ADSS مقابل OPGW: ما هو كابل الألياف البصرية الأكثر ملاءمة لمشروعك ؟

يعتبر ADSS هو الأنسب لإضافة سعة اتصال إلى خطوط النقل أو التوزيع الحالية دون انقطاع ، خاصةً عندما يكون التأريض غير عملي أو مكلفًا ، أو يكون نشاط البرق مرتفعًا ، أو تكون الميزانيات والجداول الزمنية ضيقة - ولكنها غير مناسبة عندما يكون السلك الأرضي نفسه يتم استبداله ، عندما تتجاوز أحمال الجليد أو الرياح الشديدة حدود التصميم ، عندما يكون خطر تلف القوارض أو البنادق شديدًا دون اتخاذ تدابير وقائية ، أو عندما لا يمكن تصميم اختيار غمد AT عالي الجهد بشكل صحيح. على النقيض من ذلك ، فإن OPGW هو الخيار الصحيح لبناء خط نقل جديد حيث يلزم وجود سلك أرضي ، لخطوط الجهد العالي والجهد العالي للغاية (220 كيلو فولت وما فوق) ، للطرق التي تتطلب أقصى قدر من المتانة الميكانيكية والمسافات الطويلة ، حيث تعتبر السعة الحالية للخطأ أولوية في التصميم ، أو عندما يكون الضرر الناتج عن الحياة البرية والتخريب مصدر قلق - ولكنها ليست مناسبة لإعادة تجهيز الخطوط الحالية دون انقطاع أو إمكانية تعديل البرج ، لشبكات التوزيع حيث تكون وظيفة الأسلاك الأرضية غير ضرورية ، للمشاريع ذات الميزانية الشديدة القيود ولا حاجة لاستبدال الأسلاك الأرضية ، أو حيث لا يمكن ضمان صيانة التأريض.

جميع عازلة الدعم الذاتي (ADSS) والأسلاك الأرضية البصرية (OPGW) هي اثنين من حلول كابل الألياف البصرية المهيمنة لبيئات خطوط الطاقة الكهربائية العلوية. يتم تثبيت كلاهما على هياكل الإرسال وكلاهما يخدم احتياجات الاتصال ، لكنهما يقتربان من المشكلة من اتجاهات مختلفة بشكل أساسي. ADSS هو كبل عازل بحت يشترك في مساحة البرج مع موصلات نشطة ، بينما يستبدل OPGW السلك الأرضي التقليدي بموصل ثنائي الوظيفة يحمل كلاً من تيار الخطأ والإشارات الضوئية. تقارن هذه المقالة نوعي الكابلات عبر سيناريوهات البنية والوظيفة الكهربائية والأداء الميكانيكي والتركيب والتطبيق لدعم الاختيار الهندسي.

ما هي كابلات ADSS و OPGW ؟

ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) عبارة عن كابل ألياف بصرية هوائي لا يحتوي على مكونات معدنية ويحمل وزنه الخاص بين الهياكل بدون سلك مراسلة منفصل. تتم إدارة حمل الشد من قبل أعضاء قوة غير معدنية ، وعادة ما تكون خيوط الأراميد. تم تصميم ADSS للتركيب على أبراج النقل الحالية ، غالبًا في المسافة بين الموصلات وهيكل البرج ، ويمكن نشرها دون إخراج خط الطاقة من الخدمة. تم توحيد الكبل بموجب IEC 60794-4-20 و IEEE 1222.

OPGW (سلك الأرض البصرية) هو كابل ثنائي الوظيفة يعمل في وقت واحد كسلك أرضي علوي (سلك درع) لخط نقل وكقناة اتصال ألياف بصرية. خيوطها المعدنية الخارجية - عادة ما تكون من الصلب المكسو بالألمنيوم أو سبائك الألومنيوم - تحمل التيارات وتوفر الحماية من الصواعق ، في حين أن أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ المركزي أو المدمج يحمي الألياف البصرية. تم تصميم OPGW ليحل محل السلك الأرضي التقليدي في أبراج النقل ، مما يعني أنه يجب تعديل هيكل البرج أو يجب إلغاء تنشيط الخط أثناء التثبيت في معظم الحالات.

تمييز حاسم: OPGW هو مكون وظيفي لخط الطاقة نفسه ، في حين أن ADSS هو أصل اتصال إضافي يشترك في المساحة المادية ولكنه يظل معزولًا كهربائيًا عن نظام الطاقة.

المقارنة الهيكلية

كابل ADSS
التشييد

يتكون ADSS من الألياف الضوئية أحادية الوضع الموجودة في واحد أو أكثر من وحدات الألياف البصرية العازلة الواقية ، وتحيط بها أعضاء قوة عازلة وأغلفة. يتضمن البناء النموذجي أنابيب فضفاضة مملوءة بالهلام تقطعت بهم السبل حول عضو قوة FRP مركزي ، وشريط تورم الماء ، وخيوط الأراميد لتعزيز الطرفية ، وسترة PE خارجية أو مضادة للتتبع (AT). بالنسبة للمنشآت التي يتجاوز فيها الحث السطحي 12 كيلو فولت ، يتم تحديد غمد AT لمقاومة الانحناء الجاف.

كابل OPGW
التشييد

يتكون OPGW عادةً من أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ مركزي (أو أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ مكسو بالألمنيوم) يحتوي على ألياف بصرية ، محاطة بطبقة واحدة أو أكثر من الأسلاك المعدنية التي تقطعت بها السبل. تخدم الطبقات المعدنية أغراضًا مزدوجة: حمل تيار الأعطال وتوفير القوة الميكانيكية. تشمل التصميمات الشائعة الخيوط الخارجية المصنوعة من الصلب المكسو بالألمنيوم (ACS) ، أو أسلاك ACS المختلطة وأسلاك سبائك الألومنيوم ، أو تصميمات أنابيب الألومنيوم. الألياف البصرية في الداخل عادة ما تكون قياسية أحادية الوضع G.652. D ، مع أنبوب مملوء بمركب مانع للماء.

مقارنة بين الوظائف الكهربائية والسلامة

يوفر ADSS ميزة أمان كبيرة من حيث أنه يمكن تثبيته بينما يظل خط الطاقة نشطًا ، مما يلغي التكلفة وتعطيل الانقطاعات المخطط لها. نظرًا لعدم احتوائه على مكونات معدنية ، فلا يوجد خطر من التيارات المستحثة ، ولا توجد متطلبات تأريض ، ولا توجد آلية تآكل كهربائي من الكابل نفسه. ومع ذلك ، فإن ADSS عرضة لتلوث السطح وانحناء النطاق الجاف في مجالات الجهد العالي ، وهذا هو السبب في أن تغليف AT مطلوب فوق عتبات مجال كهربائي معينة.

على النقيض من ذلك ، تعد OPGW جزءًا لا يتجزأ من النظام الكهربائي لخط الطاقة. يجب تثبيته في كل برج وفي نقاط لصق ، ويجب تنسيق سعته الحالية مع نظام حماية خط النقل. يتطلب التثبيت دائمًا إما خطًا غير نشط أو تقنيات خط مباشر متخصصة ، مما يضيف تعقيدًا وتكلفة تشغيلية.

مقارنة الأداء الميكانيكي

تحقق ADSS قدرتها على الامتداد من خلال نسبة القوة إلى الوزن الاستثنائية لخيوط الأراميد. ومع ذلك ، فإن بنية الكابل خفيفة الوزن تعني أنها أكثر عرضة للاهتزاز الناجم عن الرياح وتتطلب هندسة شد ترهل دقيقة. يمنحها البناء المعدني لـ OPGW قوة شد أعلى بكثير وقدرة تحميل بيئية ، مما يجعلها مناسبة لفترات أطول وظروف أقسى - ولكن على حساب وزن أكبر وتحميل برج.

مقارنة التركيب

اقتصاديات التثبيت تفضل بشدة ADSS عندما يمكن للبرج الحالي قبول الحمل الإضافي. نظرًا لأن ADSS لا يتطلب أي انقطاع والحد الأدنى من تعديل البرج ، فإن التكلفة المثبتة عادة ما تكون أقل بنسبة 30-50 ٪ من OPGW. يعد تثبيت OPGW عملية أكثر توغلاً: يجب إزالة السلك الأرضي الحالي (أو إعداد برج جديد) ، ويجب أن يتم ربط الكبل بمعدات متخصصة مضادة للتواء لمنع تلف عزم الدوران في الخيوط المعدنية وأنبوب الألياف.

التكلفة والتكلفة الإجمالية للملكية

في حين أن ADSS لديها حاجز أقل للدخول ، فإن موثوقيتها على المدى الطويل تعتمد بشكل كبير على التركيب المناسب والظروف البيئية. تعتبر أضرار القوارض والطلقات النارية وتلوث السطح مخاطر موثقة. يعتبر البناء المعدني لشركة OPGW أكثر قوة من الناحية البدنية ، لكن وظيفتها الكهربائية تقدم التزامات صيانة التأريض ومتطلبات تنسيق تيار الأعطال التي تتجنبها ADSS تمامًا.

تطبيقات مناسبة وغير مناسبة

كابل ADSS - مناسب ل

إضافة قدرة الاتصال إلى خطوط النقل الحالية دون انقطاع

شبكات التوزيع وخطوط النقل الفرعي حيث تصاريح تحميل البرج

الطرق التي يكون فيها التأريض غير عملي أو مكلف

البيئات ذات نشاط البرق العالي (العزل الكهربائي)

مشاريع ذات ميزانيات محدودة وجداول زمنية ضيقة

كابل ADSS - غير مناسب ل

خطوط النقل حيث يتم استبدال السلك الأرضي أو ترقيته

المواقع ذات الأحمال الشديدة للجليد أو الرياح التي تتجاوز حدود تصميم ADSS

الطرق ذات مخاطر تلف القوارض أو البنادق الشديدة (بدون تدابير وقائية)

البيئات عالية الجهد حيث لا يتم تصميم اختيار غمد AT بشكل صحيح

كابل OPGW - مناسب ل

إنشاء خط نقل جديد حيث يلزم وجود سلك أرضي

خطوط الجهد العالي والجهد العالي (220 كيلو فولت وما فوق)

الطرق التي تتطلب أقصى قدر من المتانة الميكانيكية وامتدادات طويلة

المشاريع التي تكون فيها السعة الحالية للخطأ أولوية تصميم

البيئات التي يشكل فيها الضرر المادي الناجم عن الحياة البرية أو التخريب مصدر قلق

كابل OPGW - غير مناسب ل

التعديل التحديثي للخطوط الحالية دون انقطاع أو قدرة تعديل البرج

شبكات التوزيع حيث تكون الوظيفة الكهربائية غير ضرورية

مشاريع ذات قيود شديدة في الميزانية ولا حاجة لاستبدال الأسلاك الأرضية

الحالات التي لا يمكن فيها ضمان صيانة التأريض

قائمة الاختيار

عند الاختيار بين ADSS و OPGW لمشروع خط كهرباء ، قم بتقييم ما يلي:

هل يتم استبدال السلك الأرضي أو ترقيته ؟ إذا كانت الإجابة بنعم ، OPGW هو الخيار الطبيعي. إذا كانت الإجابة لا ، فمن المحتمل أن يكون ADSS أبسط.

هل يمكن إخراج الخط من الخدمة ؟ إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإن ADSS هو الخيار الوحيد.

هل البرج قادر هيكليا على تحميل إضافي ؟ ADSS يضيف الحمل ؛ OPGW يستبدل الحمل الحالي.

ما هو المدى المطلوب والحمل البيئي ؟ OPGW يعالج الأحمال الثقيلة. ADSS محدود بتصميم غزل الأراميد.

هل التأريض ممكن وقابل للصيانة ؟ ADSS يلغي التأريض ؛ OPGW يتطلب ذلك.

ما هو خطأ التنسيق الحالي الشرط ؟ يجب أن يكون حجم OPGW لواجب الدائرة القصيرة للخط.

ما هي الميزانية والجدول الزمني ؟ عادةً ما يكون تثبيت ADSS أسرع وأقل تكلفة.

ما هو خطر الضرر المادي ؟ OPGW أكثر قوة ضد القوارض والتخريب.

أسئلة متكررة

هل يمكن استخدام ADSS و OPGW على نفس خط النقل ؟

نعم فعلا. في بعض المشاريع ، يتم تثبيت OPGW على موضع السلك الأرضي بينما تتم إضافة ADSS في منطقة الموصل أو على هياكل ذات جهد منخفض للحصول على سعة اتصال إضافية. ومع ذلك ، فإن الكابلين يخدمان وظائف مختلفة وتحكمهما معايير مختلفة.

هل تتطلب ADSS أي أسس ؟

لا. لا يحتوي ADSS على مكونات معدنية ولا يتطلب التأريض. هذه واحدة من مزاياها الأساسية في بيئات خطوط الطاقة.

ماذا يحدث إذا لم يتم تأريض OPGW بشكل صحيح ؟

يمكن أن يؤدي التأريض غير السليم إلى الفولتية المستحثة الخطيرة على غمد الكابل ، وخطر حدوث أعطال القوس ، والإصابة المحتملة للأفراد. يجب تصميم التأريض OPGW كجزء من نظام التأريض لخط النقل.

هل ADSS مناسب لخطوط 220 كيلو فولت ؟

يمكن تثبيت ADSS على خطوط 220 كيلو فولت ، ولكن يجب حساب شدة المجال الكهربائي عند نقطة التعلق وتحديد غمد AT مناسب. يجب وضع الكبل حيث لا يتجاوز الحث السطحي تصنيف الغلاف.

أي كابل لديه عمر خدمة أطول ؟

لدى OPGW عادة عمر تصميم أطول (30 + سنة) بسبب بنائه المعدني. عمر تصميم ADSS هو عادة 25-30 سنة ، مع عمر فعلي يعتمد على جودة التركيب والتعرض البيئي.

هل يمكن تثبيت OPGW دون إخراج الخط من الخدمة ؟

في بعض الحالات ، نعم ، باستخدام تقنيات الخط المباشر. ومع ذلك ، يتطلب هذا إجراءات ومعدات متخصصة ، وتفضل العديد من المرافق جدولة الانقطاعات لاستبدال OPGW لضمان السلامة والجودة.

الاستنتاج

ADSS و OPGW كلاهما ثبت تقنيات كابل الألياف البصرية الجوي ، لكنها تخدم أدوارًا مختلفة في النظام البيئي لخط الطاقة. ADSS هو الخيار العملي لإضافة سعة الاتصال إلى الخطوط الموجودة دون انقطاع ، لا سيما في بيئات التوزيع والنقل الفرعي حيث يكون التأريض غير ضروري أو غير عملي. OPGW هو الحل المتكامل لخطوط النقل الجديدة واستبدال الأسلاك الأرضية ، مما يوفر قدرة مزدوجة الوظيفة مع متانة ميكانيكية فائقة على حساب تعقيد التثبيت العالي.

يعتمد الاختيار الصحيح على ما إذا كان المشروع يتطلب وظيفة الأسلاك الأرضية ، وما إذا كان الانقطاع مقبولاً ، ومقدار سعة تحميل البرج المتاحة ، والظروف البيئية التي يجب أن يتحملها الكبل. لا يوجد كابل متفوق عالميًا ؛ تم تحسين كل منها لسيناريوهات خط كهرباء محددة.

المراجع

IEC 60794-4-20: 2018 - المواصفات القطاعية للكابلات الضوئية ADSS (المدعومة ذاتيًا بالكامل) على طول خطوط الطاقة الكهربائية

IEEE 1222 - معيار IEEE للاختبار والأداء لكابلات الألياف البصرية العازلة بالكامل (ADSS) للاستخدام في خطوط الطاقة الكهربائية

IEEE 1138 - معيار IEEE لاختبار وأداء الأسلاك الأرضية الضوئية (OPGW) للاستخدام على خطوط طاقة المرافق الكهربائية