Cos'è il filo di terra ottico (OPGW)? - Guida completa

Filo di terra ottico (OPGW) è un componente critico nei moderni sistemi di trasmissione di potenza che combina le funzioni di messa a terra e comunicazione. Questa guida completa spiega tutto ciò che devi sapere sulla tecnologia OPGW, le sue applicazioni e i vantaggi per le utility e le reti di telecomunicazione.

Comprensione del filo di terra ottico

OPGW è un cavo a doppia scoperta che funge sia da filo di terra per le linee di trasmissione di energia elettrica sia come mezzo di trasmissione di energia elettrica sia come mezzo di trasmissione di energia elettrica sia come mezzo di trasmissione di energia elettrica sia come mezzo di comunicazione attraverso fibre ottiche incorporate. Sostituisce i tradizionali fili statici/scudo in linee di trasmissione sopraelettrica aggiungendo funzionalità di comunicazione in fibra ottica.

Il tipico cavo OPGW è costituito da:

• Strati in lega di alluminio o in alluminio esterno per conduttività elettrica
• Tubi in acciaio inossidabile o in alluminio contenenti fibre ottiche
• Fili in acciaio ad alta resistenza per supporto meccanico
• Fibre ottiche multiple (in genere 12-144) per la trasmissione dei dati

Come funziona OPGW nei sistemi di alimentazione

OPGW svolge due funzioni primarie nelle reti di trasmissione di potenza:

1. Protezione dei fulmini: Installato nella parte superiore delle torri di trasmissione, OPGW fornisce uno scudo contro i fulmini, proteggendo i conduttori di fase dai colpi diretti.
2. CORRENTE DI MARCCIA DI CORRENTE: Durante i guasti del sistema, OPGW conduce in sicurezza correnti di guasto a terra.
3. Comunicazione dei dati: Le fibre ottiche incorporate consentono la trasmissione di dati ad alta velocità per sistemi SCADA, relè di protezione e servizi di telecomunicazione.

Tipi di costruzione OPGW

Sono disponibili diverse configurazioni di progettazione OPGW:

Vantaggi chiave di OPGW

OPGW offre numerosi vantaggi per i fornitori di servizi pubblici e comunicazioni:

Protezione migliorata del sistema

La solida costruzione di OPGW fornisce una protezione dei fulmini superiori rispetto ai fili di terra convenzionali. I componenti metallici assicurano una conduzione di corrente di guasto affidabile mentre proteggono i conduttori di fase dagli scioperi diretti.

Infrastruttura di comunicazione affidabile

OPGW crea un canale di comunicazione sicuro immune all'interferenza elettromagnetica (EMI), che è cruciale per:

• Segnalazione del relè di protezione
• Comunicazione del sistema SCADA
• Automazione della sottostazione
• Schemi di teleprotezione

Soluzione economica

Combinando le funzioni di messa a terra e comunicazione in un singolo cavo, OPGW elimina la necessità di infrastrutture di comunicazione separata. Ciò si traduce in significativi risparmi sui costi in:

• Spese di installazione
• Acquisizione di diritto
• Operazioni di manutenzione

Specifiche tecniche OPGW

Quando si selezionano OPGW per un progetto, gli ingegneri devono considerare diversi parametri tecnici:

Caratteristiche elettriche

• Resistenza DC: In genere 0,05-0,5 ohm/km a seconda del contenuto di alluminio
• Capacità di corto circuito: Calcolato in base alla grandezza della corrente di guasto e alla durata
• Accoppiamento induttivo: Colpisce le prestazioni della comunicazione nei circuiti paralleli

Proprietà meccaniche

• Carico di rottura: Vanno da 30 kn a 200 kN in base al design
• Peso: Tipicamente 200-1000 kg/km a seconda delle dimensioni e dei materiali
• Diametro: Di solito 8-20 mm
• Tensione massima: Progettato per abbinare i requisiti di caricamento della torre

Parametri in fibra ottica

• Conteggio delle fibre: Comunemente 12-144 fibre
• Tipo di fibra: In genere fibre a modalità singola G.652.D
• Attenuazione: ≤ 0,22 dB/km a 1310 nm, ≤ 0,36 dB/km a 1550 nm
• Intervallo di temperatura: -40 ° C a 80 ° C operativo

Considerazioni sull'installazione OPGW

Una corretta installazione è cruciale per le prestazioni e la longevità OPGW. I fattori chiave includono:

Processo di stringa

L'installazione OPGW segue procedure simili ai fili di terra convenzionali ma con ulteriori precauzioni:

• Utilizzare l'attrezzatura di tensionamento adeguata per evitare il massimo carico di trazione
• Mantenere il raggio di flessione minimo (in genere 30 × diametro del cavo)
• Utilizzare blocchi di stringa appropriati con covoni non metallici
• Monitorare l'integrità della fibra durante l'installazione con test OTDR

Calcoli di disagità e tensione

Calcoli accurati della tensione di disagi sono essenziali per:

• Garantire un adeguato spazio ai conduttori di fase
• Prevenire il caricamento eccessivo della torre
• Mantenere le prestazioni delle fibre rispetto alle variazioni di temperatura

Connessione e risoluzione

Particolare attenzione deve essere prestata alle connessioni OPGW:

• Utilizzare i raccordi adeguati per il vicolo cieco abbinati al design OPGW
• Installare gli smorzatori di vibrazioni in aree soggette a vibrazioni eoliche
• Corrente correttamente l'OPGW su ogni torre
• Sigillare le chiusure di giunzione in fibra per prevenire l'ingresso di umidità

Manutenzione e test OPGW

La manutenzione regolare garantisce prestazioni OPGW a lungo termine:

Ispezioni visive

I controlli visivi periodici dovrebbero esaminare:

• Condizione hardware (morsetti, smorzatori, distanziali)
• Segni di corrosione sui componenti metallici
• Danno da fattori esterni (uccelli, oggetti che cadono)
• Variazioni SAG che possono indicare problemi di tensione

Test in fibra ottica

Il test di fibra regolare include:

• Test OTDR: Misura l'attenuazione della fibra e individua i guasti
• Test della perdita di inserzione: Verifica la perdita di collegamento end-to-end
• Dispersione cromatica: Importante per i sistemi ad alta velocità

Test elettrici

• Test di continuità del percorso elettrico
• Misure di resistenza al suolo
• Valutazioni potenziali di corrosione

OPGW vs. soluzioni alternative

Comprendere come OPGW si confronta con altre soluzioni di comunicazione aiuta a prendere decisioni informate:

OPGW vs. ADSS (autoportazione auto-dielettrica)

• ADSS non fornisce la funzione di messa a terra
• ADSS richiede punti di allegato separati sulle torri
• OPGW offre una migliore protezione dei fulmini
• Gli ADS possono essere preferibili nei sistemi di distribuzione a bassa tensione

OPGW vs. Fibra sotterranea

• OPGW utilizza l'infrastruttura di trasmissione esistente
• La fibra sotterranea ha costi di installazione più elevati
• OPGW più vulnerabile agli eventi meteorologici
• Underground offre una maggiore flessibilità di routing

OPGW vs. comunicazione wireless

• OPGW fornisce una maggiore capacità di larghezza di banda
• Wireless più suscettibile alle interferenze
• OPGW ha una latenza inferiore
• Wireless più facile da distribuire in aree remote

Tendenze future nella tecnologia OPGW

Il mercato OPGW continua a evolversi con diverse tendenze emergenti:

Design di conteggi in fibre più elevate

L'aumento della domanda di larghezza di banda guida lo sviluppo di OPGW con:

• 288 fibre e configurazioni più alte
• Imballaggio in fibra efficiente in termini di spazio
• Tecnologia in fibra multi-core

Materiali migliorati

• Leghe in alluminio leggero e leggero
• Rivestimenti resistenti alla corrosione
• Materiali compositi per un peso ridotto

Integrazione della griglia intelligente

OPGW svolge un ruolo chiave nell'implementazione della griglia intelligente abilitando:

• Comunicazione dell'unità di misurazione Phasor (PMU)
• Automazione distribuita
• Backhaul di infrastruttura di misurazione avanzata

Conclusione

Il filo di terra ottico (OPGW) rappresenta una soluzione ottimale per le utility che cercano di combinare una protezione affidabile della linea aerea con solide capacità di comunicazione. La sua doppia funzionalità fornisce risparmi sui costi, soddisfacendo al contempo la crescente domanda di trasmissione di dati ad alta velocità nelle reti di alimentazione. Man mano che i sistemi di trasmissione si evolvono verso reti più intelligenti e requisiti di affidabilità più elevati, OPGW continuerà a svolgere un ruolo vitale nelle infrastrutture di potere in tutto il mondo.

Quando si pianificano la distribuzione OPGW, un'attenta considerazione delle specifiche tecniche, delle pratiche di installazione e dei requisiti di manutenzione garantisce prestazioni ottimali durante la durata del cavo. Con una corretta progettazione e implementazione, i sistemi OPGW possono fornire decenni di servizio affidabile sia per la protezione dell'alimentazione che per le esigenze di comunicazione.