Đặc điểm kỹ thuật cáp quang ADSS là gì?
Thông số kỹ thuật cáp quang ADSS xác định các thông số cơ học, quang học và môi trường xác định hiệu suất của cáp khi lắp đặt trên không. Các yếu tố đặc điểm kỹ thuật chính bao gồm độ bền kéo định mức, số lượng sợi, khả năng kéo dài nhịp, loại áo khoác, xếp hạng nhiệt độ và tuân thủ các tiêu chuẩn như IEEE 1222-2019.
Tìm hiểu các loại thông số kỹ thuật cáp quang ADSS lõi
Thông số kỹ thuật của cáp ADSS thuộc ba loại được kết nối với nhau để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy. Hiểu mối liên hệ của các danh mục này sẽ giúp bạn chọn loại cáp phù hợp với yêu cầu lắp đặt của mình.
Thông số kỹ thuật cơ khí
Thông số kỹ thuật cơ học xác định liệu cáp ADSS có thể tồn tại về mặt vật lý trong môi trường lắp đặt của bạn hay không. Việc hiểu rõ thông số kỹ thuật về độ bền kéo của cáp quang adss là rất quan trọng-Độ bền kéo định mức (RTS) thể hiện lực đứt tối đa của cáp, thường được đo bằng kilonewton (kN), với các giá trị điển hình nằm trong khoảng từ 4 kN cho các nhịp ngắn đến 50 kN cho các ứng dụng nhịp dài. Đây không chỉ là con số an toàn-mà nó thúc đẩy mọi phép tính cơ học khác.
Độ căng tối đa cho phép (MAT) nằm ở khoảng 40% RTS và biểu thị độ căng trong điều kiện tải trọng thiết kế đầy đủ, trong đó độ căng của sợi phải duy trì dưới 0,05% đối với cáp bện và 0,1% đối với thiết kế ống trung tâm. Khi các kỹ sư tính toán các mối quan hệ độ võng-độ căng-, MAT trở thành ràng buộc quan trọng. Vượt quá giá trị này sẽ không làm đứt cáp ngay lập tức mà sẽ bắt đầu làm căng các sợi bên trong.
Ứng suất hàng ngày (EDS), đôi khi được gọi là ứng suất trung bình hàng năm, hoạt động ở mức 16-25% RTS và thể hiện độ căng mà cáp gặp phải trong quá trình hoạt động bình thường không có gió, không có băng và nhiệt độ trung bình hàng năm. Tham số này thúc đẩy các quyết định thiết kế chống rung-và phân tích độ mỏi lâu dài.
Trọng lượng cáp đóng vai trò quan trọng, với cáp ADSS điển hình có trọng lượng 200-250 kg mỗi km, ảnh hưởng trực tiếp đến việc tính toán tải trọng của tháp. Cáp nhẹ hơn cho phép kéo dài hơn hoặc giảm yêu cầu về kết cấu nhưng có thể làm giảm độ bền kéo.
Thông số quang học
Loại sợi xác định các đặc tính truyền dẫn, trong đó sợi quang đơn mode G.652D{1}}là lựa chọn tiêu chuẩn, cung cấp mức suy giảm Nhỏ hơn hoặc bằng 0,35 dB/km ở 1310nm và Nhỏ hơn hoặc bằng 0,21 dB/km ở 1550nm. Các giá trị này có vẻ nhỏ nhưng trên quãng đường 10{11} km, sự chênh lệch giữa 0,21 và 0,35 dB/km kết hợp với tổn thất 1,4 dB – đủ để yêu cầu bộ khuếch đại bổ sung trong một số hệ thống.
Sử dụng bước sóng 1310 nm hoặc 1550 nm, các mạch có thể kéo dài tới 100 km mà không cần bộ lặp và một cáp có thể chứa tới 864 sợi, mặc dù việc triển khai thực tế hiếm khi vượt quá 288 lõi do hạn chế về đường kính và trọng lượng.
Số lượng sợi tương quan trực tiếp với đường kính và trọng lượng cáp. Cấu hình phổ biến có phạm vi từ 6 đến 288 lõi, với cáp trên 72 sợi thường sử dụng thiết kế 24-sợi-mỗi-ống để giảm thiểu tải trọng môi trường. Khi xem xét các tài liệu thông số kỹ thuật cáp quang của quảng cáo, mỗi ống bổ sung sẽ thêm đường kính, điều này làm tăng tải trọng gió - một mối quan hệ thông số kỹ thuật liên kết với nhau khác.
Thông số kỹ thuật môi trường
Phạm vi nhiệt độ hoạt động thường kéo dài từ -40 độ đến +70 độ , với khuyến nghị lắp đặt trong khoảng từ -20 độ đến +60 độ . Những phạm vi này không phải là vật liệu tùy ý hoạt động khác nhau ở nhiệt độ cực cao. Sợi aramid mất tính linh hoạt khi ở nhiệt độ cực lạnh, trong khi áo khoác PE có thể mềm ở nhiệt độ cao.
Lựa chọn chất liệu áo khoác phụ thuộc vào môi trường điện. Vỏ bọc PE (polyethylene) phù hợp với đường dây điện dưới 110kV có cường độ điện trường Nhỏ hơn hoặc bằng 12kV, trong khi vỏ bọc AT (chống{3}}theo dõi là bắt buộc đối với đường dây trên 110kV, có khả năng xử lý điện trường lên đến 25kV. Áo khoác AT sử dụng các chất phụ gia đặc biệt để chống lại hiện tượng hồ quang-dây khô, một cơ chế suy thoái duy nhất trong môi trường-điện áp cao.
Thông số kỹ thuật về khả năng chống nghiền phân biệt giữa tải ngắn hạn ( Lớn hơn hoặc bằng 2000 N/100 mm) và tải dài hạn - ( Lớn hơn hoặc bằng 1000 N/100 mm), nhận biết rằng cáp có thể bị quá tải tạm thời trong quá trình lắp đặt hoặc do cành rơi.
Các tiêu chuẩn đặc điểm kỹ thuật cáp ADSS đảm bảo tuân thủ như thế nào
Cáp ADSS được thiết kế để lắp đặt trên không theo tiêu chuẩn IEEE 1222, được thử nghiệm theo TIA/EIA-455 và IEC 60794-1, đồng thời thường đáp ứng các yêu cầu của Telcordia GR-20 đối với cáp bên ngoài nhà máy. Tiêu chuẩn IEEE 1222-2019 hiện tại đề cập cụ thể đến các yêu cầu đặc điểm kỹ thuật của cáp quang quảng cáo bao gồm hiệu suất kết cấu, cơ, điện và quang, hướng dẫn lắp đặt, tiêu chí chấp nhận và yêu cầu thử nghiệm đối với cáp ADSS được thiết kế cho các cơ sở tiện ích trên cao.
Tuân thủ không chỉ là giấy tờ. Các tiêu chuẩn này xác định các phương pháp thử nghiệm cho biết cáp sẽ hoạt động như thế nào khi bị căng thẳng. Ví dụ: thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ chạy cáp qua các chu kỳ -40 độ đến +70 độ để phát hiện các điểm yếu trong bề mặt tiếp xúc vật liệu. Các cáp đi qua có độ suy giảm ổn định (nhỏ hơn hoặc bằng 0,05 dB/km thay đổi), trong khi các lỗi thường biểu hiện dưới dạng các vết nứt nhỏ hoặc bong tróc.
Độ dài nhịp và mối quan hệ căng thẳng
Mối quan hệ giữa chiều dài nhịp và độ căng yêu cầu tuân theo vật lý chứ không phải tiếp thị. Đối với cáp căng 24kN, chiều dài nhịp thông thường là 300-400 mét, nhưng điều này giả định các điều kiện cụ thể: không có băng, gió vừa phải và độ võng được kiểm soát.
Các thiết kế ADSS tiêu chuẩn xử lý độ dài nhịp lên tới 3.500 feet (khoảng 1.067 mét), nhưng để đạt được những khoảng cách này đòi hỏi cáp có độ bền-cao hơn với giá trị RTS là 30-50 kN. Tỷ lệ trọng lượng-trên{9}}độ bền trở nên quan trọng ở những nhịp này-trọng lượng quá lớn so với cường độ sẵn có và cáp sẽ bị chùng xuống mức không thể chấp nhận được hoặc bị hỏng.
Tải gió và băng thay đổi mọi thứ. Cáp được thiết kế cho nhịp 500-mét ở Texas có thể chỉ kéo dài được 300 m ở Minnesota do băng tích tụ. Mọi thông số kỹ thuật của cáp quang adss đều phải tính đến các tổ hợp nhiệt độ, tải trọng băng và gió trong trường hợp xấu nhất, đảm bảo cáp không bị chùng xuống quá thấp đến mức lưu lượng truy cập bên dưới có thể làm hỏng chúng.
Các biến thể xây dựng
Hai loại kết cấu chính thống trị thị trường ADSS, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
Cấu trúc ống trung tâm
Trong thiết kế ống trung tâm, các sợi nằm bên trong ống rời PBT chứa đầy-vật liệu chặn nước, sau đó được bọc bằng sợi aramid để tăng độ bền kéo và được ép đùn bằng áo khoác PE hoặc AT. Thiết kế này hoạt động tốt với số lượng sợi thấp hơn (thường là 6-48 lõi) và nhịp ngắn hơn (50-200 mét). Cấu trúc đơn giản hơn giúp giảm đường kính và trọng lượng, giúp việc lắp đặt trên các cột phân phối trở nên dễ dàng hơn.
Cấu trúc bị mắc kẹt
Cấu trúc dạng sợi đặt các sợi và gel chặn nước-vào nhiều ống lỏng quấn quanh lớp gia cố FRP (nhựa gia cố-sợi) trung tâm. Điều này cho phép chiều dài sợi dài hơn và đáp ứng tốt hơn số lượng sợi cao (72-288 lõi), mặc dù đường kính và trọng lượng tăng lên. Cấu trúc vượt trội trong các ứng dụng có nhịp độ dài trong đó yêu cầu cường độ cao hơn phù hợp với số lượng lớn bổ sung.
Các thiết kế áo khoác đôi bổ sung thêm một lớp bảo vệ, mở rộng khả năng cho các nhịp rất dài và môi trường khắc nghiệt, với một số thiết kế hỗ trợ các nhịp lên tới 2.600 feet (800 mét).
Tương tác đặc điểm kỹ thuật quan trọng
Thông số kỹ thuật không tồn tại độc lập-việc thay đổi cái này sẽ ảnh hưởng đến cái khác thông qua mối quan hệ xếp tầng mà người cài đặt phải hiểu.
Tam giác căng thẳng-Sung{1}}Span
Việc tăng chiều dài nhịp đòi hỏi phải chấp nhận độ võng lớn hơn hoặc tăng độ căng. Nhưng độ căng cao hơn sẽ tiếp cận giới hạn MAT nhanh hơn, làm giảm giới hạn an toàn. Tại MAT, độ căng của sợi đạt đến giới hạn trong đó chiều dài sợi vượt quá được tiêu thụ-vượt quá điểm này sẽ gây ra suy hao hoặc đứt sợi.
Kiểm soát độ võng không chỉ mang tính thẩm mỹ. Cáp phải duy trì khoảng cách với phương tiện giao thông và tránh tiếp xúc với dây dẫn đang mang điện. Trong thực tế, điều này có nghĩa là độ võng tối đa thường giới hạn chiều dài nhịp nhiều hơn độ bền kéo.
Số lượng sợi so với đường kính cáp
Cáp ADSS 24{8}}sợi có đường kính khoảng 9,1mm và nặng 66 kg/km. Việc tăng gấp đôi số lượng sợi không tăng gấp đôi các giá trị này một cách tuyến tính nhưng mối quan hệ rất chặt chẽ. Cáp 144 sợi có thể đạt đường kính 15-17mm và kích thước trọng lượng 150-200 kg/km, tác động đáng kể đến các yêu cầu thông số kỹ thuật cáp quang quảng cáo tổng thể.
Tại sao điều này lại quan trọng? Tải trọng gió tăng theo bình phương đường kính. Một sợi cáp rộng gấp đôi chịu lực gió gấp khoảng bốn lần. Điều này làm tăng độ bền kéo cần thiết, bổ sung thêm sợi aramid, giúp tăng đường kính hơn nữa-một chu trình gia cố nhằm đặt ra các giới hạn thực tế đối với cáp có nhịp dài-có số lượng{4}}cao.
Lựa chọn điện trường và áo khoác
Điện trường cảm ứng trên cáp ADSS gây ra hiện tượng hồ quang-dải khô trong môi trường bị ô nhiễm, dẫn đến hỏng cáp do ăn mòn điện. Tính kỵ nước của cáp giảm dần theo thời gian do ô nhiễm, khiến cáp ngày càng dễ bị-băng hồ quang khô.
Giải pháp không chỉ là áo khoác chắc chắn hơn-mà còn là hiểu rõ vị trí của điểm treo. Cáp bọc AT phải được treo ở nơi cường độ điện trường được giảm thiểu, thường là ở các xà ngang thấp hơn của tháp. Vị trí kém có thể khiến ngay cả áo khoác AT cũng bị hỏng.
Đặc điểm kỹ thuật cáp quang ADSS cho các ứng dụng khác nhau
Các môi trường khác nhau đòi hỏi các ưu tiên đặc điểm kỹ thuật khác nhau.
Đường dây phân phối (Nhỏ hơn hoặc bằng 35kV)
Áo khoác ngoài bằng nhựa HDPE hoạt động tốt ở điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 35kV, trong đó cường độ điện trường vẫn ở dưới ngưỡng tới hạn. Thông số kỹ thuật điển hình bao gồm 12-48 lõi, 5-15 kN RTS, nhịp 100-300 mét và kết cấu vỏ đơn để tiết kiệm chi phí.
Transmission Lines (>110kV)
Áo khoác chống đường ray-trở thành bắt buộc đối với đường dây truyền tải điện áp cao-, xử lý điện trường từ 12 kV đến trên 25 kV, với một số ứng dụng đạt điện áp đường dây 400 kV. Các yêu cầu đặc điểm kỹ thuật cáp quang quảng cáo điển hình để truyền bao gồm 48-144 lõi, 20-50 kN RTS, nhịp 300-1000+ mét và cấu trúc áo khoác đôi để bảo vệ tối đa.
Lắp đặt ở thành thị và nông thôn
Việc lắp đặt ở các địa hình và điều kiện môi trường khác nhau đặt ra những thách thức đáng kể, từ vùng núi có độ dốc lớn cho đến việc lắp đặt trên các vùng nước cần có thiết bị chuyên dụng và thiết kế chống ăn mòn.
Việc lắp đặt ở đô thị ưu tiên đường kính nhỏ hơn (10-12 mm) để giảm tác động thị giác và tải trọng cột trên cơ sở hạ tầng đông đúc. Việc lắp đặt ở nông thôn có thể chứa các loại cáp lớn hơn (15-18mm) nhưng phải có nhịp dài hơn và thời tiết khắc nghiệt hơn.
Thông số cài đặt Thông số kỹ thuật
Lực căng kéo tối đa trong quá trình lắp đặt không được vượt quá 600 lbf (2.700 N), thường thấp hơn khi lắp đặt trên không nhưng có khả năng đạt đến giới hạn này khi sử dụng phương pháp cuộn cố định khi thay đổi độ cao.
Thông số kỹ thuật bán kính uốn tối thiểu phân biệt giữa điều kiện không bị căng thẳng (đường kính cáp 10×) và độ căng tối đa (đường kính cáp 20×). Cáp 12 mm yêu cầu bán kính uốn cong 240 mm khi bị kéo căng-những khúc cua chặt hơn có nguy cơ bị đứt sợi có thể không xuất hiện cho đến nhiều tháng sau do hỏng hóc chậm.
Đường kính bánh xe kéo không được nhỏ hơn 500mm, có rãnh cao su hoặc nylon hình bán nguyệt sâu hơn đường kính ngoài của cáp. Những chi tiết dường như nhỏ này ngăn ngừa hư hỏng áo khoác trong quá trình lắp đặt.
Đặc điểm kỹ thuật Cờ đỏ
Một số kết hợp đặc điểm kỹ thuật nhất định cho thấy có vấn đề hoặc kỳ vọng không thực tế.
Tam giác bất khả thi
Cáp yêu cầu 15 kN RTS, đường kính 10 mm, 288 sợi và nhịp 800 mét vi phạm các ràng buộc vật lý. Khối lượng sợi aramid cần thiết để có độ bền 15 kN trên đường kính 10 mm không đủ chỗ cho 288 sợi. Một đặc điểm kỹ thuật phải sai.
Biên an toàn không đủ
MAT at 40% of RTS provides reasonable safety margin, but specifications showing MAT >50% RTS cho thấy biên độ thiết kế không đầy đủ. Ứng suất khẩn cấp tối đa (UES) phải vượt quá 60% RTS, cho phép quá tải ngắn hạn-trong thời tiết khắc nghiệt trong khi vẫn giữ độ căng của sợi dưới 0,5% đối với ống trung tâm hoặc 0,35% đối với thiết kế mắc kẹt.
Thành phần không khớp
Vỏ bọc PE được chỉ định cho đường dây 220kV cho biết lỗi thông số kỹ thuật hoặc nguy cơ hỏng hóc trong tương lai. Cần có áo khoác AT cho các đường dây trên 110kV-sử dụng PE trong ứng dụng này về cơ bản sẽ đảm bảo-các sự cố hồ quang dải khô trong vòng 2-5 năm.
Kiểm tra và xác minh
Các thử nghiệm cơ học và môi trường chính bao gồm thử nghiệm độ bền kéo ở tải định mức với độ biến dạng sợi giới hạn ở 0,33%, thử nghiệm nén ở 2000 N/100mm trong 1 phút, thử nghiệm va đập ở năng lượng 5J và chu trình nhiệt độ từ -40 độ đến +70 độ với hai chu kỳ hoàn chỉnh.
Những thử nghiệm này không hề nhẹ nhàng. Chu kỳ nhiệt độ nhắm mục tiêu cụ thể đến các lỗi giao diện vật liệu-những nơi mà các vật liệu khác nhau (sợi aramid, vỏ PE, ống PBT) giãn nở ở tốc độ khác nhau. Những cáp còn tồn tại cho thấy mức suy hao thay đổi dưới 0,05 dB/km ở 1550nm, chứng thực tính ổn định lâu dài.
Tiêu chí chấp nhận thường yêu cầu không bị đứt sợi, không có hư hỏng vỏ bọc và những thay đổi về suy hao quang vẫn nằm trong giới hạn được chỉ định. Cáp đáp ứng thông số kỹ thuật RTS nhưng có mức tăng 0,2 dB sau chu kỳ nhiệt độ báo hiệu lỗi sản xuất hoặc vật liệu không tương thích.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa RTS, MAT và EDS là gì?
RTS là độ bền đứt, MAT là độ căng được thiết kế tối đa ở mức đầy tải (khoảng 40% RTS) và EDS là độ căng khi vận hành hàng ngày trong điều kiện trung bình (16-25% RTS). Hãy coi RTS là giới hạn tuyệt đối, MAT là giới hạn thiết kế mà bạn không bao giờ đạt tới và EDS là hoạt động bình thường.
Tôi có thể sử dụng cáp được định mức cho nhịp 200m trên nhịp 300m không?
Không an toàn. Xếp hạng nhịp kết hợp các tính toán độ võng và độ căng cụ thể. Vượt quá nhịp định mức sẽ gây ra độ võng quá mức (vi phạm khe hở) hoặc yêu cầu độ căng cao hơn (gần MAT, có nguy cơ bị căng sợi). Bạn cần cáp có RTS cao hơn và xếp hạng nhịp thích hợp.
Tại sao một số cáp 96 lõi lại rẻ hơn cáp 48 lõi?
Sự khác biệt về chất lượng trong vật liệu dẫn đến sự khác biệt đáng kể về chi phí. Cáp cao cấp sử dụng sợi aramid tốt hơn,-FRP cấp cao hơn và lớp vỏ ổn định hơn-UV. Cáp lõi 96-giá rẻ có thể sử dụng các thành phần có chất lượng-kém hơn và sớm bị hỏng, đặc biệt là trong môi trường có tia cực tím cao hoặc bị ô nhiễm.
Chọn đúng thông số kỹ thuật
Bắt đầu với các yêu cầu lắp đặt của bạn: độ dài nhịp, mức điện áp, nhu cầu về số lượng sợi và điều kiện môi trường. Những thông số kỹ thuật bắt buộc này phải phù hợp với các thông số dự án của bạn.
For a 250-meter span on a 115kV line needing 48 fibers in a moderate climate, the proper adss fiber optic cable specification should include AT jacket (required for >110kV), RTS khoảng 15-20 kN (hỗ trợ nhịp 250m với giới hạn an toàn), kết cấu mắc kẹt (tốt hơn cho 48 lõi) và phạm vi nhiệt độ hoạt động từ -40 độ đến +70 độ .
Đối với nhịp 100 mét trên cột phân phối ở 35kV cần 24 sợi, vỏ bọc PE là đủ (Nhỏ hơn hoặc bằng 35kV), RTS 8-12 kN hoạt động (100m tương đối ngắn), kết cấu ống trung tâm giúp giảm chi phí và áp dụng phạm vi nhiệt độ tiêu chuẩn trừ khi có điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
Điều quan trọng là làm cho thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu thực tế thay vì-chỉ định quá mức vì sợ hãi hoặc chỉ định thiếu- để cắt giảm chi phí. Cả hai đều tạo ra vấn đề-về-thông số kỹ thuật gây lãng phí tiền bạc cho những khả năng bạn không cần, trong khi-thông số kỹ thuật kém dẫn đến hỏng hóc, thay thế và tổng chi phí cao hơn nhiều.
Bài học chính
Thông số ADSS được kết nối với nhau-việc thay đổi một tham số sẽ ảnh hưởng đến các tham số khác thông qua các mối quan hệ cơ học và vật lý
IEEE 1222-2019 cung cấp tiêu chuẩn chính với các giao thức thử nghiệm xác thực hiệu suất trong thế giới thực
Thông số kỹ thuật về độ căng (RTS, MAT, EDS) tuân theo hệ thống phân cấp trong đó mỗi thông số thể hiện các giai đoạn vận hành và giới hạn an toàn khác nhau
Việc lựa chọn áo khoác phụ thuộc rất nhiều vào cấp điện áp: PE cho điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 110kV, AT cho điện áp cao hơn
Khả năng kéo dài nhịp phụ thuộc vào sự tương tác giữa độ bền kéo, trọng lượng cáp, độ võng cho phép và tải trọng môi trường
Việc lựa chọn thông số kỹ thuật phù hợp yêu cầu khả năng của cáp phải phù hợp với yêu cầu cài đặt thực tế, không được đoán hoặc xác định quá mức-vì sợ hãi
Nguồn dữ liệu
Tiêu chuẩn IEEE 1222-2019 để thử nghiệm và hiệu suất cho cáp quang ADSS
Zion Communications - Thông số thiết kế cáp ADSS (https://www.zion-communication.com)
Bảng dữ liệu kỹ thuật Fibramerica - ADSS-24-S120 (https://www.winncom.com)
Cáp ZMS - Thông số cáp quang ADSS (https://zmscable.es)
GL Fiber - Thông số kỹ thuật của cáp quang ADSS (https://www.gl-fiber.com)
Wikipedia - Tất cả-cáp hỗ trợ tự điện môi{2}} (https://en.wikipedia.org)
Thông số kỹ thuật cáp quang ADSS - của AFL Global (https://www.aflglobal.com)
Corning Optical Communications - Hướng dẫn cài đặt ADSS Solo (https://www.corning.com)