ADSS против OPGW: Какой оптоволоконный кабель больше подходит для вашего проекта?

ADSS лучше всего подходит для добавления пропускной способности связи к существующим передающим или распределительным линиям без сбоев, особенно там, где заземление непрактично или дорого, молниеносная активность высока или бюджеты и графики ограничены, но он не подходит, когда заземляющий провод сам заменяется, когда экстремальные ледяные или ветровые нагрузки превышают расчетные пределы, когда риск повреждения грызунами или дробовиком высок без защитных мер или когда выбор высоковольтной оболочки AT не может быть должным образом спроектирован. OPGW, напротив, является правильным выбором для строительства новых линий электропередачи, где требуется заземляющий провод, для высоковольтных и сверхвысоковольтных линий (220 кВ и выше), для маршрутов, требующих максимальной механической прочности и длинных пролетов, где пропускная способность по току неисправности является приоритетом проектирования, или где вызывает беспокойство повреждение дикой природы и вандализм, но он не подходит для модернизации существующих линий без отключения или возможности модификации башни, для распределительных сетей, где функция заземляющего провода не требуется, для проектов с серьезными бюджетными ограничениями и отсутствием необходимости замены заземляющего провода или где техническое обслуживание заземления не может быть гарантировано.

Полностью диэлектрический самонесущий (ADSS) и оптический заземляющий провод (OPGW) являются двумя доминирующими оптоволоконными кабельными решениями для воздушных линий электропередач. Оба установлены на структурах передачи и оба обслуживают потребности связи, но подходят к проблеме с принципиально разных сторон. ADSS - это чисто диэлектрический кабель, который делит пространство башни с электрическими проводниками, в то время как OPGW заменяет традиционный заземляющий провод двухфункциональным проводником, который передает как ток сбоя, так и оптические сигналы. В этой статье сравниваются два типа кабеля по структуре, электрической функции, механическим характеристикам, установке и сценариям применения для поддержки инженерного выбора.

Что такое ADSS и OPGW кабели?

ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) - это воздушный волоконно-оптический кабель, который не содержит металлических компонентов и несет собственный вес между конструкциями без отдельного провода-мессенджера. Разрывной нагрузкой управляют неметаллические прочностные элементы, обычно арамидная пряжа. ADSS предназначен для установки на существующие опоры ЛЭП, часто в пространстве между проводниками и башней, и может быть развернут без вывода из строя линии электропередач. Кабель стандартизирован в соответствии с IEC 60794-4-20 и IEEE 1222.

OPGW (оптический заземляющий провод) - это двухфункциональный кабель, который служит одновременно верхним заземляющим проводом (экранирующим проводом) линии передачи и оптоволоконным каналом связи. Его внешние металлические нити - обычно из алюминиевой стали или алюминиевого сплава - несут ток сбоя и обеспечивают защиту от молнии, а центральная или встроенная трубка из нержавеющей стали защищает оптические волокна. OPGW предназначен для замены обычного заземляющего провода на передающих башнях, что означает, что конструкция башни должна быть изменена или в большинстве случаев линия должна быть обесточена во время установки.

Критическое различие: OPGW является функциональным компонентом самой линии электропередачи, тогда как ADSS является дополнительным коммуникационным активом, который разделяет физическое пространство, но остается электрически изолированным от системы электропередачи.

Структурное сравнение

ADSS кабель
Строительство

ADSS состоит из одномодовых оптических волокон, содержащихся в одном или нескольких защитных диэлектрических волоконно-оптических узлах, окруженных диэлектрическими прочностными элементами и оболочками. Типичная конструкция включает в себя наполненные гелем свободные трубки, обмотанные вокруг центрального прочностного элемента FRP, водонабухающую ленту, арамидные нити для периферийного усиления и наружную защитную оболочку PE или антитрекинга (AT). Для установок, где поверхностная индукция превышает 12 кВ, защитная оболочка AT предназначена для защиты от дуги сухой полосы.

Кабель ОПГВ
Строительство

OPGW обычно состоит из центральной трубки из нержавеющей стали (или трубки из нержавеющей стали с алюминиевым покрытием), содержащей оптические волокна, окруженные одним или несколькими слоями многожильных металлических проводов. Металлические слои служат двойным назначением: проводят ток неисправности и обеспечивают механическую прочность. Обычные конструкции включают наружные нити из алюминиевой стали (ACS), смешанные провода ACS и алюминиевого сплава или конструкции алюминиевых труб. Оптические волокна внутри обычно являются стандартными одномодовыми G.652. D, с трубкой, заполненной водоблокирующим составом.

Сравнение электрических функций и безопасности

ADSS предлагает значительное преимущество безопасности в том, что его можно установить, пока линия электропередач остается под напряжением, что исключает затраты и нарушение запланированных отключений. Поскольку он не содержит металлических компонентов, нет риска индуцированных токов, требований к заземлению и механизма электрической коррозии от самого кабеля. Тем не менее, ADSS уязвим для загрязнения поверхности и искривления сухой полосы в полях высокого напряжения, поэтому требуется обвязка AT выше определенных пороговых значений электрического поля.

OPGW, напротив, является неотъемлемой частью электрической системы линии электропередачи. Он должен быть заземлен на каждой башне и в точках соединения, а его пропускная способность по току неисправности должна быть согласована со схемой защиты линии электропередачи. Установка почти всегда требует либо обесточенной линии, либо специализированных методов работы в режиме реального времени, что добавляет эксплуатационную сложность и стоимость.

Механическая производительность Сравнение

ADSS достигает своей пролетной способности благодаря исключительному соотношению прочности к весу арамидной пряжи. Тем не менее, легкая конструкция кабеля означает, что он более восприимчив к вибрации, вызванной ветром, и требует тщательного проектирования провисания. Металлическая конструкция OPGW придает ему значительно более высокую прочность на растяжение и грузоподъемность по окружающей среде, что делает его пригодным для более длинных пролетов и более суровых условий, но за счет значительно большего веса и нагрузки на башню.

Сравнение установок

Экономика установки сильно благоприятствует ADSS, когда существующая башня может принять дополнительную нагрузку. Поскольку ADSS не требует отключения и минимальной модификации башни, установленная стоимость обычно на 30-50% ниже, чем OPGW. Установка OPGW является более инвазивным процессом: существующий заземляющий провод должен быть удален (или подготовлена новая башня), а кабель должен быть нанизан специальным оборудованием против кручения, чтобы предотвратить повреждение металлических прядей и оптоволоконной трубки крутящим моментом.

Стоимость и общая стоимость владения

Хотя ADSS имеет более низкий входной барьер, его долгосрочная надежность в значительной степени зависит от правильной установки и условий окружающей среды. Повреждения грызунами, выстрелы и загрязнение поверхности являются задокументированными рисками. Металлическая конструкция OPGW более надежна физически, но ее электрическая функция требует выполнения обязательств по техническому обслуживанию заземления и требований к координации тока сбоев, которых ADSS полностью избегает.

Подходящие и неподходящие применения

ADSS кабель - подходит для

Добавление пропускной способности к существующим линиям электропередачи без простоев

Распределительные сети и линии подпередачи, где разрешена погрузка в башню

Маршруты, на которых заземление нецелесообразно или дорого

Среда с высокой молниеносной активностью (диэлектрическая изоляция)

Проекты с ограниченными бюджетами и жесткими графиками

ADSS кабель - не подходит для

Линии электропередачи, где заземляющий провод заменяется или модернизируется

Места с экстремальными ледовыми или ветровыми нагрузками, превышающими конструктивные пределы ADSS

Маршруты с серьезным риском повреждения грызунами или дробовиками (без защитных мер)

Высоковольтные среды, где выбор оболочки AT не разработан должным образом

Кабель OPGW - подходит для

Строительство новой линии электропередачи, где требуется заземляющий провод

Высоковольтные и сверхвысоковольтные линии (220 кВ и выше)

Маршруты, требующие максимальной механической надежности и длинных пролетов

Проекты, в которых мощность тока неисправности является приоритетом проектирования

Окружающая среда, в которой физический ущерб от дикой природы или вандализма вызывает озабоченность

Кабель OPGW - не подходит для

Модернизация существующих линий без простоев или возможности модификации башни

Распределительные сети, в которых нет необходимости в электрической функции

Проекты с серьезными бюджетными ограничениями и без необходимости замены заземляющего провода

Ситуации, когда техническое обслуживание заземления не может быть гарантировано

Контрольный список выбора

Выбирая между ADSS и OPGW для проекта линии электропередачи, оцените следующее:

Заземляющий провод заменяется или модернизируется? Если да, OPGW является естественным выбором. Если нет, ADSS, вероятно, проще.

Можно ли вывести линию из строя? Если нет, ADSS - единственный вариант.

Является ли башня конструктивно способной к дополнительной нагрузке? ADSS добавляет нагрузку; OPGW заменяет существующую нагрузку.

Каков необходимый пролет и нагрузка на окружающую среду? OPGW обрабатывает более тяжелые нагрузки; ADSS ограничен конструкцией арамидной пряжи.

Является ли заземление возможным и обслуживаемым? ADSS устраняет заземление; ОПГВ требует этого.

Каково требование к координации тока неисправности? ОПГВ должен быть рассчитан на работу линии с коротким замыканием.

Каков бюджет и график? ADSS обычно быстрее и дешевле в установке.

Каков риск физического повреждения? OPGW более устойчив к грызунам и вандализму.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать ADSS и OPGW на одной линии электропередачи?

Да. В некоторых проектах OPGW устанавливается на позиции заземления, а ADSS добавляется в зону проводников или на низковольтные конструкции для дополнительной пропускной способности связи. Однако два кабеля выполняют разные функции и регулируются разными стандартами.

Требуется ли ADSS заземление?

Нет. ADSS не содержит металлических компонентов и не требует заземления. Это одно из его основных преимуществ в условиях линий электропередач.

Что произойдет, если OPGW не будет должным образом заземлен?

Неправильное заземление может привести к опасному индуцированному напряжению на оболочке кабеля, риску возникновения неисправностей дуги и потенциальной травме персонала. Заземление OPGW должно быть спроектировано как часть системы заземления линии электропередачи.

Подходит ли ADSS для линий 220 кВ?

ADSS может быть установлен на линии 220 кВ, но напряженность электрического поля в точке крепления должна быть рассчитана и выбрана соответствующая оболочка AT. Кабель должен быть расположен там, где индукция поверхности не превышает номинальную мощность оболочки.

Какой кабель имеет более длительный срок службы?

OPGW обычно имеет более длительный срок службы (30 + лет) из-за металлической конструкции. Срок службы ADSS обычно составляет 25-30 лет, фактический срок службы зависит от качества установки и воздействия окружающей среды.

Можно ли установить OPGW, не отключая линию?

В некоторых случаях да, используя методы работы в режиме реального времени. Однако для этого требуются специализированные процедуры и оборудование, и многие коммунальные службы предпочитают планировать отключения для замены OPGW, чтобы обеспечить безопасность и качество.

Заключение

ADSS и OPGW являются проверенными технологиями воздушных волоконно-оптических кабелей, но они выполняют разные роли в экосистеме линий электропередач. ADSS - это прагматичный выбор для добавления пропускной способности к существующим линиям без сбоев, особенно в средах распределения и подпередачи, где заземление ненужно или нецелесообразно. OPGW - это интегрированное решение для новых линий электропередачи и замены заземляющего провода, предлагающее двухфункциональные возможности с превосходной механической прочностью за счет более высокой сложности установки.

Правильный выбор зависит от того, требует ли проект функции заземляющего провода, приемлемо ли отключение, какова грузоподъемность башни и какие условия окружающей среды должен выдерживать кабель. Ни один из кабелей не является универсально лучшим; каждый оптимизирован для конкретных сценариев линии электропередач.

Ссылки

IEC 60794-4-20: 2018 - Спецификация секций для оптических кабелей ADSS (все диэлектрические самоподдерживаемые) вдоль линий электропередач

IEEE 1222 - Стандарт IEEE для тестирования и производительности полностью диэлектрического самоподдерживающегося (ADSS) волоконно-оптического кабеля для использования на электрических линиях электропередач

IEEE 1138 - Стандарт IEEE для тестирования и производительности оптического заземляющего провода (OPGW) для использования на электрических линиях электропередач