ADSS e OPGW: confronto tra due principali soluzioni in fibra ottica per reti aeree

Le reti aeree in fibra ottica dipendono da cavi in ​​grado di resistere a condizioni meteorologiche estreme, carichi meccanici elevati e alle sfide elettromagnetiche degli ambienti delle linee elettriche. Due tipi di cavi sono emersi come soluzioni dominanti: Cavo ADSS (tutto dielettrico autoportante). e OPGW (cavo di terra ottico) . Sebbene entrambi forniscano comunicazioni in fibra ottica ad alta velocità lungo i corridoi elettrici aerei, sono progettati per condizioni e tipi di progetto fondamentalmente diversi. Comprendere le loro distinzioni è essenziale prima di impegnarsi in una delle due soluzioni.

Cosa sono i cavi ADSS e OPGW?

Tutti i cavi dielettrici autoportanti (ADSS). è un cavo in fibra ottica completamente non metallico progettato per essere teso tra pali o torri di trasmissione senza cavi aggiuntivi o strutture di supporto. L'assenza di metallo nella sua costruzione lo rende immune alle interferenze elettriche, motivo per cui può essere installato in sicurezza in prossimità di conduttori di potenza sotto tensione.

Cavo di terra ottico (OPGW) è un cavo ibrido che svolge due funzioni contemporaneamente: funge da filo di terra/schermatura aereo su una linea di trasmissione ad alta tensione mentre alloggia le fibre ottiche per la comunicazione dei dati. Sostituisce fisicamente il tradizionale cavo statico in cima alle torri di trasmissione, integrando la capacità di messa a terra e la trasmissione in fibra ottica in un unico cavo.

Entrambi i tipi di cavi utilizzano l’infrastruttura della linea elettrica esistente, eliminando la necessità di costruire torri di comunicazione dedicate e riducendo significativamente i costi di costruzione rispetto alle tradizionali implementazioni di fibra aerea. Nonostante questo vantaggio condiviso, le loro strutture interne, i requisiti di installazione e i casi d’uso ottimali differiscono notevolmente.

Differenze strutturali: come sono costruite

L'architettura interna di ADSS e OPGW riflette le loro filosofie di progettazione molto diverse.

Il cavo ADSS è costruito attorno a un elemento di rinforzo centrale, in genere un'asta in fibra di vetro, circondato da tubi tampone sciolti intrecciati, ciascuno contenente più fibre ottiche incorporate nel gel. Il filato di aramide (come il Kevlar) avvolge il nucleo come elemento portante primario, fornendo la resistenza alla trazione richiesta per lunghe campate aeree. Un rivestimento esterno in HDPE o AT (anti-tracking) completa la struttura. Non c'è metallo da nessuna parte nel cavo. I progetti ADSS sono disponibili in due configurazioni principali: tubo centrale (adatto per campate più corte fino a circa 500 m) e a strati (preferibile per campate più lunghe fino a 1.500 mo più).

Il cavo OPGW, al contrario, integra metallo e fibra in una disposizione concentrica. Le fibre ottiche sono alloggiate in uno o più tubi di acciaio inossidabile o alluminio posizionati al o vicino al centro del cavo. Gli strati circostanti sono costituiti da fili in acciaio rivestito di alluminio (ACS) o in lega di alluminio che forniscono sia la resistenza meccanica per gestire lunghe tratte della linea di trasmissione sia la conduttività elettrica necessaria per trasportare in sicurezza le correnti di guasto a terra. Una sezione trasversale progettata con precisione bilancia le prestazioni elettriche del cavo, le proprietà meccaniche e la stabilità termica in condizioni di guasto.

Prestazioni elettriche e sicurezza

Il comportamento elettrico è uno dei differenziatori più critici tra i due tipi di cavi.

Poiché ADSS non contiene componenti conduttivi, non trasporta potenziale elettrico e non presenta rischi di scosse elettriche per le squadre di manutenzione. È completamente insensibile ai campi elettromagnetici generati dai conduttori di alimentazione vicini. Tuttavia, in ambienti ad altissima tensione (tipicamente superiore a 110 kV), i campi elettrici indotti possono causare nel tempo un tracciamento superficiale sul rivestimento esterno. I cavi installati in tali ambienti richiedono una formulazione speciale Guaina AT (anti-tracking). resistere a questo degrado.

L'OPGW, essendo un cavo metallico, deve essere adeguatamente collegato e messo a terra in ciascuna torre. Fornisce protezione diretta dai fulmini intercettando i fulmini e conducendo la corrente di guasto risultante in modo sicuro a terra, schermando i conduttori di fase sottostanti. Questa funzione di messa a terra è il motivo per cui l'OPGW è installato in cima alle torri di trasmissione. La sua struttura metallica implica che deve essere sempre diseccitato e messo a terra prima che possa iniziare qualsiasi lavoro di manutenzione, rendendo impossibile l'installazione della linea sotto tensione senza attrezzature e procedure specializzate.

Metodi e condizioni di installazione

Le condizioni in cui ciascun cavo può essere installato rappresentano una delle differenze più significative dal punto di vista pratico per i progettisti.

Il cavo ADSS è fissato al lato delle torri di trasmissione o dei pali di distribuzione esistenti utilizzando hardware dedicato come morsetti di sospensione e morsetti di tensione. Poiché non trasporta energia elettrica, può essere installato su un linea alimentata senza interruzione di corrente – un grande vantaggio per le utility che non possono permettersi tempi di inattività. Gli addetti all'installazione lo inseriscono tra i poli proprio come qualsiasi cavo messaggero autoportante. Il suo peso leggero riduce il carico strutturale imposto sulle torri, che è una considerazione importante quando si aggiungono cavi a un'infrastruttura obsoleta.

L'installazione di OPGW è più complessa. Poiché sostituisce il cavo di terra aereo esistente, il vecchio cavo di terra deve essere rimosso quando il nuovo OPGW viene inserito, un'operazione che richiede che la linea di trasmissione sia diseccitata e messa a terra o condotta utilizzando tecniche specializzate di linea sotto tensione. Ciò rende OPGW la scelta naturale per costruzione di una nuova linea di trasmissione , dove non è presente alcun cavo di terra esistente e non è richiesta alcuna interruzione. L'adeguamento di una linea energizzata esistente con OPGW è logisticamente impegnativo e notevolmente più costoso.

Applicazioni tipiche

Ciascun tipo di cavo è allineato a un insieme distinto di scenari di progetto e settori.

Il cavo ADSS è ampiamente utilizzato dagli operatori di telecomunicazioni, dai servizi di distribuzione dell'energia e dagli operatori di reti private in un'ampia gamma di ambienti. Le applicazioni comuni includono:

• Linee di distribuzione a tensioni da 10 kV a 110 kV
• Implementazioni della rete di accesso a banda larga e FTTx
• Comunicazione dei corridoi ferroviari e di trasporto
• Dorsali di impianti esterni aziendali e universitari
• Infrastruttura di rete CATV e CCTV
• Connettività rurale a lunga distanza dove la costruzione di nuove torri non è praticabile

L'OPGW è utilizzato prevalentemente dalle aziende elettriche su sistemi di trasmissione ad alta e altissima tensione. Le sue applicazioni includono:

• Nuovi progetti di linee di trasmissione a 110 kV, 220 kV, 500 kV e ad altissima tensione
• Comunicazione del sistema SCADA e relè di protezione sulle reti elettriche
• Applicazioni di monitoraggio e controllo delle reti intelligenti
• Sostituzione dei cavi di terra obsoleti sulle linee ad alta tensione esistenti durante le interruzioni programmate
• Reti dorsali di comunicazione private da servizio a servizio

Considerazioni sui costi e sulla manutenzione

Il confronto dei costi tra ADSS e OPGW deve tenere conto sia degli investimenti iniziali che dei fattori operativi a lungo termine.

Il cavo ADSS generalmente ha un file costo materiale iniziale inferiore rispetto all'OPGW. La sua struttura completamente dielettrica non utilizza metalli preziosi e l'installazione non richiede interruzioni di corrente, il che riduce significativamente i costi relativi al progetto. La manutenzione è relativamente semplice: l'ispezione visiva e i controlli dell'hardware possono generalmente essere eseguiti senza togliere tensione alla linea.

OPGW comporta costi iniziali più elevati a causa della complessità della sua struttura ibrida metallico-ottica e della necessità di rimuovere e sostituire il cavo di terra esistente durante l'installazione. Tuttavia, per i progetti di nuove linee di trasmissione, OPGW offre un valore interessante perché un singolo cavo soddisfa contemporaneamente la funzione di messa a terra obbligatoria e la funzione di comunicazione, sostituendo due sistemi separati. Nel corso della vita di un progetto di trasmissione ad alta tensione, questa efficienza a duplice scopo può compensare il maggiore investimento iniziale.

La manutenzione dell'OPGW richiede maggiore cura. Qualsiasi lavoro di riparazione sul cavo richiede protocolli di messa a terra e la giunzione delle fibre sul campo deve tenere conto dei componenti metallici del cavo. Le chiusure e l'hardware di giunzione devono essere dimensionati per l'ambiente elettrico della torre di trasmissione.

Come scegliere tra ADSS e OPGW

La scelta giusta dipende principalmente da tre fattori: il livello di tensione della linea, se il progetto è di nuova costruzione o di ristrutturazione e se il cavo deve svolgere una funzione di messa a terra. La tabella seguente riassume i principali punti decisionali.

Come regola generale: scegliere OPGW quando si costruisce una nuova infrastruttura di trasmissione ad alta tensione dove è comunque richiesto un filo di terra e il cavo a doppio scopo fornirà il miglior valore totale. Scegli ADSS quando aggiorni o aggiungi capacità di comunicazione a una linea energizzata esistente , in particolare alle tensioni di distribuzione, dove un'interruzione di corrente è impraticabile e non si desiderano modifiche strutturali alle torri.

Per i progetti che abbracciano entrambi gli scenari, come ad esempio un’azienda di servizi pubblici che espande la propria dorsale in fibra su infrastrutture miste nuove e preesistenti, un approccio combinato che utilizza OPGW su nuovi segmenti ad alta tensione e ADSS sulle sezioni di distribuzione esistenti è una pratica consolidata. Per esplorare configurazioni di prodotto specifiche per entrambi i tipi di cavo, visita il nostro Pagina del prodotto OPGW oppure contatta il nostro team di ingegneri per una raccomandazione specifica per il progetto.