Cable compuesto con fibra óptica
Los cables compuestos de fibra óptica son un nuevo tipo de cable especial que se está utilizando cada vez más en sistemas eléctricos. Combina unidades de comunicación de fibra óptica con cables eléctricos convencionales, lo que permite la transmisión simultánea de energía eléctrica y comunicaciones.
En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología de automatización de redes de distribución eléctrica, los requisitos de comunicación eléctrica en la construcción de redes de distribución también han aumentado año tras año. La comunicación de fibra óptica tiene ventajas como alta velocidad, estabilidad, confiabilidad y resistencia a interferencias.
Pero la instalación masiva de cables de fibra óptica ha generado problemas como planificación rezagada y ocupación de canales de cable. La introducción de cables compuestos de fibra óptica es beneficiosa para abordar los problemas de acceso a la red de comunicación.
En la aplicación práctica, los cables de fibra óptica compuestos de media tensión (cable de fibra óptica compuesta de media tensión, OPMC) incrustan unidades de fibra óptica de manera previa, lo que ahorra costos e ofrece ventajas adicionales. El OPMC ya se ha implementado en redes de distribución eléctrica y ha demostrado ser altamente efectivo.
El cable compuesto de fibra óptica de media tensión de 10 kV está compuesto principalmente por siete partes: el revestimiento exterior, la capa de enrollamiento, la capa de relleno, el cable de comunicación óptica, la capa de aislamiento, el conductor y el cable de medición de temperatura.
El cable de comunicación óptica está hecho de materiales no metálicos, lo que reduce los riesgos operativos. Además, puede funcionar de manera normal a altas temperaturas generadas durante el funcionamiento del cable, lo que reduce las pérdidas de potencia y evita la fusión de la grasa, facilitando el mantenimiento operativo.
Este cable se utiliza principalmente para servicios de comunicación, como la prestación de servicios de banda ancha de fibra óptica al usuario, datos de medición de temperatura del cable y datos de carga transportados.
El cable de medición de temperatura es un cable de detección óptica de alta sensibilidad a la temperatura. Cuando se utiliza para medir la temperatura de cables eléctricos tradicionales, a menudo se coloca en el exterior del revestimiento del cable. Esto mide la temperatura exterior del cable en lugar de la temperatura del núcleo del cable.
En el caso del cable OPMC, el cable de medición de temperatura se encuentra en el centro del cable, lo que le otorga una mayor precisión en comparación con los métodos de medición de temperatura tradicionales. Además, prácticamente no se ve afectado por cambios en el entorno externo, lo que permite el análisis en tiempo real de la carga del cable y proporciona una base para la gestión de la carga.
En los últimos años, se ha llevado a cabo una amplia expansión de la construcción de redes eléctricas inteligentes y automatización de redes de distribución de media tensión. Con esto, los requisitos de comunicación en las redes de distribución de media tensión han ido aumentando progresivamente.
En particular, en la construcción de infraestructuras eléctricas recientes, las redes de comunicación de media tensión están emergiendo gradualmente, y el problema de que las líneas de fibra óptica ocupen los recursos de las vías eléctricas se vuelve cada vez más evidente.
El uso de cable compuesto de fibra óptica de media tensión permite la instalación conjunta de cables de alimentación eléctrica y cables de comunicación óptica.
Esto, al considerar factores como equipos, construcción y recursos de canalización, reduce los costos durante todo el ciclo de vida y evita el desperdicio de recursos humanos y mecánicos asociados con la construcción independiente de cables de comunicación óptica.
La tecnología de cables de fibra óptica compuesta de media tensión satisface las demandas de automatización y protección de las redes de distribución de media tensión. También permiten la transmisión en tiempo real de datos de la red (como corriente, voltaje, estado de interruptores, etc.), envío de comandos de operación de interruptores, y funciones de telemedición, teleseñalización y telecontrol.
Durante el funcionamiento de los cables eléctricos, se establece una temperatura nominal de operación. Monitorear la temperatura en tiempo real de los cables permite determinar si están operando dentro de la carga nominal, si hay sobrecargas o posibles condiciones que podrían llevar a incidentes. Además, se emiten advertencias cuando la temperatura del cable supera la temperatura de operación normal, previniendo así incidentes y aumentando la confiabilidad del suministro de energía.
Cuando se realiza la medición de temperatura en cables eléctricos tradicionales, debido a que los núcleos de los cables están encapsulados en aislantes, cubiertas protectoras y blindajes. Solo se puede medir la temperatura de la cubierta exterior y luego calcular la temperatura del núcleo mediante software computacional. Esto conlleva cierto margen de error.
Sin embargo, la estructura especial del cable OPMC permite la medición directa de la temperatura del núcleo mediante el uso de fibra óptica, mejorando la precisión de los datos de medición.
La medición de temperatura mediante fibra óptica utiliza una tecnología de sensores de temperatura distribuida en línea basada en el efecto de dispersión Raman. Esta tecnología puede monitorear la temperatura distribuida de los cables en diferentes condiciones operativas.
Utilizando el método de monitoreo de temperatura de cable incrustado en el cable, en condiciones de temperatura ambiente relativamente estable y sin cambios abruptos en la carga del cable, el detector de temperatura de fibra óptica puede sentir completamente la temperatura del conductor del cable en un período de 2 horas (con un margen de error de ±3°C) y realizar un seguimiento dinámico de la misma.
En los cables para media tensión compuestos de fibra óptica convencionales, las fibras ópticas están integradas con el cable de alimentación eléctrica en la fábrica. Si es necesario reemplazar o mantener estas fibras en el futuro, se debe cambiar todo el cable OPMC. Esto resulta en costos significativos y desperdicio de cables.
El cable de fibra óptica compuesta con soplado de aire consta de dos partes: el cable de alimentación eléctrica con conductos de unidades de fibra óptica preinstalados y las unidades de fibra óptica de transmisión que se introducen posteriormente.
Después de instalar y tender el cable de alimentación eléctrica con conductos de unidades de fibra óptica preinstalados, se introduce la unidad de fibra óptica de transmisión para habilitar las funciones del cable OPMC. Esta estructura de cable permite la transmisión continua de la unidad de transmisión de luz a lo largo de la ruta del cable sin necesidad de conexiones intermedias, y también permite el reemplazo de la unidad de transmisión de luz cuando sea necesario.
Este tipo de cable compuesto de fibra óptica con unidades de fibra óptica preinstaladas se fabrica teniendo en cuenta la pérdida de longitud de cable causada por empalmes y conexiones durante la instalación y distribución del cable.
Se reservan alrededor de 20 metros de unidades de fibra óptica en ambos extremos del cable de fibra óptica compuesta para evitar la pérdida y el desperdicio de cables de cobre que pueden ocurrir debido a empalmes de cables de fibra óptica.
La técnica de soplado de aire se utiliza para introducir las fibras ópticas después de la instalación del cable, lo que ahorra costos de cableado, pruebas, instalación (conexiones intermedias y terminales) y procesamiento de fibras ópticas que normalmente se requieren en las fases iniciales de la fabricación del cable.
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