Melyek az optikai földhuzal két alapfunkciója az energiaátviteli vezetékekben?

A huzalon túl: Hogyan védi és összeköti a rácsot

A hatalmas, csendes tájakban, amelyek a városok között húzódnak, az elektromos rács magasodó irányadója nem csupán az energiát hvagydozza. A nagyfeszültségű sebességváltó tornyok teteje mentén egy egyedi kábel típusa, amely kettős, misszió-kritikus célt szolgál. Ezt a kábelt nevezik Optikai földhuzal , vagy OPGW. A mérnökök, a hálózati szolgáltatók és a telekommunikációs szakemberek számára az OPGW a modern, megbízható infrastruktúra sarokköve. De sokak számára teljes képességei rejtély maradnak.

1. alapfunkció: A védőpajzs - az elektromos vezeték védelme

A sebességváltó torony tetején húzott huzal elsődleges és hagyományos szerepe az, hogy a statikus pajzshuzal or földhuzal - Feladata az, hogy megvédje az energiájú fázisvezetők (az energiahuzat vezetékeit) az alábbiakban a legpusztítóbb erőtől: a villám. Az OPGW elsősorban és legfontosabb, kivételesen jó talajhuzal.

1A alfunkció: Villámvédelem és árnyékolás

A probléma: Amikor egy villámcsapás közvetlenül eléri a fázisvezetőjét, akkor egy másodperc töredékében óriási áramlást injektál - gyakran meghaladja a 100 000 amperet. Ez a túlfeszültség jelentősen meghaladja a vonal működési kapacitását, és katasztrofális szigetelési meghibásodást, a berendezések károsodását és a megszakító azonnali kioldását eredményezi, áramkimaradást okozva.

Hogyan oldja meg az OPGW: Az OPGW kábel stratégiailag a torony legmagasabb pontján helyezkedik el, és „pajzsot” képez a fázisvezetők felett. Úgy tervezték, hogy a villámcsapás legvalószínűbb érintkezési pontja legyen.

Szándékos vonzerő: Magasságának és földelési funkciójának köszönhetően az OPGW hatékonyan elfogja a villámcsapást, mielőtt elérheti az alábbi kritikus fázisvezetőket.

Biztonságos aktuális út: Miután megütötte, az OPGW robusztus fémes külső rétegei alacsony impedanciát biztosítanak a villámáramhoz a kábel tartományán.

Eloszlás a Földre: Minden sebességváltó toronynál az OPGW elektromosan csatlakozik a torony szerkezetéhez. Maga a torony csatlakozik egy földelő rendszerhez - a rúd és a vezetők hálózatához, amelyet a földbe temettek el. A hatalmas villámáramot biztonságosan elterelik a toronyon, és ártalmatlanul eloszlatják a földbe.

A gyakorlati eredmény: Azáltal, hogy feláldozza magát a sztrájknak, az OPGW megakadályozza, hogy a villám pusztító energiájában elérje az élő vezetékeket, ezáltal megakadályozva a hibákat és megőrizve az áramellátás folytonosságát. A kialakítása biztosítja, hogy mechanikus vagy elektromos meghibásodás nélkül ellenálljon több ilyen sztrájknak.

1B alfunkció: földelés és hibaáram hordozása

A probléma: A villám mellett más események hibákat okozhatnak az elektromos vezetéken, például egy karmesterre eső fa vagy a berendezés meghibásodása. Amikor egy élő karmester kapcsolatba lép egy földelt tárgyra (mint maga a torony), akkor „a földre való hibát” okozza. Ennek eredményeként egy hatalmas, bár kissé kevésbé azonnali hullámhullámot okoznak, amelyet hibás áramnak neveznek. Ezt az áramot biztonságosan a földre kell vezetni, hogy a védő relékek felismerjék a hibát és elkülönítsék a sérült szakaszot.

Hogyan oldja meg az OPGW: Az OPGW folyamatos, alacsony ellenállású elektromos utat képez az átviteli vonal teljes hossza mentén, összekapcsolva minden torony földelő rendszerét.

Közös földi referencia létrehozása: Ez az összekapcsolt hálózat biztosítja, hogy az összes tornyot hasonló földpotenciálon tartsák, ami elengedhetetlen az energiarendszer védelmi rendszereinek stabilitásához és helyes működéséhez.

Hibás áramlás: A hibás esemény során a hibaáram jelentős része az OPGW -en és a toronyszerkezeteken keresztül folyik vissza a forráshoz. Az OPGW-t kifejezetten egy specifikus rövidzárlati áram besorolással tervezték (például 50 ka 1 másodpercig). Ez azt jelenti, hogy az alumínium és az acélrétegek elég jelentősek ahhoz, hogy ezt a hatalmas áramot rövid időn keresztül hordozzák, amíg a megszakító kirándulásai megolvadnának vagy fennmaradnának.

A gyakorlati eredmény: Az OPGW biztosítja, hogy a belső elektromos hibák során az áramnak biztonságos, kiszámítható útja van a földhöz. Ez lehetővé teszi a védőeszközök gyors és szelektív működését, minimalizálva a berendezések károsodását, és korlátozva az áramkimaradás mértékét és időtartamát.

2. alapfunkció: A digitális idegrendszer - Az intelligens hálózati kommunikáció engedélyezése

Noha védőszerepe alapvető, ez a második funkció, amely az OPGW -t egy egyszerű huzalból stratégiai eszközré alakítja. A védő fémhéjába beágyazva optikai szálak vannak, és a kábelt nagy teljesítményű távközlési linkré alakítják.

2A alfunkció: A fizikai felépítés: kábel egy kábelen

Ahhoz, hogy megértse, hogyan működik, meg kell értenie, hogyan épül. Az OPGW nem egyszerű anyagok keveréke; Ez egy pontosan megtervezett tubuláris szerkezet.

A központi mag: A közepén egy rozsdamentes acél vagy alumíniumcső található. Ezen a hermetikusan lezárt csőben maguk az optikai szálak vannak, amelyeket általában egy víztömítő gél vesz körül, hogy megakadályozzák a nedvesség bejutását és a mechanikus párnázást biztosítsák.

A külső rétegek: Ezt a központi csövet körülvéve alumínium és acélvezetékek rétegei vannak. Ezeket a vezetékeket a cső körül mozogják, biztosítva a kábelt elsődleges mechanikai szilárdságával, áramhordozó képességével és a korrózió ellenállásával. Az alumínium (vezetőképesség) és az acél (szilárdság) specifikus kombinációja a projekt igényeihez igazítható.

Ez a konstrukció a kettős identitásának kulcsa: a külső vezetékek kezelik az elektromos és mechanikai feladatokat, míg a belső cső biztonságos, stabil és izolált környezetet biztosít a törékeny üvegszálak számára.

2B alfunkció: Kritikus alkalmazások a rácskezelésben és a vezérlésben

Az optikai szálak által biztosított adatkapacitás az „intelligens hálózat” gerincét képezi. Ez lehetővé teszi a valós idejű megfigyelést, védelmet és ellenőrzést, amelyek lehetetlenek a régebbi, bérelt telekommunikációs vonalaknál. Itt vannak a legkritikusabb alkalmazások:

1. Energiarendszer védelme:
Ez vitathatatlanul a legfontosabb adatfüggvény. „Pilot Protection” vagy „differenciális továbbítás” A rendszerek rendkívül nagy sebességű kommunikációt igényelnek az átviteli vonal két vége között. Ha hiba fordul elő a vonal közepén, akkor mindkét végén a reléknek azonnal összehasonlítania kell az áramot be- és kiáramló áramot. Az OPGW rost link használatával ezek a hiba milliszekundumban (gyakran 1-2 ciklusban) határozzák meg között és mindkettő egyszerre megszakad. Ennek a nagysebességű kapcsolatnak a nélkül a relék lassabban működnének, nagyobb rendszerzavarokat és potenciális berendezések károsodását okozva.

2. Felügyeleti ellenőrzés és adatgyűjtés (SCADA):
A SCADA a rácsvezérlő központ idegrendszere. Az OPGW-ben lévő szálak hatalmas mennyiségű valós idejű adatot hordoznak a rács több ezer pontjáról-feszültségeket, áramlatokat, energiaáramot, megszakító állapotát és a transzformátor csappozícióit-a vezérlőhelyiséghez. Ez lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy valós időben láthassák a teljes rács állapotát, és megalapozott döntéseket hozzanak.

3. széles körű megfigyelés és vezérlés (WAMS):
A SCADA -n túlmenően a WAMS szinkronizált fázismérési egységeket (PMU) használ. Ezek a GPS-sel szinkronizált eszközök pontos, időbélyegző „pillanatfelvételt” biztosítanak a rács egészségéről, másodpercenként 30-60-szor. Az OPGW rostok magas sávszélessége és alacsony késleltetése elengedhetetlen ennek a hatalmas adatfolyamnak a szállításához. Ez lehetővé teszi a rács rezgések és az instabilitás észlelését, amely láthatatlan lenne a hagyományos SCADA számára, segítve a széles körű áramszünetek megelőzését.

4.
A szálak felhasználhatók az OPGW kábel és maga az átviteli vonal egészségének ellenőrzésére is. Az elosztott hőmérséklet -érzékelés (DTS) és az elosztott akusztikus érzékelés (DAS) a rostot érzékelőként használja. A DTS képes észlelni a hotpotokat az illesztésekben vagy a csatlakozásokban, míg a DAS képes észlelni és megtalálni a vezető rezgéseit, vágást vagy akár olyan potenciális interferenciát, mint például a fa esését vagy az illetéktelen konstrukciót az úthoz.

5. Távközlés a közüzemi műveletekhez:
A tiszta energiarendszer -ellenőrzésen túl a szálak megbízható kommunikációs csatornát biztosítanak minden máshoz, amely a közüzemi igényekhez: hangkommunikáció a karbantartási személyzet számára, a vállalati adathálózat forgalmának és videofelügyelete az alállomásbiztonsághoz.

A szinergetikus előnye: Miért két funkció jobb, mint egy

Az OPGW valódi zseni a két alapfunkció közötti erőteljes szinergiában rejlik.

Az út jogának optimális használata: Külön száloptikai kábel futtatásához a sebességváltó toronyhoz további hardver, tervezési megfontolások szükségesek, és hajlamosak az elemek vagy a vadon élő állatok károsodására. A rostot a földhuzalba történő integrálásával a közüzemi szolgáltatások maximalizálják meglévő, biztosított útjaik használatát anélkül, hogy további engedélyekre vagy földvásárlásra lenne szükségük.

Kiváló rostbiztonság és megbízhatóság: Az OPGW fizikailag és elektromosan biztonságos utat biztosít a szálak számára. A torony tetején elhelyezve nagyrészt hozzáférhetetlenek és védhetők a véletlen károsodásoktól, a vandalizmustól és a lopástól. Ezenkívül a robusztus fémhüvely kiváló immunitást biztosít az elektromágneses interferencia (EMI) ellen, amely súlyos a nagyfeszültségű környezetben. Ez egy kommunikációs kapcsolatot eredményez a páratlan megbízhatósággal és az adatok integritásával.

Gazdasági hatékonyság: Noha az OPGW kezdeti költsége magasabb, mint a hagyományos talajvezeték, ez kiküszöböli a külön kommunikációs infrastruktúra építésének, bérbeadásának vagy fenntartásának szükségességét. A rost funkcionalitás hozzáadásának „növekményes költsége” minimális az általa létrehozott adathálózat hatalmas értékéhez képest. Ez egy klasszikus eset, ha okosabb, nem nehezebb.

Következtetés: A rugalmas és intelligens jövő gerincét

Az optikai földi huzal sokkal több, mint egy egyszerű huzal; Ez a modern energiaátvitel többfunkciós, misszió-kritikus alkotóeleme. Első alapfunkciója a védőpajzs alapvető, biztosítva az ellenálló képességet, amely ahhoz szükséges, hogy ellenálljon a természet dühének és a belső rendszer hibáinak. A második alapfunkciója a digitális idegrendszer transzformáló, biztosítva a nagysebességű, nagy megbízhatósági adatgyűjtést, amely lehetővé teszi a 21. századi villamosenergia-hálózathoz szükséges helyzeti tudatosságot, gyors automatizációt és intelligens vezérlést.

E két összefonódott funkció megértésével fel lehet értékelni, hogy az OPGW miért vált a közművek világszerte választott technológiává. Ez egy tökéletes példa az elegáns mérnöki munka: két alapvető kihívás - a védelem és a kommunikáció - megoldása egyetlen, szinergetikus megoldással, amely robusztus, megbízható és készen áll a jövőre.