Dây quang học (OPGW) là gì? - Hướng dẫn đầy đủ

Dây quang học (OPGW) là một thành phần quan trọng trong các hệ thống truyền tải điện hiện đại kết hợp các chức năng của nền tảng và giao tiếp. Hướng dẫn toàn diện này giải thích tất cả mọi thứ bạn cần biết về công nghệ OPGW, các ứng dụng và lợi ích của nó cho các tiện ích năng lượng và mạng viễn thông.

Hiểu dây mặt đất quang học

OPGW là một cáp mục đích kép đóng vai trò là dây nối đất cho các đường truyền năng lượng điện và môi trường giao tiếp thông qua các sợi quang nhúng. Nó thay thế dây tĩnh/khiên truyền thống trong các đường truyền trên cao trong khi thêm các khả năng giao tiếp sợi quang.

Cáp OPGW điển hình bao gồm:

• Các lớp hợp kim nhôm hoặc nhôm bên ngoài cho độ dẫn điện
• Ống thép không gỉ hoặc nhôm có chứa sợi quang
• Dây thép cường độ cao để hỗ trợ cơ học
• Nhiều sợi quang (thường là 12-144) để truyền dữ liệu

Cách OPGW hoạt động trong các hệ thống điện

OPGW thực hiện hai chức năng chính trong mạng truyền tải điện:

1. Bảo vệ sét: Được lắp đặt ở đầu tháp truyền, OPGW cung cấp một lá chắn chống lại các cuộc đình công sét, bảo vệ các dây dẫn pha khỏi các cú đánh trực tiếp.
2. Lỗi mang theo hiện tại: Trong các lỗi hệ thống, OPGW tiến hành một cách an toàn các dòng lỗi xuống đất.
3. Giao tiếp dữ liệu: Các sợi quang nhúng cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao cho các hệ thống SCADA, chuyển tiếp bảo vệ và dịch vụ viễn thông.

Các loại xây dựng OPGW

Có một số cấu hình thiết kế OPGW có sẵn:

Ưu điểm chính của OPGW

OPGW cung cấp nhiều lợi ích cho các nhà cung cấp năng lượng và cung cấp truyền thông:

Tăng cường bảo vệ hệ thống

Việc xây dựng mạnh mẽ OPGW cung cấp bảo vệ sét vượt trội so với dây mặt đất thông thường. Các thành phần kim loại đảm bảo sự dẫn điện của lỗi đáng tin cậy trong khi bảo vệ các dây dẫn pha khỏi các cuộc đình công trực tiếp.

Cơ sở hạ tầng truyền thông đáng tin cậy

OPGW tạo ra một kênh truyền thông an toàn miễn dịch với nhiễu điện từ (EMI), điều này rất quan trọng đối với:

• Tín hiệu rơle bảo vệ
• Truyền thông hệ thống SCADA
• Tự động hóa trạm biến áp
• Đề án Teleprotection

Giải pháp hiệu quả chi phí

Bằng cách kết hợp các chức năng nối đất và giao tiếp trong một cáp duy nhất, OPGW sẽ loại bỏ sự cần thiết của cơ sở hạ tầng truyền thông riêng biệt. Điều này dẫn đến tiết kiệm chi phí đáng kể trong:

• Chi phí cài đặt
• Mua lại bên phải
• Hoạt động bảo trì

Thông số kỹ thuật OPGW

Khi chọn OPGW cho một dự án, các kỹ sư phải xem xét một số thông số kỹ thuật:

Đặc điểm điện

• Kháng DC: Thông thường 0,05-0,5 ohm/km tùy thuộc vào hàm lượng nhôm
• Khả năng ngắn mạch: Được tính toán dựa trên cường độ và thời lượng hiện tại lỗi
• Khớp nối cảm ứng: Ảnh hưởng đến hiệu suất giao tiếp trong các mạch song song

Tính chất cơ học

• Phá vỡ tải: Dao động từ 30 kN đến 200 kN dựa trên thiết kế
• Cân nặng: Thông thường 200-1000 kg/km tùy thuộc vào kích thước và vật liệu
• Đường kính: Thường là 8-20 mm
• Căng thẳng tối đa: Được thiết kế để phù hợp với các yêu cầu tải tháp

Thông số sợi quang

• Số lượng sợi: Thông thường 12-144 sợi
• Loại sợi: Thông thường G.652.d Sợi đơn chế độ
• Suy giảm: ≤ 0,22 dB/km ở 1310nm, ≤ 0,36 dB/km ở 1550nm
• Phạm vi nhiệt độ: -40 ° C đến 80 ° C hoạt động

Cài đặt cài đặt OPGW

Cài đặt thích hợp là rất quan trọng cho hiệu suất OPGW và tuổi thọ. Các yếu tố chính bao gồm:

Quá trình xâu chuỗi

Cài đặt OPGW tuân theo các quy trình tương tự như dây nối đất thông thường nhưng với các biện pháp phòng ngừa bổ sung:

• Sử dụng thiết bị căng thích hợp để tránh vượt quá tải trọng tối đa
• Duy trì bán kính uốn tối thiểu (thường là đường kính cáp 30 ×)
• Sử dụng các khối chuỗi thích hợp với các mảnh ghép phi kim loại
• Giám sát tính toàn vẹn của sợi trong quá trình cài đặt với thử nghiệm OTDR

Tính toán độ căng và căng thẳng

Tính toán căng thẳng chính xác là điều cần thiết cho:

• Đảm bảo giải phóng mặt bằng thích hợp cho các dây dẫn pha
• Ngăn chặn quá tải Tháp
• Duy trì hiệu suất của chất xơ trên các biến thể nhiệt độ

Kết nối và chấm dứt

Phải đặc biệt chú ý đến các kết nối OPGW:

• Sử dụng các phụ kiện ngõ cụ thể phù hợp với thiết kế OPGW
• Cài đặt giảm chấn rung ở các khu vực dễ bị rung động Aeilian
• Cống đúng cách OPGW tại mỗi tòa tháp
• Đóng dấu các đóng cửa sợi để ngăn chặn độ ẩm xâm nhập

Bảo trì và kiểm tra OPGW

Bảo trì thường xuyên đảm bảo hiệu suất OPGW dài hạn:

Kiểm tra trực quan

Kiểm tra hình ảnh định kỳ nên kiểm tra:

• Điều kiện phần cứng (kẹp, giảm chấn, miếng đệm)
• Dấu hiệu ăn mòn trên các thành phần kim loại
• Thiệt hại từ các yếu tố bên ngoài (chim, vật rơi)
• Các biến thể SAG có thể chỉ ra các vấn đề căng thẳng

Kiểm tra sợi quang

Kiểm tra sợi thông thường bao gồm:

• Kiểm tra OTDR: Các biện pháp suy giảm sợi và định vị lỗi
• Kiểm tra tổn thất chèn: Xác minh tổn thất liên kết từ đầu đến cuối
• Phân tán màu sắc: Quan trọng đối với các hệ thống tốc độ cao

Thử nghiệm điện

• Kiểm tra tính liên tục của đường dẫn điện
• Các phép đo điện trở mặt đất
• Đánh giá tiềm năng ăn mòn

OPGW so với các giải pháp thay thế

Hiểu cách OPGW so sánh với các giải pháp giao tiếp khác giúp đưa ra quyết định sáng suốt:

OPGW so với ADSS (tự hỗ trợ toàn điện tử)

• ADSS không cung cấp chức năng nối đất
• ADSS yêu cầu các điểm đính kèm riêng biệt trên các tòa tháp
• OPGW cung cấp bảo vệ sét tốt hơn
• ADS có thể thích hợp hơn trong các hệ thống phân phối điện áp thấp hơn

OPGW so với sợi ngầm

• OPGW sử dụng cơ sở hạ tầng truyền tải hiện có
• Sợi dưới lòng đất có chi phí lắp đặt cao hơn
• OPGW dễ bị tổn thương hơn trước các sự kiện thời tiết
• Underground cung cấp nhiều sự linh hoạt định tuyến hơn

OPGW so với giao tiếp không dây

• OPGW cung cấp công suất băng thông cao hơn
• Không dây dễ bị nhiễu hơn
• OPGW có độ trễ thấp hơn
• Không dây dễ triển khai hơn ở các vùng xa xôi

Xu hướng tương lai trong công nghệ OPGW

Thị trường OPGW tiếp tục phát triển với một số xu hướng mới nổi:

Thiết kế số lượng sợi cao hơn

Tăng nhu cầu về sự phát triển của việc thúc đẩy băng thông của OPGW với:

• 288 sợi và cấu hình cao hơn
• Bao bì sợi hiệu quả không gian
• Công nghệ sợi đa lõi

Cải thiện vật liệu

• Hợp kim nhôm có độ bền cao, nhẹ
• Lớp phủ chống ăn mòn
• Vật liệu composite để giảm trọng lượng

Tích hợp lưới thông minh

OPGW đóng vai trò chính trong việc triển khai lưới thông minh bằng cách bật:

• Đơn vị đo Phasor (PMU) Truyền thông
• Tự động hóa phân tán
• Cơ sở hạ tầng đo sáng nâng cao

Phần kết luận

Dây mặt đất quang học (OPGW) đại diện cho một giải pháp tối ưu cho các tiện ích tìm cách kết hợp bảo vệ dòng trên không đáng tin cậy với khả năng giao tiếp mạnh mẽ. Chức năng kép của nó cung cấp tiết kiệm chi phí trong khi đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao ngày càng tăng trong các mạng điện. Khi các hệ thống truyền dẫn phát triển theo các lưới thông minh hơn và các yêu cầu về độ tin cậy cao hơn, OPGW sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong cơ sở hạ tầng điện trên toàn thế giới.

Khi lập kế hoạch triển khai OPGW, hãy xem xét cẩn thận các thông số kỹ thuật, thực tiễn cài đặt và yêu cầu bảo trì đảm bảo hiệu suất tối ưu trong suốt thời gian phục vụ của cáp. Với thiết kế và triển khai phù hợp, các hệ thống OPGW có thể cung cấp hàng thập kỷ dịch vụ đáng tin cậy cho cả nhu cầu bảo vệ năng lượng và giao tiếp.