Hvað er ADSS ljósleiðari
ADSS ljósleiðari er sjálfberandi loftnetstrengur sem inniheldur enga málmíhluti, hannaður til að vera settur upp á rafveitustaura og raflínuturna án viðbótarboðavíra eða stuðningsmannvirkja. Skammstöfunin stendur fyrir All-Dielectric Self-Supporting, þar sem „allt-dielectric“ þýðir algjörlega ó-leiðandi efni og „sjálfstætt-sjálfbært“ gefur til kynna að kapallinn geti borið sína eigin þyngd auk umhverfisálags milli stuðningspunkta.
Skilningur á byggingu ADSS ljósleiðara
Innri arkitektúr ákvarðar frammistöðu í mismunandi dreifingarsviðum. Ólíkt hefðbundnum trefjasnúrum sem treysta á stálboðavíra, nær ADSS vélrænni styrk með vandlega hönnuðum rafrænum efnum.
Í kjarna kapalsins sitja ljósleiðarar í lausum biðminnisrörum sem eru fyllt með vatni-blokkandi efnasamböndum. Þessar slöngur gera trefjum kleift að hreyfast sjálfstætt meðan snúrur beygjast, og koma í veg fyrir streitu-framkallað merki niðurbrot. Umkringdur þennan kjarna, aramidgarn -sama há-efni sem notað er í skotheld vesti-veitir togstyrk á bilinu 6 kN til yfir 20 kN, allt eftir kröfum um span.
Ytri jakkinn táknar mikilvæga verkfræðilega áskorun. Fyrir uppsetningar undir 110 kV duga pólýetýlen (PE) jakkar. Yfir þessum viðmiðunarmörkum verða sérhæfð and-rakningarefni (AT) nauðsynleg. Þessi efni standast rafstrauma-myndun leiðandi kolefnisleiða af völdum þurr-bandboga í há-spennuumhverfi. Rannsókn í iðnaði árið 2022 skjalfesti að 73% ADSS bilana á flutningslínum yfir 220 kV stafaði af ófullnægjandi vali á jakka frekar en vandamálum með trefjar eða styrkleika.
Tvö burðarvirki afbrigði ráða markaðnum. Hönnun miðröra setur allar trefjar í eitt stórt rör, sem leiðir til léttari, þéttari snúrur sem henta fyrir spann undir 300 metra. Strandað hönnun dreifir trefjum um mörg rör sem eru vafið um miðlægan styrkleikahluta, sem styður yfir 1.000 metra spann. Ágreiningurinn felur í sér þvermál og þyngd-þráða snúrur mælast venjulega 30-40% stærri en höndla vélrænt álag jafnara yfir langar vegalengdir.
ADSS framkvæmdafylki
Til að velja viðeigandi ADSS ljósleiðara þarf að passa umhverfisþætti við forskriftir. Þessi rammi skipuleggur ákvörðunarferlið:
Spennaumhverfi (lóðréttur ás):
Undir 35 kV: Venjulegur PE jakki, lágmarks rafmagnssjónarmið
35-110 kV: PE jakki með aukinni UV mótstöðu
110-220 kV: AT-jakki á háum-álagssvæðum, PE ásættanlegt í lágum sviðum
Yfir 220 kV: AT jakka skylda, með sérstökum samsetningum fyrir spennusvið
Þvingunarkröfur (láréttur ás):
Lítil-span (40-120m): Miðrör, 6-9 kN togþol
Hefðbundin span (120-300m): Miðrör eða ljósstrengt, 9-12 kN
Langt span (300-600m): Strandað mannvirki, 12-18 kN
Ofur-löng span (600-1800m): Þungstrengur með styrktum jakka, 18-24 kN
Gatnamótin ákvarðar gerð kapals. 150 metra span sem fer yfir 66 kV dreifilínu krefst annarra forskrifta en 450 metra span sem er samhliða 500 kV flutningslínu. Alheimsmarkaðurinn fyrir ADSS, metinn á 1,42-2,5 milljarða dollara árið 2024, fer eftir skiptingaraðferðum, stækkar um 6,5-14,6% árlega þar sem veitur nútímavæða öldrun innviða.
Þar sem ADSS skarar framúr og þar sem það á erfitt
Rafsegulónæmi allrar-rafmagnsbyggingar gerir þessar snúrur sérstaklega verðmætar meðfram háspennugöngum þar sem málmkaplar myndu upplifa framkallaða strauma. Rafveitur standa fyrir um það bil 45-50% af heimsnotkun og nota þær til að byggja upp SCADA net, dreifingarsjálfvirknikerfi og netvöktunarinnviði án þess að þurfa jarðtengingu við hvern pól.
Fjarskiptauppsetningar styðja þessa nálgun á svæðum með núverandi veituinnviði. Frekar en að smíða nýjar stangarlínur, leigja flutningsaðilar tengipláss á dreifistaurum. Hið ó-leiðandi eðli útilokar tengi- og jarðtengingarkostnað sem málmkaplar hafa í för með sér. Uppsetningin heldur áfram meðan á gluggum stendur án þess að-slökkva á straumlínum, með beinni-línutækni með einangruðum verkfærum.
Samt eru sérstakar takmarkanir fyrir hendi. Í sambandi við-til-margpunkta trefjar-í--netkerfi húsnæðisins skapar vanhæfni til að tengja fleiri fallsnúrur á miðjunni áskoranir. Sérhver þjónustufall verður að festast við staur, sem gæti krefst þess að viðskiptavinir tengist frá aðliggjandi skautum ef bygging þeirra er í miðju-hverfi. Þessi þvingun varð til þess að einn stór bandarískur trefjaframleiðandi yfirgaf ADSS fyrir þéttan loftkapla í úthverfum, þrátt fyrir hærri efniskostnað.
Rafmælingarvandamálið magnast við sérstakar landfræðilegar aðstæður. Strandmannvirki standa frammi fyrir hraðari niðurbroti jakka frá saltúða sem dregur úr yfirborðsþol. Iðnaðarsvæði með loftbornum mengunarefnum verða fyrir svipuðum áhrifum. Atvik árið 2018 í Kína varð til þess að ADSS ljósleiðari brotnaði yfir-háhraða járnbraut eftir að skemmdir urðu ekki á spori, sem olli tveggja-klukkutíma þjónusturöskun og hrundi af stað víðtækum skoðunarreglum iðnaðarins fyrir "þrjár-span" þveranir (járnbrautarflutninga, hraðbrautir, hraðbrautir).
Öfgar hitastigs valda vélrænum áskorunum. Kaplar verða að viðhalda sjónrænni frammistöðu frá -40 gráðu til +70 gráðu á meðan þeir upplifa daglega stækkun-samdráttarlotu. Íshleðsla í norðlægum loftslagi getur þrefaldað þyngd kapals tímabundið. Titringur af völdum vinds, eða eolian titringur, á sér stað þegar stöðugur hliðarvindur skapar standandi öldur í strengnum. Án rétta dempara getur þessi titringur þreytt skeytapunkta eða festingarbúnað í mörg ár.
Uppsetning raunveruleiki sem forskriftir sakna
Útgefin spankort gera ráð fyrir kjöraðstæðum-jöfnu landslagi, engar hindranir, staðlað vind- og íssvæði. Uppsetningar á vettvangi passa sjaldnast við þessar forsendur. Sagaútreikningar verða að taka tillit til hæðarmismuna á milli staura, þar sem uppbrekkur þurfa 15-25% styttri vegalengdir til að koma í veg fyrir of mikla tognun trefja. Að fara yfir dali eða vatnshlot krefst nákvæmrar greiningar á verstu hleðsluskilyrðum.
„Skrið“ fyrirbærið hefur áhrif á langtíma-uppsetningar. Aramidgarn lengist hægt við viðvarandi spennu, sem veldur því að sagan eykst á fyrstu 2-3 árum kapalsins. Reyndir áhafnir setja upp með 10-15% minna sigi en reiknað var með og búast við þessu uppgjöri. Ef ekki er gert grein fyrir skriði leiðir það til þess að kaplar lækka undir lágmarkshæð frá jörðu, sem krefst kostnaðarsamrar endurspenningar.
Staðsetning lokunar á splæsi skapar hagnýtar takmarkanir. Ólíkt niðurgrafnum kapli sem skemmist neðanjarðar, krefjast loftskeyta um veðurheldar girðingar sem eru festar við staura eða turna. Þessar girðingar bæta vindálagi og augnabliksálagi við stöngfestingar. Veitur tilgreina venjulega hámarks millibil milli 2-4 kílómetra, byggt á OTDR prófunarkröfum og viðgerðaraðgangi.
„Uppsetningarstuðullinn“ sem reyndur verktakar nota dregur úr einkunnum vörulista um 20-30% til að taka tillit til raunverulegra breyta. Kapall sem er metinn fyrir 400 metra span gæti verið takmarkaður við 300 metra í reynd þegar tekið er tillit til miðlungs breytileika í landslagi, stöðluðum byggingarvikmörkum og öryggismörkum.
ADSS vs OPGW: Ákvörðunarramminn
Optical Ground Wire (OPGW) þjónar bæði sem jarðleiðari og trefjasnúra, settur upp efst á flutningsturnum. Þessi tvöfalda aðgerð gerir OPGW að sjálfgefnu vali fyrir nýja flutningslínubyggingu yfir 110 kV-jarðtengingaraðgerðin veitir gildi óháð trefjanotkun.
ADSS verður hagkvæmt þegar lagfæringar eru á núverandi línum þar sem það er ekki efnahagslega réttlætanlegt að skipta um jarðvíra. Uppsetningarkostnaður er 30-50% lægri fyrir ADSS ljósleiðara í endurbótaverkefnum þar sem núverandi jarðvír eru ótruflaður. Hins vegar býður OPGW yfirburða vélrænni vörn í gegnum málmbrynju sína, sem útskýrir hvers vegna það er ríkjandi á öfgakenndum veðursvæðum og spanlengd yfir 800 metra.
Efniskostnaðarmunurinn er andstæður uppsetningarkostnaði. OPGW snúrur sem innihalda álklædd stál- kosta venjulega 40-60% meira en samsvarandi snúrur. Heildarhagkvæmni verkefna fer eftir því hvort línur krefjast nýrrar framkvæmdar (sem hagnast á OPGW) eða nota núverandi innviði (sem styðja ADSS).
Hugmyndafræði eldingavarna er í grundvallaratriðum ólík. OPGW dreifir höggorku í gegnum jarðtengingarkerfið. ADSS, sem er ekki-leiðandi, hleypir höggum til jarðar í gegnum turnbyggingu eða aðskilda jarðvíra. Báðar aðferðirnar reynast árangursríkar þegar þær eru hannaðar á réttan hátt, þó að tól með mikla eldingartíðni tilgreini stundum óþarfa jarðtengingu umfram það sem ADSS krefst.
Valviðmið fyrir sérstakar sviðsmyndir
Staða: Breiðbandsuppsetning í dreifbýli á 69 kV dreifilínum með 150-200 metra breidd
Lausn: Miðrör ADSS, 12 kN einkunn, venjulegur PE jakki, 24-48 trefjafjöldi. Þessi uppsetning jafnar kostnað á móti frammistöðu fyrir dæmigerð dreifingarumhverfi í dreifbýli. Eins jakka hönnun lágmarkar þvermál og þyngd.
Staða: SCADA net meðfram 345 kV flutningslínu með 400-600 metra spanni yfir fjölbreytt landslag
Lausn: Strandað ADSS, 18 kN einkunn, AT jakki metinn fyrir 345 kV, 48-96 trefjar. Tilgreindu titringsdempara á yfir 500 metrum. Íhugaðu tvöfalda jakka byggingu fyrir hámarks umhverfisvernd.
Staða: Hryggjarstykkið tengir byggingar 80-120 metra á milli með því að nota núverandi veitustaura
Lausn: Mini-span ADSS, 6-9 kN einkunn, logavarnarefni PE jakka, 12-24 trefjar. Stuttu spannin leyfa létta byggingu. Staðfestu staðbundna brunakóða fyrir kröfur um jakka í þéttbýli.
Staða: Strandstöð innan 5 kílómetra frá saltvatni
Lausn: AT-jakki óháð spennu, með sértækum mælingar-þolnum samsetningum fyrir saltvatnsumhverfi. Auka skoðunartíðni til að greina snemma merki um mælingar. Sumar forskriftir krefjast vatnsfælna húðunar á ytri jakka.
Algeng útfærslumistök
Uppsetning á röngum lóðréttum stöðum á turnum veldur flestum bilunum í rafrekstri. Styrkur „E-sviðs“ er breytilegur frá núlli við turn (jarðbundinn) til hámarks á miðsvæði. Forskriftir kveða oft á um lágmarks lóðréttan aðskilnað frá fasaleiðurum -venjulega 3-4 metrum undir lægsta leiðaranum eða 2 metrum fyrir ofan þann hæsta, allt eftir rúmfræði turnsins.
Að nota undirstærð vélbúnaðar táknar önnur tíð villa. Fjöðrunarklemmur verða að dreifa snúrugripsþrýstingi jafnt; of mikill þrýstingspunktur-hleður jakkann og undirliggjandi styrkleikahluta. Dauða-klemmur við álagspunkta krefjast vandlegrar samsvörunar við þvermál kapal og togþol. Eitt tól rakti 60% ótímabærra bilana til óviðeigandi vals á klemmu frekar en kapalgalla.
Ófullnægjandi skoðunaráætlanir láta minniháttar vandamál stigmagnast. Mælingarskemmdir sem sjáanlegar eru sem svartar rákir eða grófir blettir á yfirborði jakkans gefur til kynna virka niðurbrot sem þarfnast tafarlausrar athygli. Haglabyssuskemmdir í dreifbýli, þó að þær virðist minniháttar, leyfa raka að komast inn sem breiðir út trefjabilun á næstu árum.
Frammistöðuvæntingar með tímanum
Vel-hannaðar ADSS ljósleiðarauppsetningar ná 25-40 ára endingartíma þegar spennuumhverfi og spanlengdir passa við forskriftir. Uppfærslur í Asíu og Kyrrahafi frá 1990 halda áfram að virka á áhrifaríkan hátt og sýna fram á langlífi tækninnar.
Merkjadeyfing mælist venjulega 0,3-0,4 dB/km við 1310 nm bylgjulengd þegar hún er ný og eykst í 0,4-0,6 dB/km eftir 15-20 ár frá örbeygju sem safnast hefur upp í gegnum hitasveiflur. Þessi niðurbrot er innan viðunandi marka í flestum forritum - 100 km flutningslengd er mögulegt án endurvarpa sem nota 1550 nm bylgjulengd.
Viðhaldskröfur reynast í lágmarki miðað við niðurgrafna kapal. Sjónrænar skoðanir ársfjórðungslega eða hálf-árlega finna 90% vandamála sem þróast. Hitamyndgreining greinir heita bletti sem gefa til kynna tæringu á vélbúnaði eða lausar tengingar. OTDR prófun staðfestir árlega sjónræna frammistöðu og staðsetur alla rýrða hluta.
Tæknin heldur áfram að þróast. Nýjar jakkasamsetningar auka mælingarviðnám inn í 500 kV sviðið. Gel-laus hönnun einfaldar meðal-aðgang fyrir viðgerðir. Beygja-ónæmar trefjar (ITU-T G.657) draga úr tapi í þröngum leiðaraðstæðum í kringum staurabúnað.
Að taka ákvörðun
ADSS tekst þegar uppsetningar krefjast:
Uppsetning úr lofti á núverandi innviðum
Ó-málmbygging fyrir öryggi eða EMI friðhelgi
Kostnaðar-hagkvæm trefjarviðskipti yfir miðlungs vegalengdir
Lágmarks árekstrar frá jörðu
Sveigjanleiki í uppsetningu við lifandi-línuskilyrði
Það stendur frammi fyrir áskorunum þegar verkefni fela í sér:
Bendi-á-margpunktakerfi með tíðum miðlægum lækkuðum
Mjög langt span sem er yfir 800 metrar
Spennaumhverfi yfir 345 kV án sérhæfðs kapals
Ætandi andrúmsloft án viðeigandi jakkaverndar
Nýbygging þar sem OPGW veitir tvöfalda virkni
Ákvörðunin hvílir að lokum á því að passa kapalgetu við dreifingarumhverfið með nákvæmri verkfræðigreiningu. ADSS framkvæmdafylki veitir upphafsramma, en -sérstakir þættir-svæðis, veðurmynstur, spennuuppstillingu, dreifingu spannar- krefjast einstaklingsmats.
Þar sem ljósleiðarakerfi stækka inn á vanþróuð svæði og veitur nútímavæða öldrunarnet, veitir ADSS ljósleiðari sannaða lausn fyrir uppsetningu í lofti. Skilningur á getu þess og takmörkunum gerir verkfræðingum kleift að nýta styrkleika þess en forðast gildrurnar sem hafa valdið óviðeigandi tilgreindum uppsetningum.