ADSS vs. OPGW: Sammenligning av to store fiberoptiske løsninger for overheadnettverk

Overhead fiberoptiske nettverk er avhengig av kabler som tåler ekstremvær, høye mekaniske belastninger og de elektromagnetiske utfordringene i kraftledningsmiljøer. To kabeltyper har dukket opp som de dominerende løsningene: ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) kabel og OPGW (Optical Ground Wire) . Mens begge leverer høyhastighets fiberoptisk kommunikasjon langs overliggende strømkorridorer, er de konstruert for fundamentalt forskjellige forhold og prosjekttyper. Det er viktig å forstå forskjellene deres før du forplikter deg til en av løsningene.

Hva er ADSS- og OPGW-kabler?

All dielektrisk selvbærende (ADSS) kabel er en fullstendig ikke-metallisk fiberoptisk kabel designet for å festes mellom verktøystolper eller overføringstårn uten noen ekstra messenger-ledning eller støttestruktur. Fraværet av metall i konstruksjonen gjør den immun mot elektrisk interferens, og derfor kan den trygt installeres i umiddelbar nærhet til strømførende strømledere.

Optisk jordledning (OPGW) er en hybridkabel som utfører to funksjoner samtidig: den fungerer som den overliggende jord-/skjoldledningen på en høyspentoverføringslinje mens den huser optiske fibre for datakommunikasjon. Den erstatter fysisk den tradisjonelle statiske ledningen på toppen av overføringstårn, og integrerer jordingsevne og fiberoptisk overføring i en enkelt kabel.

Begge kabeltyper benytter seg av eksisterende kraftlinjeinfrastruktur, noe som eliminerer behovet for å bygge dedikerte kommunikasjonstårn og reduserer byggekostnadene betraktelig sammenlignet med tradisjonelle luftfiberutplasseringer. Til tross for denne delte fordelen, varierer deres interne strukturer, installasjonskrav og optimale brukstilfeller betydelig.

Strukturelle forskjeller: Hvordan de er bygget

Den interne arkitekturen til ADSS og OPGW gjenspeiler deres svært forskjellige designfilosofier.

ADSS-kabelen er bygget rundt et sentralt styrkeelement - typisk en glassfiberstang - omgitt av trådede løse bufferrør, som hver inneholder flere optiske fibre innebygd i gel. Aramidgarn (som Kevlar) omslutter kjernen som det primære lastbærende elementet, og gir strekkstyrken som kreves for lange luftspenn. En ytre HDPE eller AT (anti-sporing) jakke fullfører strukturen. Det er ikke metall noe sted i kabelen. ADSS-design kommer i to hovedkonfigurasjoner: sentralrør (egnet for kortere spenn opp til ca. 500 m) og lagtrådet (foretrukket for lengre spenn opptil 1500 m eller mer).

OPGW-kabel, derimot, integrerer metall og fiber i et konsentrisk arrangement. De optiske fibrene er plassert i ett eller flere rør av rustfritt stål eller aluminium plassert ved eller nær kabelens senter. De omkringliggende lagene består av aluminiumkledde stål (ACS) eller aluminiumslegeringstråder som gir både den mekaniske styrken til å håndtere lange transmisjonslinjer og den elektriske ledningsevnen som er nødvendig for å føre feilstrømmer trygt til bakken. Et nøyaktig konstruert tverrsnitt balanserer kabelens elektriske ytelse, mekaniske egenskaper og termiske stabilitet under feilforhold.

Elektrisk ytelse og sikkerhet

Elektrisk oppførsel er en av de mest kritiske differensiatorene mellom de to kabeltypene.

Fordi ADSS ikke inneholder noen ledende komponenter, har den ikke noe elektrisk potensial og utgjør ingen støtfare for vedlikeholdsmannskaper. Den er helt upåvirket av elektromagnetiske felt generert av strømledere i nærheten. Men i miljøer med svært høy spenning (vanligvis over 110 kV), kan induserte elektriske felt forårsake overflatesporing på ytterkappen over tid. Kabler installert i slike miljøer krever en spesielt formulert AT (anti-sporing) kappe for å motstå denne degraderingen.

OPGW, som er en metallkabel, må være skikkelig festet og jordet ved hvert tårn. Den gir direkte lynbeskyttelse ved å avskjære nedslag og lede den resulterende feilstrømmen trygt til jord, og skjermer faselederne under. Denne jordingsfunksjonen er grunnen til at OPGW er installert på toppen av girtårnene. Dens metalliske struktur betyr at den alltid må være strømløs og jordet før noe vedlikeholdsarbeid kan starte, noe som gjør installasjon av strømførende ledning umulig uten spesialutstyr og prosedyrer.

Installasjonsmetoder og betingelser

Forholdene som hver kabel kan installeres under representerer en av de mest praktisk talte forskjellene for prosjektplanleggere.

ADSS-kabel er festet til siden av eksisterende overføringstårn eller distribusjonsstolper ved hjelp av dedikert maskinvare som opphengsklemmer og strekkklemmer. Fordi den ikke bærer noen elektrisk energi, kan den installeres på en strømførende linje uten strømbrudd —en stor fordel for verktøy som ikke har råd til nedetid. Installasjonsmannskaper snor den mellom stolper omtrent som enhver selvbærende messenger-kabel. Den lette vekten reduserer den strukturelle belastningen på tårnene, noe som er en viktig faktor når du legger kabler til aldrende infrastruktur.

OPGW-installasjonen er mer kompleks. Siden den erstatter den eksisterende jordledningen, må den gamle jordledningen fjernes når den nye OPGW trekkes inn - en operasjon som krever at overføringslinjen må kobles fra og jordes, eller utføres ved bruk av spesialiserte strømførende ledningsteknikker. Dette gjør OPGW til det naturlige valget for ny konstruksjon av overføringsledninger , der ingen eksisterende jordledning er tilstede og ingen strømbrudd er nødvendig. Å ettermontere en eksisterende strømforsyningslinje med OPGW er logistisk utfordrende og betydelig dyrere.

Typiske applikasjoner

Hver kabeltype er på linje med et distinkt sett med prosjektscenarier og bransjer.

ADSS-kabel er utbredt av telekommunikasjonsoperatører, kraftdistribusjonsselskaper og private nettverksoperatører på tvers av et bredt spekter av miljøer. Vanlige applikasjoner inkluderer:

• Fordelingsledninger ved spenninger fra 10 kV til 110 kV
• Utbygging av bredbånd og FTTx-tilgangsnettverk
• Kommunikasjon med jernbane og transportkorridor
• Bedrifter og campus utendørs planteryggrader
• CATV- og CCTV-nettverksinfrastruktur
• Langdistanse landlig tilkobling der ny tårnkonstruksjon er upraktisk

OPGW brukes hovedsakelig av kraftverk på høyspennings- og ekstrahøyspentoverføringssystemer. Dens applikasjoner inkluderer:

• Nye 110 kV, 220 kV, 500 kV og ultrahøyspente overføringslinjeprosjekter
• SCADA-systemkommunikasjon og beskyttelsesrelé på strømnett
• Smart grid overvåking og kontrollapplikasjoner
• Utskifting av aldrende jordledninger på eksisterende høyspentlinjer ved planlagte strømbrudd
• Utility-to-utility private kommunikasjonsnettverk

Kostnads- og vedlikeholdshensyn

Kostnadssammenligninger mellom ADSS og OPGW må ta hensyn til både forhåndsinvesteringer og langsiktige driftsfaktorer.

ADSS-kabel har vanligvis en lavere opprinnelige materialkostnader enn OPGW. Den hel-dielektriske konstruksjonen bruker ingen edle metaller, og installasjonen krever ikke strømbrudd, noe som reduserer prosjektrelaterte kostnader betydelig. Vedlikehold er relativt enkelt – visuell inspeksjon og maskinvarekontroller kan vanligvis utføres uten å slå av strømmen.

OPGW innebærer høyere forhåndskostnader på grunn av kompleksiteten til den hybride metallisk-optiske strukturen og behovet for å fjerne og erstatte eksisterende jordledning under installasjon. For nye overføringslinjeprosjekter leverer imidlertid OPGW overbevisende verdi fordi en enkelt kabel samtidig oppfyller den obligatoriske jordingsfunksjonen og kommunikasjonsfunksjonen, og erstatter to separate systemer. I løpet av levetiden til et høyspentoverføringsprosjekt kan denne effektiviteten med to formål oppveie den høyere initialinvesteringen.

Vedlikehold av OPGW krever større forsiktighet. Ethvert reparasjonsarbeid på kabelen krever jordingsprotokoller, og fiberspleising i feltet må ta hensyn til kabelens metalliske komponenter. Skjøtelukkinger og maskinvare må være klassifisert for det elektriske miljøet til overføringstårnet.

Hvordan velge mellom ADSS og OPGW

Det riktige valget avhenger først og fremst av tre faktorer: spenningsnivået til ledningen, om prosjektet er nybygg eller ettermontering, og om kabelen må tjene en jordingsfunksjon. Tabellen nedenfor oppsummerer de viktigste beslutningspunktene.

Som en generell regel: velg OPGW når du bygger ny høyspent overføringsinfrastruktur der det uansett kreves en jordledning, og dual-purpose kabelen vil gi den beste totalverdien. Velg ADSS når du oppgraderer eller legger til kommunikasjonskapasitet til en eksisterende strømførende linje , spesielt ved distribusjonsspenninger, der strømbrudd er upraktisk og ingen strukturelle endringer i tårnene er ønsket.

For prosjekter som spenner over begge scenariene – for eksempel et verktøy som utvider fiberryggraden på tvers av blandet ny og eldre infrastruktur – er en kombinasjonstilnærming ved bruk av OPGW på nye høyspentsegmenter og ADSS på eksisterende distribusjonsseksjoner en veletablert praksis. For å utforske spesifikke produktkonfigurasjoner for begge kabeltyper, besøk vår OPGW produktside eller kontakt ingeniørteamet vårt for en prosjektspesifikk anbefaling.