كيف يتعامل كبل البصرية الهوائي (ADSS) المكوّن الذاتي للكهرباء مع تحديات الاستقرار على المدى الطويل في البيئات المعقدة؟

بسبب بنيته الفريدة غير المعدنية وتصميم الدعم الذاتي ، كبل البصرية الجوي المكلسي للدعم الذاتي (ADSS) يستخدم على نطاق واسع في شبكات اتصال الطاقة ، وخاصة مناسبة للتثبيت في ممرات خط النقل عالية الجهد. ومع ذلك ، فإن بيئة وضع الهوائي تشكل اختبارًا شديدًا للموثوقية طويلة المدى للكابلات البصرية ، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية ، واختلافات درجات الحرارة القصوى ، واهتزاز الرياح الديناميكي ، والأحمال الجليدية والثلوج ، وتداخل المجال الكهربائي القوي. يتركز تصميم الكبل البصري للتكيف على ADSS حول هذه التحديات ، ومن خلال التطبيق الشامل لاختيار المواد والتحسين الهيكلي والحماية ، فإنه يضمن تشغيله المستقر في ظل ظروف العمل المعقدة.

في بيئة جوية ، تعد إشعاع الأشعة فوق البنفسجية (UV) أحد العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى شيخوخة أغمد الكابل البصري. يمكن أن يسبب التعرض طويل الأجل لأشعة الشمس المباشرة كسر السلسلة الجزيئية في مواد البولي إيثيلين العادية (PE) ، مما يؤدي إلى أغماد هشة ومتصدع ، مما يؤثر بدوره على الخواص الميكانيكية وختم الكابلات البصرية. عادةً ما يتبنى الغمد الخارجي للكابل البصري ADSS البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أو البولي إيثيلين المقاوم للتتبع (AT-PE) ، وتضاف أسود الكربون أو غيرها من المثبتات المضادة لـ AV إلى المادة لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال وتأخير عملية الأكسدة. تتيح آلية الحماية هذه الكبل البصري للحفاظ على المرونة ومقاومة التأثير بعد التشغيل الخارجي على المدى الطويل ، وتجنب زيادة فقدان الميكروبيد الألياف الضوئية الناجم عن تدهور الغمد.

بالإضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية ، تشكل التغيرات في درجة الحرارة الشديدة تحديًا للاستقرار الهيكلي للكابلات البصرية. في المناطق ذات الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة بين النهار والليل أو المناخات الموسمية المتطرفة ، ستشهد مواد الكابل البصرية التوسع الحراري المتكرر والانكماش. إذا تم تصميمه بشكل غير صحيح ، فقد يتسبب ذلك في الإجهاد المتبقي في الألياف البصرية وحتى يؤدي إلى تدهور أداء الإرسال. يتأثر الكابلات البصرية ADSS بهذه المشكلة عن طريق تحسين تصميم الطول الزائد. يسمح بنية التواء طبقة الأنبوب فضفاضة للألياف الضوئية بالحفاظ على طول فائض معتدل في الغمد ، مما يضمن أن الألياف البصرية لا تتأثر بالإجهاد الخارجي في نطاق درجة حرارة واسعة من -40 إلى 70 ℃. في الوقت نفسه ، فإن خيوط Aramid ، كعنصر شد ، لديها معامل تمدد حراري منخفض للغاية ، والذي يمكّن الكبل البصري من الحفاظ على خصائص ميكانيكية مستقرة عندما تتقلب درجة الحرارة ، وتجنب تركيز الإجهاد الناجم عن توسع المواد والانكماش.

يعتبر اهتزاز الرياح وأحمال الثلج والثلوج نوعًا آخر من الإجهاد الميكانيكي الديناميكي الذي تواجه الكابلات البصرية العلوية. في بيئات الرياح القوية ، ستنتج الكابلات البصرية اهتزازات عالية التردد ، وقد تسبب التأثيرات طويلة الأجل التعب الهيكلي وحتى كسر الألياف. تستخدم الكابلات البصرية ADSS غزل أراميد عالي القوة كتعزيزات ، ويمكن أن تقاوم مقاومة الشد والتعب الممتازة بشكل فعال تأثير اهتزاز الرياح. كما تقلل الخصائص الخفيفة الوزن لخيوط الأراميد من الوزن الكلي للكابل البصري ، وتقلل من سعة التأرجح تحت قوة الرياح ، وبالتالي تقليل تأثير اهتزاز الرياح على البرج وجسم الكابل البصري. في المناطق المغطاة بالثلج والثلوج ، يجب أن يكون لمادة غمد الكابلات البصرية ADSS مقاومة ضغط كافية لمنع التشوه المحلي الناجم عن تراكم الجليد. عادةً ما يتبنى تصميمه الهيكلي مقطعًا دائريًا دائريًا لتقليل التصاق الثلج والثلوج ، وتضمن مرونة الغمد أن يتم الحفاظ على أداء انتقال الألياف الضوئية تحت تغطية الجليد.

تضع بيئة المجال الكهربائي القوي لممر خط النقل متطلبات الأداء الكهربائي الفريدة للكابلات البصرية ADSS. نظرًا لأن الكابلات البصرية عادة ما يتم تثبيتها على نفس البرج مثل الموصلات عالية الجهد ، فقد يحدث التفريغ المحلي على سطحها بسبب تحريض المجال الكهربائي. سوف تسبب التأثيرات طويلة الأجل تآكلًا كهربائيًا وتثقيبًا للغمد ، مما يهدد حياة الكابل البصري. تحقيقًا لهذه الغاية ، يستخدم الغمد الخارجي للكابل البصري ADSS مادة مضادة للتشغيل ، ويقلل من قوة المجال الكهربائي السطحي عن طريق تحسين السمك والخصائص العازلة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن معالجة سطح الغمد مع الكارهة للماء لتقليل تراكم الأوساخ والرطوبة ، وتجنب تكوين القنوات الموصلة ، وبالتالي تمنع تصريف الكورونا وتآكل القوس. يتيح هذا التصميم أن يظل الكبل الضوئي ADSS مستقرًا لفترة طويلة في بيئة حقل كهربائي قوي تبلغ 110 كيلو فولت أو حتى 500 كيلو فولت ، ويمكن تحقيق عزل موثوق دون الاعتماد على طبقة التدريع المعدنية.

لا ينعكس القدرة على التكيف البيئي للكابل البصري ADSS فقط في تحسين أداء واحد ، ولكن أيضًا في التوازن المنهجي للتصميم العام. على سبيل المثال ، يجب النظر في مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للغمد بالتزامن مع خصائص مضادات التركيب لتجنب إضافات تؤثر على الاستقرار الكهربائي للمادة ؛ يجب أن تتطابق قوة الشد من خيوط Aramid مع أداء الانحناء للكابل البصري للتأكد من أنه ليس من السهل كسر ظروف الرياح القوية ، ولا يتأثر البناء والضعف بالصلابة المفرطة. يمكّن مفهوم تصميم التحسين التعاوني متعدد العوامل هذا الكبل الضوئي ADSS من تحقيق تشغيل خالي من الصيانة على المدى الطويل في البيئات المعقدة وتصبح بنية تحتية رئيسية لشبكات الاتصالات الكهربائية.

في المستقبل ، مع استمرار زيادة متطلبات نظام الطاقة لموثوقية الاتصال ، سيستمر تصميم الكابلات البصرية في ADSS. قد يوفر إدخال مواد مركبة جديدة وتكنولوجيا المراقبة الذكية حلاً أفضل للاستقرار على المدى الطويل للكابلات البصرية في المناخات القصوى والبيئات الكهرومغناطيسية القوية. ومع ذلك ، بغض النظر عن كيفية تطوره ، فإن منطق التصميم الأساسي لن يتغير: أي على أساس بنية الوسائط جميعها ، من خلال التكامل العميق لعلوم المواد والميكانيكا الهيكلية ، يحافظ الكابل البصري دائمًا على أداء ميكانيكي ممتاز ونقل في البيئات المعقدة. .