ADSS vs. OPGW: Porovnání dvou hlavních optických řešení pro nadzemní sítě

Nadzemní optické sítě závisí na kabelech, které vydrží extrémní počasí, vysoké mechanické zatížení a elektromagnetické výzvy prostředí elektrického vedení. Jako dominantní řešení se ukázaly dva typy kabelů: ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) kabel a OPGW (optický zemnící vodič) . Zatímco oba poskytují vysokorychlostní komunikaci z optických vláken podél nadzemních energetických koridorů, jsou navrženy pro zásadně odlišné podmínky a typy projektů. Než přistoupíte k jakémukoli řešení, je nezbytné porozumět jejich rozdílům.

Co jsou kabely ADSS a OPGW?

Dielektrický samonosný (ADSS) kabel je plně nekovový kabel z optických vláken navržený tak, aby byl navlečen mezi stožáry nebo vysílací stožáry bez jakéhokoli dalšího komunikačního drátu nebo nosné konstrukce. Nepřítomnost kovu v jeho konstrukci ho činí imunním vůči elektrickému rušení, a proto může být bezpečně instalován v těsné blízkosti napájecích vodičů pod napětím.

Optický zemnící vodič (OPGW) je hybridní kabel, který plní dvě funkce současně: funguje jako nadzemní zemnící/stínící vodič na vysokonapěťové přenosové lince a zároveň obsahuje optická vlákna pro datovou komunikaci. Fyzicky nahrazuje tradiční statický vodič v horní části přenosových věží a integruje schopnost uzemnění a přenos optickými vlákny do jediného kabelu.

Oba typy kabelů využívají stávající infrastrukturu elektrického vedení, čímž eliminují potřebu stavět vyhrazené komunikační věže a výrazně snižují stavební náklady ve srovnání s tradičním nasazením leteckých vláken. Navzdory této sdílené výhodě se jejich vnitřní konstrukce, požadavky na instalaci a optimální případy použití značně liší.

Strukturální rozdíly: Jak jsou postaveny

Vnitřní architektura ADSS a OPGW odráží jejich velmi odlišné filozofie designu.

ADSS kabel je postaven kolem centrálního pevnostního členu – typicky sklolaminátové tyče – obklopené splétanými volnými vyrovnávacími trubicemi, z nichž každá obsahuje více optických vláken uložených v gelu. Aramidová příze (jako je kevlar) obaluje jádro jako primární nosný prvek a poskytuje pevnost v tahu potřebnou pro dlouhé rozpětí antén. Vnější plášť z HDPE nebo AT (anti-tracking) doplňuje strukturu. Nikde v kabelu není žádný kov. Návrhy ADSS se dodávají ve dvou hlavních konfiguracích: centrální trubice (vhodné pro kratší rozpětí do cca 500 m) a vrstvené spletené (preferováno pro delší rozpětí až 1500 m nebo více).

Naproti tomu kabel OPGW integruje kov a vlákno v soustředném uspořádání. Optická vlákna jsou umístěna v jedné nebo více nerezových nebo hliníkových trubicích umístěných ve středu kabelu nebo blízko něj. Okolní vrstvy se skládají z hliníkem plátované oceli (ACS) nebo drátů z hliníkové slitiny, které poskytují jak mechanickou pevnost pro zvládnutí dlouhých rozpětí přenosového vedení, tak elektrickou vodivost potřebnou pro bezpečný přenos poruchových proudů do země. Precizně navržený průřez vyvažuje elektrický výkon, mechanické vlastnosti a tepelnou stabilitu kabelu za poruchových podmínek.

Elektrický výkon a bezpečnost

Elektrické chování je jedním z nejkritičtějších rozdílů mezi těmito dvěma typy kabelů.

Vzhledem k tomu, že ADSS neobsahuje žádné vodivé součásti, nenese žádný elektrický potenciál a nepředstavuje žádné nebezpečí úrazu pro pracovníky údržby. Je zcela neovlivňována elektromagnetickými poli generovanými blízkými silovými vodiči. V prostředí s velmi vysokým napětím (typicky nad 110 kV) však mohou indukovaná elektrická pole časem způsobit sledování povrchu na vnějším plášti. Kabely instalované v takových prostředích vyžadují speciální složení AT (anti-tracking) pouzdro bránit této degradaci.

OPGW, protože jde o metalický kabel, musí být řádně propojen a uzemněn na každé věži. Poskytuje přímou ochranu před bleskem tím, že zachycuje údery a vede výsledný poruchový proud bezpečně k zemi, přičemž stíní fázové vodiče pod ním. Tato funkce uzemnění je důvodem, proč je OPGW instalováno na samém vrcholu vysílacích věží. Jeho kovová konstrukce znamená, že musí být vždy odpojen od napájení a uzemněn před zahájením jakékoli údržby, takže instalace pod napětím není možná bez specializovaného vybavení a postupů.

Způsoby a podmínky instalace

Podmínky, za kterých může být každý kabel instalován, představují jeden z prakticky nejvýznamnějších rozdílů pro projektanty.

Kabel ADSS je připevněn ke straně stávajících přenosových věží nebo distribučních stožárů pomocí speciálního hardwaru, jako jsou závěsné svorky a napínací svorky. Protože nepřenáší žádnou elektrickou energii, lze jej instalovat na vedení pod napětím bez výpadku proudu —hlavní výhoda pro energetické společnosti, které si nemohou dovolit prostoje. Instalační tým jej navlékne mezi sloupy podobně jako jakýkoli samonosný messenger kabel. Jeho nízká hmotnost snižuje strukturální zatížení vyvíjené na věže, což je důležitý faktor při přidávání kabelů do stárnoucí infrastruktury.

Instalace OPGW je složitější. Vzhledem k tomu, že nahrazuje stávající nadzemní zemnící vodič, musí být starý zemnící vodič odstraněn, když je nový OPGW vtahován – operace, která vyžaduje odpojení a uzemnění přenosového vedení nebo vedení pomocí specializovaných technik vedení pod napětím. Díky tomu je OPGW přirozenou volbou výstavba nového přenosového vedení , kde není přítomen žádný stávající zemnící vodič a není vyžadován žádný výpadek. Dovybavení stávajícího vedení pod napětím pomocí OPGW je logisticky náročné a značně nákladnější.

Typické aplikace

Každý typ kabelu je sladěn s odlišnou sadou projektových scénářů a odvětví.

Kabel ADSS je široce používán telekomunikačními operátory, energetickými distribučními společnostmi a operátory privátních sítí v celé řadě prostředí. Mezi běžné aplikace patří:

• Distribuční vedení o napětí od 10 kV do 110 kV
• Zavedení širokopásmové a FTTx přístupové sítě
• Železniční a dopravní koridorová komunikace
• Páteře venkovních rostlin podniku a areálu
• CATV a CCTV síťová infrastruktura
• Dálkové venkovské připojení, kde je výstavba nové věže nepraktická

OPGW je převážně používán energetickými společnostmi na vysokonapěťových a extra vysokonapěťových přenosových systémech. Mezi jeho aplikace patří:

• Nevé projekty přenosových vedení 110 kV, 220 kV, 500 kV a ultravysokého napětí
• Komunikace a ochrana systému SCADA na energetických sítích
• Aplikace pro monitorování a řízení inteligentní sítě
• Výměna stárnoucích zemnících vodičů na stávajících vedeních vysokého napětí při plánovaných odstávkách
• Páteřní privátní komunikační sítě typu utility-to-utility

Úvahy o nákladech a údržbě

Srovnání nákladů mezi ADSS a OPGW musí brát v úvahu jak počáteční investice, tak dlouhodobé provozní faktory.

ADSS kabel má obecně a nižší počáteční náklady na materiál než OPGW. Jeho celodielektrická konstrukce nepoužívá žádné drahé kovy a instalace nevyžaduje výpadky proudu, což výrazně snižuje náklady spojené s projektem. Údržba je relativně jednoduchá – vizuální kontrolu a hardwarové kontroly lze obvykle provádět bez odpojení vedení od napájení.

OPGW zahrnuje vyšší počáteční náklady kvůli složitosti jeho hybridní metalicko-optické struktury a nutnosti odstranit a nahradit stávající zemnící vodič během instalace. U nových projektů přenosových linek však OPGW přináší přesvědčivou hodnotu, protože jediný kabel současně plní povinnou zemnící funkci a komunikační funkci a nahrazuje dva samostatné systémy. Po dobu životnosti projektu vysokonapěťové převodovky může tato dvouúčelová účinnost kompenzovat vyšší počáteční investici.

Údržba OPGW vyžaduje větší péči. Jakákoli oprava kabelu vyžaduje uzemňovací protokoly a spojování vláken v terénu musí zohledňovat kovové součásti kabelu. Uzávěry spojů a hardware musí být dimenzovány pro elektrické prostředí vysílací věže.

Jak si vybrat mezi ADSS a OPGW

Správná volba závisí především na třech faktorech: na napěťové hladině vedení, zda se jedná o novostavbu nebo rekonstrukci a zda musí kabel plnit funkci uzemnění. Níže uvedená tabulka shrnuje klíčové body rozhodování.

Jako obecné pravidlo: zvolte OPGW při budování nové vysokonapěťové přenosové infrastruktury tam, kde je stejně vyžadován zemnící vodič, a dvouúčelový kabel poskytne nejlepší celkovou hodnotu. Při upgradu nebo přidání komunikační kapacity ke stávající lince pod napětím zvolte ADSS zejména u distribučních napětí, kde je výpadek proudu nepraktický a nejsou požadovány žádné konstrukční změny na věžích.

U projektů, které pokrývají oba scénáře – jako je utilita rozšiřující svou vláknovou páteř napříč smíšenou novou a starší infrastrukturou – je dobře zavedenou praxí kombinovaný přístup využívající OPGW na nových vysokonapěťových segmentech a ADSS na stávajících distribučních sekcích. Chcete-li prozkoumat konkrétní konfigurace produktu pro kterýkoli typ kabelu, navštivte naše Produktová stránka OPGW nebo se obraťte na náš technický tým a požádejte o doporučení pro konkrétní projekt.