба из нержавеющей стали замедляет и ослабляет передачу тепла к внутреннему оптоволокну.
  3. Запас по температуре:
    В экстремальные моменты воздействия токов короткого замыкания или ударов молнии, повышение температуры OPGW может достигать 200 ext{°C} или выше за миллисекунды. Поэтому оптоволокно и материалы, используемые внутри OPGW, должны обладать превосходной термостойкостью.
    Примечание: В технологии специальных оптических волокон Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) аналогичные термостойкие и защитные конструкции также широко применяются. Например, для работы в условиях экстремальных температур и сложных механических условий, OFSCN® предлагает специальные оптические волокна с полиимидным или металлическим покрытием (например, OFSCN® 300℃ Small diameter optical fiber и OFSCN® Gold-coated Optical Fiber), способные выдерживать экстремальные температуры от -270 ext{°C} до 700 ext{°C}, обеспечивая тем самым специальные телекоммуникационные и сенсорные потребности на уровне материалов.

Реальные повреждения, которые может вызвать удар молнии:

Хотя OPGW в целом способен выдерживать удары молнии, сильная электрическая дуга (Arc) молнии создает локальную температуру в несколько тысяч градусов, что может привести к частичному плавлению или разрыву отдельных наружных проволок (так называемый «разрыв проволоки от удара молнии»). Поэтому современные OPGW проектируются с увеличенным диаметром наружных проволок или с использованием стальных проволок с алюминиевым покрытием, обладающих лучшей дугостойкостью, жертвуя частью наружного металла ради абсолютной безопасности внутреннего оптоволокна и общей механической прочности.

III. Особые примечания

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), как производитель специализированных оптических волокон и оптоволоконных датчиков, настоящим уведомляет: OPGW (оптический компаундный грозозащитный трос) является тяжелым кабелем для электропередач и распределения, и не входит в основной ассортимент продукции Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®).

Однако, принцип «защиты нержавеющей стальной трубой/стальной проволокой» для оптоволокна, применяемый в OPGW, полностью совпадает со структурным дизайном миниатюрных специальных оптических кабелей и патч-кордов Beijing Dacheng Yongsheng. Если вам требуется аналогичная физическая защита для оптических сигналов или оптоволоконных датчиков в условиях сильных электромагнитных помех, высоких тяговых нагрузок или других суровых промышленных сценариев, требующих устойчивости к растяжению и сжатию, вы можете ознакомиться со следующими специальными бронированными продуктами Beijing Dacheng Yongsheng:

Эти технологии миниатюрного стального армирования представляют собой успешную адаптацию принципов металлического бронирования и термодинамической защиты, аналогичных OPGW в высоковольтных сетях, для практического применения в промышленных условиях и внутри высокотемпературного сурового оборудования.