ما هو كابل ADSS الضوئي وما هي وظيفته؟

يختلف تركيب كابل الألياف الضوئية ADSS عن تركيب الموصلات الهوائية. إذ يتحمل حبل ألياف الأراميد قوة الشد فيه. معامل مرونة حبل ألياف الأراميد يزيد عن نصف معامل مرونة الفولاذ، بينما معامل تمدده الحراري جزء صغير من معامل تمدد الفولاذ. هذا يجعل انحناء كابل الألياف الضوئية ADSS أكثر حساسية لتغيرات الأحمال الخارجية. في ظروف التجلد، قد تصل استطالة كابل الألياف الضوئية ADSS إلى 0.6%، بينما لا تتجاوز استطالة الموصلات 0.1%. ويكون الانحناء غير حساس نسبيًا لتغيرات درجة الحرارة، إذ يبقى ثابتًا تقريبًا مع تغيراتها. في ظروف الرياح القوية، تكون زاوية انحراف كابل الألياف الضوئية كبيرة جدًا، إذ تصل إلى 80 درجة عند سرعة رياح تبلغ 30 مترًا في الثانية، بينما لا تتجاوز زاوية انحراف الموصلات نصف زاوية انحراف كابل الألياف الضوئية.

يتمتع بقدرة قوية على تحمل الظروف الجوية القاسية (الرياح القوية، والتجمد، وما إلى ذلك).

الغلاف الخارجي لكابل الألياف الضوئية ADSS مصنوع من مادة AT أو PE. عند تشغيله في مجال كهربائي قوي، يكون عرضة للتآكل الكهروكيميائي. لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة: شبكة معدات نقل وتوزيع الطاقة.

يتعرض كابل الألياف الضوئية ADSS لاهتزازات الرياح. ويمكن أن تتسبب الرياح الجانبية الهادئة والمستقرة التي تهب باتجاه الكابل في حدوث اهتزازات، مما يؤدي إلى تلف ناتج عن الإجهاد عند نقاط التعليق.

تتمتع كابلات ADSS الضوئية بدرجة معينة من قوة الضغط ويمكنها تحمل قوة الإمساك الكبيرة لمشابك الشد.

الهياكل التمثيلية للكابلات الضوئية ADSS
أولاً: الهياكل التمثيلية

يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من كابلات الألياف الضوئية ADSS منتشران محليًا ودوليًا.

1. هيكل الأنبوب المركزي:

تُوضع الألياف الضوئية، ذات الطول الزائد المحدد، في أنبوب من مادة PBT (أو أي مادة مناسبة أخرى) مملوءة بشحم مانع لتسرب الماء. يُلفّ حولها خيط مغزول مناسب وفقًا لقوة الشد المطلوبة، ثم يُغلّف بغلاف من البولي إيثيلين (بقوة مجال كهربائي ≤ 12 كيلو فولت) أو AT (بقوة مجال كهربائي ≤ 20 كيلو فولت).

يسهل تحقيق بنية الأنبوب المركزي بقطر صغير، مما يؤدي إلى تقليل تراكم الجليد وحمل الرياح؛ كما أنها خفيفة الوزن نسبيًا، ولكن طول الألياف الزائدة محدود.

2. الهيكل العالق:

تُلفّ الأنابيب الليفية الضوئية السائبة بتباعد محدد على عنصر تقوية مركزي (عادةً ما يكون من الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك)، ثم يُبثق غلاف داخلي (يمكن الاستغناء عن هذه الخطوة في حالة الشد المنخفض والمسافات القصيرة). بعد ذلك، يُلفّ خيط مغزول مناسب حول الأنبوب الداخلي وفقًا لقوة الشد المطلوبة، وأخيرًا، يُبثق غلاف من البولي إيثيلين أو البولي أكريليك. يمكن ملء قلب الكابل بالشحم، ولكن عند تشغيل نظام ADSS على مسافات طويلة مع انحناء ملحوظ، يكون قلب الكابل عرضة للانزلاق بسبب انخفاض مقاومة الشحم، وقد يتغير تباعد الأنابيب السائبة بسهولة. يمكن التغلب على هذه المشكلة باستخدام طرق مناسبة لتثبيت الأنابيب السائبة على عنصر التقوية المركزي وقلب جاف، ولكن هذا يطرح بعض التحديات التقنية.

يحقق الهيكل المجدول بسهولة طولًا زائدًا آمنًا للألياف، على الرغم من أن القطر والوزن أكبر نسبيًا، مما يجعله مفيدًا للتطبيقات ذات المدى المتوسط ​​إلى الكبير.

المعايير الفنية الرئيسية لكابل الألياف الضوئية ADSS
يعمل كابل الألياف الضوئية ADSS في وضعية تعليق هوائي بمسافات طويلة (عادةً مئات الأمتار، بل قد تتجاوز كيلومترًا واحدًا)، وهو ما يختلف تمامًا عن المفهوم التقليدي للكابلات الهوائية (حيث يبلغ متوسط ​​نقطة التعليق لكل 0.4 متر في معايير البريد والاتصالات). ولذلك، تتوافق المعايير الرئيسية لكابل الألياف الضوئية ADSS مع لوائح خطوط نقل الطاقة الهوائية.

1. أقصى شد مسموح به (MAT/MOTS)

يشير هذا إلى الشد الذي يتعرض له الكابل الضوئي تحت الحمل الكلي المحسوب نظريًا في ظل الظروف الجوية التصميمية. في ظل هذا الشد، يجب ألا يتجاوز انفعال الألياف 0.05% (في حالة التمدد) و0.1% (في الأنبوب المركزي) دون أي توهين إضافي. بعبارة أبسط، يتم استهلاك الطول الزائد للألياف عند هذه القيمة المرجعية. بناءً على هذه المعلمة، والظروف الجوية، والانحناء المتحكم به، يمكن حساب الامتداد المسموح به للكابل الضوئي في ظل هذه الظروف. لذلك، يُعدّ متوسط ​​الشد (MAT) أساسًا مهمًا لحسابات الانحناء والشد والامتداد، كما أنه دليل هام يُحدد خصائص الإجهاد والانفعال للكابل الضوئي ADSS.

2. قوة الشد المقدرة (UTS/RTS)

يُعرف هذا أيضًا باسم قوة الشد القصوى أو قوة الكسر، ويشير إلى القيمة المحسوبة لمجموع قوى المقطع العرضي الحامل للحمل (مع الأخذ في الاعتبار بشكل أساسي كابل الألياف الضوئيةيجب أن تكون قوة الكسر الفعلية ≥ 95% من القيمة المحسوبة (يُعتبر كسر أي مكون في الكابل الضوئي كسرًا للكابل). هذا المعيار إلزامي، ويرتبط به العديد من قيم التحكم (مثل قوة البرج، ووصلات الشد، وتدابير تخميد الاهتزازات، إلخ). بالنسبة لمتخصصي الكابلات الضوئية، إذا كانت نسبة RTS/MAT (المكافئة لمعامل الأمان K للخطوط الهوائية) غير مناسبة، حتى لو تم تطبيق العديد من المعايير، كابل الألياف الضوئية عند استخدام هذه الطريقة، يكون نطاق إجهاد الألياف المتاح ضيقًا جدًا، مما يؤدي إلى ضعف نسبة الأداء الاقتصادي إلى التقني. لذلك، يقترح الكاتب أن يولي المتخصصون في هذا المجال اهتمامًا خاصًا لهذا المعيار. عادةً، يُعادل متوسط ​​إجهاد الألياف (MAT) حوالي 40% من إجهاد الشد الكلي (RTS).

3. متوسط ​​الإجهاد السنوي (EDS)

يُطلق عليه أحيانًا متوسط ​​الإجهاد اليومي، ويشير إلى الشد الواقع على الكابل الضوئي تحت أحمال محسوبة نظريًا في ظروف خالية من الرياح والجليد ومتوسط ​​درجة الحرارة السنوية. ويمكن اعتباره متوسط ​​الشد (الإجهاد) للألياف الضوئية أثناء التشغيل طويل الأمد. عادةً ما يكون متوسط ​​الإجهاد اليومي (EDS) بين 16 و25% من إجمالي الشد (RTS). تحت هذا الشد، لا ينبغي أن تُظهر الألياف الضوئية أي إجهاد أو توهين إضافي، مما يدل على استقرار عالٍ. يُعد متوسط ​​الإجهاد اليومي أيضًا أحد معايير تقادم الكابل الضوئي، والذي يُحدد تصميم تخميد الاهتزازات فيه.

4. أقصى شد تشغيلي (UES)

يُعرف هذا أيضًا باسم شد التشغيل الخاص، ويشير إلى أقصى شد يتحمله الكابل الضوئي خلال عمره الافتراضي، والذي قد يتجاوز حمولة التصميم. وهذا يعني أن الكابل مُعرَّض لحمل زائد لفترة قصيرة، وأن الألياف الضوئية تتحمل إجهادًا ضمن نطاق مسموح به. عادةً، يجب أن يكون شد التشغيل الخاص أكبر من 60% من شد التشغيل الفعلي. تحت هذا الشد، إذا كان إجهاد الألياف أقل من 0.5% (الأنبوب المركزي) وأقل من 0.35% (الألياف المجدولة)، فسيحدث توهين إضافي، ولكن ستعود الألياف إلى وضعها الطبيعي بعد زوال الشد. يضمن هذا المعيار التشغيل الموثوق لكابل ADSS الضوئي طوال عمره الافتراضي.

ثالثًا: التركيبات والكابلات الضوئية

تشير التركيبات إلى الأجهزة المستخدمة في تركيب الكابلات الضوئية.

1. مشبك الشد

على الرغم من تسميتها "مشبكًا"، يُفضّل استخدام نوع السلك الحلزوني المجدول مسبقًا (باستثناء التطبيقات ذات الشد المنخفض والمسافات القصيرة). ويُطلق عليها أحيانًا اسم "طرفية" أو "وصلة طرفية ثابتة". يعتمد تصميمها على القطر الخارجي ونسبة الشد المتبقية (RTS) للكابل الضوئي، ويتطلب عمومًا قوة تثبيت ≥ 95% من نسبة الشد المتبقية. يجب إجراء اختبار مطابقة مع الكابل الضوئي عند الضرورة.

2. مشبك التعليق

يُفضّل استخدام سلك حلزوني مُسبق اللف (باستثناء التطبيقات ذات الشد المنخفض والمسافات القصيرة). يُطلق عليه أحيانًا اسم وصلة "متوسطة المدى" أو "طرف التعليق". عمومًا، يلزم قوة تثبيت ≥ (10-20)% من قوة الشد النسبية.

3. مخمد الاهتزازات

تستخدم كابلات الألياف الضوئية ADSS عادةً مخمدات حلزونية (SVD). إذا كانت نسبة امتصاص الطاقة (EDS) ≤ 16% من إجمالي السعة (RTS)، فلا يُؤخذ تخميد الاهتزازات في الاعتبار. أما إذا كانت نسبة امتصاص الطاقة (EDS) تتراوح بين 16% و25% من إجمالي السعة (RTS)، فيجب اتخاذ تدابير تخميد الاهتزازات. في حال تركيب كابل الألياف الضوئية في منطقة ذات اهتزازات متكررة، ينبغي تحديد طريقة تخميد الاهتزازات من خلال الاختبارات عند الضرورة.

تطبيق كابلات الألياف الضوئية ADSS في شبكات اتصالات الطاقة

ملخص: يُعد تصميم وبناء كابلات الألياف الضوئية ذات نظام التعليق النشط (ADSS) مشروعًا هندسيًا متكاملًا. تتناول هذه المقالة الخصائص الهيكلية، وعمر الخدمة، ومبادئ اختيار نقطة التعليق، وتكوين بكرة الكابل، وتفسير جداول شد الكابلات ذات نظام التعليق النشط، مما يوفر فهمًا أعمق لتطبيقاتها في بيئات محددة.

مقدمة

في السنوات الأخيرة، اعتمد إنشاء شبكات اتصالات أنظمة الطاقة بشكل أساسي على كابلات الألياف الضوئية ذاتية الدعم العازلة بالكامل (ADSS). يستخدم هذا النوع من الكابلات نظام تأريض خاص، ويبلغ طوله الأدنى عادةً 7 أمتار. عند تحديد تكوين بكرة الكابل، يُفضّل تبسيط فرق الطول لتقليل أنواع كابلات الألياف الضوئية، مما يقلل من عدد قطع الغيار (مثل معدات التعليق المختلفة) ويسهل عملية الإنشاء.

6. المتطلبات الأساسية لإنشاء كابلات الألياف الضوئية بتقنية ADSS

(1) عادةً ما يتم إنشاء كابلات الألياف الضوئية بتقنية ADSS على أبراج خطوط كهربائية. يجب استخدام حبال معزولة لا نهائية، وأحزمة أمان معزولة، وأدوات معزولة أثناء الإنشاء. يجب ألا تتجاوز قوة الرياح المستوى 5. يجب الحفاظ على مسافة آمنة من خطوط الجهد المختلفة: أكثر من 1.0 متر لجهد 35 كيلوفولت، وأكثر من 1.5 متر لجهد 110 كيلوفولت، وأكثر من 3.0 متر لجهد 220 كيلوفولت.

(2) لأن الألياف الأساسية نظرًا لكونه هشًا للغاية، يجب ألا يكون الشد والضغط الجانبي أثناء البناء مفرطًا.

(3) أثناء عملية البناء، يجب ألا يحتك الكابل البصري أو يصطدم بالأرض أو المباني أو الأبراج أو حواف بكرة الكابل أو غيرها من الأشياء.

(4) نصف قطر انحناء الكابل الضوئي محدود. بشكل عام، يكون نصف قطر الانحناء أثناء التشغيل ≥D، حيث D هو قطر الكابل الضوئي. أثناء الإنشاء، يكون نصف قطر الانحناء ≥ 30 مم. D؛

(5) سيؤدي لف الكابل البصري إلى تلفه؛ ويُحظر اللف الطولي منعاً باتاً.

(6) الـ الألياف الأساسية يكون جزء من الكابل البصري عرضة للكسر عند تعرضه للرطوبة أو تسرب الماء إليه؛ لذا يجب إحكام إغلاق أطراف الكابل البصري بشريط مقاوم للماء أثناء عملية البناء.

(7) يجب أن يتطابق القطر الخارجي للكابل الضوئي مع المسافة التمثيلية؛ ولا يجوز تعديل بكرة الكابل بشكل عشوائي أثناء التركيب. كما يجب أن تتطابق التركيبات مع القطر الخارجي للكابل الضوئي، ويجب عدم إساءة استخدامها.

(8) بعد اكتمال كل بكرة من الكابلات الضوئية، يتم عادةً الاحتفاظ بطول كافٍ من الكابلات المرتخية للتعليق والوصل عند الأعمدة ولتركيب إطارات توزيع الألياف الضوئية في المحطات الفرعية.

٧. حول مقاييس شد الترهل: تُعد مقاييس شد الترهل بيانات مهمة تعكس الأداء الديناميكي الهوائي لكابلات الألياف الضوئية ADSS. يُعد الفهم الكامل لهذه البيانات وتطبيقها الصحيح أمرًا ضروريًا لتحسين جودة المشروع. عادةً ما توفر الشركات المصنعة ثلاثة أنواع من مقاييس شد الترهل في ظل ظروف ثابتة: ترهل التركيب الثابت (حيث يمثل ترهل التركيب نسبة مئوية ثابتة من طول الكابل)؛ وشد التركيب الثابت؛ وشد الحمل الثابت. توفر هذه الأنواع الثلاثة من مقاييس الشد أوصافًا محددة لأداء شد الترهل لكابلات الألياف الضوئية ADSS من زوايا مختلفة. يوضح هذا الجدول فقط خصائص الترهل والشد لكابلات الألياف الضوئية ADSS في ظل ظروف تشغيل معينة. وهو يختلف عن التطبيقات الهندسية الفعلية، ويجب أخذه على محمل الجد. تجدر الإشارة إلى أن طول الكابل في جدول الترهل والشد هو الطول الفعلي، وتحديدًا الطول الفعلي لجزء معزول، أي الطول عندما يكون هناك قسم شد واحد فقط. في التطبيقات الهندسية الفعلية، يجب تحديد الطول التمثيلي لقسم الشد هذا أولًا، ثم البحث عن بيانات الترهل والشد المقابلة للطول الذي له نفس القيمة أو قيمة مشابهة في جدول الترهل والشد. تذكر أن الانحناء في هذه الحالة هو انحناء مركب في الغالب. يتم تحديد الانحناء الأفقي والرأسي باستخدام زاوية انحراف الرياح. وبناءً على القيم النظرية للانحناء النموذجي، والشد النموذجي، والمسافة النموذجية، تُحسب البيانات الفعلية. في ظروف التحكم، يرتبط التحكم في حمل الرياح بالخصائص الميكانيكية لكابل الألياف الضوئية ADSS. ويحدث هذا عادةً في المسافات الطويلة (أكثر من 600 متر) والرياح التي تتجاوز سرعتها 30 مترًا في الثانية. كابل الألياف الضوئية ADSS أخف وزنًا من الموصل، وزاوية انحرافه بفعل الرياح أكبر من زاوية انحراف الموصل، مما يجعله أكثر عرضة للاستطالة. قد يؤدي ذلك إلى اصطدام كابل الألياف الضوئية ADSS بالموصل في حالة الرياح القوية. على الرغم من تعقيد حسابات التصميم، في حالة المسافات القصيرة، كما هو الحال عندما تكون المسافة النموذجية أقل من 100 متر، يُؤخذ انحناء الخط العلوي عادةً 0.5 متر. عندما يتراوح طول الامتداد التمثيلي بين 100 و120 مترًا، يكون انحناء خط النقل الهوائي 0.7 متر. يجب ألا تقل أدنى نقطة في انحناء كابل الألياف الضوئية ADSS عن أدنى نقطة في انحناء الموصل. في الإنشاءات الفعلية، في الامتدادات المتصلة لعمود الشد، غالبًا ما يُختار الامتداد الأوسط أو امتداد أكبر قريب منه، مع أقل فرق في ارتفاع نقطة التعليق، كامتداد للمراقبة. إذا كان عدد الامتدادات من 7 إلى 15، فيجب اختيار امتدادين للمراقبة عند كل طرف. تشمل طرق المراقبة الشائعة طريقة الأطوال المتساوية وطريقة الأطوال غير المتساوية لمراقبة الانحناء، ويمكن أيضًا استخدام طريقة قياس الشد لمراقبة الانحناء. الخلاصة: يُعد تصميم وإنشاء مشاريع كابلات الألياف الضوئية ADSS مشروعًا هندسيًا معقدًا، يشمل جوانب عديدة مثل الميكانيكا والأنظمة الكهربائية والظروف الجوية وكفاءة العاملين في مجال الإنشاء. ويتطلب ذلك نهجًا علميًا وأساليب عمل فعالة. مع التقدم المستمر لمشاريع شبكة معلومات الطاقة، سيتراكم حتماً... ومع تراكم المزيد والمزيد من الخبرة في مجال الإنشاء والصيانة اليومية، تم تطوير تطبيق كابلات الألياف الضوئية ADSS بشكل أكبر.