Cos'è un cavo ottico ADSS e qual è la sua funzione?

Il cavo ottico ADSS ha una struttura diversa dai conduttori aerei. La sua resistenza alla trazione è dovuta alla fune in fibra aramidica. Il modulo elastico della fune in fibra aramidica è più della metà di quello dell'acciaio e il suo coefficiente di dilatazione termica è una frazione di quello dell'acciaio. Ciò rende l'abbassamento del cavo ottico ADSS più sensibile alle variazioni del carico esterno. In condizioni di formazione di ghiaccio, l'allungamento del cavo ottico ADSS può raggiungere lo 0,6%, mentre quello dei conduttori è solo dello 0,1%. L'abbassamento è relativamente insensibile alle variazioni di temperatura, rimanendo sostanzialmente invariato al variare della temperatura. In presenza di vento forte, il suo angolo di deflessione è molto ampio, raggiungendo gli 80° a una velocità del vento di 30 m/s, mentre l'angolo di deflessione dei conduttori è solo circa la metà di quello del cavo ottico.

Ha una forte capacità di resistere a condizioni meteorologiche estreme (vento forte, gelo, ecc.).

La guaina esterna del cavo ottico ADSS è realizzata in materiale AT o PE. Quando opera in un campo elettrico intenso, è soggetta a corrosione elettrolitica. Per ulteriori informazioni, visitare la pagina: Power Transmission and Distribution Equipment Network.

Il cavo ottico ADSS è soggetto a vibrazioni dovute al vento. Venti laterali uniformi e stabili che soffiano verso il cavo ottico possono causare vibrazioni, con conseguenti danni da fatica nei punti di ancoraggio.

I cavi ottici ADSS possiedono un certo grado di resistenza alla compressione e possono sopportare la notevole forza di serraggio dei morsetti di tensione.

Strutture rappresentative dei cavi ottici ADSS
I. Strutture rappresentative

Attualmente, sia a livello nazionale che internazionale, sono diffusi due tipi principali di cavi ottici ADSS.

1. Struttura del tubo centrale:

La fibra ottica, con una certa lunghezza in eccesso, viene inserita in un tubo di PBT (o altro materiale idoneo) riempito con grasso idrorepellente. Attorno ad essa viene avvolto un filato appropriato in base alla resistenza alla trazione richiesta, e successivamente viene estrusa una guaina in PE (≤12 kV di resistenza al campo elettrico) o AT (≤20 kV di resistenza al campo elettrico).

La struttura del tubo centrale è facile da realizzare con un diametro ridotto, con conseguente minore formazione di ghiaccio e carico del vento; è anche relativamente leggera, ma la lunghezza in eccesso delle fibre è limitata.

2. Struttura a filamenti:

I tubi liberi in fibra ottica vengono avvolti con un passo specifico su un elemento di rinforzo centrale (solitamente in FRP), seguito dall'estrusione di una guaina interna (questo passaggio può essere omesso per basse tensioni e brevi campate). Successivamente, un filato filato adatto viene avvolto attorno al tubo interno in base alla resistenza alla trazione richiesta e, infine, viene estrusa una guaina in PE o AT. L'anima del cavo può essere riempita di grasso, ma quando l'ADSS opera su grandi campate con un significativo abbassamento, l'anima del cavo tende a "scivolare" a causa della bassa resistenza del grasso e il passo dei tubi liberi può facilmente variare. Questo problema può essere superato utilizzando metodi appropriati per fissare i tubi liberi all'elemento di rinforzo centrale e a un'anima asciutta, ma ciò presenta alcune sfide tecnologiche.

La struttura a trefoli consente di ottenere facilmente una lunghezza in eccesso di fibra sicura, nonostante il diametro e il peso siano relativamente maggiori, risultando quindi vantaggiosa per applicazioni su campate medio-grandi.

Principali parametri tecnici del cavo ottico ADSS
Il cavo ottico ADSS opera in una configurazione aerea a lunga campata e con due punti di supporto (tipicamente centinaia di metri, anche oltre 1 chilometro), completamente diversa dal concetto tradizionale di "aereo" (il programma di ganci per linee aeree di sospensione negli standard postali e di telecomunicazione prevede in media un punto di supporto per il cavo ottico ogni 0,4 metri). Pertanto, i parametri principali del cavo ottico ADSS sono conformi alle normative per le linee elettriche aeree.

1. Tensione massima ammissibile (MAT/MOTS)

Questo si riferisce alla tensione a cui è sottoposto il cavo ottico sotto il carico totale teoricamente calcolato in condizioni meteorologiche di progetto. Sotto questa tensione, la deformazione della fibra dovrebbe essere ≤0,05% (allungata) e ≤0,1% (tubo centrale) senza ulteriore attenuazione. In termini più semplici, la lunghezza in eccesso della fibra viene semplicemente "consumata" a questo valore di controllo. Sulla base di questo parametro, delle condizioni meteorologiche e dell'abbassamento controllato, è possibile calcolare la campata ammissibile del cavo ottico in queste condizioni. Pertanto, il MAT (Meteorological Assessment Time) è una base importante per i calcoli di abbassamento-tensione-campata e anche un'importante prova che caratterizza le caratteristiche di sollecitazione-deformazione del cavo ottico ADSS.

2. Resistenza alla trazione nominale (UTS/RTS)

Conosciuta anche come resistenza a trazione ultima o forza di rottura, si riferisce al valore calcolato della somma delle resistenze della sezione trasversale portante (considerando principalmente la Cavo in fibra ottica). La forza di rottura effettiva deve essere ≥95% del valore calcolato (la rottura di qualsiasi componente del cavo ottico è considerata una rottura del cavo). Questo parametro non è opzionale; molti valori di controllo sono correlati ad esso (ad esempio, resistenza della torre, raccordi di tensione, misure di smorzamento delle vibrazioni, ecc.). Per i professionisti dei cavi ottici, se il rapporto RTS/MAT (equivalente al fattore di sicurezza K delle linee aeree) non è appropriato, anche se molti Cavo in fibra ottica Se utilizzato, l'intervallo di deformazione delle fibre disponibile è molto ristretto, con conseguente scarso rapporto prestazioni economiche/tecniche. Pertanto, l'autore suggerisce che i professionisti del settore prestino attenzione a questo parametro. Tipicamente, il MAT è approssimativamente equivalente al 40% dell'RTS.

3. Stress medio annuo (EDS)

Talvolta chiamata sollecitazione media giornaliera, si riferisce alla tensione sul cavo ottico sotto carichi calcolati teoricamente in assenza di vento, ghiaccio e con temperatura media annua. Può essere considerata come la tensione (sollecitazione) media dell'ADSS durante il funzionamento a lungo termine. L'EDS è tipicamente pari al (16~25)% RTS. Sotto questa tensione, la fibra ottica non dovrebbe presentare deformazioni né attenuazione aggiuntiva, indicando un'elevata stabilità. L'EDS è anche un parametro di invecchiamento da fatica del cavo ottico, che determina la progettazione dello smorzamento delle vibrazioni del cavo.

4. Tensione di esercizio ultima (UES)

Conosciuta anche come Tensione Operativa Speciale (UES), si riferisce alla tensione massima che il cavo ottico può sopportare durante la sua vita utile, potenzialmente superando il suo carico di progetto. Significa che il cavo può sopportare un sovraccarico a breve termine e che la fibra ottica può resistere a sollecitazioni entro un intervallo consentito limitato. In genere, l'UES dovrebbe essere > 60% RTS. A questa tensione, se la deformazione della fibra è

III. Raccordi e cavi ottici

Con il termine "accessori" si intendono i componenti hardware utilizzati per l'installazione dei cavi in ​​fibra ottica.

1. Morsetto di tensione

Sebbene venga chiamato "morsetto", si preferisce un tipo a filo pre-attorcigliato a spirale (tranne che per applicazioni a bassa tensione e di breve lunghezza). A volte viene anche chiamato raccordo "terminale" o "di estremità fissa". La configurazione si basa sul diametro esterno e sul RTS del cavo ottico, richiedendo generalmente una forza di presa ≥95% RTS. Se necessario, è opportuno eseguire un test di compatibilità con il cavo ottico.

2. Morsetto di sospensione

Si preferisce anche un tipo di filo pre-attorcigliato a spirale (tranne che per applicazioni a bassa tensione e campate corte). Talvolta chiamato raccordo "di fascia media" o "per estremità di sospensione". Generalmente, è richiesta una forza di presa ≥(10-20)% RTS.

3. Ammortizzatore di vibrazioni

I cavi ottici ADSS utilizzano spesso smorzatori a spirale (SVD). Se EDS ≤ 16% RTS, lo smorzamento delle vibrazioni non è necessario. Quando EDS è compreso tra (16 e 25)% RTS, sono necessarie misure di smorzamento delle vibrazioni. Se il cavo ottico è installato in un'area con vibrazioni frequenti, il metodo di smorzamento delle vibrazioni deve essere determinato mediante test, se necessario.

Applicazione del cavo ottico ADSS nelle reti di comunicazione per l'energia.

Abstract: La progettazione e la costruzione di cavi ottici ADSS rappresentano un progetto di ingegneria di sistema complesso. Questo articolo analizza le caratteristiche strutturali, la durata di vita, i principi di selezione del punto di sospensione, la configurazione dell'avvolgimento del cavo e l'interpretazione delle tabelle di tensione di flessione dei cavi ottici ADSS, fornendo una comprensione più approfondita della loro applicazione in ambienti specifici.

Introduzione

Negli ultimi anni, la costruzione delle reti di comunicazione dei sistemi di alimentazione si è basata principalmente sui cavi ottici ADSS. Il cavo ottico ADSS, acronimo di All Dielectric Self-Supporting Optical Cable (cavo ottico autoportante interamente dielettrico), utilizza uno speciale sistema di messa a terra. La lunghezza minima di posa è generalmente non inferiore a 7 metri. Nella definizione della configurazione delle bobine di cavo, è opportuno semplificare la differenza di lunghezza per ridurre il numero di tipologie di cavi ottici, diminuendo così il numero di componenti (come i vari accessori di sospensione) e facilitando l'installazione.

6. Requisiti di base per la costruzione di cavi ottici ADSS

(1) La costruzione del cavo ottico ADSS viene solitamente effettuata su tralicci di linea sotto tensione. Durante la costruzione devono essere utilizzati funi isolate senza fine, cinture di sicurezza isolate e utensili isolati. La forza del vento non deve superare il livello 5. Deve essere mantenuta una distanza di sicurezza dalle linee di diversi livelli di tensione: superiore a 1,0 m per 35 kV, superiore a 1,5 m per 110 kV e superiore a 3,0 m per 220 kV.

(2) Perché il Nucleo in fibra è estremamente fragile, la tensione e la pressione laterale durante la costruzione non devono essere eccessive.

(3) Durante la costruzione, il cavo ottico non deve sfregare o urtare contro il terreno, gli edifici, le torri, i bordi delle bobine di cavo o altri oggetti.

(4) Il raggio di curvatura del cavo ottico è limitato. Generalmente, il raggio di curvatura durante il funzionamento è ≥D, dove D è il diametro del cavo ottico. Durante la costruzione, il raggio di curvatura è ≥ 30 mm. D;

(5) Attorcigliare il cavo ottico lo danneggerà; l'attorcigliamento longitudinale è severamente vietato.

(6) Il Nucleo in fibra Il cavo ottico è soggetto a rottura se umido o infiltrato dall'acqua; le estremità del cavo ottico devono essere sigillate con nastro impermeabile durante l'installazione.

(7) Il diametro esterno del cavo ottico corrisponde alla campata rappresentativa; la bobina del cavo non deve essere regolata arbitrariamente durante la costruzione. Anche i raccordi corrispondono al diametro esterno del cavo ottico e non devono essere utilizzati in modo improprio.

(8) Dopo il completamento di ogni bobina di cavo ottico, di solito si riserva una lunghezza sufficiente di cavo libero per la sospensione e la giunzione ai pali e per l'installazione dei telai di distribuzione della fibra ottica nelle sottostazioni.

7. Informazioni sui misuratori di tensione di abbassamento I misuratori di tensione di abbassamento forniscono dati importanti che riflettono le prestazioni aerodinamiche dei cavi ottici ADSS. Una comprensione completa e una corretta applicazione di questi dati sono essenziali per migliorare la qualità del progetto. I produttori in genere forniscono tre tipi di misuratori di tensione di abbassamento in condizioni costanti: abbassamento di installazione costante (l'abbassamento di installazione è una percentuale fissa della campata); tensione di installazione costante; e tensione di carico costante. Questi tre tipi di misuratori di tensione forniscono descrizioni specifiche delle prestazioni di tensione di abbassamento dei cavi ottici ADSS da diverse prospettive. Questa tabella illustra solo le caratteristiche di abbassamento e tensione dei cavi ottici ADSS in determinate condizioni operative. Differisce dalle applicazioni ingegneristiche reali e deve essere presa sul serio. Si noti che la campata nella tabella di abbassamento e tensione è la campata effettiva, nello specifico la campata effettiva di una campata isolata, ovvero la campata quando è presente una sola sezione di tensione. Nell'ingegneria reale, è necessario determinare prima la campata rappresentativa per quella sezione di tensione e quindi trovare i dati di abbassamento e tensione corrispondenti alla campata con lo stesso valore o un valore simile nella tabella di abbassamento e tensione. Ricordiamo che in questo caso l'abbassamento è generalmente un abbassamento composito. Gli abbassamenti orizzontale e verticale vengono determinati utilizzando l'angolo di deflessione del vento. Sulla base dei valori teorici dell'abbassamento rappresentativo, della tensione rappresentativa e della campata rappresentativa, vengono calcolati i dati effettivi. In condizioni di controllo, il controllo del carico del vento è correlato alle proprietà meccaniche del cavo ottico ADSS. Si verifica tipicamente in campate lunghe (oltre 600 m) e con venti superiori a 30 m/s. Il cavo ottico ADSS è più leggero del conduttore e il suo angolo di deflessione del vento è maggiore di quello del conduttore, il che lo rende più soggetto ad allungamento. Ciò potrebbe potenzialmente causare la collisione del cavo ottico ADSS con il conduttore in presenza di vento forte. Sebbene i calcoli di progetto siano complessi, nel caso di campate ridotte, ad esempio quando la campata rappresentativa è inferiore a 100 m, l'abbassamento della linea aerea viene solitamente considerato pari a 0,5 m; quando la campata rappresentativa è compresa tra 100 m e 120 m, l'abbassamento della linea aerea è di 0,7 m. Il punto più basso dell'abbassamento del cavo ottico ADSS non deve essere inferiore al punto più basso dell'abbassamento del conduttore. Nella costruzione effettiva, nelle campate continue del palo di tensione, la campata centrale o una campata più ampia vicina alla campata centrale con la minima differenza di altezza del punto di sospensione viene spesso scelta come campata di osservazione. Se il numero di campate è compreso tra 7 e 15, è necessario selezionare due campate di osservazione a ciascuna estremità. I ​​metodi di osservazione comuni includono il metodo a lunghezza uguale e il metodo a lunghezza disuguale per osservare l'abbassamento, e può essere utilizzato anche il metodo di misurazione della tensione per osservare l'abbassamento. Conclusione: la progettazione e la costruzione di progetti di cavi ottici ADSS è un progetto di ingegneria di sistema complesso, che coinvolge molti aspetti come la meccanica, i sistemi elettrici, le condizioni meteorologiche e la qualità del personale di costruzione. Richiede sia un approccio scientifico che metodi di lavoro efficaci. Con il continuo progresso dei progetti di reti di informazione elettrica, si accumulerà inevitabilmente... Con l'accumulo di sempre più esperienza di costruzione e manutenzione quotidiana, l'applicazione dei cavi ottici ADSS si è ulteriormente sviluppata.