opgw

PREDNOSTI I NEDOSTACI PRIMENE RAZNIH VARIJANTI OPTI^KIHPREDNOSTI I NEDOSTACI PRIMENE RAZNIH VARIJANTI OPTI^KIHPREDNOSTI I NEDOSTACI PRIMENE RAZNIH VARIJANTI OPTI^KIHPREDNOSTI I NEDOSTACI PRIMENE RAZNIH VARIJANTI OPTI^KIHKABLOVA U ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZAKABLOVA U ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZAKABLOVA U ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZAKABLOVA U ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZA

Dr Radoslav Rakovic, dipl.ing.Energoprojekt ENTEL AD, Beograd, Lenjinov bulevar 12

I UVODI UVODI UVODI UVOD

Savremeni telekomunikacioni sistemi za potrebeelektroprivrede postavljaju sve ve}e zahteve kako upogledu obima informacija koje treba preneti tako i upogledu kvaliteta i raspoloìvosti prenosa. Da bi seobezbedilo ispunjenje ovih zahteva, u novije vreme sei u ovim sistemima uspe{no primenjuju opti~kisistemi prenosa.

Primena opti~kih kablova u elektroprivrednimsistemima veza ima mno{tvo prednosti u odnosu naklasi~ne, ì~ne, kablove:

• Potpuno razdvajanje potencijala izme|u krajnjihure|aja u vezi;

• Potpuna imunost komunikacionog puta na elektro-magnetne smetnje;

• Znatno ve}i kapacitet prenosa;• Delimi~no ili potpuno (kod kablova bez metalnih

elemenata) eliminisanje problema izno{enjapotencijala iz elektro-energetskih (EE) objekata uslu~aju zemljospoja.

U procesu projektovanja elektroprivrednih sistemaveza neophodno je izvr{iti tehni~ku i ekonomskuanalizu mogu}nosti primene opti~kih sistema prenosau odnosu na digitalne radio-relejne sisteme aistovremeno razmotriti razli~ite varijante primeneopti~kih kablova i opredeliti se za optimalno re{enje.

U ovom radu je, na osnovu vi{egodi{njeg iskustva uplaniranju i projektovanju telekomunikacionih sistemaza potrebe elektroprivrednih organizacija u zemlji iinostranstvu, izvr{ena sistematizacija varijanti primeneopti~kih kablova u ovim sistemima i navedeni suklju~ni tehni~ki i ekonomski parametri koje trebauvaàvati u procesu projektovanja ovih sistema.

II VARIJANTE PRIMENE OPTI^KIH KABLOVAII VARIJANTE PRIMENE OPTI^KIH KABLOVAII VARIJANTE PRIMENE OPTI^KIH KABLOVAII VARIJANTE PRIMENE OPTI^KIH KABLOVAU ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZAU ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZAU ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZAU ELEKTROPRIVREDNIM SISTEMIMA VEZA

Kablovi sa opti~kim vlaknima primenjuju se uelektroprivrednim sistemima veza u razli~itimvarijantama koje se pre svega razlikuju po na~inupolaganja. Primenjuju se:

• Podzemni opti~ki kablovi, kao ~istokomunikacioni (po posebnim trasama) ili kaopilotski, koji se polaù u isti rov sa EE kablom;

• Samonosivi opti~ki kablovi, ove{ani na stubovedalekovoda, ispod faznih provodnika;

• Kablovi namotani oko zemljovodnog uètadalekovoda (Wrap on cables);

• Kablovi ugra|eni u zemljovodno uè dalekovodaili eventualno u neki od faznih provodnika(OPGW – Optical Ground Wire Cables).

Svaka od navedenih varijanti primene opti~kihkablova ima svoje prednosti i nedostatke, kako utehni~kom tako i u ekonomskom smislu.

a) Podzemni opti~ki kablovi

Polaganje opti~kog kabla u zemlju ima dvanedostatka. Prvi se odnosi na izbor trase, koji zahtevazna~ajne aktivnosti kako na pronalaènju optimalnogtehni~kog re{enja tako i na administrativnom planuobezbe|enja odgovaraju}ih saglasnosti nadle`nihinstitucija. Ovaj problem je posebno aktuelan kod~isto komunikacinih kablova i to kako u urbanimpodru~jima tako i van njih. Kad su u pitanju opti~kikablovi u ulozi pilotskih kablova, problem jedelimi~no ublaèn jer se oni polaù u isti rov sa EEkablom i obezbe|enje trase se re{ava zajedni~ki zaoba kabla. Drugi nedostatak je ekonomske prirode –iskustva pokazuju da je zbog gra|evinskih radova naiskopu i zatrpavanju rova, obeleàvanju trase, izradi

posebnih pro{irenja rova za spojnice itd. finalni tro{akoko 2,5 puta ve}i od ko{tanja samog kabla, {topredstavlja veoma zna~ajno ulaganje a potrebno je iodre|eno vreme za izvo|enje ovih radova i polaganjekabla. I u ovom slu~aju pilotski kabl je pogodnijere{enje jer se gra|evinski radovi i polaganje naj~e{}evr{e istovremeno pa su tro{kovi koji se odnose naopti~ki kabl za 50% umanjeni u odnosu na ~istokomunikacioni kabl. Treba napomenuti da je udana{nje vreme preovladao postupak polaganja kablapoznat kao “uduvavanje” (Blow In). Kabl se uduvavau PVC cevi pre~nika 40 mm uz kori{}enje posebnihma{ina ~ime se zna~ajno smanjuje mehani~kooptere}enje vlakna pri plaganju kabla i smanjuje se{kart jer se skra}uju krajevi kabla koje trebaodstraniti zbog o{te}enja pri polaganju.

b) Samonosivi opti~ki kablovi

Samonosivi opti~ki kablovi se ve{aju na stubovedalekovoda, ispod faznih provodnika. Njihovaprednost je u tome {to se njihovo postavljanje moèizvr{iti bez isklju~enja dalekovoda i to relativno brzo,{to ima svoj zna~aj posebno kada je potrebno hitnoobezbediti neki transmisioni put. Me|utim, njihovaprimena u elektroprivrednim sistemima veza imaizvesna ograni~enja, kako u mehani~kom tako i uelekto-magnetskom smislu. S obzirom da ovaj kabl“sam nosi svoju teìnu” poèljno je da u mehani~komsmislu bude {to ja~i tj. sa odgovaraju}om metalnomkonstrukcijom. Sa druge strane, metalna konstrukcijapove}ava teìnu kabla i dodatno optere}uje stubovedalekovoda. Zato se primenjuju re{enja bez metalnihelemata sa posebnom plastikom koja oja~ava samkabl. Dodatan problem u pogledu mehani~ke ~vrsto}eovih kablova predstavlja uticaj vetra, snega i leda.Ukoliko je kabl nemetalni, on je lak{i od faznihprovodnika pa su amplitude oscilacija usled bo~nogvetra ve}e i moè do}i do mehani~kog kontakta safaznim provodnicima. Mehani~ko optere}enje kojeunose sneg i led u nekim krajevima moè biti veomaveliko i usloviti kidanje kabla. U elektro-magnetskomsmislu primena ovih kablova ograni~ena je nadalekovode naponskog nivoa nièg od 132 kV jer uslu~aju ve}ih napona, u zonama oko ta~ke u~vr{}enjakabla na stubu (Dead end) dolazi do mehani~kiho{te}enja omota~a kabla usled veoma jakih elektri~nihpolja. Iz svega iznetog sledi da se samonosivi opti~kikablovi u na{im uslovima mogu koristiti kaoprivremena re{enja i to za dalekovode naponskihnivoa 110kV i niìm, pri ~emu posebnu pa`nju trebaposvetiti proveri stati~kog optere}enja stubova kodpostoje}ih dalekovoda.

c) Wrap-on kablovi

Namotavanje opti~kog kabla oko zemljovodnog uètadalekovoda ili eventualno oko faznog provodnikapredstavlja interesantno re{enje pre svega zbogrelativne jednostavnosti i kratkog vremena “polaganja”kabla. Ipak, u skladu sa informacijama kojima autorraspolaè, u svetu ovaj na~in nije na{ao {iru primenu.Razvoj ovakvog re{enja je verovatno nastao kaoposledica razre{avanja mehani~kih problema kodsamonosivih kablova. Polaganje ovog kabla zahtevakori{}enje posebnih ma{ina a kabl je u zna~ajnoj meriizloèn elektri~nim pra`njenjima u atmosferi i {tetnomuticaju vetra, snega i leda. Zato se ova varijantaprimenjuje kao privremeno re{enje, sli~no kao isamonosivi kablovi.

d) OPGW kablovi

Ugradnja opti~kih vlakana u zemljovodno uèdalekovoda ili eventualno u fazni provodnik iz vi{erazloga predstavlja re{enje koje je na{lo {irokuprimenu u svetu.

U okviru zemljovodnog uèta dalekovoda se, umestojedne ìle, ugra|uje metalna cev~ica sa opti~kimvlaknima, ispunjena èlatinastom masom. U dana{njevreme se, bez ve}ih te{ko}a, u cev~icu ugra|uje 48vlakana {to je kapacitet prenosa koji je ne samodovoljan za potrebe elektroprivrednog sistema vezave} otvara mogu}nosti zajedni~ke izgradnje sistema sadrugim imaocima sistema veza na toj teritorijiposebno {to dalekovodi dolaze i do onih delovateritorije koji su van ve}ih urbanih zona i glavnihsaobra}ajnih pravaca. Ovakav na~in ugradnjemaksimalno {titi vlakno u mehani~kom smislu.Fabri~ke duìne OPGW su takve da omogu}ujurastojanja izme|u spojnica na trasi od 2-4 km pa ivi{e. Du` trase spojnice se nalaze na visini od cca 3m od zemlje a OPGW se zavr{ava u spojnicama naportalu ili krajnjem zateznom stubu dalekovoda uokviru EE postrojenja, koje se montiraju na visini odcca 1,5 m. U ove spojnice uvodi se pristupni opti~kikabl kojim se signal prosle|uje do zavr{ne spojnice uobjektu i do linijskog ure|aja.

Re{enja sa OPGW kablom su posebno interesantna zaslu~aj novih dalekovoda. U ve}ini elektroprivreda usvetu zauzeto je generalno opredeljenje da sa za svedalekovode naponskog nivoa 220 kV odnosno 400 kVu bar jedno zemljovodno uè ugra|uju opti~ka vlakna.Sli~no opredeljenje preovladava i u na{ojelektroprivredi iako to jo{ nije utvr|eno u zvani~nim

dokumentima kao trajno opredeljenje ve} se u praksiugra|uje u sve projekte koji se rade u novije vreme.Kad su u pitanju postoje}i dalekovodi, OPGW seprimenjuje naj~e{}e u situaciji kada se zemljovodnouè menja usled zastarelosti ili neadekvatnog preseka,dakle, iz razloga vezanih za EE ulogu zemljovodnoguèta. Situacije u kojima se OPGW primenjuje napostoje}em dalekovodu samo i isklju~ivo sa ciljemuvo|enja opti~kog transmisionog puta su izuzetnoretke.

Na osnovu svega iznetog u ovom delu moè sezaklju~iti da su sa tehni~kog stanovi{ta re{enja sapodzemnim opti~kim kablom i sa OPGW dominantnau elektroprivrednim sistemima veza dok sesamonosivi opti~ki kablovi i “Wrap on” kabloviprimenjuju prvenstveno kao privremena re{enja, kadaje to iz nekog razloga nu`no.

III EKONOMSKI ASPEKT PRIMENE RAZLIÎTIHIII EKONOMSKI ASPEKT PRIMENE RAZLIÎTIHIII EKONOMSKI ASPEKT PRIMENE RAZLIÎTIHIII EKONOMSKI ASPEKT PRIMENE RAZLIÎTIHVARIJANTI RE[ENJAVARIJANTI RE[ENJAVARIJANTI RE[ENJAVARIJANTI RE[ENJA

U procesu projektovanja telekomunikacionih sistemaza potrebe elektroprivrednih organizacija potrebno je,pored tehni~kih uzeti u obzir i ekonomske parametrevezane za izbor re{enja. Rezultati ekonomskogupore|enja varijantnih re{enja u zna~ajnoj meri suzavisni od konkretnog slu~aja, pre svega od zemlje ukojoj se sistem realizuje i od trenutka u kome seprikupljaju elementi za ovu analizu. Pored toga uovoj analizi potrebno je uneti mno{tvo predpostavkida bi se znalo {ta je u obra~un tro{kova uklju~eno ina koji na~in a {ta nije. S obzirom da korektnoizno{enje svih relevantnih elemenata znatnoprevazilazi obim ovog rada, autor se odlu~io da nedaje konkretan primer ove analize ve} da na osnovurezultata izvr{enih analiza za ve}i broj sistemaplaniranih za na{u i inostrane elektroprivrede izneseklju~ne elemente koji mogu da posluè kaoorijentacioni za slu~ajeve kada je potrebno u kratkomvremenu proceniti optimalnost pojedinih re{enja.Varijante koje se uzimaju u obzir za pore|enje su:

• Podzemni opti~ki kabl• ~isto komunikacioni• pilotski kabl

• Samonosivi opti~ki kabl• Kabl namotan oko zemljovodnog uèta• OPGW kabl

• udeo opti~kog kabla• ukupni tro{kovi

Podvarijante u slu~ajevima podzemnih kablovaproisti~u iz ~injenice da se kod ~isto komunikacionihkablova uzimaju u obzir kompletni tro{kovi iskoparova a u slu~aju pilotskog kabla samo 50% tihtro{kova. Isto tako, za slu~aj OPGW,telekomunikacioni sistem ima smisla optere}ivatisamo onim delom tro{kova koji se odnose na udeoopti~kog kabla s obzirom da se zemljovodno uèmenja i iz EE razloga.

S obzirom da se ekonomska analiza naj~e{}e vr{i upore|enju digitalnih radio-relejnih sistema i razli~itihvarijanti prenosa po opti~kim kablovima, to su i oviglobalni zaklju~ci intonirani u tom smislu. Zaklju~cikoji se mogu izvu}i iz pomenutih analiza su:

• Za rastojanja ispod 6-7 km digitalna radio-veza jeuvek skuplje re{enje u odnosu na bilo kojuvarijantu opti~kog kabla s obzirom na relativnovisoka ulaganja vezana za antenske stubove;

• Za rastojanja iznad 20-tak km digitalna radio-vezaje uvek ekonomi~nije re{enje u odnosu na bilokoju varijantu opti~kog kabla s obzirom datro{kovi opti~kih veza rastu linearno sa duìnomveze a kod digitalne radio-veze menjaju sezavisno od duìne deonice skokovito tj. samo uta~kama promene visine antenskog stuba odnosnopre~nika antene, zavisno od rezultata analizepropagacije radio-talasa i prora~una kvalitetaprenosa;

• Za rastojanja do cca 3 km re{enje sa OPGW sauklju~enjem samo tro{kova opti~kog kabla jeekonomi~nije od re{enja sa polaganjempodzemnog opti~kog kabla;

• Tro{kovi samonosivog kabla su uvek ve}i odkabla koji se namotava na zemljovodno uè.

Treba imati u vidu da ovi rezultati variraju odproizvo|a~a do proizvo|a~a pa ~ak i u slu~aju istogproizvo|a~a zavisno od regiona sveta o kome je re~.Naime, uo~ava se da politika proizvo|a~a usmerenana plasman proizvoda na odre|eno trì{te znatno uti~ena formiranje cena i favorizuje neka re{enja koja bi,u regularnim uslovima, bila skuplja od drugih.

Napominjemo da rezultate ekonomske analize trebaposmatrati u kombinaciji sa tehni~kim analizama jersamo tako moèmo do}i do optimalnih re{enja.Ilustracije radi, iako je samonosivi kabl skupljere{enje u odnosu na namotavanje kabla, u praksi sedaleko ~e{}e primenjuje zbog tehni~kih prednosti okojima je bilo re~i u prethodnom delu ovog rada.

IV PRIMERI PRIMENE RAZLIÎTIH VARIJANTIIV PRIMERI PRIMENE RAZLIÎTIH VARIJANTIIV PRIMERI PRIMENE RAZLIÎTIH VARIJANTIIV PRIMERI PRIMENE RAZLIÎTIH VARIJANTIOPTI^KIH KABLOVAOPTI^KIH KABLOVAOPTI^KIH KABLOVAOPTI^KIH KABLOVA

U skladu sa prethodnim razmatranjima, u ovom delusu navedeni primeri nekih sistema u kojima suprimenjena razli~ita re{enja za opti~ke kablove.

a) Sistem veza elektroprivrede Katara

Telekomunikacioni sistem elektroprivrede Katara, kojije pu{ten u rad 1999. godine sastoji se od:

• 14 digitalnih radio veza u opsegu 13 GHz, duìna3-22km, antenskim stubovima 20-40m i antenamapre~nika 0,6m i 1,2m;

• 9 OPGW veza ukupne duìne 670 km;• 13 pilotskih opti~kih kablova, ukupne duìne 108

km;• 5 deonica ~isto komunikacionih kablova, ukupne

duìne 13 km.

b) Telekomunikacioni sistem EDB

Studijom razvoja telekomunikacionog sistemaElektrodistribucije Beograd (EDB) do 2010.godinepredvi|en je sistem koji se sastoji od:

• 13 digitalnih radio veza u opsegu 15 ili 23 GHz,duìna 5-25km, antenskim stubovima 20-40m iantenama pre~nika 0,6m i 1,2m;

• 5 sistema “ta~ka-vi{e ta~aka” kapaciteta po 60digitalnih kanala;

• 2 OPGW veze ukupne duìne 20 km;• 6 pilotskih opti~kih kablova, ukupne duìne 80

km;• 16 HDSL veza kapaciteta 2 Mbit/s.

c) STMP EPS na podru~ju Vojvodine

Idejnim projektom sistemske telekomunikacionemreèr prenosa (STMP) JP EPS na podru~juVojvodine koji je nedavno finalizovan predvi|eno je:

• 24 SDH radio-veze kapaciteta STM-1 u opsezima8 ili 23 GHz, duìna 3,5-67 km, antenskimstubovima 20-40m i antenama pre~nika 0,6m do3,6m

• 14 OPGW veza, ukupne duìne 630 km;• 29 PDH radio-veza kapaciteta 4x2 Mbit/s u

opsezima 8 ili 23 GHz, duìna 3-40 km,antenskim stubovima 20-40m i antenama pre~nika0,6m do 1,8m.

V ZAKLJUÂKV ZAKLJUÂKV ZAKLJUÂKV ZAKLJUÂK

U ovom radu je izvr{ena sistematizacija varijantiprimene opti~kih kablova u elektroprivrednimsistemima veza. Ukazano je na klju~ne tehni~ke iekonomske parametre koje treba uvaàvati u procesuprojektovanja ovih sistema, sa akcentom naprednostima i nedostacima pojedinih varijanti. Ovorazmatranje je zasnovano na vi{egodi{njem iskustvu uplaniranju i projektovanju telekomunikacionih sistemaza potrebe elektroprivrednih organizacija u zemlji iinostranstvu. Ilustracije radi, navedeni su primerinekih od ovih sistema da bi se mogao sagledatizna~aj koji opti~ki sistemi prenosa imaju uelektroprivrednim mreàma. Iz ovih razmatranja moèse zaklju~iti da se opti~ki kablovi sve intenzivnijeprimenjuju u sistemima veza kao {to suelektroprivredni s obzirom na sve o{trije zahteve kojise postavljaju u pogledu kapaciteta, kvaliteta iraspoloìvosti prenosa.

LITERATURALITERATURALITERATURALITERATURA

[1] Qatar Transmission System, Phase IV, TenderDocuments, Volume 6: Telecommunications(Energoprojekt ENTEL, 1992)[2] Studija razvoja telekomunikacionog sistema JP“Elektrodistribucija Beograd” do 2010. godine(Energoprojekt ENTEL, 1997)[3] Idejni projekat sistemske telekomunikacione mreèprenosa JP EPS na podru~ju Vojvodine(Energoprojekt ENTEL, ETF Beograd, FTN NoviSad, 2000)

Summary: Summary: Summary: Summary: In this article, some advantages anddisadvantages of application of different fibre opticcable solutions in electric power communicationsystems are summarized. Technical and economicparameters important in process of planning of thesesystems are considered. As illustration, severalexamples are given, based on the experience inimplementation and designing of these systems in theYugoslavia and abroad.

ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OFADVANTAGES AND DISADVANTAGES OFADVANTAGES AND DISADVANTAGES OFADVANTAGES AND DISADVANTAGES OFAPPLICATION OF DIFFERENT FIBRE OPTICAPPLICATION OF DIFFERENT FIBRE OPTICAPPLICATION OF DIFFERENT FIBRE OPTICAPPLICATION OF DIFFERENT FIBRE OPTICCABLE SOLUTIONS IN ELECTRIC POWERCABLE SOLUTIONS IN ELECTRIC POWERCABLE SOLUTIONS IN ELECTRIC POWERCABLE SOLUTIONS IN ELECTRIC POWERCOMMUNICATION SYSTEMSCOMMUNICATION SYSTEMSCOMMUNICATION SYSTEMSCOMMUNICATION SYSTEMS Dr Radoslav Rakovic Dr Radoslav Rakovic Dr Radoslav Rakovic Dr Radoslav Rakovic