Koje su dvije jezgrene funkcije optičke žice za uzemljenje u prijenosnim linijama?

Iza žice: Kako OPGW štiti i povezuje mrežu

U ogromnim, tihim pejzažima koji se protežu između naših gradova, visoki sentineli električne mreže nose više od samo snage. Nacrtani duž vrhova ovih visokonaponskih tilinjeva za prijenos jedinstvena je vrsta kabela koji služi dvostrukoj, kritičnoj svrsi. Ovaj je kabel poznat kao Optička zemljana žica ili OPGW. Za inženjere, mrežne operatere i stručnjake za telekomunikacije, OPGW je kamen temeljac moderne, pouzdane infrastrukture. Ali za mnoge njegove pune mogućnosti ostaju misterija.

Funkcija jezgre br. 1: Zaštitni štit - Osiguravanje linije napajanja

Primarna i tradicionalna uloga žice nanesene na vrhu prijenosnog tornja je funkcionirati kao žica statičkog štita or zemaljska žica . Njegov je posao zaštititi energetirane fazne vodiče (žice koje nose napajanje) u nastavku od najrazornije sile u prirodi: Lightning. OPGW je, prije svega, izuzetno dobra žica za uzemljenje.

Podfunkcija 1A: Zaštita i zaštita od munje

Problem: Kad munja izravno pogodi fazni vodič, ubrizgava ogroman nalet struje - često prelazi 100 000 ampera - u djeliću sekunde. Ovaj nalet znatno premašuje operativni kapacitet linije, što dovodi do katastrofalnog kvara izolacije, oštećenja opreme i trenutnog prekida prekidača kruga, što uzrokuje prekid struje.

Kako OPGW to rješava: OPGW kabel strateški je postavljen na najvišoj točki na tornju, formirajući "štit" nad faznim vodičima. Dizajniran je kao najvjerojatnija kontaktna točka za udar munje.

Namjerna privlačnost: Zbog svoje funkcije visine i uzemljenja, OPGW učinkovito presreće udar munje prije nego što može doći do kritičnih faznih vodiča u nastavku.

Put sigurne struje: Jednom kada se pogodi, robusni metalni vanjski slojevi OPGW-a pružaju put niske impedancije da munjeva struja putuje duž raspona kabela.

Dissipacija na zemlju: U svakom kuli za prijenos, OPGW je električno spojen na strukturu tornja. Sam toranj povezan je sa sustavom uzemljenja - mrežom šipki i vodiča zakopanih u zemlji. Masivna struja munje sigurno se preusmjerava niz toranj i bezbrižno se rasprši u zemlju.

Praktični ishod: Žrtvujući se štrajku, OPGW sprječava da munje destruktivna energija dosegne žive vodiče, tako da sprječava greške i održava kontinuitet napajanja. Njegov dizajn osigurava da može izdržati više takvih štrajkova bez mehaničkog ili električnog kvara.

Podfunkcija 1b: Nošenje struje uzemljenja i greške

Problem: Osim munje, drugi događaji mogu uzrokovati greške na dalekoj liniji, kao što je stablo koje pada na provodnik ili kvar opreme. Kad živa dirigent kontaktira utemeljeni objekt (poput samog tornja), on stvara "grešku za zemlju". To rezultira masivnim, iako nešto manje trenutnim, naletom struje poznate kao struja greške. Ova se struja mora sigurno preusmjeriti na zemlju kako bi se zaštitni releji otkrili grešku i izolirali oštećeni dio.

Kako OPGW to rješava: OPGW tvori kontinuirani električni put s niskim otporom duž cijele duljine prijenosne linije, povezujući sustave uzemljenja svakog tornja.

Stvaranje zajedničke reference za zemlju: Ova međusobno povezana mreža osigurava da se sve kule drže sličnim zemaljskim potencijalom, što je ključno za stabilnost i ispravan rad shema zaštite elektroenergetskog sustava.

Nošenje greške struje: Tijekom događaja greške, značajan dio struje greške prolazit će kroz OPGW i strukture tornja natrag u izvor. OPGW je posebno dizajniran s određenom ocjenom struje kratkog spoja (npr. 50 KA tijekom 1 sekunde). To znači da su njegovi slojevi aluminija i čelika dovoljno značajni da nose ovu ogromnu struju u kratkom razdoblju dok prekidač prekida ne izlazi, bez taljenja ili održavanja oštećenja.

Praktični ishod: OPGW osigurava da tijekom unutarnjih električnih grešaka struja ima siguran, predvidljiv put do zemlje. To omogućava zaštitnim uređajima da brzo i selektivno rade, minimizirajući oštećenje opreme i ograničavajući opseg i trajanje prekida napajanja.

Funkcija jezgre br. 2: Digitalni živčani sustav - omogućava komunikaciju pametne mreže

Iako je njegova zaštitna uloga temeljna, druga je funkcija koja OPGW transformira iz jednostavne žice u stratešku imovinu. Unutar svoje zaštitne metalne ljuske su optička vlakna, pretvarajući kabel u telekomunikacijske veze s visokim performansama.

Podfunkcija 2A: Fizička konstrukcija: kabel unutar kabela

Da biste razumjeli kako to funkcionira, morate shvatiti kako je izgrađeno. OPGW nije jednostavna mješavina materijala; To je precizno konstruirana cjevasta konstrukcija.

Središnja jezgra: U samom središtu je nehrđajući čelik ili aluminijska cijev. Unutar ove hermetički zapečaćene cijevi nalaze se sama optička vlakna, obično okružena gelom za blokiranje vode kako bi se spriječilo ulazak vlage i pružanje mehaničkog jastuka.

Vanjski slojevi: Oko ove središnje cijevi su slojevi aluminijskih i čeličnih žica. Te su žice nasukane oko cijevi, pružajući kabelu svoju primarnu mehaničku čvrstoću, kapacitet struje i otpornost na koroziju. Specifična kombinacija aluminija (za vodljivost) i čelika (za čvrstoću) može se prilagoditi zahtjevima projekta.

Ova je konstrukcija ključ dvostrukog identiteta: vanjske žice nose električne i mehaničke dužnosti, dok unutarnja cijev pruža sigurno, stabilno i izolirano okruženje za krhka staklena vlakna.

Podfunkcija 2B: Kritične primjene u upravljanju i kontroli mreže

Kapacitet podataka koje pružaju optička vlakna je okosnica "pametne mreže". Omogućuje praćenje, zaštitu i kontrolu u stvarnom vremenu koji su nemogući kod starijih, zakupljenih telekomunikacijskih linija. Evo najkritičnijih aplikacija:

1. Zaštita elektroenergetskog sustava:
Ovo je vjerojatno najvažnija podatkovna funkcija. "Zaštita pilota" ili "diferencijalno prenošenje" Sheme zahtijevaju komunikaciju ultra velike brzine između dva kraja prijenosne linije. Ako se greška dogodi u sredini linije, releji na oba kraja moraju odmah usporediti struju koja teče unutra i van. Koristeći vezu OPGW vlakana, oni mogu odrediti u milisekundama (često 1-2 ciklusa) da je greška između oni i istovremeno putovanje. Bez ove veze velike brzine, releji bi radili sporije, uzrokujući veće poremećaje sustava i potencijalne oštećenja opreme.

2. Nadzorna kontrola i prikupljanje podataka (SCADA):
SCADA je živčani sustav upravljačkog centra mreže. Vlakna u OPGW-u nose ogromne količine podataka u stvarnom vremenu iz tisuća bodova na mreži-napone, struje, protoci snage, statuse prekidača i pozicije Transformer-a-povratak u kontrolnu sobu. To omogućava operatorima da u stvarnom vremenu vide stanje cijele mreže i donose informirane odluke.

3. Nadgledanje i kontrola širokog područja (WAMS):
Nadilazeći SCADA, WAMS koristi sinkronizirane jedinice za mjerenje fazora (PMUS). Ovi uređaji, sinkronizirani od strane GPS-a, pružaju precizan, vremenski označeni „snimka“ zdravlja rešetke 30-60 puta u sekundi. Visoka širina pojasa i niska latencija vlakana OPGW ključna su za prijevoz ovog masivnog toka podataka. To omogućava otkrivanje oscilacija i nestabilnosti mreže koje bi bile nevidljive konvencionalnoj SCADA, pomažući u sprječavanju raširenih nestanka.

4. Nadgledanje imovine i održavanje temeljeno na stanju:
Vlakna se također mogu koristiti za praćenje zdravlja OPGW kabela i same prijenosne linije. Rasprostranjeno senzoriranje temperature (DTS) i distribuirano akustičko senzor (DAS) koriste sam vlakno kao senzor. DTS može otkriti žarišne točke na spojevima ili spojevima, dok DAS može otkriti i locirati vibracije vodiča, galopiranje ili čak potencijalne smetnje poput pada stabala ili neovlaštene konstrukcije u blizini desnog puta.

5. telekomunikacije za komunalne operacije:
Osim kontrole čistog elektroenergetskog sustava, vlakna pružaju pouzdan komunikacijski kanal za sve ostalo što uslužni program treba: glasovna komunikacija za posade za održavanje, promet mreže korporativnih podataka i video nadzor za sigurnost trafostanice.

Sinergistička prednost: zašto su dvije funkcije bolje od jedne

Pravi genij OPGW -a leži u snažnoj sinergiji između njegove dvije osnovne funkcije.

Optimalna upotreba prava na put: Pokretanje zasebnog optičkog kabela na kulu za prijenos zahtijeva dodatni hardver, dizajnerske razmatranja i podložan je oštećenjima od elemenata ili divljih životinja. Integriranjem vlakana u uzemljenu žicu, komunalije maksimiziraju upotrebu njihovog postojećeg, osiguranog prava na put bez potrebe za dodatnim dozvolama ili prikupljanjem zemljišta.

Superiorna sigurnost i pouzdanost vlakana: OPGW pruža fizički i električno siguran put za vlakna. Nalaze se na vrhu tornja, oni su uglavnom nepristupačni i zaštićeni od slučajnih oštećenja, vandalizma i krađe. Nadalje, robusni metalni omotač pruža izvrstan imunitet na elektromagnetske smetnje (EMI), što je teško u okruženju visokog napona. To rezultira komunikacijskom vezom s neusporedivom pouzdanošću i integritetom podataka.

Ekonomska učinkovitost: Iako je početni trošak OPGW -a veći od tradicionalne žice za uzemljenje, on eliminira potrebu za izgradnjom, zakupom ili održavanjem zasebne komunikacijske infrastrukture. "Inkrementalni trošak" dodavanja funkcionalnosti vlakana je minimalan u usporedbi s ogromnom vrijednošću mreže podataka koju stvara. To je klasičan slučaj izgradnje pametnijeg, a ne teže.

Zaključak: Okosnica otporne i inteligentne budućnosti

Optička žica za uzemljenje daleko je više od jednostavne žice; To je višenamjenska, kritična komponenta modernog prijenosa snage. Njegova prva jezgra kao a zaštitni štit temeljna je, pružajući otpornost potrebnu za izdržavanje grešaka bijesa i unutarnjeg sustava prirode. Njegova druga jezgra kao a digitalni živčani sustav je transformativno, pružajući okosnica s velikim brzinama, koja omogućuje situacijsku svijest, brzu automatizaciju i inteligentnu kontrolu potrebnu za elektroenergetsku mrežu 21. stoljeća.

Razumijevanjem ove dvije isprepletene funkcije, može se shvatiti zašto je OPGW postao tehnologija izbora za komunalije širom svijeta. To je savršen primjer elegantnog inženjerstva: rješavanje dva temeljna izazova - zaštita i komunikacija - s jednim, sinergističkim rješenjem koje je robusno, pouzdano i spremno za budućnost.