Comment les câbles optiques aériens auto-diélectriques (ADS) font-ils faire face aux défis de stabilité à long terme dans des environnements complexes?

En raison de sa structure non métallique unique et de sa conception autonome, Câble optique aérien autoportant entièrement supportant (ADSS) est largement utilisé dans les réseaux de communication de puissance, en particulier adaptés à l'installation dans les couloirs de ligne de transmission haute tension. Cependant, l'environnement de pose aérien pose un test sévère à la fiabilité à long terme des câbles optiques, y compris le rayonnement ultraviolet, les différences de température extrêmes, les vibrations de vent dynamiques, les charges de glace et de neige et une forte interférence de champ électrique. La conception de l'adaptabilité environnementale du câble optique ADSS est centrée sur ces défis, et grâce à l'application complète des stratégies de sélection de matériaux, d'optimisation structurelle et de protection, il assure son fonctionnement stable dans des conditions de travail complexes.

Dans un environnement aérien, le rayonnement ultraviolet (UV) est l'un des principaux facteurs conduisant au vieillissement des gaines de câbles optiques. L'exposition à long terme à la lumière directe du soleil peut facilement provoquer une rupture de la chaîne moléculaire dans les matériaux ordinaires en polyéthylène (PE), entraînant des gaines cassantes et fissurées, ce qui à son tour affecte les propriétés mécaniques et l'étanchéité des câbles optiques. La gaine externe du câble optique ADSS adopte généralement du polyéthylène à haute densité (HDPE) ou du polyéthylène résistant au suivi (AT-PE), et du noir de carbone ou d'autres stabilisateurs anti-UV sont ajoutés au matériau pour absorber efficacement les rayons ultraviolets et retarder le processus de photo-oxydation. Ce mécanisme de protection permet au câble optique de maintenir la flexibilité et la résistance à l'impact après le fonctionnement à long terme extérieur, en évitant l'augmentation de la perte de microbation en fibre optique causée par la dégradation de la gaine.

En plus des rayons ultraviolets, les changements de température drastiques posent également un défi à la stabilité structurelle des câbles optiques. Dans les zones avec de grandes différences de température entre le jour et la nuit ou les climats saisonniers extrêmes, les matériaux de câble optique subiront une expansion thermique et une contraction répétées. S'il est mal conçu, il peut provoquer une contrainte résiduelle dans la fibre optique et même entraîner une détérioration des performances de transmission. Le câble optique ADSS fait des feuilles avec ce problème en optimisant la conception de la longueur excessive. Sa structure de torsion de couche de tube lâche permet à la fibre optique de maintenir une longueur d'excès modérée dans la gaine, garantissant que la fibre optique n'est pas affectée par une contrainte externe dans une large plage de température de -40 ℃ à 70 ℃. Dans le même temps, le fil d'aramide, en tant qu'élément de traction, a un coefficient d'extension thermique extrêmement faible, ce qui permet au câble optique de maintenir des propriétés mécaniques stables lorsque la température fluctue, en évitant la concentration de contrainte causée par l'expansion et la contraction du matériau.

Les vibrations éoliennes et les charges de glace et de neige sont un autre type de contrainte mécanique dynamique face aux câbles optiques aériens. Dans des environnements de vent forts, les câbles optiques produiront des vibrations à haute fréquence et les effets à long terme peuvent provoquer une fatigue structurelle et même une rupture de fibres. Les câbles optiques ADSS utilisent le fil d'aramide de haute résistance à haute résistance comme renforcement, et leur excellente résistance à la traction et à la fatigue peut résister efficacement à l'impact de la vibration du vent. Les caractéristiques légères du fil d'aramide réduisent également le poids global du câble optique, réduisent son amplitude de balançoire sous la force du vent et réduisent ainsi l'impact de la vibration du vent sur la tour et le corps du câble optique. Dans les zones recouvertes de glace et de neige, le matériau de la gaine des câbles optiques ADSS doit avoir une résistance à la compression suffisante pour prévenir la déformation locale causée par l'accumulation de glace. Sa conception structurelle adopte généralement une section transversale circulaire pour réduire l'adhésion à la glace et à la neige, et la flexibilité de la gaine garantit que les performances de transmission de la fibre optique peuvent être maintenues sous couverture de glace.

L'environnement de champ électrique fort du couloir de la ligne de transmission offre des exigences de performances électriques uniques pour les câbles optiques ADSS. Étant donné que les câbles optiques sont généralement installés sur la même tour que les conducteurs à haute tension, une décharge locale peut se produire sur leur surface en raison de l'induction du champ électrique. Les effets à long terme entraîneront la corrosion électrique et la perforation de la gaine, menaçant la durée de vie du câble optique. À cette fin, la gaine externe du câble optique ADSS utilise un matériau anti-retrait spécialement formulé et réduit la résistance du champ électrique de surface en optimisant l'épaisseur et les propriétés diélectriques. De plus, la surface de la gaine peut être traitée avec une hydrophobicité pour réduire l'accumulation de saleté et d'humidité, d'éviter la formation de canaux conductrices et d'inhiber ainsi la décharge de la corona et l'érosion de l'arc. Cette conception permet au câble optique ADSS de rester stable pendant une longue période dans un environnement de champ électrique fort de 110kV ou même de 500 kV, et une isolation fiable peut être obtenue sans compter sur une couche de blindage métallique.

L'adaptabilité environnementale du câble optique ADSS se reflète non seulement dans l'optimisation d'une seule performance, mais également dans l'équilibre systématique de la conception globale. Par exemple, la résistance aux UV de la gaine doit être considérée en conjonction avec les propriétés anti-retrait pour éviter les additifs affectant la stabilité électrique du matériau; La résistance à la traction du fil aramide doit correspondre aux performances de flexion du câble optique pour s'assurer qu'il n'est pas facile de se briser dans de fortes conditions de vent, et la construction et la pose ne sont pas affectées par une rigidité excessive. Ce concept de conception d'optimisation collaborative multi-facteurs permet au câble optique ADSS d'obtenir un fonctionnement sans maintenance à long terme dans des environnements complexes et de devenir une infrastructure clé pour les réseaux de communication électrique.

À l'avenir, alors que les exigences du système électrique pour la fiabilité de la communication continuent d'augmenter, la conception de l'adaptabilité environnementale des câbles optiques ADSS continuera d'évoluer. L'introduction de nouveaux matériaux composites et de la technologie de surveillance intelligente peut fournir une meilleure solution pour la stabilité à long terme des câbles optiques dans des climats extrêmes et de forts environnements électromagnétiques. Cependant, peu importe comment il se développe, sa logique de conception de base ne changera pas: c'est-à-dire, sur la base de l'architecture All-Media, grâce à l'intégration profonde de la science des matériaux et de la mécanique structurelle, le câble optique maintient toujours des performances mécaniques et de transmission dans des environnements complexes.