Panoramica e definizioni chiave
OPPC (Conduttore di fase ottica)
L’OPPC (Conduttore di fase ottica) è un cavo ottico composito che integra unità in fibra ottica direttamente nel conduttore di fase di una linea elettrica. Svolge il ruolo di conduttore per la trasmissione dell'elettricità (sostituzione dei tradizionali conduttori in alluminio o dei cavi alluminio-acciaio) e quello del mezzo di trasmissione ottico dei dati. Viene utilizzato principalmente nelle reti in cui è richiesta la trasmissione simultanea di potenza e dati.
Caratteristiche principali
Doppia funzione : garantisce contemporaneamente il trasporto della corrente trifase e la trasmissione ottica.
Struttura integrata : le fibre ottiche sono inglobate all'interno del conduttore, senza struttura di sostegno indipendente.
Applicazioni : ammodernamento delle reti di distribuzione di media e bassa tensione, integrazione delle energie rinnovabili (ex. : parchi fotovoltaici).
ADSS (Autoportante completamente dielettrico)
L'ADSS (Autoportante completamente dielettrico) Est un cavo ottico completamente dielettrico e autoportante. Strutturare, privo di componenti metallici, permette di essere sospeso tra i tralicci senza richiedere il supporto metallico associato alle linee elettriche.
Caratteristiche principali
Senza componenti metallici : composto solo da fibre aramidiche, fibra di vetro (FRP) e polietilene (PE), è insensibile alle interferenze elettromagnetiche.
Installazione indipendente : può essere collegato a linee elettriche esistenti senza interruzione del servizio.
Applicazioni : estensione delle reti di comunicazione sulle linee esistenti ad alta tensione, trasmissione interregionale a lunga distanza.
OPGW (Filo di terra ottico)
L'OPGW (Filo di terra ottico) è un cavo in fibra ottica composito incorporato nel cavo di protezione (filo di terra) linee elettriche aeree. Combina le funzioni di protezione contro i fulmini e trasmissione ottica dei dati, che lo rende una soluzione preferenziale per le linee ad alta e altissima tensione.
Caratteristiche principali
Doppia protezione : lo strato esterno di fili metallici garantisce resistenza meccanica e protezione contro i fulmini, mentre l'unità interna in fibra ottica garantisce la trasmissione dei dati.
Alta affidabilità : durata della vita che può superare 30 ans, resistenza a condizioni ambientali estreme.
Applicazioni : nuova infrastruttura di trasmissione elettrica ad alta tensione, progetti di modernizzazione delle reti intelligenti.
Confronto di strutture e materiali
Struttura dell'OPPC
Strato conduttivo
Lo strato esterno è costituito da fili di acciaio alluminato (ACS) o lega di alluminio, con sezione studiata in base alla portata attuale (ex. : 240 mm² tu 300 mm²).
Unità in fibra ottica
Fibre ottiche (monomodale o multimodale, solitamente G.652D o G.655) sono integrati sia al centro del driver, o in uno strato elicoidale, protetto da un tubo in acciaio inox o alluminio.
Strato isolante (opzionale)
Alcuni modelli incorporano un isolamento in polietilene reticolato (XLPE) per limitare le perdite elettriche.
Vantaggi dei materiali
Il conduttore in alluminio fornisce un'eccellente conduttività.
Il tubo in acciaio inossidabile protegge le fibre ottiche dalla dilatazione termica.
Struttura dell'ADSS
Anima di rinforzo
Realizzato in fibre aramidiche o plastica rinforzata con fibra di vetro (FRP), garantisce resistenza alla trazione ≥ 100 kN.
Pannolino a tubo largo
Le fibre ottiche sono collocate in tubi PBT sfusi (polibutilene tereftalato) riempito con gel idratante, che riduce lo stress meccanico.
Strato protettivo
Design a doppio strato : uno strato interno in materiale idrorepellente e uno strato esterno in AT/PE antiarco elettrico (Polietilene resistente ai raggi UV).
Vantaggi dei materiali
Il suo design completamente dielettrico previene la corrosione elettrica.
Adatto per ambienti con campo elettrico elevato, come le linee ad alta tensione di 500 kv.
Struttura dell'OPGW
Strato di fili metallici ritorti
Realizzato in filo di acciaio alluminato (COME) o lega di alluminio, con una sezione generalmente intermedia 50 et 150 mm².
Unità in fibra ottica
Integrato in un tubo di acciaio inossidabile o in una struttura di alluminio, contenente tra 12 et 144 fibre ottiche, riempito con gel che blocca l'umidità.
Strato anticorrosione
Alcuni modelli aumentano la percentuale di fili di acciaio alluminato (Fino a 60 %) per migliorare la resistenza alla corrosione in ambienti salini.
Vantaggi dei materiali
I fili di acciaio alluminato uniscono conduttività elettrica e resistenza meccanica.
Adatto per installazioni di grandi dimensioni (≥ 1000 metri).
Confronto delle strutture dei cavi
| Componenti | OPPC | ADSS | OPGW |
| Autista | Trefoli in lega di alluminio (AA-1350) | Nessun autista(cavo completamente dielettrico) | Trefoli in acciaio alluminato (AACSR) |
| Unità in fibra ottica | Tubo in acciaio inossidabile (diametro 3,0-5,0 mm) | Tubo sciolto con rinforzo in aramide | Tubo in alluminio o acciaio inox (doppia sigillatura) |
| Strato isolante | XLPE (spessore di 3 ha 15 mm) | Nessuno (galline PE dirette) | Nessuno (il tubo metallico fornisce una schermatura naturale) |
| Struttura esterna | Doppia estrusione di PE con formula anti-UV | Guaina in HDPE + rivestimento anti-impronta | Trefoli in acciaio alluminato + rivestimento anticorrosione |
Confronto dei principali parametri tecnici
| Collocamento | OPPC (Valore tipico) | ADSS (Valore tipico) | OPGW (Valore tipico) |
| Sezione | 70-400 mm² | N / A | 50-300 mm² |
| Diametro esterno | 12-35 mm | 10-20 mm | 12-30 mm |
| Resistenza elettrica CC (20℃) | 0,25-0,06 Ω/km | N / A | 0,3-0,08 Ω/km |
| Tensione nominale | 36-245 kv | 1-35 kv (tensione dei conduttori vicini) | 72-550 kv |
| Capacità di corrente di cortocircuito | 10-40 IL (1 S) | N / A | 20-100 IL (0,5 S) |
| Resistenza alla trazione (RTS) | 70-150 kN | 15-50 kN | 80-200 kN |
| Intervallo di temperatura operativa | -40℃ a +80 ℃ | -40℃ a +70 ℃ | -50da ℃ a +85 ℃ |
| Attenuazione ottica (1550 nm) | ≤0,22 dB/km | ≤0,23 dB/km | ≤0,21 dB/km |
| Raggio minimo di curvatura | 20× diametro del cavo | 15× diametro del cavo | 25× diametro del cavo |
Prestazioni meccaniche e ambientali
Caratteristiche di resistenza alla trazione e deflessione
OPPC
La resistenza alla trazione dipende dal conduttore stesso, che si traduce in una maggiore deflessione (richiede l'installazione con tenditore). Intervallo tipico ≤ 500 M.
ADSS
Le fibre aramidiche forniscono un'elevata resistenza alla trazione, riducendo l'abbassamento (installazione possibile senza tensione). Ambito di 800 ha 1 500 M.
OPGW
I trefoli metallici garantiscono una resistenza meccanica estremamente elevata. Ambito di 1 000 ha 2 000 M, adatto a terreni complessi come fiumi e gole.
Resistenza alle condizioni ambientali
Resistenza alle vibrazioni del vento
L'OPGW, più pesante (ambiente 500-800 Kg/km), risente meno delle vibrazioni del vento. ADSS richiede l'installazione di antivibranti.
Resistenza alla corrosione
L’OPPC, con il suo strato di alluminio, è suscettibile alla corrosione acida (pioggia acida). OPGW migliora la sua resistenza alla corrosione grazie ai fili di acciaio alluminato. L'ADSS, privo di metalli, offre la migliore resistenza agli agenti chimici.
Resistenza al gelo e alle intemperie
L'OPGW, più pesante, è più incline all'accumulo di ghiaccio e richiede una progettazione specifica per resistere. L'ADSS, con diametro ridotto, limita il rischio di neve e ghiaccio.
Confronto di adattabilità ambientale
| Sfida ambientale | Soluzione OPPC | Soluzione ADSS | Soluzione OPGW |
| Alta temperatura (> 80° C.) | Gel ottico ad alta temperatura (resistenza fino a 120°C) | Rischio di rammollimento della guaina in PE (limite di 70°C) | Design del tubo in alluminio per la dissipazione del calore (resistenza fino a 85°C) |
| Freddo estremo (< -40° C.) | XLPE bassa temperatura (tasso di ritenzione del modulo elastico > 85%) | Materiale PE resistente al gelo (Certificato EN 50396) | Lega speciale di alluminio (allungamento > 15%) |
| Soluzione salina di forte corrosione | Anima in acciaio zincato + doppia guaina PE (prova in nebbia salina > 5000 H) | Rivestimento in silicone + guaina resistente alle tracce elettriche | Struttura in acciaio alluminato + riempimento di grasso anticorrosione |
| Esposizione ai raggi UV | Guaina stabilizzata ai raggi UV con 2,6 % nero di carbonio (tutta la vita > 30 ans) | Guaina in tripla coestrusione (Assorbitore UV + strato riflettente) | Schermatura naturale tramite lo strato di alluminio (non è necessaria alcuna protezione aggiuntiva) |
| Accumulo di ghiaccio (> 20 mm) | Ammortizzatore preformato (limita l'ampiezza delle oscillazioni < 1 M) | Design a basso cedimento (carico di ghiaccio supportato < 15 mm) | Anima in acciaio ad alta resistenza (carico di ghiaccio supportato > 30 mm) |
OPPC : Adatto per ambienti con elevati carichi meccanici (ex. : lunghe distanze in montagna), ma è necessario tenere conto della stabilità termica (aumento della temperatura sotto carico continuo di 100-120°C).
ADSS : Evitare in aree con campi elettrici elevati (ex. : vicino alle stazioni di conversione). Si consiglia di utilizzare una guaina AT e limitare l'esposizione al campo < 25 kV/m.
OPGW : Prima scelta per le aree soggette a tempeste, mais nécessite l’installation de parafoudres pour réduire les risques de surtension secondaire.
Prestazioni elettriche e sicurezza
Compatibilità elettromagnetica (CEM)
OPPC : Le conducteur étant sous tension (ex. : 10 kv), une isolation rigoureuse est nécessaire pour éviter toute interférence électromagnétique affectant la fibre optique.
ADSS : Structure entièrement diélectrique, ne génère aucun courant induit même sous un champ électrique de 500 kv, offrant ainsi la meilleure sécurité.
OPGW : Fonctionne comme un câble de garde sans différence de potentiel, mais il faut surveiller les effets thermiques induits par les courants de court-circuit.
Resistenza alle correnti di cortocircuito
OPPC : Le courant de court-circuit traverse le conducteur, nécessitant un calcul de la capacité thermique stable (ex. : un conducteur de 240 mm² peut supporter 40 kA/1 seconde).
OPGW : La corrente di cortocircuito viene trasportata dai fili metallici esterni, con elevata capacità di resistenza (Fino a 60 IL).
ADSS : Non conduttivo, non è influenzato dall'impatto delle correnti di cortocircuito.
Confronto approfondito delle prestazioni di trasmissione e alimentazione
| Collocamento | OPPC | ADSS | OPGW |
| Attenuazione ottica (1550 nm) | ≤0,22 dB/km (compensazione mediante sovralunghezza dinamica) | ≤0,23 dB/km (limitazione della sovralunghezza statica) | ≤0,21 dB/km (vantaggio della schermatura metallica) |
| Portata massima | 1000 M (richiede una distanza tra le serrande ≤30 m) | 500 M (limitato dalla resistenza alla trazione dell'aramide) | 1500 M (supportato da un'anima in acciaio ad alto RTS) |
| Capacità di corrente di cortocircuito | 40 IL (1 S, punto di fusione dell'alluminio : 660° C.) | Non applicabile | 100 IL (0.5 S, punto di fusione dell'alluminio-acciaio >1500° C.) |
| Capacità di carico corrente (240 mm²) | 510 UN (temperatura ambiente di 40°C, Secondo IEC 61597) | Non applicabile | Non applicabile |
| Compatibilità elettromagnetica | Richiede uno strato schermante per limitare l'interferenza della corona (campo elettrico <20 kV/m) | Structure entièrement diélectrique, resistenza alle interferenze (campo elettrico >100 kV/m) | Richiede protezione contro gli effetti secondari dei fulmini (resistenza di terra <10 OH) |
| Tensione di installazione | 15%-25% RTS (deve essere adattato ai conduttori adiacenti) | 10%-20% RTS (previene la rottura da stress della guaina) | 18%-30% RTS (controllo della deformazione plastica dell'anima in acciaio) |
Applicazioni
Applicazioni tipiche dell'OPPC
Modernizzazione delle reti di distribuzione
Adatto per linee di distribuzione media e bassa tensione (10 kV/35 kV) che richiedono un aggiornamento simultaneo di elettricità e telecomunicazioni. Per esempio, la sostituzione dei tradizionali conduttori in alluminio con OPPC consente di risparmiare infrastrutture e facilita l’automazione della distribuzione.
Integrazione con le energie rinnovabili
Negli impianti solari e nei parchi eolici, OPPC integra direttamente la trasmissione di potenza e il monitoraggio dei dati, riducendo così i costi di installazione di cavi aggiuntivi.
Estensione della rete urbana
Nelle aree urbane con spazio limitato, OPPC sfrutta i conduttori esistenti per evitare ripetuti lavori di scavo.
Principali applicazioni di ADSS
Estensione delle reti di comunicazione su linee esistenti
ADSS può essere installato direttamente su linee attive (come i piloni di 220 kv), facilitando così la realizzazione di reti di monitoraggio della rete elettrica o l’estensione delle dorsali degli operatori di telecomunicazioni.
Attraversamento di terreni complessi
Grazie alla sua leggerezza (soltanto 200-300 Kg/km) e la sua capacità di coprire lunghe distanze, ADSS è ideale per attraversare ostacoli come fiumi e binari ferroviari.
Ambienti con forti interferenze elettromagnetiche
La sua struttura completamente dielettrica consente un'installazione sicura in prossimità di sottostazioni ad alta tensione, senza rischio di induzione elettromagnetica.
Principali applicazioni OPGW
Progetti per nuove linee ad Alta ed Altissima Tensione
Come cavo di protezione ottica, OPGW è una scelta standard per le linee di trasmissione di potenza 500 kV/750 kV, combinando protezione della rete e trasmissione dati ad alta velocità.
Modernizzazione delle reti elettriche intelligenti
OPGW fornisce un collegamento di comunicazione affidabile per sottostazioni intelligenti e monitoraggio dinamico del carico.
Progetti di interconnessione transnazionale
Nei progetti di connessione elettrica transfrontaliera (come l’interconnessione Cina-Laos), OPGW svolge una duplice funzione : protezione contro i fulmini e trasmissione dati intercontinentale.
Analisi costo-efficacia e redditività
Costo iniziale
Cavo ADSS
Vantaggi : Structure entièrement diélectrique, non richiede alcun supporto metallico, rendendolo l'opzione più economica da acquistare (30 ha 50 % più economico dell'OPGW). Adattato alle linee esistenti, la sua installazione non richiede interruzione della rete, riducendo così tempi e costi di realizzazione.
Svantaggi : Dipendenza dalle fibre aramidiche per la resistenza meccanica, che lo rende suscettibile all’invecchiamento in condizioni climatiche estreme (ex. : smerigliato). Durata di vita più breve (15-20 ans), con conseguenti maggiori costi di manutenzione a lungo termine.
Cavo OPGW
Vantaggi : Combina le funzioni del filo di terra e della fibra ottica, costo complessivo inferiore rispetto all'installazione separata di un cavo di terra + una fibra ottica (risparmio di circa 10-20 %). Ideale per nuove linee ad alta tensione (220 kV in più), installati contemporaneamente ai conduttori, riducendo così i costi di costruzione ridondanti.
Svantaggi : Investimento iniziale più alto, che richiedono conduttori metallici e una struttura complessa. Per di più, l'installazione richiede lo spegnimento, potrebbe portare a perdite finanziarie.
Cavo OPPC
Vantaggi : Sostituisce direttamente il conduttore di fase, risparmiando le perdite di energia sulla linea di guardia (ex. : una linea di 220 kV può risparmiare circa 140 000 kWh all'anno). Adatto per reti di media e bassa tensione senza linea di guardia (≤ 35 kv).
Svantaggi : Costo complessivo circa 50 % all'OPGW (costo del cavo più elevato, scatole di connessione e accessori). Richiede un isolamento specifico e un'installazione più complessa.
Redditività a lungo termine
Cavo ADSS
Costo di manutenzione : Richiede un monitoraggio regolare dell'invecchiamento della fibra aramidica. Durata di vita limitata (≈15 anni), comportando costi di sostituzione più frequenti.
Scenari applicativi : Progetti a budget limitato, esigenze di comunicazione a breve termine o aree con topografia complessa (ex. : regioni montuose).
Cavo OPGW
Durata e affidabilità : Struttura metallica resistente alla corrosione, durata di vita superiore a 25 ans, bassa manutenzione. Adatto per reti ad alta affidabilità, come le dorsali di telecomunicazioni.
Efficienza energetica : Funziona come un buon pilota, riducendo le correnti di dispersione e le interferenze elettromagnetiche, che indirettamente riduce le perdite di rete.
Cavo OPPC
Vantaggi specifici : Può integrare un sistema di sbrinamento nelle aree soggette a formazione di ghiaccio, maggiore resistenza ai disastri naturali rispetto a OPGW e ADSS.
Potenziale di risparmio energetico : Sostituendo il classico conduttore di fase, riduce le perdite di energia sulla linea di guardia, offrendo redditività a lungo termine.
Rapporto costo-efficacia in base agli scenari
| Tipo di fibra ottica | Scenario ottimale | Punti chiave di redditività |
| ADSS | Ammodernamento delle linee esistenti, reti di distribuzione di media tensione | Basso costo iniziale, installazione flessibile, ma costi di manutenzione più elevati. |
| OPGW | Nuove linee ad alta tensione, reti dorsali di telecomunicazioni | Migliori prestazioni generali, ideale per esigenze di affidabilità e longevità. |
| OPPC | Reti di media tensione, ambienti senza linee di guardia | Notevole risparmio energetico, ma un investimento iniziale più elevato. |
Raccomandazioni strategiche
OPGW rappresenta l'investimento iniziale più elevato, ma la sua affidabilità e longevità lo rendono l'opzione più conveniente nell'intero ciclo di vita. ADSS è ottimale per progetti a breve termine o con budget limitato.
- Privilegiare ADSS se è necessaria un’implementazione rapida ed economica, o per evitare interruzioni di corrente (ex. : modernizzazione delle reti urbane).
- Optare per OPGW per le nuove linee ad alta tensione, perché combina la funzionalità del filo di guardia e la trasmissione ottica, minimizzando i costi a lungo termine.
- Scegliere OPPC nelle reti di media tensione dove il risparmio energetico e la resistenza alle condizioni estreme sono priorità.
Da notare : La scelta finale dipende dal livello di tensione della rete, condizioni di installazione, capacità e regolamenti di manutenzione (ex. : requisiti ambientali). Per esempio, ADSS è più adatto per ambienti elettromagneticamente sensibili (ex. : sottostazioni elettriche), mentre OPGW è più conveniente sulle lunghe distanze.
Confronto tra la gestione del ciclo di vita
| Dimensione gestionale | OPPC | ADSS | OPGW |
| Fase di progettazione | Richiede una corrispondenza precisa dei parametri di tutte e tre le fasi (errore di impedenza <3%). | Calcolo della distribuzione del potenziale spaziale (prevenzione dell’erosione elettrica). | Controllo della stabilità termica del cavo di protezione (resistenza alle correnti di cortocircuito). |
| Fase di installazione | Necessita di interventi sotto tensione con navicella isolata. | Possibilità di installazione sotto tensione (controllo della tensione ±5%). | Sostituzione sincronizzata con la linea di guardia (installazione diseccitata o energizzata). |
| Fase di manutenzione | Monitoraggio mediante termografia a infrarossi + sensori di deformazione ottica (doppia ridondanza). | Ispezione periodica del rivestimento contro l'erosione elettrica (tutto il 2 ans). | Monitoraggio con contatore di fulmini + prova di resistenza di terra. |
| Tasso di fallimento | 0,05 incidente/100 km/anno (rischio principale : surriscaldato). | 0,12 incidente/100 km/anno (rischio principale : invecchiamento del rivestimento). | 0,08 incidente/100 km/anno (rischio principale : fulmine). |
| Tutta la vita | 30 ans (invecchiamento sincronizzato del rivestimento e del conduttore). | 25 ans (limitato dalla degradazione delle fibre aramidiche). | 35 ans (vantaggio della resistenza alla corrosione del tubo metallico). |
Guida alla selezione dei cavi
Requisiti del progetto
Per nuove linee ad alta tensione, optare per OPGW.
Per progetti di ristrutturazione, scegli OPPC o ADSS.
Condizioni ambientali
In aree con elevata corrosione, favorire ADSS o OPGW.
Nelle zone soggette a frequenti temporali, L'OPGW è essenziale.
Vincoli di bilancio
Per un budget limitato, ADSS è la scelta migliore.
Per un investimento a lungo termine e una stabilità ottimale, optare per OPGW.
Specifiche tecniche
Se elevata resistenza alla trazione (>100 kN) è obbligatorio, scegli OPGW.
Se è necessaria la protezione contro le interferenze elettromagnetiche, ADSS è più adatto.
Vantaggi dei cavi ZMS Cable
Produzione personalizzata : Adattamento a tensioni diverse, capacità delle fibre e vincoli meccanici.
Elevata durabilità : Materiali di qualità che garantiscono un funzionamento stabile a lungo termine (durata dell'OPGW fino a 35 ans).
Eccellente resistenza alla corrosione : Adatto per ambienti estremi (zone costiere, elevata umidità, condizioni climatiche severe).
Presenza globale : I cavi ZMS vengono esportati in più di 100 paga, soddisfare le esigenze dei progetti di rinnovamento delle linee elettriche, energie rinnovabili e reti di comunicazione.
Tendenze tecnologiche e innovazioni
Miglioramento dei materiali
OPPC incorpora compositi in fibra di carbonio, ridurre il peso aumentando la resistenza alla trazione.
Le guaine Cavi ADSS stanno evolvendo verso una migliore resistenza alle alte temperature (+90° C.), adatto ai climi tropicali.
Integrazione intelligente
L'OPGW può essere dotato di sensori a fibra ottica per monitorare la temperatura del conduttore in tempo reale, la freccia e il fulmine colpiscono.
Ottimizzazione dei costi
La produzione su larga scala potrebbe ridurre il costo degli OPPC a livello ADSS.
Innovazione in ZMS Cable
Tecnologia dei sensori in fibra ottica : ZMS OPGW integra sistemi di monitoraggio per misurare la temperatura e la tensione meccanica, facilitando la manutenzione preventiva.
Riduzione dei costi : Grazie a processi produttivi avanzati, ZMS ottimizza la produzione e migliora il rapporto qualità/prezzo dei cavi ad alte prestazioni.
Conclusione
Cavi OPPC, ADSS e OPGW offrono ciascuno vantaggi specifici :
OPPC : La soluzione ideale per integrare energia elettrica e telecomunicazioni.
ADSS : Un'opzione economica e flessibile per reti di comunicazione aggiuntive.
OPGW : La scelta essenziale per le infrastrutture ad alta tensione.
Raccomandazioni finali
Aziende del settore elettrico : OPGW è consigliato per le nuove linee ad alta tensione, mentre OPPC e ADSS devono essere valutati per i progetti di modernizzazione.
Operatori di telecomunicazioni : ADSS è preferibile per le reti a lunga distanza, perché riduce al minimo le interferenze con le infrastrutture elettriche.
Settore delle energie rinnovabili : OPPC è consigliato per i parchi eolici e solari per semplificare il cablaggio dei sistemi di controllo.
Ciò completa l’analisi comparativa complessiva dell’OPPC, dell’ADSS e dell’OPGW. Per maggiori dettagli tecnici o dati del caso, si prega di contattare i venditori specializzati ZMS CABLE o consultare standard come IEEE 1138, IEC 60794, ecc.