ما هو السلك الأرضي البصري (OPGW)؟ - دليل كامل

السلك الأرضي البصري (OPGW) هو عنصر حاسم في أنظمة نقل الطاقة الحديثة التي تجمع بين وظائف التأريض والاتصال. يشرح هذا الدليل الشامل كل ما تحتاج إلى معرفته حول تقنية OPGW وتطبيقاتها وفوائدها في مرافق الطاقة وشبكات الاتصالات.

فهم السلك الأرضي البصري

OPGW عبارة عن كبل ثنائي الأغراض يعمل بمثابة سلك أرضي لخطوط نقل الطاقة الكهربائية ووسط الاتصالات من خلال الألياف الضوئية المدمجة. يحل محل الأسلاك الثابتة/الدرع التقليدية في خطوط النقل العلوية مع إضافة إمكانيات اتصال الألياف البصرية.

يتكون كابل OPGW النموذجي من:

• طبقات الألومنيوم الخارجي أو سبيكة الألومنيوم للتوصيف الكهربائي
• أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم التي تحتوي على ألياف بصرية
• أسلاك فولاذية عالية القوة للدعم الميكانيكي
• ألياف بصرية متعددة (عادة 12-144) لنقل البيانات

كيف يعمل OPGW في أنظمة الطاقة

تقوم OPGW بوظيفة أساسية في شبكات نقل الطاقة:

1. حماية البرق: تم تثبيته في الجزء العلوي من أبراج الإرسال ، ويوفر OPGW درعًا ضد ضربات البرق ، وحماية موصلات الطور من الزيارات المباشرة.
2. حمل تيار الخطأ: أثناء أخطاء النظام ، تقوم OPGW بأمان التيارات على الأرض.
3. اتصال البيانات: تتيح الألياف البصرية المدمجة نقل بيانات عالية السرعة لأنظمة SCADA ، وخدمات الحماية ، وخدمات الاتصالات.

أنواع بناء OPGW

هناك العديد من تكوينات تصميم OPGW المتاحة:

المزايا الرئيسية لـ OPGW

تقدم OPGW العديد من الفوائد لمرافق الطاقة ومقدمي الاتصالات:

حماية النظام المحسنة

يوفر البناء القوي لـ OPGW حماية رائعة للبرق مقارنة بالأسلاك الأرضية التقليدية. تضمن المكونات المعدنية التوصيل الحالي لتيار الصدع الموثوق مع حماية موصلات الطور من الإضرابات المباشرة.

بنية تحتية موثوقة للاتصالات

يخلق OPGW قناة اتصال آمنة محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ، وهو أمر بالغ الأهمية لـ:

• إشارات ترحيل الحماية
• اتصال نظام SCADA
• أتمتة المحطات الفرعية
• مخططات الحماية عن بعد

حل فعال من حيث التكلفة

من خلال الجمع بين وظائف التأريض والاتصال في كابل واحد ، يلغي OPGW الحاجة إلى بنية تحتية منفصلة للاتصال. هذا يؤدي إلى وفورات كبيرة في التكاليف في:

• نفقات التثبيت
• اكتساب الحق في الطريق
• عمليات الصيانة

المواصفات التقنية OPGW

عند اختيار OPGW للمشروع ، يجب على المهندسين النظر في العديد من المعلمات الفنية:

الخصائص الكهربائية

• مقاومة العاصمة: عادة 0.05-0.5 أوم/كم اعتمادًا على محتوى الألومنيوم
• قدرة الدائرة القصيرة: محسوبة على أساس حجم الصدع والمدة
• الاقتران الاستقرائي: يؤثر على أداء الاتصال في الدوائر الموازية

الخصائص الميكانيكية

• كسر الحمل: يتراوح من 30 كيلو نيوتن إلى 200 كيلو نيوتن على أساس التصميم
• وزن: عادة 200-1000 كجم/كم اعتمادًا على الحجم والمواد
• القطر: عادة 8-20 مم
• أقصى توتر: مصممة لمطابقة متطلبات تحميل البرج

معلمات الألياف الضوئية

• عدد الألياف: عادة 12-144 الألياف
• نوع الألياف: عادة G.652.d ألياف الوضع المفرد
• التوهين: ≤ 0.22 ديسيبل/كم في 1310 نانومتر ، ≤ 0.36 ديسيبل/كم في 1550 نانومتر
• نطاق درجة الحرارة: -40 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية التشغيل

اعتبارات التثبيت OPGW

التثبيت الصحيح أمر بالغ الأهمية لأداء OPGW وطول العمر. تشمل العوامل الرئيسية:

عملية التوتير

يتبع تثبيت OPGW إجراءات مماثلة كأسلاك أرضية تقليدية ولكن باحتياطات إضافية:

• استخدم معدات التوتر المناسبة لتجنب تجاوز الحد الأقصى للحمل الشد
• الحفاظ على الحد الأدنى من دائرة نصف قطرها الانحناء (عادة 30 × قطر الكابل)
• استخدم كتل التوتير المناسبة مع الحزم غير المعدنية
• مراقبة سلامة الألياف أثناء التثبيت مع اختبار OTDR

حسابات الترهل والتوتر

حسابات التوتر الدقيقة للتراجع ضرورية لـ:

• ضمان الخلوص المناسب لموصلات الطور
• منع تحميل البرج المفرط
• الحفاظ على أداء الألياف على اختلافات درجة الحرارة

الاتصال والإنهاء

يجب إيلاء اهتمام خاص لاتصالات OPGW:

• استخدم تركيبات مسدود مناسبة مطابقة لتصميم OPGW
• تثبيت مخمدات الاهتزاز في المناطق عرضة للاهتزاز AEOLIAN
• ترسخ OPGW بشكل صحيح في كل برج
• إغلاق لصق الألياف لمنع دخول الرطوبة

صيانة واختبار OPGW

يضمن الصيانة المنتظمة أداء OPGW على المدى الطويل:

عمليات التفتيش البصرية

يجب فحص الشيكات المرئية الدورية:

• حالة الأجهزة (المشابك ، المخمدات ، الفواصل)
• علامات التآكل على المكونات المعدنية
• الأضرار الناجمة عن العوامل الخارجية (الطيور ، السقوط الأشياء)
• اختلافات SAG التي قد تشير إلى مشاكل التوتر

اختبار الألياف البصرية

يشمل اختبار الألياف العادية:

• اختبار OTDR: يقيس توهين الألياف ويحدد الأخطاء
• اختبار فقدان الإدراج: يتحقق من فقدان الارتباط من طرف إلى طرف
• تشتت لوني: مهم للأنظمة عالية السرعة

الاختبار الكهربائي

• اختبار استمرارية المسار الكهربائي
• قياسات المقاومة الأرضية
• التآكل تقييمات محتملة

OPGW مقابل الحلول البديلة

يساعد فهم كيفية مقارنة OPGW مع حلول الاتصال الأخرى في اتخاذ قرارات مستنيرة:

OPGW مقابل ADSS (الدعم الذاتي للكلية)

• لا توفر ADSS وظيفة التأريض
• تتطلب ADSS نقاط مرفق منفصلة على الأبراج
• توفر OPGW حماية أفضل للبرق
• قد تكون الإعلانات مفضلة في أنظمة توزيع الجهد المنخفض

OPGW مقابل الألياف تحت الأرض

• تستخدم OPGW البنية التحتية للإرسال الحالية
• الألياف تحت الأرض لديها تكاليف تثبيت أعلى
• OPGW أكثر عرضة للأحداث الطقس
• يوفر Underground المزيد من المرونة في التوجيه

OPGW مقابل الاتصالات اللاسلكية

• يوفر OPGW سعة عرض ترددي أعلى
• اللاسلكي أكثر عرضة للتداخل
• OPGW لديه زمن انتقال أقل
• اللاسلكي أسهل للنشر في المناطق النائية

الاتجاهات المستقبلية في تقنية OPGW

يستمر سوق OPGW في التطور مع العديد من الاتجاهات الناشئة:

تصاميم عدد الألياف الأعلى

زيادة الطلب على عرض النطاق الترددي على تطوير OPGW مع:

• 288 ألياف وتكوينات أعلى
• تغليف الألياف فعالة الفضاء
• تقنية الألياف متعددة النواة

مواد محسنة

• سبائك الألومنيوم عالية القوة وخفيفة الوزن
• الطلاء المقاوم للتآكل
• مواد مركبة لخفض الوزن

تكامل الشبكة الذكية

يلعب OPGW دورًا رئيسيًا في تنفيذ الشبكة الذكية عن طريق التمكين:

• وحدة قياس Phasor (PMU)
• الأتمتة الموزعة
• عودة بنية التحتية المتقدمة

خاتمة

يمثل السلك الأرضي البصري (OPGW) حلاً مثاليًا للمرافق التي تسعى إلى الجمع بين حماية خط النفقات العامة الموثوقة مع قدرات اتصال قوية. توفر وظيفتها المزدوجة وفورات في التكاليف مع تلبية الطلب المتزايد على نقل البيانات عالية السرعة في شبكات الطاقة. مع تطور أنظمة النقل نحو شبكات أكثر ذكاءً ومتطلبات الموثوقية العليا ، ستستمر OPGW في لعب دور حيوي في البنية التحتية للسلطة في جميع أنحاء العالم.

عند التخطيط لنشر OPGW ، يضمن النظر الدقيق للمواصفات الفنية وممارسات التثبيت ومتطلبات الصيانة الأداء الأمثل طوال عمر خدمة الكابل. مع التصميم والتنفيذ المناسب ، يمكن أن توفر أنظمة OPGW عقودًا من الخدمة الموثوقة لكل من احتياجات حماية الطاقة والتواصل.