Làm thế nào để tất cả các thiết bị tự hỗ trợ cáp quang (ADSS) đối phó với các thách thức ổn định lâu dài trong môi trường phức tạp?

Do cấu trúc phi kim loại độc đáo và thiết kế tự hỗ trợ, Cáp quang học tự hỗ trợ toàn điện tử (ADSS) được sử dụng rộng rãi trong các mạng truyền thông điện, đặc biệt phù hợp để cài đặt trong các hành lang đường truyền điện áp cao. Tuy nhiên, môi trường đặt trên không đặt ra một thử nghiệm nghiêm trọng đối với độ tin cậy lâu dài của cáp quang, bao gồm bức xạ cực tím, chênh lệch nhiệt độ khắc nghiệt, rung gió động, tải băng và tuyết và nhiễu điện trường mạnh. Thiết kế khả năng thích ứng môi trường của cáp quang ADSS tập trung vào các thách thức này và thông qua việc áp dụng toàn diện lựa chọn vật liệu, chiến lược bảo vệ và tối ưu hóa cấu trúc, nó đảm bảo hoạt động ổn định của nó trong điều kiện làm việc phức tạp.

Trong môi trường trên không, bức xạ tia cực tím (UV) là một trong những yếu tố chính dẫn đến sự lão hóa của vỏ cáp quang. Tiếp xúc lâu dài với ánh sáng mặt trời trực tiếp có thể dễ dàng gây ra sự phá vỡ chuỗi phân tử trong các vật liệu polyetylen (PE) thông thường, dẫn đến vỏ bọc giòn và nứt, từ đó ảnh hưởng đến các tính chất cơ học và niêm phong cáp quang. Vùng vỏ ngoài của cáp quang ADSS thường áp dụng polyetylen mật độ cao (HDPE) hoặc polyetylen kháng theo dõi (AT-PE), và các chất ổn định chống Uu-carbon hoặc các chất ổn định chống Uo khác được thêm vào vật liệu để hấp thụ và phân tán các tia cực tím và trì hoãn quá trình oxy hóa ảnh. Cơ chế bảo vệ này cho phép cáp quang duy trì tính linh hoạt và khả năng chống va đập sau khi hoạt động ngoài trời lâu dài, tránh sự gia tăng của mất vi khuẩn sợi quang gây ra do suy thoái vỏ bọc.

Ngoài tia cực tím, thay đổi nhiệt độ quyết liệt cũng đặt ra một thách thức đối với sự ổn định cấu trúc của cáp quang. Ở những khu vực có sự khác biệt nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm hoặc vùng khí hậu theo mùa cực đoan, các vật liệu cáp quang sẽ trải qua sự mở rộng và co lại nhiệt lặp đi lặp lại. Nếu được thiết kế không đúng cách, nó có thể gây ra căng thẳng dư trong sợi quang và thậm chí dẫn đến sự suy giảm hiệu suất truyền. ADSS Cáp quang đối phó với vấn đề này bằng cách tối ưu hóa thiết kế chiều dài vượt quá. Cấu trúc xoắn lớp ống lỏng của nó cho phép sợi quang duy trì chiều dài vượt quá vừa phải trong vỏ bọc, đảm bảo rằng sợi quang không bị ảnh hưởng bởi ứng suất bên ngoài trong phạm vi nhiệt độ rộng -40 đến 70. Đồng thời, sợi aramid, là một nguyên tố kéo, có hệ số giãn nở nhiệt cực thấp, cho phép cáp quang duy trì các tính chất cơ học ổn định khi nhiệt độ dao động, tránh nồng độ ứng suất do mở rộng và co lại.

Rung gió và tải trọng băng và tuyết là một loại ứng suất cơ học động khác đối mặt với cáp quang trên cao. Trong môi trường gió mạnh, cáp quang sẽ tạo ra các rung động tần số cao và các tác động lâu dài có thể gây ra sự mệt mỏi về cấu trúc và thậm chí là phá vỡ sợi. Cáp quang ADSS sử dụng sợi aramid có độ bền cao đặc hiệu cao làm cốt thép, và khả năng chịu độ bền kéo và mệt mỏi tuyệt vời của chúng có thể chống lại tác động của rung động gió một cách hiệu quả. Các đặc tính nhẹ của sợi aramid cũng làm giảm trọng lượng tổng thể của cáp quang, làm giảm biên độ xoay của nó dưới lực gió, và do đó làm giảm tác động của rung gió lên tháp và thân cáp quang. Ở các khu vực được bao phủ bởi băng và tuyết, vật liệu vỏ bọc của cáp quang ADSS phải có đủ điện trở nén để ngăn chặn biến dạng cục bộ do tích lũy băng. Thiết kế kết cấu của nó thường áp dụng một mặt cắt hình tròn để giảm độ bám dính của băng và tuyết, và tính linh hoạt của vỏ bọc đảm bảo rằng hiệu suất truyền của sợi quang có thể được duy trì dưới vùng phủ sóng.

Môi trường điện trường mạnh mẽ của hành lang đường truyền đưa ra các yêu cầu hiệu suất điện duy nhất cho cáp quang ADSS. Vì cáp quang thường được lắp đặt trên cùng một tháp với các dây dẫn điện áp cao, việc xả cục bộ có thể xảy ra trên bề mặt của chúng do cảm ứng điện trường. Tác dụng lâu dài sẽ gây ra sự ăn mòn điện và thủng vỏ bọc, đe dọa đến tuổi thọ của cáp quang. Cuối cùng, vỏ ngoài của cáp quang ADSS sử dụng vật liệu chống theo dõi đặc biệt và giảm cường độ điện trường bề mặt bằng cách tối ưu hóa các đặc tính độ dày và điện môi. Ngoài ra, bề mặt của vỏ bọc có thể được xử lý bằng tính kỵ nước để làm giảm sự tích tụ của bụi bẩn và độ ẩm, tránh sự hình thành các kênh dẫn điện, và do đó ức chế xả corona và xói mòn hồ quang. Thiết kế này cho phép cáp quang ADSS duy trì ổn định trong một thời gian dài trong môi trường điện trường mạnh là 110kV hoặc thậm chí 500kV, và cách nhiệt đáng tin cậy có thể đạt được mà không cần dựa vào lớp che chắn kim loại.

Khả năng thích ứng môi trường của cáp quang ADSS không chỉ được phản ánh trong việc tối ưu hóa một hiệu suất duy nhất, mà còn trong sự cân bằng hệ thống của thiết kế tổng thể. Ví dụ, điện trở tia cực tím của vỏ bọc cần được xem xét kết hợp với các đặc tính chống theo dõi để tránh các chất phụ gia ảnh hưởng đến sự ổn định điện của vật liệu; Độ bền kéo của sợi aramid cần phù hợp với hiệu suất uốn của cáp quang để đảm bảo rằng không dễ phá vỡ trong điều kiện gió mạnh, và việc xây dựng và đặt không bị ảnh hưởng bởi độ cứng quá mức. Khái niệm thiết kế tối ưu hóa hợp tác đa yếu tố này cho phép cáp quang ADSS đạt được hoạt động không cần bảo trì lâu dài trong môi trường phức tạp và trở thành cơ sở hạ tầng quan trọng cho các mạng truyền thông điện.

Trong tương lai, khi các yêu cầu của hệ thống điện đối với độ tin cậy truyền thông tiếp tục tăng, thiết kế khả năng thích ứng môi trường của cáp quang ADSS sẽ tiếp tục phát triển. Việc giới thiệu các vật liệu composite mới và công nghệ giám sát thông minh có thể cung cấp một giải pháp tốt hơn cho sự ổn định lâu dài của cáp quang ở vùng khí hậu cực đoan và môi trường điện từ mạnh. Tuy nhiên, bất kể nó phát triển như thế nào, logic thiết kế cốt lõi của nó sẽ không thay đổi: đó là, trên cơ sở kiến trúc toàn phương tiện, thông qua sự tích hợp sâu sắc của khoa học vật liệu và cơ học cấu trúc, cáp quang luôn duy trì hiệu suất cơ học và truyền tải tuyệt vời trong môi trường phức tạp.