ADSS và OPGW: So sánh hai giải pháp cáp quang chính cho mạng trên không

Mạng cáp quang trên cao phụ thuộc vào các loại cáp có thể chịu được thời tiết khắc nghiệt, tải trọng cơ học cao và các thách thức điện từ của môi trường đường dây điện. Hai loại cáp đã nổi lên như những giải pháp vượt trội: Cáp QUẢNG CÁO (Tự hỗ trợ toàn điện môi) và OPGW (Dây nối đất quang) . Mặc dù cả hai đều cung cấp thông tin liên lạc cáp quang tốc độ cao dọc theo các hành lang điện trên cao nhưng chúng được thiết kế cho các điều kiện và loại dự án khác nhau về cơ bản. Hiểu sự khác biệt của họ là điều cần thiết trước khi quyết định thực hiện một trong hai giải pháp.

Cáp ADSS và OPGW là gì?

Tất cả cáp tự hỗ trợ điện môi (ADSS) là cáp quang hoàn toàn phi kim loại được thiết kế để nối giữa các cột tiện ích hoặc tháp truyền tải mà không cần thêm dây dẫn hoặc cấu trúc hỗ trợ. Việc không có kim loại trong cấu trúc của nó giúp nó không bị nhiễu điện, đó là lý do tại sao nó có thể được lắp đặt an toàn ở gần các dây dẫn điện đang mang điện.

Dây nối đất quang (OPGW) là một loại cáp lai thực hiện đồng thời hai chức năng: nó hoạt động như dây nối đất/lá chắn trên đường dây truyền tải điện áp cao trong khi chứa các sợi quang để truyền dữ liệu. Nó thay thế về mặt vật lý dây tĩnh truyền thống trên đỉnh tháp truyền tải, tích hợp khả năng nối đất và truyền dẫn cáp quang vào một cáp duy nhất.

Cả hai loại cáp đều tận dụng cơ sở hạ tầng đường dây điện hiện có, loại bỏ nhu cầu xây dựng các tháp truyền thông chuyên dụng và giảm chi phí xây dựng đáng kể so với việc triển khai cáp quang trên không truyền thống. Bất chấp lợi thế chung này, cấu trúc bên trong, yêu cầu lắp đặt và trường hợp sử dụng tối ưu của chúng khác nhau đáng kể.

Sự khác biệt về cấu trúc: Chúng được xây dựng như thế nào

Kiến trúc bên trong của ADSS và OPGW phản ánh triết lý thiết kế rất khác nhau của chúng.

Cáp ADSS được xây dựng xung quanh một bộ phận chịu lực trung tâm—thường là một thanh sợi thủy tinh—được bao quanh bởi các ống đệm lỏng lẻo, mỗi ống chứa nhiều sợi quang được nhúng trong gel. Sợi aramid (chẳng hạn như Kevlar) bọc lõi làm thành phần chịu tải chính, cung cấp độ bền kéo cần thiết cho các nhịp dài trên không. Lớp áo khoác ngoài bằng nhựa HDPE hoặc AT (chống bám vết) hoàn thiện cấu trúc. Không có kim loại ở bất cứ đâu trong cáp. Thiết kế ADSS có hai cấu hình chính: ống trung tâm (thích hợp cho các nhịp ngắn hơn tới khoảng 500 m) và bị mắc kẹt theo lớp (ưu tiên cho các nhịp dài hơn tới 1.500 m trở lên).

Ngược lại, cáp OPGW tích hợp kim loại và sợi theo cách sắp xếp đồng tâm. Các sợi quang được đặt trong một hoặc nhiều ống thép không gỉ hoặc nhôm được đặt ở hoặc gần tâm cáp. Các lớp xung quanh bao gồm các dây thép mạ nhôm (ACS) hoặc dây hợp kim nhôm cung cấp cả độ bền cơ học để xử lý các nhịp đường dây truyền tải dài và độ dẫn điện cần thiết để truyền dòng điện sự cố xuống đất một cách an toàn. Mặt cắt được thiết kế chính xác giúp cân bằng hiệu suất điện, tính chất cơ học và độ ổn định nhiệt của cáp trong điều kiện lỗi.

Hiệu suất điện và an toàn

Hoạt động về điện là một trong những điểm khác biệt quan trọng nhất giữa hai loại cáp.

Vì ADSS không chứa các thành phần dẫn điện nên nó không mang điện thế và không gây nguy cơ điện giật cho đội bảo trì. Nó hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi các trường điện từ được tạo ra bởi các dây dẫn điện gần đó. Tuy nhiên, trong môi trường điện áp rất cao (thường trên 110 kV), điện trường cảm ứng có thể gây ra vết bám trên bề mặt vỏ ngoài theo thời gian. Cáp được lắp đặt trong những môi trường như vậy đòi hỏi phải có công thức đặc biệt Vỏ bọc AT (chống theo dõi) để chống lại sự suy thoái này.

OPGW, là cáp kim loại, phải được nối và nối đất đúng cách ở mỗi tháp. Nó cung cấp khả năng chống sét trực tiếp bằng cách chặn các tia sét và dẫn dòng điện sự cố đến đất một cách an toàn, che chắn các dây dẫn pha bên dưới. Chức năng nối đất này là lý do OPGW được lắp đặt ở trên cùng của tháp truyền tải. Cấu trúc kim loại của nó có nghĩa là nó phải luôn được ngắt điện và nối đất trước khi bắt đầu bất kỳ công việc bảo trì nào, khiến việc lắp đặt đường dây trực tiếp không thể thực hiện được nếu không có thiết bị và quy trình chuyên dụng.

Phương pháp và điều kiện cài đặt

Các điều kiện mà mỗi cáp có thể được lắp đặt thể hiện một trong những khác biệt thực tế quan trọng nhất đối với người lập kế hoạch dự án.

Cáp ADSS được gắn vào bên cạnh các tháp truyền tải hoặc cột phân phối hiện có bằng cách sử dụng phần cứng chuyên dụng như kẹp treo và kẹp căng. Bởi vì nó không mang theo năng lượng điện nên nó có thể được lắp đặt trên một đường dây có điện mà không bị cúp điện —một lợi thế lớn cho các tiện ích không có khả năng chi trả cho thời gian ngừng hoạt động. Đội lắp đặt xâu chuỗi nó giữa các cực giống như bất kỳ loại cáp truyền tin tự hỗ trợ nào. Trọng lượng nhẹ của nó làm giảm tải trọng kết cấu đặt lên các tòa tháp, đây là yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi bổ sung cáp vào cơ sở hạ tầng cũ kỹ.

Việc cài đặt OPGW phức tạp hơn. Vì nó thay thế dây nối đất trên không hiện có nên dây nối đất cũ phải được tháo ra khi OPGW mới được kéo vào—một hoạt động yêu cầu ngắt điện và nối đất đường dây truyền tải hoặc được tiến hành bằng các kỹ thuật đường dây trực tiếp chuyên dụng. Điều này làm cho OPGW trở thành sự lựa chọn tự nhiên cho xây dựng đường truyền mới , nơi hiện tại không có dây nối đất và không cần cúp điện. Việc trang bị thêm OPGW cho đường dây đang mang điện hiện có là một thách thức về mặt hậu cần và tốn kém hơn đáng kể.

Ứng dụng điển hình

Mỗi loại cáp được căn chỉnh phù hợp với một tập hợp các kịch bản dự án và ngành nghề riêng biệt.

Cáp ADSS được triển khai rộng rãi bởi các nhà khai thác viễn thông, các công ty phân phối điện và nhà khai thác mạng riêng trên nhiều môi trường. Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Đường dây phân phối điện áp từ 10 kV đến 110 kV
• Triển khai mạng truy cập băng thông rộng và FTTx
• Giao thông hành lang đường sắt và giao thông
• Xương sống của nhà máy ngoài trời dành cho doanh nghiệp và khuôn viên trường
• Hạ tầng mạng CATV và CCTV
• Kết nối nông thôn đường dài nơi việc xây dựng tòa tháp mới là không thực tế

OPGW chủ yếu được sử dụng bởi các công ty điện lực trên hệ thống truyền tải điện áp cao và điện áp cực cao. Các ứng dụng của nó bao gồm:

• Các dự án đường dây truyền tải mới 110 kV, 220 kV, 500 kV và siêu cao áp
• Chuyển tiếp bảo vệ và truyền thông hệ thống SCADA trên lưới điện
• Ứng dụng giám sát và điều khiển lưới điện thông minh
• Thay thế dây nối đất cũ trên đường dây cao thế hiện có trong thời gian ngừng hoạt động theo lịch trình
• Mạng đường trục truyền thông riêng giữa các tiện ích

Cân nhắc về chi phí và bảo trì

So sánh chi phí giữa ADSS và OPGW phải tính đến cả yếu tố đầu tư ban đầu và hoạt động dài hạn.

Cáp ADSS thường có một chi phí vật liệu ban đầu thấp hơn hơn OPGW. Cấu trúc hoàn toàn điện môi của nó không sử dụng kim loại quý và việc lắp đặt không yêu cầu mất điện, giúp giảm đáng kể chi phí liên quan đến dự án. Việc bảo trì tương đối đơn giản—kiểm tra trực quan và kiểm tra phần cứng thường có thể được thực hiện mà không cần ngắt điện đường dây.

OPGW đòi hỏi chi phí ban đầu cao hơn do tính phức tạp của cấu trúc quang-kim loại lai và nhu cầu loại bỏ cũng như thay thế dây nối đất hiện có trong quá trình lắp đặt. Tuy nhiên, đối với các dự án đường dây truyền tải mới, OPGW mang lại giá trị hấp dẫn vì một sợi cáp duy nhất đồng thời đáp ứng được chức năng nối đất bắt buộc và chức năng liên lạc, thay thế hai hệ thống riêng biệt. Trong suốt vòng đời của dự án truyền tải điện áp cao, hiệu suất đạt được với mục đích kép này có thể bù đắp cho khoản đầu tư ban đầu cao hơn.

Việc bảo trì OPGW đòi hỏi sự cẩn thận nhiều hơn. Bất kỳ công việc sửa chữa nào trên cáp đều cần có các quy trình nối đất và việc nối sợi tại hiện trường phải tính đến các thành phần kim loại của cáp. Việc đóng mối nối và phần cứng phải được đánh giá phù hợp với môi trường điện của tháp truyền tải.

Cách chọn giữa ADSS và OPGW

Sự lựa chọn đúng đắn chủ yếu phụ thuộc vào ba yếu tố: cấp điện áp của đường dây, dự án là công trình mới hay dự án cải tạo và cáp có phải phục vụ chức năng nối đất hay không. Bảng dưới đây tóm tắt các điểm quyết định quan trọng.

Theo nguyên tắc chung: chọn OPGW khi xây dựng mới cơ sở hạ tầng truyền tải điện cao thế dù sao cũng cần có dây nối đất và cáp đa năng sẽ mang lại tổng giá trị tốt nhất. Chọn ADSS khi nâng cấp hoặc bổ sung dung lượng liên lạc cho đường dây đang mang điện hiện có , đặc biệt là ở các điện áp phân phối, nơi mà việc mất điện là không thực tế và không mong muốn thay đổi cấu trúc của các tòa tháp.

Đối với các dự án trải rộng trên cả hai kịch bản—chẳng hạn như một công ty điện lực mở rộng đường trục cáp quang trên cơ sở hạ tầng hỗn hợp mới và cũ—một cách tiếp cận kết hợp sử dụng OPGW trên các phân đoạn điện áp cao mới và ADSS trên các phân đoạn phân phối hiện có là một phương pháp đã được thiết lập tốt. Để khám phá cấu hình sản phẩm cụ thể cho từng loại cáp, hãy truy cập Trang sản phẩm OPGW hoặc liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi để có đề xuất dành riêng cho dự án.