W jaki sposób samowystarczalny samonosze (ADSS) wszechstronnie wspierający się z długoterminowymi wyzwaniami związanymi z stabilnością w złożonych środowiskach?

Ze względu na unikalną strukturę niemetaliczną i samowystarczalny projekt, WSZYSTKIE-DIELECTRYCZNE Self-Supporting Aerial Optyczne kable (ADS) jest szeroko stosowany w sieciach komunikacyjnych, szczególnie odpowiednich do instalacji w korytarzach linii transmisji wysokiego napięcia. Jednak środowisko układania powietrznego stanowi poważny test długoterminowej niezawodności kabli optycznych, w tym promieniowanie ultrafioletowe, ekstremalne różnice w temperaturze, dynamiczne wibracje wiatru, obciążenia lodu i śniegu oraz silne zakłócenia pola elektrycznego. Projektowanie adaptacji środowiskowej kabla optycznego ADS koncentruje się wokół tych wyzwań, a poprzez kompleksowe zastosowanie selekcji materiałów, strategie optymalizacji strukturalnej i ochrony zapewnia stabilne działanie w złożonych warunkach pracy.

W środowisku powietrznym promieniowanie ultrafioletowe (UV) jest jednym z głównych czynników prowadzących do starzenia się osłon optycznych. Długoterminowa ekspozycja na bezpośrednie światło słoneczne może łatwo powodować pęknięcie łańcucha molekularnego w zwykłych materiałach polietylenowych (PE), co powoduje kruche i pęknięte osłonki, co z kolei wpływa na właściwości mechaniczne i uszczelnienie kabli optycznych. Zewnętrzna osłona kabla optycznego ADSS zwykle przyjmuje polietylen o dużej gęstości (HDPE) lub oporne na śledzenie polietylenu (AT-PE), a do materiału sadowego lub innych stabilizatorów anty-UV są dodawane do materiału w celu skutecznego wchłaniania i rozproszenia promieni ultrafioletowych i opóźniania procesu fotografowania. Ten mechanizm ochrony umożliwia kabelowi optycznemu utrzymanie elastyczności i odporności na uderzenie po długoterminowej pracy na zewnątrz, unikając wzrostu utraty drobnoustrojów światłowodowych spowodowanych degradacją osłonki.

Oprócz promieni ultrafioletowych drastyczne zmiany temperatury stanowią również wyzwanie dla stabilności strukturalnej kabli optycznych. Na obszarach z dużymi różnicami temperatury między dniem i nocą lub ekstremalnym klimatem sezonowym materiały kablowe optyczne doświadczą wielokrotnego rozszerzenia cieplnego i skurczu. Jeśli jest niewłaściwie zaprojektowany, może powodować naprężenie resztkowe w światłowodzie, a nawet prowadzić do pogorszenia wydajności transmisji. Kabel optyczny ADSS radzi sobie z tym problemem, optymalizując konstrukcję nadmiernej długości. Jego struktura skręcania warstwy luźnej umożliwia światłowcu utrzymanie umiarkowanej nadmiaru długości w osłonie, zapewniając, że na światłowód nie ma wpływu na naprężenie zewnętrzne w szerokim zakresie temperatur od -40 ℃ do 70 ℃. Jednocześnie przędza aramidowa, jako element rozciągający, ma wyjątkowo niski współczynnik rozszerzania cieplnego, który umożliwia kabelowi optyczne utrzymanie stabilnych właściwości mechanicznych, gdy temperatura zmienia się, unikając stężenia naprężenia spowodowanego rozszerzeniem i skurczem materiału.

Wibracje wiatru oraz obciążenia lodem i śniegiem to inny rodzaj dynamicznego naprężenia mechanicznego, z jakimi naprzeciwko kabli optycznych. W silnych środowiskach wiatrowych kable optyczne będą wytwarzać wibracje o wysokiej częstotliwości, a długoterminowe skutki mogą powodować zmęczenie strukturalne, a nawet pękanie włókien. Kable optyczne ADS wykorzystują wysoką specyficzną wytrzymałość przędzy aramidową jako wzmocnienia, a ich doskonała odporność na rozciąganie i zmęczenie mogą skutecznie odpowiadać wpływowi wibracji wiatru. Lekkie cechy przędzy aramidowej zmniejszają również ogólną masę kabla optycznego, zmniejszają jego amplitudę wahania pod siłą wiatrową, a tym samym zmniejszają wpływ wibracji wiatru na wieżę i korpus kabla optycznego. W obszarach pokrytych lodem i śniegiem materiał osłony kabli optycznych ADS musi mieć wystarczającą odporność na ściskanie, aby zapobiec lokalnej deformacji spowodowanej akumulacją lodu. Jego konstrukcja zwykle przyjmuje okrągły przekrój w celu zmniejszenia przyczepności lodu i śniegu, a elastyczność osłony zapewnia, że wydajność transmisji światłowodu może być utrzymywana przy pokryciu lodu.

Silne środowisko pola elektrycznego korytarza linii przesyłowej stawia unikalne wymagania dotyczące wydajności elektrycznej dla kabli optycznych ADSS. Ponieważ kable optyczne są zwykle instalowane na tej samej wieży, co przewodniki wysokiego napięcia, na ich powierzchni może wystąpić lokalne rozładowanie z powodu indukcji pola elektrycznego. Długoterminowe efekty spowodują korozję elektryczną i perforację pochwy, zagrażając życiu kabla optycznego. W tym celu zewnętrzna osłona kabla optycznego ADSS wykorzystuje specjalnie sformułowany materiał przeciw śledzeniu i zmniejsza wytrzymałość pola elektrycznego powierzchniowego, optymalizując grubość i właściwości dielektryczne. Ponadto powierzchnię osłony można traktować hydrofobowością, aby zmniejszyć akumulację brudu i wilgoci, uniknąć tworzenia kanałów przewodzących, a tym samym hamować wyładowanie koronowe i erozję łukową. Ta konstrukcja pozwala kabelowi optycznemu ADSS pozostanie stabilnym przez długi czas w silnym środowisku pola elektrycznego o długości 110 kV, a nawet 500 kV, a niezawodną izolację można osiągnąć bez polegania na metalowej warstwie osłonowej.

ADAPADENCJA KABLI Optycznej ADSS jest nie tylko odzwierciedlona w optymalizacji pojedynczej wydajności, ale także w systematycznej równowadze ogólnego projektu. Na przykład odporność UV osłony należy rozpatrywać w połączeniu z właściwościami przeciw śledzeniu, aby uniknąć dodatków wpływających na stabilność elektryczną materiału; Wytrzymałość na rozciąganie przędzy aramidowej musi pasować do wydajności zginania kabla optycznego, aby upewnić się, że nie jest łatwo złamać w silnych warunkach wiatru, a nadmierna sztywność nie ma wpływu na budowę i układanie. Ta wieloczynnikowa koncepcja optymalizacji optymalizacji umożliwia kabelowi optyczne ADSS osiągnięcie długoterminowej pracy bezobsługowej w złożonych środowiskach i stanie się kluczową infrastrukturą sieci komunikacji energetycznej.

W przyszłości, gdy wymagania systemu elektroenergetycznego dotyczące niezawodności komunikacji stale rosną, projektowanie optycznych ADSS w środowisku będzie ewoluować. Wprowadzenie nowych materiałów kompozytowych i inteligentnej technologii monitorowania może stanowić lepsze rozwiązanie długoterminowej stabilności kabli optycznych w ekstremalnych klimatach i silnych środowiskach elektromagnetycznych. Jednak bez względu na to, jak się rozwija, jego podstawowa logika projektowa się nie zmieni: to znaczy na podstawie architektury w całej mediach, poprzez głęboką integrację nauk materiałowych i mechaniki strukturalnej, kabel optyczny zawsze utrzymuje doskonałą wydajność mechaniczną i transmisji w złożonych środowiskach.