ADSS 광섬유 케이블이란 무엇입니까?
ADSS 광섬유 케이블은 금속 구성 요소가 포함되지 않은 자립형 공중 케이블로, 추가 메신저 와이어나 지지 구조물 없이 전신주와 송전탑에 설치되도록 설계되었습니다. 두문자어는 All-Dielectric Self Supporting(전체-유전체)"은 완전히 비전도성 재료를 의미하고 "Self-}자립형"은 케이블이 자체 중량과 지지점 사이의 환경 부하를 견딜 수 있음을 나타냅니다.
ADSS 광섬유 케이블 구성 이해
내부 아키텍처는 다양한 배포 시나리오의 성능을 결정합니다. 강철 메신저 와이어를 사용하는 기존 광섬유 케이블과 달리 ADSS는 신중하게 설계된 유전체 재료를 통해 기계적 강도를 달성합니다.
케이블 코어의 광섬유는 수분 차단 화합물로 채워진 느슨한 완충 튜브 내에 위치합니다.- 이 튜브는 케이블이 구부러지는 동안 광섬유가 독립적으로 움직일 수 있도록 하여 응력-으로 인한 신호 저하를 방지합니다. 이 코어를 둘러싸는 아라미드 실은-방탄 조끼에 사용되는 것과 동일한-고강도 재료-범위 요구 사항에 따라 6kN에서 20kN 이상의 인장 강도를 제공합니다.
외부 재킷은 중요한 엔지니어링 과제를 나타냅니다. 110kV 미만 설치의 경우 폴리에틸렌(PE) 재킷으로 충분합니다. 이 임계값을 초과하면 전문적인 안티{3}}추적(AT) 화합물이 필요합니다. 이러한 재료는 고전압 환경에서 건식-밴드 아크로 인해 발생하는 전도성 탄소 경로의 형성에 대한 전기적 추적-에 저항합니다.- 2022년 업계 연구에 따르면 220kV 이상의 송전선에서 ADSS 고장의 73%가 섬유 또는 강도 부재 문제가 아닌 부적절한 재킷 선택에서 비롯된 것으로 나타났습니다.
두 가지 구조적 변형이 시장을 지배합니다. 중앙 튜브 디자인은 모든 광섬유를 하나의 대형 튜브에 배치하여 300미터 미만의 범위에 적합한 더 가볍고 컴팩트한 케이블을 만듭니다. 연선 설계는 중앙 강도 부재 주위에 감긴 여러 튜브에 섬유를 분배하여 1,000미터가 넘는 범위를 지원합니다. 그 대신 직경과 무게가 관련됩니다.-연선 케이블은 일반적으로 30~40% 더 크지만 장거리에 걸쳐 기계적 응력을 보다 균일하게 처리합니다.
ADSS 구현 매트릭스
적절한 ADSS 광섬유 케이블을 선택하려면 환경 요인을 사양과 일치시켜야 합니다. 이 프레임워크는 의사결정 프로세스를 구성합니다.
전압 환경(수직 축):
35kV 미만: 표준 PE 재킷, 최소한의 전기적 고려 사항
35-110 kV: UV 저항이 강화된 PE 재킷
110-220 kV: 높은- 응력 영역의 AT 재킷, 낮은 필드 위치에서 PE 허용
220kV 이상: AT 재킷 필수, 전압 범위에 대한 특정 공식 적용
스팬 요구 사항(가로 축):
미니{0}}스팬(40~120m): 중앙 튜브, 6~9kN 인장 등급
표준 스팬(120-300m): 중앙 튜브 또는 가벼운 연선, 9-12 kN
장경간(300-600m): 연선 구조, 12-18 kN
매우-긴 스팬(600-1800m): 강화 재킷을 사용한 무거운 연선, 18-24kN
교차점에 따라 케이블 유형이 결정됩니다. 66kV 배전선을 가로지르는 150m 범위에는 500kV 송전선을 병렬로 연결하는 450m 범위와 다른 사양이 필요합니다. 세분화 방법에 따라 2024년에 14억 2천만~25억 달러 규모로 평가되는 글로벌 ADSS 시장은 유틸리티가 노후화된 인프라를 현대화함에 따라 매년 6.5~14.6%씩 확장되고 있습니다.
ADSS가 뛰어난 곳과 어려움을 겪는 곳
모든 유전체 구조의 전자기 내성 덕분에 이 케이블은 금속 케이블이 유도 전류를 경험할 수 있는 고전압 통로에서 특히 유용합니다.- 전력 유틸리티는 전 세계 소비의 약 45-50%를 차지하며 이를 사용하여 모든 극에서 접지 요구 사항 없이 SCADA 네트워크, 배전 자동화 시스템 및 그리드 모니터링 인프라를 구축합니다.
통신 배포는 기존 유틸리티 인프라가 있는 영역에서 이 접근 방식을 선호합니다. 새로운 극선을 건설하는 대신 운송업체는 배전주에 부착 공간을 임대합니다. 비전도성 특성으로 인해-금속 케이블에 부과되는 결합 및 접지 비용이 필요하지 않습니다. 절연 도구가 포함된 활선-기술을 사용하여 단전 라인 없이 단일 정전 기간 동안 설치가 진행됩니다.-
그러나 뚜렷한 한계가 존재합니다. -대-다지점 광케이블-과-프레미스 네트워크- 사이에서 추가 드롭 케이블을 미드스팬으로 고정할 수 없기 때문에 문제가 발생합니다. 모든 서비스 드롭은 전주에 연결되어야 하며, 건물이 블록 중간에 있는 경우 고객이 인접한 전주에서 연결해야 할 수도 있습니다.- 이러한 제약으로 인해 미국의 한 주요 광섬유 오버빌더는 더 높은 자재 비용에도 불구하고 교외 배치의 고정 공중 케이블용 ADSS를 포기했습니다.
전기 추적 문제는 특정 지리적 조건에서 더욱 심해집니다. 해안 설치물은 표면 저항을 감소시키는 염수 분무로 인해 재킷 성능 저하가 가속화됩니다. 공기 중 오염물질이 있는 산업 지역도 비슷한 영향을 받습니다. 2018년 중국에서 발생한 사건에서는 추적 손상이 감지되지 않은 후 고속철도에서 ADSS 광섬유 케이블이 파손되어-2시간 동안 서비스가 중단되고 "3개-경간" 교차로(철도, 고속도로, 주요 전송선)에 대한 업계 전반의 검사 프로토콜이 실행되었습니다.-
극한 온도는 기계적 문제를 야기합니다. 케이블은 매일 팽창-수축 주기를 겪는 동안 -40도에서 +70도까지 광학 성능을 유지해야 합니다. 북부 기후에서 얼음을 적재하면 일시적으로 케이블 무게가 3배가 될 수 있습니다. 바람에 의한 진동 또는 바람 진동은 꾸준한 측풍이 케이블에 정재파를 생성할 때 발생합니다. 적절한 댐퍼가 없으면 이러한 진동으로 인해 수년간 접합점이나 부착 하드웨어가 피로해질 수 있습니다.
사양이 놓치는 설치 현실
게시된 범위 차트는{0}}평탄한 지형, 장애물 없음, 표준 바람 및 얼음 지대라는 이상적인 조건을 가정합니다. 현장 설치는 이러한 가정과 거의 일치하지 않습니다. 새그 계산에서는 과도한 섬유 변형을 방지하기 위해 15-25% 더 짧은 거리가 필요한 오르막 경간과 함께 극 사이의 차등 고도를 고려해야 합니다. 계곡이나 수역을 건너는 경우 최악의 적재 조건에 대한 세심한 분석이 필요합니다.
"크리프" 현상은 긴-스팬 설치에 영향을 미칩니다. 아라미드 실은 지속적인 장력 하에서 천천히 늘어나며, 케이블의 첫 2-3년 동안 처짐이 증가합니다. 숙련된 작업자는 계산된 것보다 10-15% 적은 처짐으로 설치하여 이러한 정착을 예상합니다. 크리프를 고려하지 않으면 케이블이 최소 지상고 아래로 늘어져 비용이 많이 드는 재장력이 필요합니다.
스플라이스 클로저 배치로 인해 실질적인 제약이 발생합니다. 지하에 연결되는 매설 케이블과 달리 공중 연결에는 기둥이나 타워에 고정된 내후성 인클로저가 필요합니다. 이러한 인클로저는 기둥 부착물에 풍하중과 모멘트 응력을 추가합니다. 유틸리티는 일반적으로 OTDR 테스트 요구 사항 및 수리 접근 물류에 따라 최대 접속 간격을 2-4km로 지정합니다.
숙련된 계약자가 적용한 "현장 설치 요소"는 실제 변수를 고려하여 카탈로그 범위 등급을 20{1}}30% 줄입니다. 400미터 범위의 케이블은 적당한 지형 변화, 표준 구조 허용 오차 및 안전 여유를 고려할 때 실제로 300미터로 제한될 수 있습니다.
ADSS와 OPGW: 의사결정 프레임워크
OPGW(광접지선)는 송전탑 상단에 설치되어 접지 도체와 광섬유 케이블 역할을 모두 수행합니다. 이 이중 기능으로 인해 OPGW는 110kV 이상의 새로운 전송선 건설을 위한 기본 선택이 되었습니다.-접지 기능은 광섬유 활용도에 관계없이 가치를 제공합니다.
ADSS는 접지선 교체가 경제적으로 타당하지 않은 기존 라인을 개조할 때 유리합니다. 기존 접지선이 그대로 유지되므로 개조 프로젝트에서 ADSS 광섬유 케이블의 설치 비용이 30-50% 더 저렴합니다. 그러나 OPGW는 금속 갑옷을 통해 탁월한 기계적 보호 기능을 제공하므로 극한 기후 지역과 800미터가 넘는 경간 길이에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
자재 비용 차이는 설치 비용과 반대입니다. 알루미늄-클래드 강철을 포함하는 OPGW 케이블은 일반적으로 동급 케이블보다 비용이 40~60% 더 비쌉니다. 전체 프로젝트 경제성은 라인에 새로운 건설이 필요한지(OPGW 선호) 또는 기존 인프라를 사용하는지(ADSS 선호)에 따라 달라집니다.
번개 보호 철학은 근본적으로 다릅니다. OPGW는 접지 시스템을 통해 타격 에너지를 소멸시킵니다. 비전도성-ADSS는 타워 구조나 별도의 접지선을 통해 충격이 지상으로 전달되도록 합니다. 낙뢰 발생률이 높은 유틸리티에서는 ADSS가 요구하는 것 이상의 중복 접지를 지정하는 경우가 있지만 두 접근 방식 모두 올바르게 설계하면 효과적인 것으로 입증되었습니다.
특정 시나리오의 선택 기준
상황: 150-200미터 범위의 69kV 배전선에 시골 광대역 구축
솔루션: 중앙 튜브 ADSS, 12kN 등급, 표준 PE 재킷, 24{4}}48 섬유 개수. 이 구성은 일반적인 시골 배포 환경의 성능과 비용의 균형을 유지합니다. 단일 재킷 설계로 직경과 무게가 최소화되었습니다.
상황: 다양한 지형을 횡단하는 400-600미터 범위의 345kV 송전선을 따르는 SCADA 네트워크
솔루션: 연선 ADSS, 18kN 등급, 345kV 등급 AT 재킷, 48-96 광섬유. 500미터를 초과하는 범위에서는 진동 댐퍼를 지정하십시오. 최대의 환경 보호를 위해 이중 재킷 구성을 고려하십시오.
상황: 기존 전신주를 사용하여 80~120m 떨어진 건물을 연결하는 캠퍼스 백본
솔루션: 미니-스팬 ADSS, 6-9kN 등급, 난연성 PE 재킷, 12-24 섬유. 짧은 경간으로 인해 경량 구조가 가능합니다. 도시 환경의 재킷 요구 사항에 대한 지역 화재 규정을 확인하세요.
상황: 바닷물로부터 5km 이내의 해안 설치
해결책: 염분 환경을 위한 특정 추적 방지 구성을 갖춘 전압에 관계없이 AT 재킷.{0}} 추적 징후를 조기에 감지하려면 검사 빈도를 늘립니다. 일부 사양에서는 외부 재킷에 소수성 코팅이 필요합니다.
일반적인 구현 실수
타워의 잘못된 수직 위치에 설치하면 대부분의 전기 추적 오류가 발생합니다. "E-필드" 강도는 타워(접지)에서 0부터 미드스팬에서 최대까지 다양합니다. 사양에서는 위상 도체로부터의 최소 수직 분리를 요구하는 경우가 많습니다.-타워 형상에 따라 일반적으로 가장 낮은 도체 아래 3~4미터 또는 가장 높은 도체 위 2미터입니다.
크기가 작은 하드웨어를 사용하면 또 다른 빈번한 오류가 발생합니다. 서스펜션 클램프는 케이블 그립 압력을 고르게 분산해야 합니다. 과도한 압력점-은 재킷과 기본 강도 부재에 부하를 줍니다. 스트레인 포인트의 데드엔드 클램프는 케이블 직경과 인장 등급을 세심하게 일치시켜야 합니다. 한 유틸리티 회사는 조기 고장의 60%를 케이블 결함이 아닌 부적절한 클램프 선택으로 추적했습니다.
부적절한 검사 프로그램으로 인해 사소한 문제가 확대될 수 있습니다. 재킷 표면에 검은 줄무늬나 거친 패치로 보이는 추적 손상은 즉각적인 주의가 필요한 활성 저하를 나타냅니다. 시골 지역의 산탄총 손상은 사소해 보이지만 수분 침투를 허용하여 이후 몇 년 동안 섬유 손상을 전파합니다.
시간 경과에 따른 성능 기대치
잘 설계된-ADSS 광섬유 케이블 설치는 전압 환경과 스팬 길이가 사양과 일치할 때 25{3}}40년의 서비스 수명을 달성합니다. 1990년대부터 아시아 태평양 지역 배포는 계속해서 효과적으로 운영되어 기술의 수명 잠재력을 보여줍니다.
신호 감쇠는 일반적으로 새로운 경우 1310 nm 파장에서 0.3-0.4 dB/km를 측정하며 열 주기를 통해 누적된 마이크로 벤딩으로 인해 15-20년 후에 0.4-0.6 dB/km로 증가합니다. 이러한 저하는 대부분의 응용 분야에서 허용 가능한 한도 내에서 유지됩니다. 즉, 1550nm 파장을 사용하는 중계기 없이도 100km 전송 범위가 가능합니다.
매설 케이블에 비해 유지 관리 요구 사항이 최소화된 것으로 나타났습니다. 분기별 또는 반기별 육안 검사를 통해{1}}발생하는 문제의 90%를 감지합니다. 열화상 이미지는 하드웨어 부식이나 느슨한 연결을 나타내는 핫스팟을 식별합니다. OTDR 테스트는 매년 광학 성능을 확인하고 저하된 부분을 찾습니다.
기술은 계속 발전하고 있습니다. 새로운 재킷 공식은 추적 저항을 500kV 범위로 확장합니다. 젤-이 없는 디자인은 수리를 위한 중간-접근을 단순화합니다. 굴곡-무감도 광섬유(ITU-T G.657)는 폴 하드웨어 주변의 빡빡한 라우팅 상황에서 손실을 줄입니다.
결정을 내리다
설치에 다음이 필요한 경우 ADSS가 성공합니다.
기존 인프라에 공중 배치
안전 또는 EMI 내성을 위한 비{0}}금속 구조
적당한 거리에 걸쳐 비용 효율적인-광섬유 도달 범위
최소한의 지상고 충돌
활선 상태에서 설치 유연성-
프로젝트에 다음이 포함될 때 문제에 직면합니다.
미드스팬 삭제가 잦은 지점{0}}대-다지점 네트워크
800미터가 넘는 매우 긴 경간
특수 케이블이 없는 345kV 이상의 전압 환경
적절한 재킷 보호가 없는 부식성 대기
OPGW가 이중 기능을 제공하는 신축
궁극적으로 결정은 신중한 엔지니어링 분석을 통해 배포 환경에 케이블 기능을 일치시키는 데 달려 있습니다. ADSS 구현 매트릭스는 시작 프레임워크를 제공하지만 사이트별-요인-지형, 날씨 패턴, 전압 구성, 범위 분포-에는 개별 평가가 필요합니다.
광섬유 네트워크가 서비스가 부족한 지역으로 확장되고 유틸리티가 노후된 그리드를 현대화함에 따라 ADSS 광섬유 케이블은 공중 배치를 위한 검증된 솔루션을 제공합니다. 기능과 한계를 이해하면 엔지니어는 부적절하게 지정된 설치에 문제가 되는 함정을 피하면서 장점을 활용할 수 있습니다.