สายพื้นดินออปติคัล (OPGW) คืออะไร? - คู่มือฉบับสมบูรณ์

สายดิน (OPGW) เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในระบบการส่งพลังงานที่ทันสมัยซึ่งรวมฟังก์ชั่นของการต่อสายดินและการสื่อสาร คู่มือที่ครอบคลุมนี้อธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยี OPGW แอพพลิเคชั่นและประโยชน์สำหรับสาธารณูปโภคพลังงานและเครือข่ายโทรคมนาคม

ทำความเข้าใจลวดพื้นแสง

OPGW เป็นสายเคเบิลสองวัตถุประสงค์ที่ทำหน้าที่เป็นทั้งสายกราวด์สำหรับสายส่งพลังงานไฟฟ้าและสื่อการสื่อสารผ่านเส้นใยออพติคอลแบบฝัง มันแทนที่สายแบบคงที่/โล่แบบดั้งเดิมในสายส่งค่าใช้จ่ายในขณะที่เพิ่มความสามารถในการสื่อสารของใยแก้วนำแสง

สาย OPGW ทั่วไปประกอบด้วย:

• ชั้นอลูมิเนียมด้านนอกหรืออัลลอยอลูมิเนียมสำหรับการนำไฟฟ้า
• สแตนเลสสตีลหรือท่ออลูมิเนียมที่มีเส้นใยออพติคอล
• สายเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับการรองรับเชิงกล
• เส้นใยแสงหลายเส้น (โดยทั่วไป 12-144) สำหรับการส่งข้อมูล

OPGW ทำงานอย่างไรในระบบพลังงาน

OPGW ดำเนินการสองฟังก์ชั่นหลักในเครือข่ายการส่งพลังงาน:

1. การป้องกันฟ้าผ่า: ติดตั้งที่ด้านบนของหอส่งสัญญาณ OPGW ให้โล่กับการโจมตีด้วยฟ้าผ่าปกป้องตัวนำเฟสจากการโจมตีโดยตรง
2. การพกพากระแสผิดปกติ: ในระหว่างความผิดพลาดของระบบ OPGW จะดำเนินการกระแสน้ำผิดปกติอย่างปลอดภัย
3. การสื่อสารข้อมูล: เส้นใยออพติคอลแบบฝังช่วยให้สามารถส่งข้อมูลความเร็วสูงสำหรับระบบ SCADA, การป้องกันการถ่ายทอดและบริการโทรคมนาคม

ประเภทของการก่อสร้าง OPGW

มีการกำหนดค่าการออกแบบ OPGW หลายแบบ:

ข้อดีที่สำคัญของ OPGW

OPGW เสนอประโยชน์มากมายสำหรับสาธารณูปโภคพลังงานและผู้ให้บริการสื่อสาร:

การป้องกันระบบที่ปรับปรุงแล้ว

การก่อสร้างที่แข็งแกร่งของ OPGW ให้การป้องกันฟ้าผ่าที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับสายพื้นดินทั่วไป ส่วนประกอบโลหะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการนำความผิดปกติในปัจจุบันจะช่วยป้องกันตัวนำเฟสจากการนัดหยุดงานโดยตรง

โครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารที่เชื่อถือได้

OPGW สร้างช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัยภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ:

• การส่งสัญญาณการป้องกันรีเลย์
• การสื่อสารระบบ SCADA
• ระบบอัตโนมัติ
• แผนการเทเลพร็อคเทอร์

โซลูชันที่คุ้มค่า

ด้วยการรวมฟังก์ชั่นการต่อสายดินและการสื่อสารในสายเคเบิลเดียว OPGW ไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารแยกต่างหาก ส่งผลให้ประหยัดต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญใน:

• ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง
• การซื้อกิจการทางขวา
• การบำรุงรักษา

ข้อกำหนดทางเทคนิคของ OPGW

เมื่อเลือก OPGW สำหรับโครงการวิศวกรจะต้องพิจารณาพารามิเตอร์ทางเทคนิคหลายอย่าง:

ลักษณะไฟฟ้า

• DC Resistance: โดยทั่วไป 0.05-0.5 โอห์ม/กม. ขึ้นอยู่กับปริมาณอลูมิเนียม
• ความจุลัดวงจร: คำนวณตามขนาดและระยะเวลาของความผิดปกติ
• ข้อต่ออุปนัย: ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการสื่อสารในวงจรคู่ขนาน

คุณสมบัติเชิงกล

• ทำลายภาระ: มีตั้งแต่ 30 kN ถึง 200 kN ตามการออกแบบ
• น้ำหนัก: โดยทั่วไป 200-1000 kg/km ขึ้นอยู่กับขนาดและวัสดุ
• เส้นผ่านศูนย์กลาง: โดยปกติ 8-20 มม.
• ความตึงเครียดสูงสุด: ออกแบบมาเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดการโหลดหอคอย

พารามิเตอร์ใยแก้วนำแสง

• จำนวนไฟเบอร์: โดยทั่วไป 12-144 เส้นใย
• ประเภทไฟเบอร์: โดยทั่วไป G.652.d เส้นใยโหมดเดียว
• การลดทอน: ≤ 0.22 dB/km ที่ 1310 nm, ≤ 0.36 dB/km ที่ 1550 nm
• ช่วงอุณหภูมิ: -40 ° C ถึง 80 ° C ปฏิบัติการ

ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง OPGW

การติดตั้งที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพ OPGW และอายุยืน ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ :

กระบวนการสตริง

การติดตั้ง OPGW เป็นไปตามขั้นตอนที่คล้ายกันกับสายพื้นดินทั่วไป แต่มีข้อควรระวังเพิ่มเติม:

• ใช้อุปกรณ์ปรับความตึงที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงภาระแรงดึงสูงสุด
• รักษารัศมีการดัดขั้นต่ำ (โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางสายเคเบิล 30 ×)
• ใช้บล็อกสตริงที่เหมาะสมกับมัดที่ไม่ใช่โลหะ
• ตรวจสอบความสมบูรณ์ของไฟเบอร์ในระหว่างการติดตั้งด้วยการทดสอบ OTDR

การคำนวณ SAG และความตึงเครียด

การคำนวณความตึง SAG ที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ:

• สร้างความมั่นใจในการกวาดล้างที่เหมาะสมกับตัวนำเฟส
• ป้องกันการโหลดหอคอยมากเกินไป
• การรักษาประสิทธิภาพของเส้นใยมากกว่าการแปรผันของอุณหภูมิ

การเชื่อมต่อและการเลิกจ้าง

ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการเชื่อมต่อ OPGW:

• ใช้อุปกรณ์ที่ตายแล้วที่เหมาะสมกับการออกแบบ OPGW
• ติดตั้งตัวหน่วงการสั่นสะเทือนในพื้นที่ที่มีแนวโน้มที่จะสั่นสะเทือนของ Aeolian
• บด OPGW ที่หอคอยแต่ละแห่งอย่างถูกต้อง
• ปิดผนึกการปิดประกบเส้นใยเพื่อป้องกันการเข้าสู่ความชื้น

การบำรุงรักษาและการทดสอบ OPGW

การบำรุงรักษาเป็นประจำช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพ OPGW ระยะยาว:

การตรวจสอบด้วยภาพ

การตรวจสอบด้วยภาพเป็นระยะควรตรวจสอบ:

• สภาพฮาร์ดแวร์ (หนีบ, แดมเปอร์, ตัวเว้นวรรค)
• สัญญาณการกัดกร่อนของส่วนประกอบโลหะ
• ความเสียหายจากปัจจัยภายนอก (นก, วัตถุที่ตกลงมา)
• การเปลี่ยนแปลงที่อาจบ่งบอกถึงปัญหาความตึงเครียด

การทดสอบไฟเบอร์ออปติคอล

การทดสอบไฟเบอร์ปกติรวมถึง:

• การทดสอบ OTDR: วัดการลดทอนของเส้นใยและค้นหาข้อบกพร่อง
• การทดสอบการสูญเสียการแทรก: ตรวจสอบการสูญเสียการเชื่อมโยงแบบ end-to-end
• การกระจายสี: สำคัญสำหรับระบบความเร็วสูง

การทดสอบไฟฟ้า

• การทดสอบความต่อเนื่องของเส้นทางไฟฟ้า
• การวัดความต้านทานพื้นดิน
• การประเมินที่มีศักยภาพการกัดกร่อน

OPGW กับโซลูชั่นทางเลือก

ทำความเข้าใจว่า OPGW เปรียบเทียบกับโซลูชันการสื่อสารอื่น ๆ ช่วยในการตัดสินใจอย่างชาญฉลาดได้อย่างไร:

OPGW vs. ADSS (การสนับสนุนตนเองทั้งหมด-ไดอิเล็กทริก)

• ADSS ไม่ได้ให้ฟังก์ชั่นการต่อสายดิน
• ADSS ต้องใช้จุดแนบแยกต่างหากบนหอคอย
• OPGW ให้การป้องกันฟ้าผ่าที่ดีขึ้น
• โฆษณาอาจจะดีกว่าในระบบการกระจายแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า

OPGW กับเส้นใยใต้ดิน

• OPGW ใช้โครงสร้างพื้นฐานการส่งที่มีอยู่เดิม
• เส้นใยใต้ดินมีต้นทุนการติดตั้งที่สูงขึ้น
• OPGW มีความเสี่ยงต่อการเกิดสภาพอากาศมากขึ้น
• ใต้ดินมีความยืดหยุ่นในการกำหนดเส้นทางมากขึ้น

OPGW กับการสื่อสารไร้สาย

• OPGW ให้ความจุแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น
• ไร้สายไวต่อการแทรกแซงมากขึ้น
• OPGW มีเวลาแฝงที่ต่ำกว่า
• ไร้สายง่ายต่อการปรับใช้ในพื้นที่ห่างไกล

แนวโน้มในอนาคตในเทคโนโลยี OPGW

ตลาด OPGW ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องกับแนวโน้มที่เกิดขึ้นใหม่:

การออกแบบจำนวนเส้นใยที่สูงขึ้น

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแบนด์วิดท์ขับเคลื่อนการพัฒนา OPGW ด้วย:

• 288 ไฟเบอร์และการกำหนดค่าที่สูงขึ้น
• บรรจุภัณฑ์ไฟเบอร์ที่ประหยัดพื้นที่
• เทคโนโลยีไฟเบอร์แบบมัลติคอร์

วัสดุที่ดีขึ้น

• โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูง
• สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน
• วัสดุคอมโพสิตสำหรับน้ำหนักลดลง

การรวมกริดอัจฉริยะ

OPGW มีบทบาทสำคัญในการใช้งาน Smart Grid โดยการเปิดใช้งาน:

• การสื่อสารหน่วยวัด Phasor (PMU)
• ระบบอัตโนมัติแบบกระจาย
• Backhaul โครงสร้างพื้นฐานการวัดขั้นสูง

บทสรุป

Optical Ground Wire (OPGW) แสดงถึงทางออกที่ดีที่สุดสำหรับยูทิลิตี้ที่กำลังมองหาเพื่อรวมการป้องกันสายค่าใช้จ่ายที่เชื่อถือได้เข้ากับความสามารถในการสื่อสารที่แข็งแกร่ง ฟังก์ชั่นคู่ให้การประหยัดต้นทุนในขณะที่ตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูงในเครือข่ายพลังงาน ในขณะที่ระบบการส่งสัญญาณพัฒนาไปสู่กริดที่ชาญฉลาดและข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น OPGW จะยังคงมีบทบาทสำคัญในโครงสร้างพื้นฐานพลังงานทั่วโลก

เมื่อวางแผนการปรับใช้ OPGW การพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับข้อกำหนดทางเทคนิคแนวทางปฏิบัติในการติดตั้งและข้อกำหนดการบำรุงรักษาจะช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดตลอดอายุการใช้งานของสายเคเบิล ด้วยการออกแบบและการใช้งานที่เหมาะสมระบบ OPGW สามารถให้บริการที่เชื่อถือได้หลายทศวรรษสำหรับทั้งความต้องการด้านการป้องกันพลังงานและการสื่อสาร