Hai chức năng cốt lõi của dây nối đất quang trong đường dây truyền tải điện là gì?

Ngoài dây: Cách OPGW bảo vệ và kết nối lưới

Trong những cảnh quan rộng lớn, im lặng trải dài giữa các thành phố của chúng ta, những chiếc lính gác cao chót vót của lưới điện mang nhiều không chỉ là sức mạnh. Strung dọc theo đỉnh của các tháp truyền điện áp cao này là một loại cáp độc đáo phục vụ mục đích quan trọng kép, quan trọng. Cáp này được gọi là Dây quang học , hoặc OPGW. Đối với các kỹ sư, nhà điều hành lưới điện và các chuyên gia viễn thông, OPGW là nền tảng của cơ sở hạ tầng hiện đại, đáng tin cậy. Nhưng đối với nhiều người, khả năng đầy đủ của nó vẫn là một bí ẩn.

Hàm Choặce #1: Khiên bảo vệ - Bảo vệ đường dây điện

Vai trò chính và truyền thống của dây được xâu chuỗi trên đỉnh tháp truyền là hoạt động như một dây khiên tĩnh or dây trái đất . Công việc của nó là bảo vệ các dây dẫn pha năng lượng (dây mang năng lượng) dưới đây khỏi lực phá hủy nhất trong tự nhiên: sét. OPGW là, đầu tiên và quan trọng nhất, là một dây mặt đất đặc biệt tốt.

Chức năng phụ 1A: Bảo vệ sét và bảo vệ

Vấn đề: Khi một cuộc đình công sét đánh trực tiếp vào một dây dẫn pha, nó sẽ tiêm một sự đột biến khổng lồ của dòng điện thường xuyên vượt quá 100.000 ampe, trong một phần nhỏ giây. Sự gia tăng này vượt quá khả năng vận hành của dòng, dẫn đến sự cố cách nhiệt thảm khốc, thiệt hại thiết bị và vấp phải bộ ngắt mạch, gây ra mất điện.

Làm thế nào OPGW giải quyết nó: Cáp OPGW được định vị chiến lược tại điểm cao nhất trên tháp, tạo thành một chiếc khiên của người dùng trên các dây dẫn pha. Nó được thiết kế để trở thành điểm tiếp xúc có khả năng nhất cho một cuộc tấn công sét.

Sự hấp dẫn có chủ ý: Do chiều cao và chức năng nối đất của nó, OPGW đánh chặn hiệu quả đột quỵ sét trước khi nó có thể đến các dây dẫn pha quan trọng bên dưới.

Đường dẫn hiện tại an toàn: Sau khi bị tấn công, các lớp bên ngoài kim loại mạnh mẽ của OPGW cung cấp đường dẫn thấp cho dòng sét đi dọc theo nhịp cáp.

Sự tan biến trên trái đất: Ở mỗi tháp truyền, OPGW được kết nối điện với cấu trúc tháp. Tháp được kết nối với một hệ thống nối đất, một mạng lưới các thanh và dây dẫn được chôn trong trái đất. Dòng sét khổng lồ được chuyển hướng an toàn xuống tháp và tiêu tan vô hại xuống đất.

Kết quả thực tế: Bằng cách hy sinh chính mình vào cuộc đình công, OPGW ngăn chặn năng lượng phá hủy Lightning Lightning tiếp cận các nhạc trưởng trực tiếp, do đó ngăn chặn các lỗi và duy trì sự liên tục của nguồn cung cấp. Thiết kế của nó đảm bảo nó có thể chịu được nhiều cuộc đình công như vậy mà không bị lỗi cơ học hoặc điện.

Chức năng phụ 1b: Cung cấp căn cứ và lỗi hiện tại

Vấn đề: Ngoài Lightning, các sự kiện khác có thể gây ra lỗi trên đường dây điện, chẳng hạn như một cây rơi trên một dây dẫn hoặc lỗi thiết bị. Khi một dây dẫn trực tiếp tiếp xúc với một vật thể căn cứ (như chính tòa tháp), nó sẽ tạo ra một lỗi trên mặt đất. Điều này dẫn đến một sự gia tăng lớn, mặc dù ít tức thời hơn, hiện tại được gọi là dòng lỗi. Dòng điện này phải được định tuyến an toàn xuống đất để cho phép rơle bảo vệ phát hiện lỗi và cô lập phần bị hư hỏng.

Làm thế nào OPGW giải quyết nó: OPGW tạo thành một đường dẫn điện liên tục, điện trở thấp dọc theo toàn bộ chiều dài của đường truyền, kết nối các hệ thống nối đất của mọi tòa tháp.

Tạo một tài liệu tham khảo mặt đất chung: Mạng lưới được kết nối này đảm bảo rằng tất cả các tòa tháp được giữ ở một tiềm năng trái đất tương tự, điều này rất quan trọng cho sự ổn định và hoạt động chính xác của các kế hoạch bảo vệ hệ thống điện của hệ thống điện.

Mang theo lỗi hiện tại: Trong một sự kiện lỗi, một phần đáng kể của dòng lỗi sẽ chảy qua OPGW và các cấu trúc tháp trở lại nguồn. OPGW được thiết kế đặc biệt với xếp hạng dòng ngắn mạch cụ thể (ví dụ: 50 ka trong 1 giây). Điều này có nghĩa là các lớp nhôm và thép của nó đủ đáng kể để mang dòng điện khổng lồ này trong khoảng thời gian ngắn cho đến khi bộ ngắt mạch đi, mà không làm tan chảy hoặc duy trì thiệt hại.

Kết quả thực tế: OPGW đảm bảo rằng trong các lỗi điện bên trong, dòng điện có đường dẫn an toàn, có thể dự đoán được. Điều này cho phép các thiết bị bảo vệ hoạt động nhanh chóng và có chọn lọc, giảm thiểu thiệt hại thiết bị và hạn chế mức độ và thời gian mất điện.

Chức năng cốt lõi #2: Hệ thống thần kinh kỹ thuật số - cho phép giao tiếp lưới thông minh

Mặc dù vai trò bảo vệ của nó là cơ bản, nhưng đây là chức năng thứ hai biến OPGW từ một dây đơn giản thành một tài sản chiến lược. Được bọc trong vỏ kim loại bảo vệ của nó là các sợi quang, biến cáp thành một liên kết viễn thông hiệu suất cao.

Chức năng phụ 2a: cấu trúc vật lý: cáp trong cáp

Để hiểu cách thức hoạt động của nó, bạn phải hiểu cách nó xây dựng. Một OPGW không phải là một sự pha trộn đơn giản của các vật liệu; Nó là một cấu trúc ống được thiết kế chính xác.

Lõi trung tâm: Ở trung tâm là một ống thép không gỉ hoặc nhôm. Bên trong ống kín này là các sợi quang, thường được bao quanh bởi một loại gel chặn nước để ngăn chặn sự xâm nhập của ẩm và cung cấp đệm cơ học.

Các lớp bên ngoài: Bao quanh ống trung tâm này là các lớp nhôm và dây thép. Các dây này được mắc kẹt xung quanh ống, cung cấp cho cáp cường độ cơ học chính, khả năng mang dòng điện và khả năng chống ăn mòn. Sự kết hợp cụ thể của nhôm (cho độ dẫn) và thép (cho sức mạnh) có thể được điều chỉnh theo yêu cầu của dự án.

Cấu trúc này là chìa khóa cho danh tính kép của nó: dây bên ngoài xử lý các nhiệm vụ điện và cơ học, trong khi ống bên trong cung cấp môi trường an toàn, ổn định và bị cô lập cho các sợi thủy tinh dễ vỡ.

Chức năng phụ 2b: Các ứng dụng quan trọng trong quản lý và kiểm soát lưới

Khả năng dữ liệu được cung cấp bởi các sợi quang là xương sống của lưới điện thông minh. Nó cho phép giám sát, bảo vệ và kiểm soát thời gian thực là không thể với các đường dây viễn thông cũ, cho thuê. Dưới đây là các ứng dụng quan trọng nhất:

1. Bảo vệ hệ thống điện:
Đây được cho là chức năng dữ liệu quan trọng nhất. Bảo vệ phi công của người Viking, hoặc người khác biệt hóa khác biệt Các sơ đồ yêu cầu giao tiếp tốc độ cực cao giữa hai đầu của đường truyền. Nếu một lỗi xảy ra ở giữa dòng, rơle ở cả hai đầu phải ngay lập tức so sánh dòng chảy vào và ra. Sử dụng liên kết sợi OPGW, họ có thể xác định tính bằng mili giây (thường là 1-2 chu kỳ) mà lỗi là giữa họ và đi cả hai người phá vỡ đồng thời. Nếu không có liên kết tốc độ cao này, các rơle sẽ hoạt động chậm hơn, gây ra sự xáo trộn hệ thống lớn hơn và thiệt hại thiết bị tiềm năng.

2. Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA):
SCADA là hệ thống thần kinh của trung tâm điều khiển lưới. Các sợi trong OPGW mang một lượng lớn dữ liệu thời gian thực từ hàng ngàn điểm trên lưới điện áp, dòng điện, dòng điện, trạng thái ngắt mạch và các vị trí chạm vào máy biến áp. Điều này cho phép các nhà khai thác nhìn thấy trạng thái của toàn bộ lưới trong thời gian thực và đưa ra các quyết định sáng suốt.

3. Giám sát và kiểm soát khu vực rộng (WAM):
Vượt ra ngoài SCADA, WAM sử dụng các đơn vị đo Phasor đồng bộ (PMU). Các thiết bị này, được đồng bộ hóa bởi GPS, cung cấp một ảnh chụp nhanh chính xác, được đóng dấu thời gian của mạng lưới sức khỏe của lưới điện 30-60 lần mỗi giây. Băng thông cao và độ trễ thấp của sợi OPGW là rất cần thiết để vận chuyển luồng dữ liệu lớn này. Điều này cho phép phát hiện ra các dao động lưới và sự không ổn định sẽ vô hình đối với SCADA thông thường, giúp ngăn ngừa mất điện phổ biến.

4. Giám sát tài sản và bảo trì dựa trên điều kiện:
Các sợi cũng có thể được sử dụng để theo dõi sức khỏe của cáp OPGW và chính đường truyền. Cảm biến nhiệt độ phân tán (DTS) và cảm biến âm thanh phân tán (DAS) sử dụng chính sợi làm cảm biến. DTS có thể phát hiện các điểm nóng tại các mối nối hoặc kết nối, trong khi DAS có thể phát hiện và định vị các rung động dây dẫn, phi nước đại hoặc thậm chí nhiễu tiềm năng như thác cây hoặc xây dựng trái phép gần bên phải.

5. Viễn thông cho các hoạt động tiện ích:
Ngoài kiểm soát hệ thống điện thuần túy, các sợi cung cấp một kênh liên lạc đáng tin cậy cho mọi thứ khác mà tiện ích cần: giao tiếp bằng giọng nói cho đội bảo trì, lưu lượng mạng dữ liệu của công ty và giám sát video cho bảo mật trạm biến áp.

Lợi thế hiệp đồng: Tại sao hai chức năng tốt hơn một chức năng

Thiên tài thực sự của OPGW nằm ở sức mạnh tổng hợp mạnh mẽ giữa hai chức năng cốt lõi của nó.

Sử dụng tối ưu các đường bên phải: Chạy một cáp quang riêng biệt trên tháp truyền yêu cầu thêm phần cứng, cân nhắc thiết kế và dễ bị hư hại từ các yếu tố hoặc động vật hoang dã. Bằng cách tích hợp sợi vào dây mặt đất, các tiện ích tối đa hóa việc sử dụng bên phải hiện tại, được bảo đảm của chúng mà không cần giấy phép bổ sung hoặc thu hồi đất.

Bảo mật và độ tin cậy của sợi vượt trội: OPGW cung cấp một con đường an toàn về thể chất và điện cho các sợi. Định vị ở đầu tháp, chúng phần lớn không thể tiếp cận và được bảo vệ khỏi thiệt hại do tai nạn, phá hoại và trộm cắp. Hơn nữa, vỏ kim loại mạnh mẽ cung cấp khả năng miễn dịch tuyệt vời cho nhiễu điện từ (EMI), rất nghiêm trọng trong môi trường điện áp cao. Điều này dẫn đến một liên kết giao tiếp với độ tin cậy và tính toàn vẹn dữ liệu vô song.

Hiệu quả kinh tế: Mặc dù chi phí ban đầu của OPGW cao hơn một dây mặt đất truyền thống, nhưng nó loại bỏ sự cần thiết phải xây dựng, cho thuê hoặc duy trì một cơ sở hạ tầng truyền thông riêng biệt. Chi phí gia tăng của người Viking khi thêm chức năng sợi là tối thiểu so với giá trị to lớn của mạng dữ liệu mà nó tạo ra. Đó là một trường hợp cổ điển của việc xây dựng thông minh hơn, không khó hơn.

Kết luận: Xương sống của một tương lai kiên cường và thông minh

Dây mặt đất quang học nhiều hơn một dây đơn giản; Nó là một thành phần đa chức năng, quan trọng của truyền tải năng lượng hiện đại. Chức năng cốt lõi đầu tiên của nó như là một Khiên bảo vệ là nền tảng, cung cấp khả năng phục hồi cần thiết để chống lại sự giận dữ của thiên nhiên và các lỗi hệ thống nội bộ. Chức năng cốt lõi thứ hai của nó như là một Hệ thống thần kinh kỹ thuật số là biến đổi, cung cấp xương sống dữ liệu có độ tin cậy cao, tốc độ cao, cho phép nhận thức tình huống, tự động hóa nhanh chóng và kiểm soát thông minh cần thiết cho lưới điện thế kỷ 21.

Bằng cách hiểu hai chức năng đan xen này, người ta có thể đánh giá cao lý do tại sao OPGW đã trở thành công nghệ được lựa chọn cho các tiện ích trên toàn thế giới. Đó là một ví dụ hoàn hảo về kỹ thuật thanh lịch: giải quyết hai thách thức cơ bản, bảo vệ và giao tiếp với một giải pháp duy nhất, hiệp đồng mạnh mẽ, đáng tin cậy và sẵn sàng cho tương lai.