دو عملکرد اصلی سیم زمین نوری در خطوط انتقال برق چیست؟

فراتر از سیم: چگونه OPGW از شبکه محافظت و متصل می شود

در مناظر وسیع و ساکت که بین شهرهای ما امتداد دارد ، نگهبانان برجسته شبکه برقی بیش از قدرت دارند. در امتداد بالای این برج های انتقال ولتاژ با ولتاژ بالا یک نوع کابل منحصر به فرد است که در خدمت یک هدف دوگانه و مهم برای ماموریت است. این کابل به عنوان شناخته شده است سیم نوری ، یا OPGW. برای مهندسان ، اپراتورهای شبکه و متخصصان ارتباطات از راه دور ، OPGW سنگ بنای زیرساخت های مدرن و قابل اعتماد است. اما برای بسیاری ، قابلیت های کامل آن یک رمز و راز باقی مانده است.

عملکرد اصلی شماره 1: محافظ محافظ - محافظت از خط برق

نقش اصلی و سنتی سیم که در بالای برج انتقال قرار دارد ، عملکرد به عنوان یک است سیم سپر استاتیک یا سیم زمین بشر کار آن محافظت از هادی های فاز پرانرژی (سیم های حامل برق) در زیر از مخرب ترین نیروی طبیعت: صاعقه. OPGW ، مهمترین و مهمتر از همه ، یک سیم زمین فوق العاده خوب است.

عملکرد زیر 1A: محافظت از رعد و برق و محافظ

مشکل: هنگامی که یک حمله صاعقه به طور مستقیم به یک هادی فاز برخورد می کند ، در کسری از ثانیه ، جریان زیادی از جریان - که اغلب بیش از 100000 آمپر است - تزریق می کند. این افزایش بسیار فراتر از ظرفیت عملیاتی این خط است و منجر به خرابی عایق فاجعه بار ، آسیب تجهیزات و فوری قطع کننده مدار می شود و باعث قطع برق می شود.

چگونه OPGW آن را حل می کند: کابل OPGW از نظر استراتژیک در بالاترین نقطه بر روی برج قرار دارد و "سپر" را بر روی هادی های فاز تشکیل می دهد. این طراحی شده است که محتمل ترین نقطه تماس برای اعتصاب صاعقه است.

جذابیت عمدی: با توجه به ارتفاع و عملکرد زمین ، OPGW به طور موثری سکته مغزی صاعقه را رهگیری می کند قبل از اینکه بتواند به هادی های فاز بحرانی در زیر برسد.

مسیر فعلی ایمن: پس از ضربه ، لایه های بیرونی فلزی قوی OPGW مسیری کم آمیز را برای جریان صاعقه فراهم می کند تا در طول کابل حرکت کند.

اتلاف به زمین: در هر برج انتقال ، OPGW از نظر الکتریکی به ساختار برج متصل است. خود این برج به یک سیستم زمینی متصل است - شبکه ای از میله ها و هادی های دفن شده در زمین. جریان رعد و برق عظیم با خیال راحت از برج منحرف می شود و بی ضرر در زمین از بین می رود.

نتیجه عملی: OPGW با قربانی کردن خود در اعتصاب ، مانع از رسیدن انرژی مخرب لایتنینگ به هادی های زنده می شود و از این طریق از گسل ها جلوگیری می کند و تداوم منبع تغذیه را حفظ می کند. طراحی آن تضمین می کند که می تواند در برابر چندین اعتصاب بدون خرابی مکانیکی یا الکتریکی مقاومت کند.

عملکرد زیر 1B: حمل و نقل جریان و جریان گسل

مشکل: فراتر از رعد و برق ، سایر رویدادها می توانند باعث ایجاد گسل در خط برق شوند ، مانند درختی که روی یک هادی یا تجهیزات خرابی قرار می گیرند. هنگامی که یک هادی زنده با یک شیء زمینی (مانند خود برج) تماس می گیرد ، "تقصیر به زمین" ایجاد می کند. این منجر به افزایش جریان عظیم ، البته کمی کمتر فوری ، جریان معروف به جریان گسل می شود. این جریان باید با خیال راحت به زمین منتقل شود تا رله های محافظ بتوانند گسل را تشخیص دهند و بخش آسیب دیده را جدا کنند.

چگونه OPGW آن را حل می کند: OPGW یک مسیر الکتریکی مداوم و کم مقاومت را در طول کل خط انتقال تشکیل می دهد و سیستم های زمینی هر برج را به هم وصل می کند.

ایجاد یک مرجع مشترک زمین: این شبکه به هم پیوسته تضمین می کند که تمام برج ها در یک پتانسیل زمین مشابه نگهداری می شوند ، که برای ثبات و عملکرد صحیح طرح های حفاظت از سیستم قدرت بسیار مهم است.

حامل جریان گسل: در طی یک رویداد گسل ، بخش قابل توجهی از جریان گسل از طریق OPGW و ساختارهای برج به منبع باز می گردد. OPGW به طور خاص با رتبه بندی جریان کوتاه کوتاه (به عنوان مثال ، 50 Ka برای 1 ثانیه) طراحی شده است. این بدان معناست که لایه های آلومینیومی و فولادی آن به اندازه کافی قابل توجه هستند تا بتوانند این جریان عظیم را برای دوره کوتاه حمل کنند تا زمانی که مدار شکن ، بدون ذوب یا حفظ آسیب ، سفر کند.

نتیجه عملی: OPGW تضمین می کند که در طی گسل های الکتریکی داخلی ، جریان دارای یک مسیر ایمن و قابل پیش بینی به زمین است. این به دستگاه های محافظ اجازه می دهد تا به سرعت و انتخابی کار کنند ، به حداقل رساندن آسیب تجهیزات و محدود کردن میزان و مدت زمان قطع برق.

عملکرد اصلی شماره 2: سیستم عصبی دیجیتال - فعال کردن ارتباطات شبکه هوشمند

در حالی که نقش محافظتی آن اساسی است ، این دومین عملکردی است که OPGW را از یک سیم ساده به یک دارایی استراتژیک تبدیل می کند. در داخل پوسته فلزی محافظ خود ، الیاف نوری قرار دارند و کابل را به پیوند ارتباطات از راه دور با کارایی بالا تبدیل می کنند.

عملکرد زیر 2a: ساخت فیزیکی: کابل درون یک کابل

برای درک نحوه کار ، باید درک کنید که چگونه ساخته شده است. OPGW ترکیبی ساده از مواد نیست. این یک ساختار لوله ای دقیقاً مهندسی شده است.

هسته مرکزی: در همان مرکز یک لوله از جنس استنلس استیل یا آلومینیومی قرار دارد. در داخل این لوله مهر و موم شده با فیبرهای نوری قرار دارند که به طور معمول توسط یک ژل مسدود کننده آب احاطه شده اند تا از رطوبت جلوگیری کنند و کوسن مکانیکی را فراهم کنند.

لایه های بیرونی: اطراف این لوله مرکزی لایه هایی از سیم های آلومینیوم و فولادی است. این سیم ها در اطراف لوله رشته ای قرار دارند و استحکام مکانیکی اصلی آن ، ظرفیت حامل جریان و مقاومت در برابر خوردگی را در اختیار کابل قرار می دهند. ترکیب خاص آلومینیوم (برای هدایت) و فولاد (برای استحکام) می تواند متناسب با نیاز پروژه باشد.

این ساخت و ساز کلید هویت دوگانه آن است: سیم های بیرونی وظایف الکتریکی و مکانیکی را بر عهده دارند ، در حالی که لوله داخلی یک محیط ایمن ، پایدار و جدا شده برای الیاف شیشه ای شکننده فراهم می کند.

عملکرد زیر 2B: برنامه های مهم در مدیریت و کنترل شبکه

ظرفیت داده ارائه شده توسط الیاف نوری ستون فقرات "شبکه هوشمند" است. این امکان نظارت ، محافظت و کنترل در زمان واقعی را فراهم می کند که با خطوط ارتباطی مسن تر و اجاره ای غیرممکن است. در اینجا مهمترین برنامه ها وجود دارد:

1. حفاظت از سیستم قدرت:
این مسلماً مهمترین عملکرد داده است. "محافظت از خلبان" یا "رله دیفرانسیل" طرح ها نیاز به برقراری ارتباط با سرعت بسیار بالا بین دو انتهای یک خط انتقال دارند. اگر یک گسل در وسط خط رخ دهد ، رله ها در هر دو انتها باید فوراً جریان جریان را در داخل و خارج مقایسه کنند. با استفاده از پیوند فیبر OPGW ، آنها می توانند در میلی ثانیه (اغلب 1-2 چرخه) تعیین کنند که گسل است بین آنها و هر دو شکن را همزمان سفر می کنند. بدون این پیوند با سرعت بالا ، رله ها آهسته تر عمل می کنند و باعث ایجاد اختلال در سیستم بیشتر و آسیب تجهیزات بالقوه می شوند.

ترتیب. کنترل نظارت و کسب داده (SCADA):
SCADA سیستم عصبی مرکز کنترل شبکه است. الیاف موجود در OPGW تعداد زیادی از داده های زمان واقعی را از هزاران نقطه در شبکه-ولتاژ ، جریان ، جریان برق ، وضعیت قطع کننده مدار و موقعیت های شیر ترانسفورماتور-به اتاق کنترل منتقل می کند. این امر به اپراتورها اجازه می دهد تا وضعیت کل شبکه را در زمان واقعی ببینند و تصمیمات آگاهانه بگیرند.

3. نظارت و کنترل منطقه گسترده (WAMS):
با فراتر از SCADA ، WAMS از واحدهای اندازه گیری فازور هماهنگ (PMU) استفاده می کند. این دستگاه ها ، هماهنگ شده توسط GPS ، "عکس فوری" دقیق و با مهر و موم شده از سلامت شبکه 30-60 بار در ثانیه ارائه می دهند. پهنای باند بالا و تأخیر کم الیاف OPGW برای انتقال این جریان داده گسترده ضروری است. این امر امکان تشخیص نوسانات شبکه و بی ثباتی را فراهم می کند که برای SCADA معمولی نامرئی است و به جلوگیری از خاموشی های گسترده کمک می کند.

4. نظارت بر دارایی و نگهداری مبتنی بر شرط:
همچنین می توان از این الیاف برای نظارت بر سلامت کابل OPGW و خود خط انتقال استفاده کرد. سنجش دما توزیع شده (DTS) و سنجش صوتی توزیع شده (DAS) از خود فیبر به عنوان سنسور استفاده می کند. DTS می تواند نقاط مهم را در شکاف ها یا اتصالات تشخیص دهد ، در حالی که DAS می تواند ارتعاشات هادی ، گالوپینگ یا حتی تداخل احتمالی مانند سقوط درخت یا ساخت و سازهای غیرمجاز را در نزدیکی سمت راست تشخیص و پیدا کند.

5. ارتباطات از راه دور برای عملیات ابزار:
فراتر از کنترل سیستم قدرت خالص ، الیاف یک کانال ارتباطی قابل اعتماد را برای هر چیز دیگری که نیاز به ابزار نیاز دارد فراهم می کند: ارتباط صوتی برای خدمه تعمیر و نگهداری ، ترافیک شبکه داده های شرکت ها و نظارت تصویری برای امنیت پست.

مزیت هم افزایی: چرا دو عملکرد بهتر از یک است

نبوغ واقعی OPGW در هم افزایی قدرتمند بین دو عملکرد اصلی آن نهفته است.

استفاده بهینه از راه درست: اجرای یک کابل فیبر نوری جداگانه در یک برج انتقال به سخت افزار اضافی ، ملاحظات طراحی نیاز دارد و مستعد آسیب از عناصر یا حیوانات وحشی است. با ادغام فیبر در سیم زمین ، برنامه های کاربردی بدون نیاز به مجوزهای اضافی یا دستیابی به زمین ، استفاده از راه درست و ایمن خود را به حداکثر می رسانند.

امنیت و قابلیت اطمینان فیبر برتر: OPGW مسیری از نظر جسمی و برقی را برای الیاف فراهم می کند. آنها در بالای برج قرار دارند ، آنها تا حد زیادی غیرقابل دسترسی هستند و از آسیب های تصادفی ، خرابکاری و سرقت محافظت می شوند. علاوه بر این ، غلاف فلزی قوی مصونیت بسیار خوبی در تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ، که در یک محیط با ولتاژ بالا شدید است ، فراهم می کند. این منجر به پیوند ارتباطی با قابلیت اطمینان بی نظیر و یکپارچگی داده ها می شود.

کارآیی اقتصادی: در حالی که هزینه اولیه OPGW از یک سیم زمینی سنتی بالاتر است ، نیاز به ساخت ، اجاره یا حفظ یک زیرساخت ارتباطی جداگانه را از بین می برد. "هزینه افزایشی" برای افزودن عملکرد فیبر در مقایسه با مقدار عظیم شبکه داده ای که ایجاد می کند حداقل است. این یک مورد کلاسیک برای ساختن باهوش تر است ، سخت تر نیست.

نتیجه گیری: ستون فقرات آینده ای انعطاف پذیر و هوشمند

سیم زمین نوری بسیار بیشتر از یک سیم ساده است. این یک مؤلفه چند منظوره و مهم برای انتقال قدرت مدرن است. اولین عملکرد هسته آن به عنوان a سپر محافظ بنیادی است ، و انعطاف پذیری لازم برای مقاومت در برابر خشم طبیعت و گسل های سیستم داخلی را فراهم می کند. دومین عملکرد هسته آن به عنوان a سیستم عصبی دیجیتال تحول آمیز است و ستون فقرات با سرعت بالا و با قابلیت اطمینان بالا را فراهم می کند که آگاهی موقعیتی ، اتوماسیون سریع و کنترل هوشمند مورد نیاز برای شبکه قدرت قرن بیست و یکم را امکان پذیر می کند.

با درک این دو کارکرد در هم تنیده ، می توان قدردانی کرد که چرا OPGW به فناوری انتخابی برای خدمات در سراسر جهان تبدیل شده است. این یک نمونه کامل از مهندسی ظریف است: حل دو چالش اساسی - محافظت و ارتباطات - با یک راه حل واحد و هم افزایی که قوی ، قابل اعتماد و آماده برای آینده است. $ $