آزادسازی انرژی به آزادسازی بازارهای برقی اشاره دارد که از ۲۰ سال پیش در اتحادیه اروپا و از طریق ایجاد رقابت بیشتر برای ایجاد بازارهای رقابتی تر و کاهش قیمت کلید خورد و توجهی خاص به بازارهای تولید برق داشت. این فرآیند در بازارهای موازی نیز بکار گرفته شد. در محیط جدید آزادسازی بازارهای مخابرات و انرژی، زیرساخت آینده با یک شبکه الکتریکی منحصربه فرد که پوشش دهنده نیازهای نیروی برق و همچنین خدمات مخابراتی است، شکل می گیرد. در این بازار یکپارچه، کابل های فیبر نوری نقش بسیار مهمی را بازی می کنند. در این مقاله، بررسی اجمالی بر روی انواع کابل های مخابراتی فیبر نوری که قابل بکارگیری در خطوط برق فشارقوی هستند، انجام شده و سیم زمین با فیبرنوری (OPGW)، کابل متصل با فیبرنوری (OPAC) و کابل مهاردار تمام عایق (ADSS برای خطوط هوایی و نیز کاربرد فیبرهای نوری در ساخت کابل فشار قوی زیرزمینی و زیر دریایی، شرح داده شده است. پارامترهای الکتریکی و مکانیکی به همراه مسائل مربوط به در دسترس بودن و قابلیت اطمینان آنها مورد بحث قرار گرفته و در ترکیب با موضوعات محیطی، مالی و ارزیابی چرخه عمر، می توان نوع مناسب برای هر مورد را انتخاب نمود.
مقدمه
شرکت های نیرو برای الزامات عملیاتی و اجرایی خود، نیازمند شبکه های کوچک برقی هستند. طرح های جدید تولید برق به صورت توزیع ش ده (یا پراکنده) از تولیدکنندگان برق در مقیاس کوچک، (مانند منابع انرژی تجدیدپذیر به افزایش پیچیدگی شبکه های برق منجر شده است. با توجه به افزایش کاربرد آنها نظارت و کنترل نیز امری ضروری است.
حذف مقررات دست و پاگیر در صنعت برق و افزایش انعطاف پذیری ش رکتهای نیرو، در اتخاذ تکنولوژی ها و روشهای جدید، می تواند هزینه های عملیاتی را کاهش داده و عملکرد تجاری آنها را بهبود بخشد بنابراین، طرح های پیچیده تر و کارآمدتری برای کنترل، حفاظت، نظارت، اندازه گیری و کسب اطلاعات در نظر گرفته می شوند.
امروزه، برای شرکت های نیرو ایجاد زیرساختهای مخابراتی که خدمات عملیاتی و تجاری را ادغام کند، یک ضرورت است. بسیاری از شرکتهای نیرو با توجه به نیازهای خود مجبور به سرمایه گذاری در طرح های مخابراتی جدید هستند تا زیرساختی مطمئن را به دست آورند که بتواند برای چشم اندازهای تجاری جدید نیز ایجاد نماید. په همین دلیل، شرکتهای نیرو باید به بازار جدید، یعنی مخابرات ورود نمایند تا در این بازاری که به سرعت در حال رشد است، سهمی داشته باشند.
علاوه براین، پیش بینی می ش ود که شبکه برق در آینده، هم انرژی و هم اطلاعات را توزیع کند و هم نیاز نیروی الکتریسیته و هم نیاز به خدمات مخابراتی را پوشش دهد. انتظار می رود که در ایجاد زیرساخت جدید این بازار متحده، کابل های فیبر نوری نقش مهمی را ایفا کنند. انگیزه های مهمی برای شرکتهای نیرو برای ورود به بازار مخابرات وجود دارد.
از مهم ترین آنها عبارتند از:
- فرآیند آزادسازی همزمان بازارهای برق و مخابرات.
- وجود مشتریان انبوه که از قبل به شبکه برق متصل شده اند.
- افزایش نیازهای مخابراتی که برای ظرفیت بیشتر و فرصتهایجدید، نیازمند تکنولوژی فیبرنوری هستند.
با تکیه بر آخرین پیشرفت های فناوری در صنعت فیبرنوری می توان راه حل هایی را برای بکارگیری آنها در خطوط برق فشار قوی AC ارائه نمود تا بتوانند ایمنی، هزینه و کیفیت، انتظارات ضروری حوزه نیرو و همچنین خدمات مخابراتی را برآورده کنند. در ادامه به بررسی راه حل های فنی مربوط به تکنولوژی فیبر نوری در حوزه خطوط فشار قوی AC، پرداخت خواهد شد.
– کابل های نوری در خطوط فشار قوی AC
امروزه، مطمئن ترین محیط اصلی انتقال اطلاعات، فیبرنوری است. پیشرفت در تکنولوژی فیبر نوری در سراسر جهان (که بسیار بیشتر از حدی است که تخمین زده می شود) مزایای زیادی را ایجاد کرده است.
در مقایسه با روشهای مبتنی بر سیم مسی، کواکسیال و همچنین لینک های رادیویی، مزیتهای اصلی انتقال نوری که آن را به عنوان بهترین انتخاب شبکه های نیرو قرار داده، موارد زیر است:
- پهنای باند بالقوه بسیار زیاد
- افت انتقال پایین
- اندازه کوچک و وزن سبک
- امنیت سیگنال
- عایق الکتریکی
- مصونیت در برابر تداخل و هم شنوایی
خطوط فشارقوی AC از هادی های هوایی، کابل های زیردریایی و زیر زمینی تشکیل شده اند. بنابراین، تکنولوژی های فیبر نوری در خطوط فشارقوی AC عبارتند از:
- کابل های فیبر نوری برای خطوط هوایی فشار قوی
- فیبر نوری گنجانده شده در کابل های زیردریایی
- کابل های ترکیبی برق و فیبر نوری زیرزمینی
خطوط هوایی نمایانگر سیستم اصلی زیرساخت شرکتهای نیرو هستند، در حالی که کابل های زیر دریایی و زیرزمینی، طیف تکنولوژی های در دسترس را، به خصوص در نقاط انتهایی شبکه سراسری تکمیل می نمایند.
خطوط هوایی
از میان انواع کابل های مناسب برای استفاده در خطوط فشار قوی میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- سیم زمین با فیبر نوری (OPGW)
- کابل متصل نوری (OPAC)
- کابل مهاردار (خودنگهدار) تمام عایق (ADSS)
سیم زمین با فیبر نوری (OPGW):
یک رسانای ترکیبی است که در آن فیبرهای نوری با سیم زمین همزیستی می کنند. اجزای نوری درون رشته های سیم زمین قرار دارند. کابل OPGW سیم زمین سنتی را جایگزین کرده و کاملا مهاردار است. پس از نصب، OPGW عملکردی دوگانه خواهد داشت، یعنی سیم زمین استاندارد با قابلیت های مخابراتی. به سبب ساختارها و اشکال متفاوت یونیت فیبر نوری مورد استفاده در این ساختار، انواع مختلفی برای انتخاب وجود دارند که می توان از نوع لوزتیوب و یا نوع بافر چسبیده، لوله های فلزی یا پلاستیکی و تیوبهای استرند شده و یا با تیوب، مرکزی، که عملکردهای اندک متفاوتی دارند، نام برد.
شکل ۱. کابل معمول OPGW جهت بکارگیری فیبر نوری در خطوط فشارقوی
کابل متصل نوری (OPAC):
در کابل متصل با فیبرنوری، کابل مخابراتی، مجزا از هادی فشار قوی است. در این روش کابل فشار قوی، کابل فیبر نوری را که بر روی آن متصل شده است، حمل می کند. این تکنولوژی، از وسایل مناسبی برای استقرار کابل نوری در طول یک مسیر خط نیرو بهره می برد. سه نوع مختلف اتصال را می توان در این روش دسته بندی نمود:
- استفاده از پست های پیش نصب شده
- کابل های مارپیچ شده
- تسمه بندی
کابل ها، دارای سایز کوچک و تمام دی الکتریک و انعطاف پذیر هستند. درشکل ۲ متداول ترین نوع کابل ها یعنی کابل فیبر نوری مارپیچ به دور س یم زمین یا هادی فاز و همچنین یک کابل تسمه بندی شده نشان داده شده اند. از آنجا که هادی فلزی در جایی که پیچیده شده است.، آنها را حمل می کند، الزامی برای داشتن مقاومت کششی قابل توجه در کابل نوری وجود ندارد. انواع مختلفی از لایه های پوششی ممکن است برای مقاومت در برابر حمله پرندگان و میدان های الکتریکی القاء شده توسط رساناهای فاز مورد استفاده قرار بگیرند.
مهاردار تمام عایق (ADSS)
کابل های مهاردار به گونه ای بر روی س ازه دکل های خطوط انتقال قرار داده می ش وند که از رساناها جدا بوده و مسیرهای ارتباطی مستقلی را فراهم کنند. برای این منظور، سازه های سیستم برق باید مقاوم و ایمن باشند تا از بار اضافی پشتیبانی کنند. از آنجایی که این نوع کابل، فاقد عناصر فلزی است، نخهای پلیمری از جنس الیاف آرامید یا عنصر مقاوم پلیمری تقویت ش ده با الیاف (Polymer Reinforced Plastic (FRP عملکرد مکانیکی آن را تا حد مقاومت کششی تضمین می کنند. در طراحی نشان داده شده در شکل ۳، نمونه ای از یک کابل ADSS را مشاهده می شود.
