Cáp quang ADSS là gì? Tổng quan những vấn đề bạn cần biết
Cáp quang ADSS (All Dielectric Self-Supporting) là một loại cáp quang tự treo trên không, cáp quang ADSS được thiết kế để lắp đặt và triển khai trên không, phù hợp với các ứng dụng ngoài trời khác nhau. Phần giới thiệu tổng quan này sẽ bao gồm định nghĩa, cấu trúc, ưu điểm và ứng dụng của cáp quang ADSS.
I, Tìm hiểu chung
Cáp quang ADSS là gì?
Cáp quang ADSS là một loại cáp quang đủ mạnh để tự hỗ trợ giữa các cấu trúc mà không chứa các phần tử kim loại dẫn điện. Cả sợi đơn mode và sợi đa mode đều có thể được bố trí trong cáp ADSS từ cáp quang ADSS 12 sợi, cáp quang ADSS 24 sợi… tới tối đa 144 sợi. Cáp quang ADSS được thiết kế cho các ứng dụng trên không và ống dẫn bên ngoài nhà máy trong các kiến trúc vòng lặp mạng cục bộ và khuôn viên từ các cơ sở lắp đặt từ cột điện – tòa nhà đến thị trấn – thị trấn. Hệ thống cáp bao gồm cáp, hệ thống treo, đầu cuối và thiết bị đầu cuối cung cấp một cơ sở hạ tầng mạch truyền dẫn toàn diện với hiệu suất độ tin cậy cao.
⇒ Cáp quang ADSS là loại cáp quang sử dụng để treo, cấu trúc cáp hoàn toàn không có thành phần kim loại nhưng vẫn đảm bảo được độ dẻo dai và không bị võng khi kéo căng từ điểm này đến điểm kia, có các loại khoảng vượt 100, 150, 200….đến 900m.
II. Cấu tạo cáp quang ADSS
Cấu trúc của cáp quang ADSS có thể được chia thành hai loại :
- cấu trúc ống trung tâm
- cấu trúc bện.
Trong thiết kế ống trung tâm, các sợi được đặt trong một ống rời PBT chứa chất điền đầy ngăn nước trong một chiều dài nhất định. Sau đó, chúng được quấn bằng sợi Aramid theo độ bền kéo mong muốn và được ép đùn bằng vỏ bọc PE (cường độ điện trường ≤110KV) hoặc AT (cường độ điện trường ≥100KV). Cấu trúc này có đường kính nhỏ và trọng lượng nhẹ nhưng có chiều dài hạn chế.
Trong thiết kế cấu trúc bện, các sợi quang bên trong và chất điền đầy được thêm vào ống lỏng sợi, và các ống lỏng khác nhau được quấn quanh phần gia cố trung tâm (thường là FRP). Các bộ phận còn lại về cơ bản tương tự như cấu trúc ống trung tâm. Loại này có thể thu được độ dài sợi dài hơn. Mặc dù đường kính và trọng lượng tương đối lớn, nhưng cáp quang ADSS với cấu trúc này sẽ tốt hơn để triển khai cho các dự án khoảng vượt lớn.
Diễn giải chi tiết các thành phần cấu tạo của cáp quang ADSS
Sợi quang được dùng là loại sợi đơn mode G.652D, chiết suất bậc.
Bên ngoài sợi quang được phủ màu (mã hóa) theo tiêu chuẩn TIA/EIA – 598 – A.
Lớp vỏ sơ cấp cũng như mực màu phủ ngoài sợi quang sử dụng vật liệu chống ảnh hưởng của tia cực tím (chất acrylate), giảm thiểu tác động của môi trường bên ngoài và bền theo thời gian.
Khi thực hiện hàn nối lớp vỏ sơ cấp dễ dàng được tuốt ra bằng các thiết bị chuyên dùng, không cần sử dụng hóa chất và không ảnh hưởng đến sợi.
Các thành phần của sợi quang như lõi, vỏ, mực… không dẫn điện.
Các thông số tiêu chuẩn của sợi quang được quy định như bảng trên.
Tất cả sợi quang sử dụng trong một cáp chỉ từ một nhà sản xuất sợi quang duy nhất.
Luật mã hóa màu của sợi quang trong cùng 1 ống đệm lỏng được quy định theo bảng sau:
|
Số thứ tự sợi quang hoặc ống lỏng |
Mã mầu sợi quang hoặc Mã màu ống lỏng |
Số thứ tự sợi quang hoặc ống lỏng |
Mã mầu sợi quang hoặc Mã màu ống lỏng |
|
1 |
Xanh dương (Blue) |
7 |
Đỏ (Red) |
|
2 |
Cam (Orange) |
8 |
Đen (Black) |
|
3 |
Xanh lá (Green) |
9 |
Vàng (Yellow) |
|
4 |
Nâu (Brown) |
10 |
Tím (Violet) |
|
5 |
Xám (Grey) |
11 |
Hồng (Pink) |
|
6 |
Trắng (White) |
12 |
Xanh nhạt da trời/nước biển (Light blue/Aqua) |
Thành phần chịu lực trung tâm:
Làm từ vật liệu phi kim loại FRP (Fiber Reinforce Platic) có cấu tạo/kích thước tròn đều, liên tục, không dẫn điện, không nối trên toàn bộ chiều dài cuộn cáp, không có bất kỳ khuyết tật nào. Có thể bọc lớp nhựa PE nếu cần thiết để tạo độ tròn đều cho cáp.
Thành phần này giúp cho cáp cũng như sợi quang không bị căng quá cũng như vẫn đảm bảo tính mềm dẻo của cáp trong suốt quá trình từ sản xuất, vận chuyển, thi công lắp đặt, sử dụng
Ống lỏng được sản xuất từ vật liệu Polybutylene Terephthalate (PBT), không dẫn điện. Các ống lỏng trong 1 cáp được mã hóa màu theo tiêu chuẩn EIA/TIA-598 và được quy định như bảng bên dưới đây
Ống lỏng này chứa các sợi quang bên trong và được điền đầy dầu chống ẩm chuyên dùng (chất điền đầy). Các sợi quang ở trạng thái tự do và di chuyển dễ dàng.
Đường kính của ống lỏng phụ thuộc vào số sợi quang trong ống
Số lượng sợi quang trong mỗi ống lỏng được quy định như sau:
– 6 sợi quang / ống lỏng đối với cáp < = 30 sợi,
– 12 sợi quang / ống lỏng đối với cáp từ 36 sợi trở lên.
Trường hợp để tạo thành lõi cáp tròn đều, kết cấu chắc chắn mà số lượng ống lỏng không đủ để tạo sự tròn đều cho cáp thì sử dụng thêm ống đệm phụ (Filler Rod).
Ống đệm phụ này được làm từ nhựa Polyethylene (PE) có màu tự nhiên không trùng với bất kỳ màu của ống lỏng nào và các ống này không chứa sợi quang hay bất cứ thành phần kim loại nào, không dẫn điện.
Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống lỏngđược điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chuyên dùng (Thixotropic Jelly Compound). Hợp chất này có tác dụng chống sự thâm nhập của nước cũng như hơi ẩm thâm nhập vào ống, giúp cho chất lượng truyền dẫn ổn định.
Chất điền đầy này không độc hại đến sức khỏe con người, không gây ảnh hưởng đến các thành phần khác trong cáp cũng như màu của sợi quang, chất này không màu, không mùi, không bị nấm mốc, không dẫn điện
Chất điền đầy này không dẫn điện và có hệ số nở nhiệt bé, đảm bảo không đông cứng ở nhiệt độ rất thấp. Không cản trở sự di chuyển của sợi trong ống lỏng.
Thành phần chống thấm nước lõi cáp, Lớp bọc lõi cáp và sợi chống thấm nước
Lõi cáp được chống nước chống thấm chống ẩm bằng phương pháp lõi cáp khô (hợp chất hút ẩm nhanh – S.A.P), hợp chất này bảo vệ hoàn toàn lõi cáp không bị nước cũng như hơi ẩm hơi nước thâm nhập vào cáp, đảm bảo lõi cáp luôn luôn khô trong mọi môi trường. Thành phần chống thấm nước toàn bộ lõi cáp bao gồm 2 thành phần sau:
Băng chống thấm (water swellable tape) được quấn dọc bên ngoài toàn bộ và xuốt chiều dài lõi cáp và Sợi chống thấm (water swellable yarn) được quấn quanh thành phần chịu lực trung tâm và liên tục xuốt chiều dài cáp.
Hai thành phần này đảm bảo tuyệt đối ngăn xâm nhập của nước cũng như hơi nước hơi ẩm vào lõi cáp, băng và sợi chống thấm này không dẫn điện, cách nhiệt, khó cháy và chống nấm mốc.
Các ống lỏng được sắp xếp tuần tự cùng với các thành phần khác như ống đệm phụ (ống độn) nếu cần được xoắn đảo chiều SZ theo trục của sợi chịu lực trung tâm. Lõi cáp trên được hai dây polyester (polyester yarn binders)quấn ngược chiều nhau đủ căng để đảm bảo lõi cáp được chắc chắn, giữ được thứ tự và vị trí các thành phần của cáp trong suốt quá trình sản xuất, thi công và sử dụng.
Các bước bện và độ dư sợi trong ống lỏng đã tạo cho độ dư sợi quang thực tế trong cáp so với chiều dài in trên cáp đảm bảo ≥ 1%
- Thành phần gia cường cho cáp: Sử dụng nhiều sợi (Aramid yarns) có khả năng chịu lực căng rất cao, là thành phần gia cường lực căng chính của cáp.
Các sợi gia cường thêm này được bện bên ngoài lớp vỏ lần 1, được bố trí đều và bện bó chặt lõi cáp bên trong.
Bao gồm 2 lớp vỏ, lớp vỏ trong và lớp vỏ ngoài. Lớp vỏ được bọc bằng nhựa HDPE chứa carbon màu đen chất lượng cao chịu được tác động của tia cực tím, chứa các chất chống oxy hóa (antioxindant) thích hợp, không có khả năng phát triển nấm mốc, không chứa thành phần kim loại.
Lớp vỏ có độ dày đồng nhất, tròn đều trên toàn bộ chiều dài cáp, Chất lượng đồng đều, không gồ gề, không chứa bong bóng khí, không bị chia tách, không có vết rạn nứt phồng rộp vón cục hay bất kỳ khuyết tật nào.
|
Nội dung |
Tiêu chuẩn |
|
Bán kính cong cho phép – Khi lắp đặt – Khi hoạt động |
20 lần đường kính 10 lần đường kính |
|
Tỷ lệ chênh lệch chiều dài giữa sợi trong cáp và cáp |
≥ 1% |
|
Nhiệt độ hoạt động |
-100C đến 600C
|
Các khoảng vượt của cáp quang ADSS
Khoảng vượt chính là khoảng cách giữa các cột điện cao thế ở các vùng ngoại thành hay vùng núi.
Cáp quang ADSS có các khoảng vượt như: Khoảng vượt 150, khoảng vượt 200, khoảng vượt 300, 500, 700 và 900. Tùy vào nhu cầu sử dụng để có thiết kế phù hợp từ đó có thể đặt làm cáp quang ADSS có khoảng vượt thích hợp nhất.
Hiện nay, các nhà sản xuất đã đưa ra được các khoảng vượt thích hợp với mọi địa hình thi công, giúp tạo điều kiện thuận lợi nhất cho việc thi công lắp đặt cáp quang cũng như bảo đảm được chất lượng cáp và đường truyền tín hiệu được tốt nhất.
Thông số kỹ thuật cáp quang ADSS
|
TT |
Đặc tính |
Tiêu chuẩn |
|
1 |
Yêu cầu đối với sợi quang |
|
|
1.1 |
Loại sợi |
Đơn mode (SM) G 652 |
|
1.2 |
Đường kính trường mode (MFD) tại bước sóng 1310nm |
9,2 mm ± 0,5 mm |
|
1.3 |
Đường kính vỏ |
125 mm ± 1 mm |
|
1.4 |
Sai số đồng tâm giữa lõi và vỏ |
£ 0,6 mm |
|
1.5 |
Độ không tròn đều của vỏ |
< 1% |
|
1.6 |
Bước sóng cắt |
£ 1260 nm |
|
1.7 |
Hệ số suy hao– Từ 1310nm – Tại 1550nm |
£ 0,35 dB/km £ 0,25 dB/km |
|
1.8 |
Độ tán sắc– Tại bước sóng 1310nm – Tại bước sóng 1550nm |
£ 3,5 ps/(nmxkm) £ 18 ps/(nmxkm) |
|
1.9 |
Độ dốc tán sắc Zero |
£ 0,092 ps/(nm2.km) |
|
1.10 |
Bước sóng tán Zero (l0min – lomax) |
1300 nm – 1324 nm |
|
1.11 |
Suy hao bán kính uốn cong tại 1625nm trong điều kiện thử với bán kính uốn cong: 30mm, số vòng: 100 |
£ 0,1 dB |
|
1.12 |
Hệ số tán sắc mode phân cực |
£ 0,2 ps/sqrt.km |
|
1.13 |
Đường kính lớp phủ sơ cấp |
245 um ± 10 um |
|
1.14 |
Đường kính sợi quang màu |
250 um ± 10 um |
Yêu cầu kỹ thuật đối với cáp sợi quang
|
2.1.1 |
Lực căng tối đa trong vận hành (MOT- Maximum Operation Tension) | Tuân theo EIA-455-33A 1998
– Đường kính ròng rọc : ≥ 30D (D là đường kính cáp) – Chiều dài đoạn cáp chịu lực tối thiểu là 90m – Thời gian chịu lực: 1h – Đo suy hao của cáp trước, trong và sau khi tác động lực – Tiêu chuẩn đánh giá: + Suy hao cáp trước, trong và sau khi tác động lực là không thay đổi + Trong suốt quá trình đo, sợi quang trên đoạn cáp chịu lực căng không được giãn quá 0.2%. + Vỏ cáp không bị rạn, sợi quang không bị gãy |
|
|
2.1.2 |
Lực căng tối đa cho phép (MAT – Maximum Allowable Tension) | Tuân theo EIA-455-33A 1998– Đường kính ròng rọc : ≥ 30D (D là đường kính cáp)
– Chiều dài đoạn cáp chịu lực tối thiểu là 90m – Nâng dần tải tác động cho phép trong 5 phút – Đo suy hao của cáp trước và sau khi tác động lực – Tiêu chuẩn đánh giá: + Suy hao cáp trước và sau khi tác động lực không thay đổi quá 0.1dB tại bước sóng 1550nm + Vỏ cáp không bị rạn, sợi quang không bị gãy |
|
|
2.1.3 |
Khả năng chịu nén | Tuân theo IEC 60794-1-2-E3 và IEEE-1222-2003 mục 3.1.1.7.1– Chiều dài chịu nén: 100mm
– Thời gian chịu nén: 10 phút – Tải tác động: 2,2 kN – Tiêu chuẩn đánh giá: + Suy hao cáp trước, trong và sau khi tác động lực không thay đổi quá 0.1dB so với trước khi nén tại bước sóng 1550nm + Vỏ cáp không bị rạn, sợi quang không bị gãy |
|
| 2.1.4 | Khả năng chịu xoắn | Tuân theo IEC 60794-1-2-E7 và IEEE-1222-2003 mục 3.1.1.6– Chiều dài mẫu thử: 4m
– Tải cố định cáp: ≥ 50N – Chu kỳ xoắn: 0o → 180o → 0o → -180o |
|
| – Số chu kỳ xoắn: ≥ 10 – Tiêu chuẩn đánh giá: + Suy hao cáp trước, trong và sau khi tác động lực không thay đổi quá 0.1dB so với trước khi nén tại bước sóng 1550nm + Vỏ cáp không bị rạn, sợi quang không bị gãy |
||
| 2.1.5 | Khả năng chịu uốn cong | Tuân theo IEC-60794-1-2-E6, IEEE-1222-2003 mục 3.1.1.6, TCVN 68- 160 mục 5 bảng B5.1. – Tải trọng uốn cong : ≥ 20kg – Chu kỳ uốn : 0o -> 90o -> -90o -> 0o – Số chu kỳ : 25 chu kỳ – Bán kính uốn cong : Theo yêu cầu của tiêu chuẩn – Tiêu chuẩn đánh giá : Suy hao cáp trước, trong và sau khi tác động lực không thay đổi quá 0.1dB so tại bước sóng 1550nm |
|
2.1.6 |
Khả năng chịu va đập | – Tuân theo IEC60794-1-E4 – Chiều cao va đập: 1m – Khối lượng búa rơi: 1Kg – Bán kính cong của tấm thép trung gian: 12,5mm – Chiều dài mẫu thử: 5m Số lần va đập: ≥10lần – Tiêu chuẩn đánh giá: +Suy hao cáp trước và sau khi tác động lực không thay đổi quá 0.1dB so với trước khi nén tại bước sóng 1550nm +Vỏ cáp không bị rạn, sợi quang không bị gãy |
| 2.2 | Các yêu cầu kỹ thuật đối với tác động của môi trường | |
|
2.2.1 |
Nhiệt độ làm việc | Cáp thử trong buồng nhiệt thay đổi từ -30oC → 60oC trong thời gian 2 ngày (2 chu kỳ nhiệt với điểm bắt đầu và kết thúc là nhiệt độ phòng 23- oC)Với từng chu kỳ nhiệt thời gian giảm từ 23oC→ -30oC là 3 giờ, thời gian giữ ở -30oC là 6 giờ, thời gian tăng từ -30oC→ 60oC là 6 giờ, thời gian giữ ở 60oC là 6 giờ, thời gian giảm từ 60oC→ 23oC là 3 giờ
Chiều dài mẫu ≥ 500m Tiêu chuẩn đánh giá: suy hao tăng thêm không quá 0.05dB/Km |
|
2.2.2 |
Khả năng chống thấm nước của cáp (water blocking) | Tuân theo IEC 60794-1-2-F5B :– Chiều dài mẫu thử 3m đặt theo phương ngang, một đầu cắm vào ống nước cao 1m, đầu còn lại để hở
– Nước được hòa vào một loại bột màu có khả năng phát sáng dưới ánh sáng UV (không phản ứng với thành phần của cáp) – Nhiệt độ kiểm tra: 20±5oC – Thời gian kiểm tra: 24h – Tiêu chuẩn đánh giá: nước không bị rò rỉ ra ở đầu còn lại của cáp (sử dụng ánh sáng UV kiểm tra) |
|
2.2.3 |
Khả năng chịu được điện áp phóng điện (trong thời gian 5 phút) | – Đặt 2 bản cực áp vào bên trong và bên ngoài lớp vỏ– Đặt gia trị điện áp theo chỉ tiêu
– Duy trì điện áp trong 5 phút – Tiêu chuẩn đánh giá : vỏ cáp không bị phá hủy |
|
2.2.4 |
Khả năng liên kết của chất điền đầy | Tuân theo IEC 60794-1-2-E14 :– Số lượng mẫu thử : 5 mẫu
– Chiều dài mẫu thử 300mm ± 5mm – Bóc lớp vỏ ngoài với chiều dài 130mm ± 2,5mm, bóc tiếp các thành phần của cáp đến lớp ống lỏng một đoạn dài 80mm ± 2,5mm |
| – Treo cáp theo phương thẳng đứng, đầu cáp đã bóc hướng xuống dưới, đầu cáp không được bịt kín– Nhiệt độ kiểm tra : 60±5oC
– Thời gian kiểm tra : 24h – Tiêu chuẩn đánh giá : Thành phần điền đầy bị dò gỉ ra ngoài không nhiều hơn 0,05g |
Đặc tính cáp quang treo khoảng vượt ADSS
|
Đặc tính |
Thông số |
|||||
|
Khoảng vượt tối đa |
100m |
150m |
200m |
300m |
400m |
500m |
|
Đường kính cáp,mm |
12±1 |
13±1 |
13±1 |
13±1 |
14±1 |
14±1 |
|
Lực kéo lớn nhất khi lắp đặt, KN |
6,2 |
9,0 |
12,6 |
16,5 |
25,0 |
35,0 |
|
Lực kéo lớn nhất khi làm việc, KN |
3,1 |
4,0 |
6,3 |
9,0 |
12,0 |
17,0 |
|
Bán kính cong nhỏ nhất khi lắp đặt |
≥ 20 lần đường kính ngoài của cáp |
|||||
|
Bán kính cong nhỏ nhất sau khi lắp đặt |
≥ 10 lần đường kính ngoài của cáp |
|||||
|
Lực va đập (E=3Nm, r= 300mm) |
30 lần |
|||||
|
Khả năng chịu nén, N/100 mm |
2000 |
|||||
|
Khả năng chịu va đập Với E=10N.m, r=150 mm |
10 lần va đập |
|||||
|
Khả năng chịu điện áp phóng điện: – Đối với điện áp 1 chiều, kV – Đối với điện áp xoay chiều (50 – 60 Hz), kV |
≥20 ≥10 |
|||||
|
Độ võng tối đa% |
1,5 |
|||||
|
Khoảng nhiệt độ bảo quản , oC |
-30 , +70 |
|||||
|
Khoảng nhiệt độ khi lắp đặt, oC |
-5 , +50 |
|||||
|
Khoảng nhiệt độ làm việc, oC |
-30 , +70 |
|||||
|
Độ dư sợi quang so với chiều dài cáp, % |
≥ 1 |
|||||
III. Ứng dụng của cáp quang ADSS
Vì cáp ADSS là phi kim loại nên nó rất lý tưởng cho các ứng dụng gần đường dây phân phối điện cao áp mà nó đã trở thành tiêu chuẩn. Sử dụng sợi đơn mode và bước sóng ánh sáng 1310 nm hoặc 1550 nm, có thể có các mạch dài tới 100 km mà không cần bộ lặp. Thông thường, ADSS được sử dụng trong 48 và 96 lõi. Đây là bản phác thảo của một kịch bản cáp ADSS bình thường:
Ngoài ra, cáp quang ADSS cũng phù hợp với các ứng dụng treo đơn điểm như trục hầm mỏ hoặc bất kỳ ứng dụng nào mà sản phẩm phải chịu tải trọng cao hơn cáp trên mặt đất thông thường hoặc tải trọng kéo vĩnh viễn hoặc thay đổi được áp dụng qua bên ngoài vỏ bọc. Hơn nữa, ADSS có thể chịu được sự kết hợp trong trường hợp xấu nhất của thời tiết khắc nghiệt, tải trọng băng và môi trường gió, đảm bảo thông tin liên lạc đáng tin cậy trong các tình huống ngoài trời.
