چگونه همه کابل های خود نگهدارنده دی الکتریک در شرایط باد شدید یا بار یخ کار می کنند؟

در زمینه ارتباطات از راه دور مدرن، قابلیت اطمینان زیرساخت اغلب به میزان مقاومت آن در برابر چالش های محیطی بستگی دارد. همه کابل های خود نگهدارنده دی الکتریک (ADSS) بخش مهمی از شبکه های فیبر نوری هستند، به ویژه در جاهایی که نصب سربار ضروری است. این کابل‌ها بدون اجزای فلزی طراحی شده‌اند و برای نصب در نزدیکی خطوط برق فشار قوی و در مناطقی که تداخل الکترومغناطیسی (EMI) می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد، ایده‌آل است. با این حال، یکی از مهم ترین سوالات مهندسین و برنامه ریزان شبکه این است: کابل های ADSS در شرایط باد شدید یا بار یخ چگونه کار می کنند؟

1. درک ساختار همه کابل های خود نگهدارنده دی الکتریک

قبل از بررسی عملکرد آنها در شرایط شدید، درک اینکه چه چیزی کابل های ADSS را منحصر به فرد می کند مفید است. این کابل ها کاملاً از مواد غیر فلزی تشکیل شده اند که معمولاً شامل موارد زیر است:

• فیبرهای نوری مرکزی ، که سیگنال های داده را حمل می کنند.
• یک لوله بافر که بالشتک و محافظت از الیاف را فراهم می کند.
• اعضای قوی اغلب از نخ های آرامید (مانند کولار) ساخته می شود که به کابل استحکام کششی می دهد و به آن اجازه می دهد وزن خود را در طول دهانه های طولانی تحمل کند.
• ژاکت های بیرونی معمولا از پلی اتیلن مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش یا مواد مشابه ساخته شده است که در برابر رطوبت، سایش و نور خورشید محافظت می کند.

این طراحی "تمام دی الکتریک" به کابل های ADSS این امکان را می دهد که سبک وزن، مقاوم در برابر خوردگی و عاری از رسانایی الکتریکی باشند - همه برای استقرار هوایی در نزدیکی خطوط برق ضروری است.

2. عوامل تنش محیطی: بار باد و یخ

در تاسیسات هوایی در فضای باز، دو تن از شدیدترین تنش‌های مکانیکی که کابل‌ها با آن مواجه می‌شوند، هستند فشار باد و تجمع یخ .

• شرایط باد شدید: هنگامی که بادهای شدید در طول دهانه کابل می وزند، نیروهای جانبی ایجاد می کنند که باعث چرخش، ارتعاش یا نوسان کابل می شود. با گذشت زمان، این حرکت می تواند باعث ایجاد خستگی در کابل یا سخت افزار پشتیبان آن شود.
• شرایط بارگیری یخ: در آب و هوای سرد، باران یخ زده یا رطوبت زیاد می تواند منجر به تشکیل یخ روی سطح کابل شود. وزن یخ به طور قابل توجهی بار روی کابل و تکیه گاه های آن را افزایش می دهد و اگر به درستی در نظر گرفته نشود، به طور بالقوه منجر به افتادگی، استرس مکانیکی یا حتی شکستن کابل می شود.

اثر ترکیبی باد و یخ می تواند سطوح تنش را تقویت کند، زیرا باد نیروهای دینامیکی را اعمال می کند در حالی که یخ بار استاتیکی را افزایش می دهد. بنابراین، توانایی کابل های ADSS برای تحمل این شرایط ترکیبی برای عملکرد طولانی مدت موفق آنها ضروری است.

3. عوامل طراحی موثر بر عملکرد کابل ADSS

الف طراحی مقاومت کششی و دهانه

یکی از مزایای کلیدی کابل های ADSS نسبت استحکام کششی بالا به وزن آنها است که از طریق استفاده از نخ های آرامید به دست می آید. این الیاف مصنوعی تنش مکانیکی را به طور یکنواخت در طول کابل توزیع می کنند و به آن اجازه می دهند حتی در زیر بارهای سنگین یخ پایدار بماند.
مهندسان معمولاً حداکثر طول دهانه مجاز را بر اساس شرایط باد و یخ مورد انتظار یک منطقه محاسبه می کنند. دهانه‌های کوتاه‌تر اغلب در مناطقی با یخ‌زدگی سنگین توصیه می‌شود تا تنش و خطر خرابی مکانیکی کاهش یابد.

ب قطر کابل و سطح پایان

قطر بیرونی و صافی سطح کابل مستقیماً بر میزان انباشته شدن یخ و نحوه تأثیر باد بر روی آن تأثیر می گذارد. کابل با قطر کمتر سطح کمتری را برای کشش باد و تجمع یخ ایجاد می کند. برخی از تولید کنندگان نیز درخواست می دهند پوشش های کم اصطکاک یا آبگریز که چسبندگی یخ را کاهش می دهد و به کاهش وزن اضافی در شرایط زمستانی کمک می کند.

ج مقاومت مواد و ترکیب ژاکت

روکش بیرونی کابل های ADSS به گونه ای طراحی شده است که در برابر ترک خوردگی و سایش تحت دماهای نوسانی مقاوم باشد. در مناطق با باد شدید، ژاکت باید از سایش ناشی از لرزش یا تماس با سازه های نگهدارنده نیز جلوگیری کند. تثبیت UV به همان اندازه مهم است زیرا قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور خورشید می تواند مواد را ضعیف کند و خطر آسیب را در شرایط پر استرس افزایش دهد.

4. ارتعاش و اثرات بادی تحت بار باد

یکی از چالش‌های ظریف اما مهمی که کابل‌های ADSS در محیط‌های با باد شدید با آن مواجه هستند، این است ارتعاش بادی - پدیده ای که توسط بادهای ثابت و با سرعت کم (معمولاً 3 تا 25 مایل در ساعت) ایجاد می شود. این بادها می توانند نوسانات کوچک و مکرر در کابل ایجاد کنند که منجر به آسیب طولانی مدت در کابل و اتصالات آن می شود.

برای کاهش این اثر، لرزشگیرها یا دستگاه های کنترل ارتعاش مارپیچی معمولاً در نزدیکی نقاط اتصال نصب می شوند. کشش مناسب در حین نصب نیز نقش عمده ای در کاهش دامنه ارتعاش و جلوگیری از سایش زودرس دارد. در مناطق به ویژه بادخیز، حفاظت دو لایه یا طراحی های تخصصی گیره می تواند پایداری را بیشتر کند.

5. عملکرد تحت شرایط بار یخ

هنگامی که یخ شروع به جمع شدن روی کابل ADSS می کند، چندین تغییر رخ می دهد:

• را وزن کابل به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
• را بار کششی در نقاط لنگر افزایش می یابد.
• را افتادگی در کابل افزایش می یابد، که می تواند فاصله ها را تغییر دهد و تنش خمشی اضافی ایجاد کند.

کابل‌های ADSS مدرن برای کنترل این موقعیت‌ها از طریق استحکام مکانیکی و انعطاف‌پذیری بهینه طراحی شده‌اند. تقویت نخ آرامید تضمین می کند که حتی با وزن اضافی یخ، فیبرهای نوری به خوبی محافظت می شوند و به انتقال سیگنال ها بدون تضعیف ادامه می دهند.

در محیط های بسیار سرد، مواد ژاکت مقاوم در برابر سرما - اغلب از پلی اتیلن با دمای پایین ساخته می شود - برای جلوگیری از شکنندگی و ترک خوردن استفاده می شود. استفاده از هندسه کابل مناسب و سخت افزار پشتیبانی می کند طراحی شده برای مناطق مستعد یخ به حفظ ثبات حتی در شرایط یخ زدگی شدید کمک می کند.

6. شیوه های نصب برای عملکرد نامطلوب آب و هوا

حتی یک کابل ADSS که به خوبی طراحی شده باشد، اگر به درستی نصب نشود، می تواند عملکرد ضعیفی داشته باشد. شیوه های نصب تاثیر مستقیمی بر نحوه واکنش کابل به بارهای محیطی دارد. برخی از ملاحظات کلیدی عبارتند از:

• تنش صحیح: اطمینان از اینکه کابل نه خیلی سفت است و نه خیلی شل به تعادل عملکرد در هنگام باد و یخ کمک می کند.
• طول دهانه مناسب: دهانه های کوتاه تر و تکیه گاه های میانی در مناطق پرخطر توصیه می شود.
• انتخاب سخت افزار: استفاده از گیره ها، تکیه گاه ها و لرزشگیرهای درجه بندی آب و هوا به افزایش عمر مفید کمک می کند.
• برنامه ریزی ترخیص: حصول اطمینان از فاصله کافی از خطوط برق و سایر سازه ها از تماس یا سایش در حین جابجایی کابل جلوگیری می کند.

بازرسی معمول پس از آب و هوای شدید نیز برای شناسایی آسیب احتمالی قبل از اینکه منجر به وقفه در سرویس شود ضروری است.

7. آزمایش و استانداردهای مقاومت در برابر محیط

کابل های ADSS تحت شرایط استاندارد برای شبیه سازی بارهای محیطی در دنیای واقعی آزمایش می شوند. استانداردهای صنعتی مانند IEC 60794 و IEEE 1222 الزامات مکانیکی، محیطی و الکتریکی را برای این کابل ها مشخص کنید.
آزمایشات ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• آزمایش بار کششی تحت وزن یخ شبیه سازی شده
• آزمایش تونل باد برای رفتار آیرودینامیکی
• چرخه دما برای ارزیابی عملکرد ژاکت
• ارزیابی مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و رطوبت

انطباق با این استانداردها تضمین می کند که کابل های ADSS قادر به مقاومت در برابر محیط های خارج از منزل برای چندین دهه هستند.

8. برنامه های کاربردی در دنیای واقعی و قابلیت اطمینان اثبات شده

استفاده از کابل های تمام دی الکتریک خود نگهدارنده در مناطق با آب و هوای شدید، انعطاف پذیری آنها را ثابت کرده است. در کشورهای شمالی با بارش برف سنگین، کابل‌های ADSS به دلیل ساختار سبک و در عین حال قوی خود، علیرغم تجمع یخ، اتصال را حفظ می‌کنند. در مناطق ساحلی و کوهستانی، ترکیب غیرفلزی آنها از خوردگی جلوگیری می کند و آسیب ناشی از نمک یا زباله های ناشی از باد را کاهش می دهد.

شرکت های خدماتی و اپراتورهای مخابراتی اغلب کابل های ADSS را انتخاب می کنند سیستم های ارتباطی خط برق ، جایی که هم باد شدید و هم یخ زیاد است. توانایی آنها در حفظ عملکرد نوری ثابت، حتی تحت فشار مکانیکی، آنها را به یک راه حل قابل اعتماد برای تاسیسات هوایی تبدیل می کند.

9. تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و عملکرد بلند مدت

در حالی که کابل های ADSS برای حداقل تعمیر و نگهداری طراحی شده اند، اقدامات پیشگیرانه می تواند طول عمر آنها را افزایش دهد:

• بازرسی بصری منظم پس از طوفان
• پایش مقادیر افتادگی و تنش
• بررسی نشانه هایی از پوشیدن ژاکت یا قرار گرفتن در معرض نخ آرامید
• تعویض لرزش فرسوده یا سخت افزار تعلیق

با مراقبت مناسب، کابل های ADSS می توانند با اطمینان کار کنند 25 تا 30 سال حتی در مناطق مستعد باد و یخ.

نتیجه گیری

همه کابل های خود نگهدار دی الکتریک به گونه ای طراحی شده اند که برخی از چالش برانگیزترین شرایط محیطی را که در تاسیسات شبکه فیبر نوری با آن مواجه می شوند، تحمل کنند. ترکیبی از ساختار سبک وزن، استحکام کششی بالا و مواد غیر رسانا به آنها اجازه می دهد تا در شرایط باد زیاد و بار یخ به طور موثر عمل کنند.

در حالی که تنش های محیطی هرگز نمی توانند به طور کامل حذف شوند، انتخاب دقیق طراحی کابل، تکنیک های نصب دقیق، و رعایت بهترین شیوه های تعمیر و نگهداری می تواند عملکرد و قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین کند. کابل‌های ADSS چه در میدان‌های باز، پشته‌های کوهستانی یا کریدورهای برق ساحلی مستقر شوند، همچنان ثابت می‌کنند که مهندسی قوی و طراحی متفکرانه امکان دستیابی به استحکام و پایداری در محیط‌های سخت را فراهم می‌کند.