Jaké jsou dvě základní funkce optického zemního drátu v přenosových vedeních?

Za drátem: Jak OPGW chrání a spojuje mřížku

V obrovské tiché krajině, která se táhne mezi našimi městy, nesou tyčící se sentinely elektrické sítě více než jen sílu. Navlečené podél vrcholů těchto vysokopěťových přenosových věží je jedinečný typ kabelu, který slouží dvojím, kritickému účelu. Tento kabel je známý jako Optický zemnící drát , nebo OPGW. Pro inženýry, operátneboy mřížky a telekomunikační specialisty je OPGW základním kamenem moderní, spolehlivé infrastruktury. Ale pro mnohé však jeho plné schopnosti zůstávají záhadou.

Core Function #1: Ochranný štít - ochrana elektrického vedení

Primární a tradiční role drátu navlečeného v horní části přenosové věže je fungovat jako a Statický štít or zemský drát . Jeho úkolem je chránit energizované fázové vodiče (dráty přenášející energii) níže od nejničivější síly v přírodě: Lightning. OPGW je především výjimečně dobrým mletým vodičem.

Subfunkce 1A: Ochrana a stínění blesku

Problém: Když úder blesku přímo zasáhne fázový vodič, vloží to obrovský nárůst proudu - často přesahující 100 000 ampérů - za zlomek sekundy. Tento nárůst nesmírně přesahuje provozní kapacitu linky, což vede k katastrofickému selhání izolace, poškození zařízení a okamžitému zakopnutí jističe obvodu, což způsobuje výpadek napájení.

Jak to OPGW řeší: Kabel OPGW je strategicky umístěn na nejvyšším bodě na věži a vytváří „štít“ nad fázovými vodiči. Je navržen tak, aby byl nejpravděpodobnějším kontaktním místem pro úder blesku.

Záměrná přitažlivost: Vzhledem ke své funkci výšky a uzemnění OPGW účinně zachytí mrtvici blesku, než může dosáhnout níže uvedených vodičů kritické fáze.

Bezpečná proudová cesta: Jakmile jsou zasaženy robustní kovové vnější vrstvy OPGW pro nízkoimpedanční cestu pro bleskový proud, který cestuje podél rozpětí kabelu.

Rozptyl na Zemi: V každé přenosové věži je OPGW elektricky spojena se strukturou věže. Samotná věž je spojena s uzemňovacím systémem - síť prutů a vodičů pohřbených na Zemi. Masivní bleskový proud je bezpečně odvrácen věží a neškodně se rozptýlil do země.

Praktický výsledek: OPGW tím, že se obětuje stávce, zabraňuje destruktivní energii blesku dosahovat živých vodičů, čímž se zabrání chybám a udržuje kontinuitu napájení energie. Jeho design zajišťuje, že vydrží více takových úderů bez mechanického nebo elektrického selhání.

Subfunkce 1B: Uzemňovací a poruchový proud

Problém: Kromě blesku mohou jiné události způsobit chyby na elektrickém vedení, jako je strom padající na selhání vodiče nebo vybavení. Když živý dirigent kontaktuje uzemněný objekt (jako samotná věž), vytvoří „chybu k uzemnění“. To má za následek masivní, i když o něco méně okamžité, nárůst proudu známého jako poruchový proud. Tento proud musí být bezpečně směrován na zem, aby se ochranná relé detekovala poruchu a izolovala poškozený úsek.

Jak to OPGW řeší: OPGW tvoří kontinuální elektrickou cestu s nízkou rezistencí podél celé délky přenosové vedení a spojuje uzemňovací systémy každé věže.

Vytvoření společného odkazu na zem: Tato vzájemně propojená síť zajišťuje, že všechny věže jsou drženy v podobném pozemském potenciálu, což je zásadní pro stabilitu a správnou činnost schémat ochrany napájecího systému.

Přenos poruchového proudu: Během poruchové události protéká významná část poruchového proudu strukturami OPGW a věže zpět ke zdroji. OPGW je speciálně navržen se specifickým hodnocením zkratového proudu (např. 50 Ka po dobu 1 sekundy). To znamená, že jeho vrstvy hliníku a oceli jsou dostatečně podstatné, aby tento obrovský proud přenesli pro krátkou dobu až do výletů jističe, bez tání nebo trvalého poškození.

Praktický výsledek: OPGW zajišťuje, že během vnitřních elektrických poruch má proud bezpečnou a předvídatelnou cestu k zemi. To umožňuje ochranné zařízení rychle a selektivně fungovat, minimalizovat poškození zařízení a omezit rozsah a trvání výpadku napájení.

Core Function #2: Digitální nervový systém - umožňující komunikaci inteligentní mřížky

Zatímco její ochranná role je zásadní, je to druhá funkce, která transformuje OPGW z jednoduchého drátu na strategický aktivum. V rámci své ochranné kovové skořepiny jsou optická vlákna, která se kabel mění na vysoce výkonný telekomunikační spojení.

Subfunkce 2A: Fyzická konstrukce: kabel uvnitř kabelu

Chcete -li pochopit, jak to funguje, musíte pochopit, jak je postaven. OPGW není jednoduchá kombinace materiálů; Jedná se o přesně vytvořenou trubkovou strukturu.

Centrální jádro: V samém středu je nerezová ocel nebo hliníková trubice. Uvnitř této hermeticky uzavřené trubice jsou samotná optická vlákna, obvykle obklopená gelem blokujícím voda, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti a zajistilo mechanické odpružení.

Vnější vrstvy: Obklopující tuto centrální trubici jsou vrstvy hliníkových a ocelových vodičů. Tyto dráty jsou uvězněny kolem trubice a poskytují kabel jeho primární mechanickou pevnost, kapacitu přenášení proudu a odolnost vůči korozi. Specifická kombinace hliníku (pro vodivost) a oceli (pro pevnost) může být přizpůsobena požadavkům projektu.

Tato konstrukce je klíčem k její duální identitě: vnější dráty zpracovávají elektrické a mechanické povinnosti, zatímco vnitřní trubice poskytuje bezpečné, stabilní a izolované prostředí pro křehká skleněná vlákna.

Subfunkce 2b: Kritické aplikace při správě a kontrole mřížky

Datová kapacita poskytovaná optickými vlákny je páteř „inteligentní mřížky“. Umožňuje monitorování, ochranu a kontrolu v reálném čase, které jsou nemožné se staršími, pronajatými telekomunikačními liniemi. Zde jsou nejkritičtější aplikace:

1. Ochrana energetického systému:
Toto je pravděpodobně nejdůležitější data datová funkce. „Ochrana pilotů“ nebo „diferenciální přenášení“ Schémata vyžadují ultra vysokou rychlostní komunikaci mezi dvěma koncemi přenosové linky. Pokud dojde k poruše uprostřed linie, musí relé na obou koncích okamžitě porovnat proud proudící dovnitř a ven. Pomocí odkazu OPGW Fiber mohou v milisekundách určit (často 1-2 cykly), že je chyba mezi a zakopnou oba jističe současně. Bez tohoto vysokorychlostního spojení by relé fungovala pomaleji, což by způsobilo větší narušení systému a poškození potenciálního vybavení.

2. kontrola dohledu a sběr dat (SCADA):
SCADA je nervový systém kontrolního centra mřížky. Vlákna v OPGW nesou obrovské množství dat v reálném čase z tisíců bodů na mřížce-napětí, proudy, proudy výkonu, stavy jističe a polohy klepnutí transformátoru-zasahují do kontrolní místnosti. To umožňuje operátorům vidět stav celé mřížky v reálném čase a činit informovaná rozhodnutí.

3. Monitorování a kontrola široké oblasti (WAMS):
WAMS přesahuje SCADA a používá synchronizované jednotky měření phasorů (PMU). Tato zařízení, synchronizovaná pomocí GPS, poskytují přesný časově označený „snímek“ zdraví mřížky 30-60krát za sekundu. Pro přepravu tohoto masivního datového proudu je nezbytná vysoká šířka pásma a nízká latence vláken OPGW. To umožňuje detekci oscilací a nestability mřížky, které by byly pro konvenční SCADA neviditelné, což pomáhá zabránit rozsáhlému výpadku.

4. Monitorování aktiv a údržba založená na podmínkách:
Vlákna lze také použít ke sledování zdraví kabelu OPGW a samotné přenosové vedení. Distribuované snímání teploty (DTS) a distribuované akustické snímání (DAS) používají samotné vlákno jako senzor. DTS může detekovat hotspoty na spojích nebo spojeních, zatímco DAS může detekovat a najít vibrace vodičů, cvalu nebo dokonce potenciální rušení, jako jsou pády stromů nebo neoprávněná konstrukce poblíž pravé cesty.

5. Telecommunications for Utility Operations:
Kromě čistého energetického systému ovládání vláken poskytují spolehlivý komunikační kanál pro všechno ostatní, co nástroj potřebuje: hlasová komunikace pro údržbářské posádky, provoz firemní datové sítě a video dohled na zabezpečení rozvodny.

Synergická výhoda: Proč jsou dvě funkce lepší než jedna

Skutečný génius OPGW spočívá v silné synergii mezi jejími dvěma základními funkcemi.

Optimální použití práva na cestu: Spuštění samostatného kabelu z optických vláken na přenosové věži vyžaduje další hardware, úvahy o návrhu a je náchylné k poškození prvků nebo volně žijících živočichů. Integrací vlákna do zemního vodiče maximalizují nástroje použití jejich stávajícího, zajištěného práva na cestu bez nutnosti další povolení nebo získávání půdy.

Zabezpečení a spolehlivost vynikajícího vlákna: OPGW poskytuje fyzicky a elektricky zabezpečenou cestu pro vlákna. Namířené na vrcholu věže jsou do značné míry nepřístupné a chráněny před náhodným poškozením, vandalismem a krádeží. Kromě toho robustní kovový plášť poskytuje vynikající imunitu elektromagnetickému rušení (EMI), což je závažné ve vysokopěťovém prostředí. To má za následek komunikační spojení s bezkonkurenční spolehlivostí a integritou dat.

Ekonomická účinnost: Zatímco počáteční náklady na OPGW jsou vyšší než tradiční zemnící drát, eliminuje potřebu stavět, pronajímat nebo udržovat samostatnou komunikační infrastrukturu. „Inkrementální náklady“ na přidání funkce vlákna jsou minimální ve srovnání s obrovskou hodnotou datové sítě, kterou vytváří. Je to klasický případ budování chytřejších, ne těžší.

Závěr: Páteř odolné a inteligentní budoucnosti

Optický zemnící vodič je mnohem více než jednoduchý drát; Je to multifunkční, kritická složka moderního přenosu energie. Jeho první jádro funkce jako a ochranný štít je základní a poskytuje odolnost potřebná k odolání odolné vůči zuřivosti a vnitřním systémovým poruchám přírody. Jeho druhá základní funkce jako a Digitální nervový systém je transformativní a poskytuje vysokorychlostní páteř s vysokou relikovatelností, která umožňuje situační povědomí, rychlou automatizaci a inteligentní kontrolu potřebnou pro energetickou mřížku 21. století.

Pochopením těchto dvou propojených funkcí lze ocenit, proč se OPGW stal technologií výběru pro veřejné služby po celém světě. Je to perfektní příklad elegantního inženýrství: řešení dvou základních výzev - ochrany a komunikace - s jediným synergickým řešením, které je robustní, spolehlivé a připravené na budoucnost.