OPGW(광 접지선): 선택, 설치 및 성능

OPGW(광 접지선)란 무엇입니까?

OPGW는 알루미늄 피복 강철 및/또는 알루미늄 합금 와이어 층으로 둘러싸인 금속 튜브 내에 단일 모드 또는 다중 모드 광섬유를 포함하는 복합 가공 접지선입니다. 이는 낙뢰 및 단락 전류로부터 위상 도체를 보호하고 원격 보호, SCADA 및 광대역 네트워크를 위한 고용량 통신 경로를 제공하는 두 가지 고유한 역할을 동시에 수행합니다.

기존 접지선에 묶인 별도의 광섬유 케이블과 달리 OPGW는 접지선 자체 내부에 광섬유를 통합합니다. 이 설계로 인해 별도의 광섬유 메신저가 필요하지 않으며 바람과 얼음 부하가 줄어듭니다. 안 OPGW 케이블 IEC 및 IEEE 표준을 모두 충족하도록 공장에서 제조되었으며 일반적으로 파이버 개수는 12~144개입니다.

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OPGW 구성 및 섬유 유형

OPGW 구조는 전기적 성능과 기계적 강도의 균형을 유지합니다. 일반적으로 느슨한 튜브 또는 촘촘하게 버퍼링된 설계인 핵심 광학 장치는 중앙에 위치하며 하나 이상의 금속 가닥 레이어로 보호됩니다. 이러한 가닥은 결함 전류를 전달할 뿐만 아니라 정격 인장 강도(RTS)를 제공하고 섬유가 부서지거나 습기가 유입되는 것을 방지합니다.

금속 갑옷 및 강도 멤버

가장 바깥쪽 레이어는 일반적으로 알루미늄 피복 강철(ACS) 또는 알루미늄 합금 와이어로 구성됩니다. ACS 전선은 인장 강도를 유지하면서 고장 전류 소산을 위한 높은 전도성을 제공합니다. 전체 알루미늄 합금 설계는 부식성 해안 환경에 사용할 수 있습니다. 와이어 직경과 재료의 선택은 OPGW의 단락 전류 정격(종종 0.5초 동안 10~50kA)과 전체 직경(섬유 수가 많은 설계의 경우 9mm에서 20mm 이상)에 직접적인 영향을 미칩니다.

광섬유 구성

중앙 튜브 내부에는 섬유가 묶음, 리본 또는 개별 느슨한 튜브로 배열되어 있습니다. 튜브에는 수분 이동을 방지하기 위해 수분 차단 젤이 채워져 있습니다. 광섬유 유형은 전송 거리 및 네트워크 요구 사항에 따라 ITU‑T G.652(표준 단일 모드), G.655(비제로 분산 이동) 또는 G.657(굴절 둔감)을 준수합니다. 대부분의 OPGW 설치에서는 재생 없이 최대 200km의 범위를 커버하기 위해 단일 모드 광섬유를 사용합니다.

주요 성능 사양

OPGW를 선택하려면 접지선의 전기 및 기계적 매개변수를 전송선 설계와 일치시켜야 합니다. 아래 표에는 상용 OPGW 제품에서 볼 수 있는 일반적인 범위가 요약되어 있습니다.

단락 전류 용량이 중요합니다. OPGW는 유틸리티에서 지정한 삭제 시간(일반적으로 0.5초) 동안 최대 예상 오류 전류를 견뎌야 합니다. 이 등급을 초과하면 알루미늄 연선이 어닐링되거나 섬유가 어두워지거나 치명적인 고장이 발생할 수 있습니다. 항상 제조업체의 유형 테스트 보고서에서 케이블의 단락 성능 곡선을 확인하십시오.

OPGW 대 대안: ADSS, OPPC 및 기존 접지선

OPGW는 새로운 송전선로에 대한 주요 선택이지만 엔지니어는 프로젝트 제약에 따라 대안을 고려하는 경우도 있습니다.

• ADSS(All-Dielectric Self-Supporting) 케이블: ADSS는 쉴드 와이어 피크가 아닌 타워 본체에 설치되어 전기 간섭을 방지하고 정전 없이 활선 라인에 추가될 수 있습니다. 그러나 주의 깊은 처짐 장력 조정이 필요하며 총격 피해와 바람 진동에 더 취약합니다. 접지선이 아닌 애플리케이션의 경우 ADSS(전유전체 자립형) 케이블 딱 맞을 수도 있습니다.

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• OPPC(광상 전도체): 이 케이블은 위상 도체를 대체하고 전력 전류와 데이터를 모두 전달합니다. 특별한 접합 및 단열 설계가 필요합니다. 탐색 OPPC(광상 도체) 케이블 별도의 접지선을 사용할 수 없는 라인의 경우.

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• 끈으로 묶인 섬유가 있는 기존 접지선: 이전 설치에서는 기존 접지선에 별도의 광섬유 케이블을 개조할 수 있습니다. 이로 인해 무게, 풍하중 및 유지 관리 복잡성이 추가되는데, 이는 OPGW가 완전히 피할 수 있는 이점입니다.

69kV를 초과하는 대부분의 신규 송전 프로젝트의 경우 OPGW는 두 가지 기능을 하나의 스트랜드로 결합하고 모든 관련 고장 전류 요구 사항을 충족하기 때문에 가장 안정적이고 비용 효율적인 옵션으로 남아 있습니다.

설치 모범 사례 및 고려 사항

OPGW를 설치하려면 특수한 스트링 장비와 섬유 보호를 위한 세심한 취급이 필요합니다. 단순한 강철 접지선과 달리 OPGW는 당길 때 꼬이거나, 찌그러지거나, 과도하게 구부러져서는 안 됩니다. 최소 굽힘 반경 지침(일반적으로 장력을 받는 케이블 직경의 20배)을 엄격히 준수해야 합니다.

주요 설치 단계는 다음과 같습니다.

1. 설치 전 테스트: 배포 전에 릴의 감쇠, 연속성 및 OTDR 추적을 확인합니다.
2. 스트링: 장력 제한 장치와 비틀림 방지 장치를 사용합니다. 적절한 메신저 라인으로 당깁니다. 당기는 장력은 RTS의 20~25%를 초과해서는 안 됩니다.
3. 새깅: 룰링 스팬과 온도를 기준으로 올바른 새깅 장력 테이블을 적용합니다. 지나치게 장력을 가하면 섬유가 손상될 위험이 있습니다. 장력이 부족하면 과도한 질주와 마모가 발생합니다.
4. 하드웨어: 광섬유 튜브가 부서지는 것을 방지하려면 OPGW용으로 특별히 설계된 서스펜션 클램프, 막다른 골목 및 진동 댐퍼를 사용하십시오. 접지 클램프는 광 코어를 손상시키지 않고 낮은 저항의 전기 경로를 제공해야 합니다.
5. 미드스팬 스플라이스: 타워에 부착된 내후성 폐쇄 상자 내부의 융합 스플라이스 섬유로 열팽창에 대해 적절한 여유를 유지합니다.

OPGW에는 표준 ACSR 그립을 사용하지 마십시오. 하드웨어가 기계적 한계에 도달하기 오래 전에 광학 장치가 부서질 것입니다.

설치 후, 엔드투엔드 OTDR 테스트 및 접속 손실 측정을 통해 설계 감쇠 예산 준수 여부를 확인합니다. 적절하게 설치된 OPGW는 30년 이상의 서비스 수명을 제공할 수 있습니다.

선택 가이드: OPGW를 가공선에 맞추기

엔지니어는 일반적으로 최적의 OPGW를 선택하기 위해 4단계 프로세스를 따릅니다.

1. 필요한 파이버 수와 유형을 결정합니다(G.652D는 백본 네트워크에 가장 일반적임).
2. 최대 단락 전류(I)를 계산합니다. _일 ) 및 설치 시점의 클리어링 시간을 확인한 다음 제조업체의 단락 전류 곡선을 요청하여 OPGW 도체 단면적이 열 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.
3. 최악의 하중 조건(얼음, 바람, 일상적인 스트레스)에서 설계 장력으로부터 최소 파괴 하중을 도출합니다. OPGW의 RTS는 일반적으로 2.5의 안전 계수로 이 값을 초과해야 합니다.
4. 타워 설계 및 기존 절연체/스트링 하드웨어와 비교하여 외경과 단위 중량을 확인합니다. 라인에 이미 연결된 접지선 피크가 있는 경우 전체 범위의 장력이 다시 늘어나는 것을 방지하기 위해 유사한 새그 장력 특성을 지닌 직접 교체 OPGW가 선호됩니다.

개조 시나리오에서 일반적인 함정은 원래 접지선보다 단위 중량이 더 높은 OPGW를 선택하여 과도한 처짐과 위상 간 간격 감소를 유발하는 것입니다. 따라서 사양을 확정하기 전에 상세한 라인 조사 및 처짐 장력 계산이 필수입니다.

표준 및 규정 준수

OPGW 제품은 국제적으로 인정된 표준에 따라 테스트 및 제조되었습니다. 가장 일반적으로 참조되는 내용은 다음과 같습니다.

• IEC 60794-4 : 광섬유 케이블 – 제4부: 단면 사양 – 전력선(OPGW)을 따라 공중 광케이블.
• IEEE 표준 1138 : 전기 유틸리티 전력선에 사용되는 OPGW(광 접지선)의 테스트 및 성능에 대한 IEEE 표준입니다.
• ITU‑T G.652 / G.655 : 단일모드 광섬유 및 케이블의 특성.

유형 테스트에는 인장 성능, 바람 진동, 질주, 크리프, 온도 순환, 물 침투 및 낙뢰 아크 저항이 포함됩니다. 새 프로젝트를 위해 OPGW를 소싱할 때는 항상 전체 형식 테스트 인증서를 요청하세요.

유지 관리 및 장기 신뢰성

일단 서비스가 시작되면 OPGW는 최소한의 유지 관리가 필요합니다. 금속 외피와 수분 차단 젤은 습기에 대한 본질적인 보호 기능을 제공하며 완전한 수동형 광섬유 경로에는 장애가 발생할 수 있는 능동형 전자 장치가 없습니다. 일반적으로 서스펜션 클램프, 진동 댐퍼 및 접지 연결에 대한 연간 검사로 충분합니다.

낙뢰가 발생한 후 OPGW는 구멍이 생기거나 국부적으로 가닥이 녹는 현상이 나타날 수 있습니다. 이벤트 후 OTDR 추적을 통해 섬유 흑화로 인한 감쇠 증가를 확인할 수 있습니다. 광케이블 감쇠가 설계 한계를 초과하는 경우 영향을 받은 스팬을 교체해야 합니다. 이는 하드웨어가 표준화되어 있기 때문에 프로세스가 간단합니다. 열화상 카메라가 장착된 드론을 사용한 정기적인 항공 검사는 전기 연결 상태가 악화되었음을 나타내는 핫스팟을 식별하는 데 도움이 됩니다.

OPGW 수명에 대한 가장 큰 위협은 부식이나 노화가 아니라 초기 설치 불량, 특히 스플라이스의 느슨함 부족 또는 광학 코어를 손상시키는 부적절한 하드웨어입니다. 이러한 함정을 피하면 OPGW는 전송선 수명 동안 유지 관리가 필요 없는 통신 백본을 제공합니다.

광학 접지선의 결론

OPGW는 더 이상 틈새 제품이 아닙니다. 이는 고속 광섬유 통신과 강력한 오버헤드 접지선 보호를 결합하기 위한 기본 선택입니다. 이중 기능 설계로 타워 부하를 줄이고, 별도의 케이블 연결을 없애고, 가장 가혹한 전기 및 환경적 스트레스를 견딥니다. 유틸리티 엔지니어의 경우 기계적 및 전기적 특성을 특정 라인 조건(결함 전류, 스팬 길이, 광섬유 수)에 맞추고 릴에서 스플라이스 엔클로저까지 광학적 무결성을 유지하는 설치 프로토콜을 따르는 것이 핵심입니다.

기한이 촉박하고 신뢰성을 협상할 수 없는 경우 전체 형식 테스트 문서와 현장 경험이 뒷받침되는 검증된 OPGW 케이블을 선택하면 그리드와 데이터 흐름이 모두 유지됩니다.