Fenómenos de falha comuns e medidas preventivas dos cabos de fibra ótica ADSS

I. Caraterísticas do cabo de fibra ótica ADSS (All-Dielectric Self-Supporting)

1. Capacidade de instalação em linha direta: Os cabos ADSS são instalados no lado da fase da linha de transmissão, permitindo a implantação sem cortes de energia.
2. Design leve e compacto: O pequeno diâmetro externo e o baixo peso do cabo resultam em carga mecânica adicional mínima em postes e torres.
3. Desempenho de longa duração: Com capacidade para vãos até 1200 metros, A sua capacidade de carga é de cerca de 1.000 litros, satisfazendo os requisitos para travessias de rios largos e aplicações em vales.
4. Excelente resistência à corrosão eléctrica: O bainha exterior de polietileno (PE) proporciona uma qualidade superior resistência ao rastreio e à corrosão em condições de campo elétrico elevado.
5. Estrutura totalmente dieléctrica: O conceção não metálica garante imunidade total a picos de tensão induzidos por raios e interferências electromagnéticas.
6. Elevada fiabilidade mecânica e ambiental: Reforçado com fio de aramida (Kevlar®), oferecendo excelente resistência à tração, estabilidade térmica e resistência ao vento/gelo, adequado para regiões de clima severo.
7. Longa vida útil: Concebida para uma duração de vida operacional típica superior a 30 anos em condições ambientais normais.

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II. Medidas preventivas para defeitos comuns dos cabos ADSS

1. Danos na bainha exterior

Fenómeno:
Em terrenos acidentados ou montanhosos, os cabos ADSS podem roçar em pedras, ramos de árvores ou objectos afiados, conduzindo a abrasão, riscos ou deformação da bainha exterior. Uma bainha áspera ou danificada é suscetível de rastreio, descarga eléctrica ou corrosão em ambientes poeirentos ou com elevada salinidade, o que acelera o envelhecimento e a degradação dos cabos.

Medidas preventivas:

• Desempenho inspeção minuciosa de tambores de cabos e acessórios antes do transporte e do encordoamento.
• Assegurar supervisão adequada durante a instalação (pelo menos um inspetor qualificado no local).
• Evitar arrastar o cabo no solo ou através da vegetação; utilizar rolos de proteção e roldanas-guia durante a extração.

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2. Quebras de fibra e pontos de alta atenuação

Fenómeno:
Rutura de fibra e pontos de alta perda localizados são normalmente causados por tensão irregular ou tensão localizada durante a instalação. Velocidade de tração não uniforme, diâmetro incorreto da roldana ou curvatura para além da raio de curvatura mínimo pode levar a perdas por microflexão ou macroflexão.
Ocasionalmente, o elemento central de resistência FRP (plástico reforçado com fibras) pode fraturar devido a carga de tração excessiva. Isto resulta em deformação estrutural dos tubos soltos e pode levar a falha da fibra ótica.

Medidas preventivas:

• Manter tensão de tração constante e uniforme durante todo o processo de encordoamento, utilizando equipamentos de controlo de tensão.
• Assegurar pagamento por cabo sem problemas do tambor para evitar tensões de torção.
• Verificar se os diâmetros das roldanas cumprem as recomendações do fabricante para minimizar o esforço de flexão.
• Conduta Teste de OTDR após a instalação para confirmar que não existem pontos de perda anormais.

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3. Falha de tração perto de grampos de extremidade morta

Fenómeno:
Rutura por tração em ou perto de ferragens sem saída (punhos pré-formados sem saída) é uma das falhas mecânicas mais comuns. Ocorre normalmente a menos de 1 metro da terminação da pinça ou ocasionalmente atrás da estrutura de suporte.
Instalação incorrecta - por exemplo enrolamento incorreto da haste pré-formada, comprimento insuficiente do punho ou ângulo de tração reduzido-pode causar concentração de tensões localizadas, conduzindo a rutura de fibras ou FRP.

Medidas preventivas:

• Assegurar alinhamento correto entre os direção de tração do cabo e orientação da braçadeira de tensão.
• Seguir o procedimentos de instalação recomendados pelo fabricante e sequência de passos pré-formados.
• Evitar uma tensão de tração excessiva; utilizar dinamómetros para monitorizar a carga em tempo real.
• Inspecionar o ferragens e varões de blindagem para detetar danos antes da instalação.

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III. Factores que influenciam a corrosão eléctrica dos cabos de fibra ótica ADSS

1. Corrosão eléctrica convencional

Quando um Cabo ADSS está instalado nas proximidades de um forte campo eletromagnético, forças electromotrizes induzidas (FEM) são geradas ao longo do cabo. A magnitude desta tensão induzida varia significativamente ao longo do vão - tende a aumentam acentuadamente perto da terminação das barras pré-formadas e diminuem progressivamente em relação à estrutura da torre.
Como resultado, ocorre normalmente uma corrosão eléctrica grave em ambas as extremidades do vão, em vez de na secção do meio do vão. Sob a influência de campos eléctricos induzidos, um corrente induzida variando de 0,1 mA a 10 mA pode fluir ao longo da superfície da bainha, o que geralmente não afecta o desempenho ótico ou mecânico normal do cabo.

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2. Arco de banda seca

Devido a diferenças de potencial no campo elétrico circundante, as correntes de fuga podem atravessar a superfície da bainha exterior do cabo ADSS e o acessórios de ligação à terra ligados à torre. O calor gerado por estas correntes de fuga provoca evaporação da humidade local, formando pequenas bandas secas na superfície da bainha que interrompem o percurso da corrente.
Quando o tensão através de uma banda seca atinge um nível crítico, a descarga ocorre, formando um arco de banda seca. O calor gerado pelo arco provoca degradação térmica da bainha de polímero reticulado, conduzindo a carbonização, rastreio e formação de orifícios - um processo conhecido como erosão eléctrica da bainha (ou rastreio elétrico). Com o tempo, isto pode resultar em perfuração da bainha e eventual rutura do cabo.
Factores ambientais, tais como poeira, chuva, neve e contaminantes transportados pelo ar pode também levar à formação de um camada de poluição semicondutora contendo sais solúveis. Sob tensão induzida, esta camada promove correntes de fuga de superfície, agravando o processo de corrosão eléctrica.

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3. Descarga Corona

O utilização de amortecedores stockbridge (amortecedores de vibrações) atenua eficazmente vibração eólica de cabos ADSS e é normalmente instalado fora dos varões de armadura pré-formados. No entanto, nas zonas com elevada intensidade do campo elétrico, o extremidades dos amortecedores de vibrações e dos varões pré-formados pode atuar como eléctrodos de descarga, resultando em descarga corona que acelera a erosão eléctrica da bainha.
Os campos eléctricos não uniformes aumentam a probabilidade de descarga corona. À medida que a gravidade da descarga aumenta, podem ocorrer arcos voltaicos, produzindo marcas de carbonização ou de queimadura na bainha. Isto não só enfraquece a integridade mecânica do cabo, mas pode eventualmente causar rutura da fibra ou falha total do cabo.

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IV. Contramedidas para atenuar a corrosão eléctrica nos cabos ADSS

1. Seleção adequada de cabos e acessórios

Utilização de bainhas exteriores anti-rastreio (AT) tem sido amplamente adoptada em aplicações práticas. Estas bainhas são feitas de materiais de base poliméricos não polares com cargas inorgânicas que efetivamente isolar as partículas de negro de fumo, minimizando as correntes de fuga e evitando o rastreio da superfície.
Da mesma forma, polietileno resistente ao rasto (TR-PE) os materiais da bainha demonstram estabilidade térmica melhorada e resistência ao arco elétrico de banda seca. Aumentar o teor de carga inorgânica para cerca de 50% pode melhorar ainda mais a resistência ao rastreio, embora o excesso de carga possa afetar outras propriedades mecânicas ou ambientais.
O material da bainha selecionado deve proporcionar elevada rigidez dieléctrica, Resistência aos raios UV, e durabilidade mecânica sem comprometer a flexibilidade do cabo ou o desempenho a longo prazo.

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2. Otimização dos pontos de fixação dos cabos

Adequado seleção de locais de suspensão e de becos sem saída é crucial para minimizar a corrosão eléctrica e garantir a fiabilidade operacional da rede de comunicação de energia.
Científico planeamento de rotas e análise do campo eletromagnético deve ser efectuada para determinar distribuição e intensidade do campo induzido, permitindo a colocação ideal de pontos de fixação que minimizam o stress elétrico.
Se os traços de descarga forem observados principalmente perto de terminações de encaixe, Amortecedores Stockbridge pode ser utilizado em vez de amortecedores de vibrações em espiral, impedindo que as suas pontas actuem como eléctrodos de descarga. O ajuste da configuração da fixação ajuda a reduzir a produção de corona e melhorar a uniformidade do campo.

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3. Proteção da superfície do cabo

Reforço medidas de proteção da superfície durante a construção ajuda a evitar a abrasão e a contaminação da bainha, que são precursores da corrosão eléctrica.
Abrangente inspeção visual deve ser efectuada antes e depois da instalação para detetar a superfície riscos, fissuras ou desgaste acentuado. Os contaminantes e a humidade da superfície podem diminuir a resistência do isolamento, aumentar a corrente de fuga e acelerar o envelhecimento.
Antes da instalação, efetuar inquéritos no local para identificar obstáculos adjacentes como postes, árvores, edifícios ou estruturas de atravessamento, e assegurar que a Encaminhamento ADSS está disposta de modo a evitar contactos e danos mecânicos.
Verificar o qualidade e integridade das mangas de proteção e dos acessórios, e certificar-se de que a bainha apresenta resistência adequada à deformação e às intempéries.

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4. Controlo do espaçamento entre varões pré-formados e amortecedores de vibrações

O espaçamento entre os varões de armadura pré-formados e os amortecedores de vibrações devem ser devidamente controladas - esta é uma medida crítica para evitar o efeito corona e a corrosão eléctrica.
Comprimentos de vão excessivos e condições de vento forte podem induzir vibrações nos cabos para além dos limites de projeto. O número de amortecedores de vibrações deve ser selecionado de acordo com o comprimento do vão:

• 100-250 m: utilização um par de amortecedores
• 250-500 m: utilização dois pares
• Mais de 500 m: aumentar para três pares conforme necessário
  As concepções incorrectas ignoram frequentemente os espaçamento mínimo exigido entre o amortecedor de vibrações e as hastes pré-formadas, levando a descarga corona devido à proximidade. A distância mínima de cerca de 1 metro deve ser mantido.
  Durante a instalação, utilizar ferramentas especializadas para garantir a colocação correta e evitar o contacto acidental. Aplicação de revestimentos isolantes à base de silicone pode melhorar ainda mais a propriedades de isolamento da superfície, suprimir explosão de poluição, e reduzir descarga corona ocorrências.

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5. Instalação de anéis de coroa (anéis de graduação)

O rugosidade e arestas vivas da haste pré-formada e as extremidades do amortecedor de vibrações podem atuar como pontos de iniciação do coronavírus, perturbando a uniformidade do campo elétrico e acelerando a degradação da bainha.
Instalação anéis de coroa (anéis de classificação) nestes pontos de forma eficaz reduz a concentração do campo elétrico, aumenta o tensão de incepção para descarga corona, e minimiza assim a erosão eléctrica.
Durante a instalação, certifique-se de que os anéis corona estão corretamente posicionados nas extremidades de varões pré-formados e amortecedores de acordo com especificações do fabricante e normas IEC/IEEE pertinentes. Os anéis devem não entrar em contacto com a bainha do cabo para evitar interferências no desempenho do cabo.

V. Funcionamento, inspeção e manutenção

• Os recursos de fibra ótica da ADSS devem ser geridos sob a jurisdição da Provincial Power Communication Authority.
• Definir o limites de responsabilidade entre unidades de manutenção de linhas eléctricas e unidades de exploração de redes ópticas.
• Notificar todos os serviços competentes em caso de modificação da rota, relocalização da torre ou atualização do sistema que afecta o cabo ADSS.
• Estabelecer um programa regular de patrulhamento e inspeção, incluindo controlos de:
• Seguimento da bainha ou descarga superficial
• Corrosão e degradação ambiental
• Integridade correta dos acessórios de suspensão e tensão
• Instalar marcadores de aviso nos pontos de passagem e nos locais de risco potencial.
• Se forem detectados quaisquer danos físicos ou eléctricos, é necessário coordenar com o instituto de conceção, o fabricante e o empreiteiro de instalação para analisar as causas profundas e formular acções corretivas.