Como o cabo óptico de auto-apoio totalmente dielétrico (ADSS) lida com os desafios de estabilidade a longo prazo em ambientes complexos?

Devido à sua estrutura não metálica exclusiva e design auto-sustentável, Cabo óptico aéreo auto-sustentado totalmente dielétrico (ADSS) é amplamente utilizado em redes de comunicação de energia, especialmente adequadas para instalação em corredores de linha de transmissão de alta tensão. No entanto, o ambiente de postura aérea representa um teste grave para a confiabilidade a longo prazo dos cabos ópticos, incluindo radiação ultravioleta, diferenças de temperatura extrema, vibração dinâmica do vento, cargas de gelo e neve e forte interferência de campo elétrico. O projeto de adaptabilidade ambiental do cabo óptico ADSS está centrado em torno desses desafios e, através da aplicação abrangente de seleção de materiais, otimização estrutural e estratégias de proteção, garante sua operação estável sob condições de trabalho complexas.

Em um ambiente aéreo, a radiação ultravioleta (UV) é um dos principais fatores que levam ao envelhecimento das bainhas ópticas do cabo. A exposição a longo prazo à luz solar direta pode causar facilmente quebra da cadeia molecular em materiais comuns de polietileno (PE), resultando em bainhas quebradiças e rachadas, o que, por sua vez, afeta as propriedades mecânicas e a vedação de cabos ópticos. A bainha externa do cabo óptico ADSS geralmente adota polietileno de alta densidade (HDPE) ou polietileno resistente a rastreamento (AT-PE), e os estabilizadores pretos ou outros anti-UV de carbono são adicionados ao material para absorver e espalhar efetivamente os raios ultravioletas e atrasar o processo de oxidação fotográfica. Esse mecanismo de proteção permite que o cabo óptico mantenha a flexibilidade e a resistência ao impacto após a operação ao ar livre a longo prazo, evitando o aumento da perda de microbessa de fibra óptica causada pela degradação da bainha.

Além dos raios ultravioleta, as mudanças drásticas de temperatura também apresentam um desafio à estabilidade estrutural dos cabos ópticos. Em áreas com grandes diferenças de temperatura entre os climas diários e noturnos ou extremos sazonais, os materiais de cabos ópticos experimentarão repetidas expansão e contração térmica. Se projetado incorretamente, pode causar estresse residual na fibra óptica e até levar à deterioração do desempenho da transmissão. O cabo óptico ADSS lida com esse problema, otimizando o design do excesso de comprimento. Sua estrutura de torção da camada de tubo solto permite que a fibra óptica mantenha um comprimento excedente moderado na bainha, garantindo que a fibra óptica não seja afetada pela tensão externa dentro de uma ampla faixa de temperatura de -40 ℃ a 70 ℃. Ao mesmo tempo, o fio aramid, como um elemento de tração, possui um coeficiente de expansão térmica extremamente baixo, que permite ao cabo óptico manter propriedades mecânicas estáveis quando a temperatura flutua, evitando a concentração de tensão causada pela expansão e contração do material.

A vibração do vento e as cargas de gelo e neve são outro tipo de tensão mecânica dinâmica enfrentada por cabos ópticos aéreos. Em ambientes de vento fortes, os cabos ópticos produzirão vibrações de alta frequência e os efeitos a longo prazo podem causar fadiga estrutural e até quebra de fibra. Os cabos ópticos do ADSS usam fios de aramida de alta resistência específica como reforços, e sua excelente resistência à tração e fadiga pode resistir efetivamente ao impacto da vibração do vento. As características leves do fio de aramida também reduzem o peso total do cabo óptico, reduzem sua amplitude de balanço sob força do vento e, assim, reduzem o impacto da vibração do vento na torre e no corpo do cabo óptico. Em áreas cobertas com gelo e neve, o material da bainha dos cabos ópticos ADSS deve ter resistência compressiva suficiente para impedir a deformação local causada pelo acúmulo de gelo. Seu projeto estrutural geralmente adota uma seção transversal circular para reduzir a adesão de gelo e neve, e a flexibilidade da bainha garante que o desempenho da transmissão da fibra óptica possa ser mantido sob cobertura de gelo.

O forte ambiente de campo elétrico do corredor da linha de transmissão apresenta requisitos de desempenho elétrico exclusivos para cabos ópticos do ADSS. Como os cabos ópticos geralmente são instalados na mesma torre que os condutores de alta tensão, a descarga local pode ocorrer em sua superfície devido à indução do campo elétrico. Os efeitos a longo prazo causarão corrosão elétrica e perfuração da bainha, ameaçando a vida útil do cabo óptico. Para essa extremidade, a bainha externa do cabo óptico ADSS usa um material anti-rastreamento especialmente formulado e reduz a força do campo elétrico da superfície, otimizando a espessura e as propriedades dielétricas. Além disso, a superfície da bainha pode ser tratada com hidrofobicidade para reduzir o acúmulo de sujeira e umidade, evitar a formação de canais condutores e, assim, inibir a descarga de corona e a erosão do arco. Esse design permite que o cabo óptico ADSS permaneça estável por um longo tempo em um forte ambiente de campo elétrico de 110kV ou até 500kV, e o isolamento confiável pode ser alcançado sem depender de uma camada de blindagem de metal.

A adaptabilidade ambiental do cabo óptico ADSS não se reflete apenas na otimização de um único desempenho, mas também no equilíbrio sistemático do design geral. Por exemplo, a resistência UV da bainha precisa ser considerada em conjunto com as propriedades anti-rastreamento para evitar aditivos que afetam a estabilidade elétrica do material; A resistência à tração do fio da aramida precisa corresponder ao desempenho de flexão do cabo óptico para garantir que não seja fácil quebrar em fortes condições de vento, e a construção e a colocação não são afetadas pela rigidez excessiva. Esse conceito de design de otimização colaborativo de vários fatores permite que o cabo óptico ADSS obtenha operação livre de manutenção a longo prazo em ambientes complexos e se torne uma infraestrutura chave para redes de comunicação de energia.

No futuro, à medida que os requisitos de confiabilidade da comunicação do sistema de energia continuam aumentando, o projeto de adaptabilidade ambiental dos cabos ópticos do ADSS continuará evoluindo. A introdução de novos materiais compostos e tecnologia de monitoramento inteligente pode fornecer uma solução melhor para a estabilidade a longo prazo de cabos ópticos em climas extremos e fortes ambientes eletromagnéticos. No entanto, não importa como se desenvolva, sua lógica principal de design não mudará: ou seja, com base na arquitetura de mídia, através da profunda integração da ciência do material e da mecânica estrutural, o cabo óptico sempre mantém um excelente desempenho mecânico e de transmissão em ambientes complexos.