Cavo ADSS: previeni costosi tempi di inattività con la fibra completamente dielettrica

Quanto costa effettivamente un guasto al cavo ADSS

Una singola ora di inattività non pianificata su una linea di trasmissione da 69 kV può superare i 200.000 dollari in termini di mancati ricavi e costi di riparazione di emergenza. Tuttavia, molti progettisti di rete continuano a sottovalutare l’impatto diretto della scelta del cavo in fibra ottica sull’affidabilità a lungo termine. Cavo ADSS Il cavo in fibra ottica autoportante completamente dielettrico è stato progettato proprio per eliminare i principali punti di guasto che affliggono le tradizionali installazioni con filo di ancoraggio o di messaggero. Non contiene metalli, non richiede un cavo di supporto separato e può essere installato direttamente su strutture ad alta tensione mentre la linea rimane sotto tensione. Il risultato è un sistema di cavi che elimina i problemi di messa a terra, la corrosione galvanica e gran parte dell'inventario dell'hardware meccanico, il tutto soddisfacendo gli stessi requisiti di trazione e abbassamento delle alternative convenzionali.

Cos'è il cavo ADSS?

Il cavo ADSS è un cavo in fibra ottica progettato per essere autoportante su distanze fino a diverse migliaia di piedi senza filo metallico. L'intera struttura (elementi di rinforzo, rivestimento e nucleo) utilizza materiali dielettrici non conduttivi. Ciò rende il cavo immune all'induzione elettromagnetica proveniente dalle linee elettriche vicine, quindi può essere collegato direttamente alle torri di trasmissione e ai poli di distribuzione nei punti in cui il campo elettrico è gestibile. La natura autoportante del cavo deriva da filati di aramide ad alto modulo o barre di plastica rinforzata con fibra di vetro che forniscono la resistenza alla trazione necessaria mantenendo il cavo leggero.

Costruzione e componenti chiave

Nucleo ottico

Il nucleo contiene le vere e proprie fibre di vetro, tipicamente disposte in configurazioni a tubo sciolto o a buffer stretto. I design a tubo sciolto sono preferiti per gli ambienti esterni perché isolano le fibre dalle forze di trazione e forniscono spazio per l'espansione termica. La maggior parte dei cavi ADSS utilizza fino a 288 fibre, con conteggi comuni pari a 12, 24, 48 e 144.

Membri della forza

I filati di aramide (ad esempio Kevlar) o gli elementi in fibra di vetro forniscono tutta la resistenza alla trazione e allo schiacciamento. La quantità di aramide viene calcolata per ciascuna lunghezza della campata e tensione di installazione, controllando direttamente le prestazioni di abbassamento. I cavi con un contenuto di aramide insufficiente supereranno i limiti massimi di abbassamento sotto carichi di ghiaccio e vento, rischiando di violare lo spazio libero.

Rivestimenti interni ed esterni

I rivestimenti in polietilene proteggono il nucleo. Il polietilene a media densità (MDPE) o il polietilene ad alta densità (HDPE) è lo standard. Per gli ambienti inquinati o costieri, una mescola resistente ai cingoli è essenziale per prevenire archi a secco e forature del rivestimento. Lo spessore del rivestimento e gli stabilizzatori UV determinano direttamente la durata di servizio, in genere da 25 a 30 anni.

Quando scegliere ADSS rispetto ad altri cavi in fibra

ADSS non è una soluzione universale, ma è la scelta migliore in tre scenari specifici: installazione su infrastrutture di servizi elettrici sotto tensione, tratti molto lunghi in cui i cavi messaggeri diventano impraticabili e ambienti in cui i componenti metallici creerebbero rischi di corrosione o di guasto a terra. Se il percorso è interamente sotterraneo o all'interno di edifici, è più appropriato un cavo loose-tube armato o un cavo tight-buffered per interni/esterni. Sulle torri di trasmissione, tuttavia, ADSS evita il peso e il carico del vento dell'OPGW (Optical Ground Wire) e i complessi requisiti di collegamento dei cavi dielettrici legati.

Per qualsiasi distanza superiore a 500 piedi tra le strutture, il risparmio di peso di ADSS riduce in genere il costo totale di installazione del 15-25% rispetto a un sistema supportato da messaggistica.

Considerazioni sull'installazione che determinano la longevità

Lunghezza campata e abbassamento

Ogni installazione ADSS inizia con un calcolo della tensione di abbassamento basato sul concetto di campata dominante. Gli ingegneri devono inserire le lunghezze esatte della campata, le differenze di elevazione e le temperature estreme locali. Il cavo viene quindi teso a una tensione specifica a una temperatura di riferimento in modo da mantenere distanze di sicurezza sia alla massima temperatura del ghiaccio/vento che alla massima temperatura. La sottotensione provoca un cedimento eccessivo e un possibile contatto del conduttore; una tensione eccessiva porta a una tensione prematura delle fibre.

Potenziale spaziale e tracciamento

Quando un cavo dielettrico è sospeso in un campo elettrico elevato, l'accoppiamento capacitivo può causare una differenza di potenziale superficiale. Se il campo supera la resistenza al tracciamento del rivestimento, l'arco a banda secca può erodere il rivestimento in pochi mesi. Pertanto, la posizione del cavo sulla torre deve essere scelta in base alla modellazione del campo elettrico. Specificare sempre una guaina resistente al binario se il cavo verrà installato entro 15 piedi da un conduttore energizzato a 115 kV o superiore.

Hardware e accessori

I cavi ADSS utilizzano vicoli ciechi, morsetti di sospensione e smorzatori di vibrazioni a spirale appositamente progettati. L'hardware deve comprimere il cavo senza superare il livello di schiacciamento indicato dal produttore e deve mantenere una presa adeguata sotto l'intero carico di trazione nominale. La forte flessione nei punti di uscita dell'hardware è una causa comune di guasto: gli installatori devono utilizzare le barre di armatura o i dispositivi anti-flessione corretti.

Specifiche tipiche del cavo ADSS

Criteri di selezione: abbinamento del cavo all'applicazione

Tipo e conteggio delle fibre

Le fibre monomodali (G.652.D o G.657.A) dominano le reti dei servizi pubblici. Le fibre multimodali vengono utilizzate raramente al di fuori delle LAN delle sottostazioni. Specificare sempre almeno il 20% di fibre in più rispetto alle attuali esigenze della rete: aggiungere fibre in un secondo momento è impossibile su un arco ADSS esistente. Per i corridoi di trasmissione a lungo raggio, le fibre 48–144 sono standard; gli alimentatori di distribuzione spesso ne necessitano solo 12-24.

Classe di tensione e campo elettrico

I cavi ADSS sono classificati in base al potenziale di spazio massimo che possono sopportare senza tracciamento. Un cavo installato in un ambiente da 230 kV a 6 piedi dal conduttore è esposto a un campo molto più aggressivo rispetto allo stesso cavo a 30 piedi di distanza su una struttura senza uscita. Fare sempre un riferimento incrociato alla tabella delle tolleranze del campo E del produttore del cavo con i dati di modellazione del fornitore di servizi.

Carichi ambientali

Il Codice nazionale di sicurezza elettrica definisce i distretti con carichi leggeri, medi e pesanti negli Stati Uniti. Un cavo classificato per carichi leggeri (assenza di ghiaccio, vento debole) fallirà presto in una regione con carichi pesanti con 0,5 pollici di ghiaccio radiale. Confermare che la tensione massima, l'abbassamento e i valori nominali dell'hardware di progettazione del cavo corrispondano agli esatti requisiti di carico geografico.

Affidabilità e manutenzione a lungo termine

Se progettato e installato correttamente, il cavo ADSS non richiede praticamente alcuna manutenzione per 25 anni. I principali fattori di rischio sono danni imprevisti alla giacca dovuti al contatto con terze parti (ad esempio, spari, attrezzature edili) e il tracciamento progressivo in zone di campo elettrico sottomodellate. Le ispezioni visive annuali da terra o tramite drone possono identificare cambiamenti di abbassamento o scolorimento della giacca prima che si verifichi un guasto. Il test della fibra con un OTDR dovrebbe essere ripetuto dopo ogni evento di tempesta importante per verificare l'integrità della giunzione.