سلك أرضي بصري

سلك التأريض الضوئي (المعروف أيضًا باسم OPGW أو، وفقًا لمعيار IEEE، سلك التأريض العلوي المركب من الألياف الضوئية ) هو نوع من الكابلات المستخدمة في خطوط نقل الطاقة العلوية . يجمع هذا الكابل بين وظيفتي التأريض والاتصالات . يتكون كابل OPGW من هيكل أنبوبي يحتوي على ليف ضوئي واحد أو أكثر ، محاط بطبقات من أسلاك الفولاذ والألومنيوم . يُمدد كابل OPGW بين قمم أبراج نقل الكهرباء ذات الجهد العالي . يعمل الجزء الموصل من الكابل على ربط الأبراج المتجاورة بالأرض ، ويحمي موصلات الجهد العالي من الصواعق . يمكن استخدام الألياف الضوئية داخل الكابل لنقل البيانات بسرعة عالية، إما لأغراض شركة الكهرباء الخاصة لحماية خط النقل والتحكم فيه، أو لاتصالات الصوت والبيانات الخاصة بالشركة ، أو يمكن تأجيرها أو بيعها لأطراف ثالثة لتكون بمثابة وصلة ألياف ضوئية عالية السرعة بين المدن. ^{[ 1 ]}

الألياف الضوئية نفسها عازلة ، وهي محصنة ضد حث خطوط نقل الطاقة والصواعق ، والضوضاء الكهربائية الخارجية ، والتداخل ، على الرغم من أن الصواعق قد تُسبب مشاكل في تتبع الأنظمة البصرية المتماسكة نتيجة لتسارع حالة الاستقطاب. ^{[ 2 ]} عادةً، تحتوي كابلات OPGW على ألياف ضوئية أحادية النمط ذات فقد منخفض في الإرسال، مما يسمح بنقل البيانات لمسافات طويلة بسرعات عالية. يشبه المظهر الخارجي لكابلات OPGW كابلات ACSR (موصلات ألومنيوم مقواة بالفولاذ )، والتي تُستخدم عادةً في أسلاك الحماية.

حصلت شركة BICC على براءة اختراع لكابل OPGW عام 1977 ^{[ 1 ]} ، وانتشر استخدام أسلاك التأريض الضوئية على نطاق واسع بدءًا من ثمانينيات القرن الماضي. وفي ذروة انتشاره عام 2000،  تم تركيب حوالي 60,000 كيلومتر من كابلات OPGW حول العالم. وأصبحت آسيا، وخاصة الصين، أكبر سوق إقليمية لكابلات OPGW المستخدمة في إنشاء خطوط النقل. ^{[ 3 ]}

تُصنع عدة أنواع مختلفة من كابلات الألياف الضوئية الزجاجية (OPGW). في أحدها، تُوضع ما بين 8 و48 ليفًا ضوئيًا زجاجيًا داخل أنبوب بلاستيكي. يُدخل هذا الأنبوب في أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم أو الفولاذ المطلي بالألومنيوم، مع ترك طول إضافي من الألياف لتجنب إجهادها. تُملأ الأنابيب العازلة بالشحم لحماية وحدة الألياف من الماء وحماية الأنبوب الفولاذي من التآكل؛ كما تُملأ الفراغات بين ألياف الكابل بالشحم. يُجدل الأنبوب داخل الكابل باستخدام أسلاك من الألومنيوم أو سبائك الألومنيوم أو الفولاذ، على غرار كابل ACSR. توفر أسلاك الفولاذ المتانة، بينما توفر أسلاك الألومنيوم التوصيل الكهربائي. في حالة وجود عدد كبير جدًا من الألياف، يصل إلى 144 ليفًا في كابل واحد، تُستخدم أنابيب متعددة.

في أنواع أخرى، يحتوي قضيب الألومنيوم على عدة أخاديد حلزونية حول سطحه الخارجي، تُوضع فيها الألياف داخل أنابيب عازلة. تُغطى وحدة الألياف بشريط بلاستيكي أو فولاذي، ويُحاط الهيكل بأكمله بخيوط من الألومنيوم والفولاذ.

قد تكون الألياف الفردية داخل أنابيب "عازلة فضفاضة"، حيث يكون القطر الداخلي للأنبوب أكبر من القطر الخارجي للألياف، أو قد تكون "عازلة محكمة" حيث يتم طلاء العازل البلاستيكي مباشرة على الزجاج. ألياف OPGW أحادية النمط. ^{[ 1 ]}

تستخدم شركات المرافق الألياف الضوئية كبديل لأنظمة الميكروويف الخاصة من نقطة إلى نقطة، أو خطوط نقل الطاقة ، أو دوائر الاتصالات على الكابلات المعدنية.

تتمتع كابلات OPGW كوسيلة اتصال ببعض المزايا مقارنةً بكابلات الألياف الضوئية المدفونة . فتكلفة تركيبها لكل كيلومتر أقل من تكلفة الكابلات المدفونة. كما أن الدوائر الضوئية محمية من التلامس العرضي بواسطة كابلات الجهد العالي الموجودة أسفلها (وبفضل ارتفاع كابل OPGW عن سطح الأرض). ومن غير المرجح أن تتضرر دائرة الاتصالات المحمولة بواسطة كابل OPGW العلوي نتيجةً لأعمال الحفر أو إصلاح الطرق أو تركيب خطوط الأنابيب المدفونة. ونظرًا لأن الأبعاد والوزن الإجماليين لكابل OPGW مماثلان لسلك التأريض العادي، فإن الأبراج التي تدعم الخط لا تتعرض لأحمال إضافية ناتجة عن وزن الكابل أو الرياح أو الجليد.

يُعد استخدام كابلات الطاقة لدعم حزمة ألياف ضوئية مُثبّتة بشكل منفصل بديلاً عن كابلات الألياف الضوئية الأرضية (OPGW). وتشمل البدائل الأخرى موصلات الطاقة المركبة الحاملة للألياف (OPCC)، وكابلات الألياف الضوئية المغلفة ( SkyWrap أو OPAC )، أو استخدام أبراج الإرسال لدعم كابل ألياف ضوئية ذاتي الدعم مصنوع بالكامل من مواد عازلة، وخالٍ من العناصر الموصلة.

قد تقوم شركات الكهرباء بتركيب ألياف ضوئية أكثر بكثير مما تحتاجه لاتصالاتها الداخلية، وذلك لتلبية الاحتياجات المستقبلية ولتأجيرها أو بيعها لشركات الاتصالات. وتُعدّ رسوم تأجير هذه " الألياف غير المستخدمة " (الألياف الاحتياطية) مصدرًا هامًا للدخل لشركات الكهرباء. مع ذلك، عندما تُنزع حقوق المرور لخطوط النقل من ملاك الأراضي، تُمنع شركات الكهرباء أحيانًا من إبرام اتفاقيات التأجير هذه، بحجة أن حق المرور الأصلي مُنح فقط لنقل الطاقة الكهربائية. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يمكن استخدام كابلات الألياف الضوئية الأرضية (OPGW) لاستشعار درجات الحرارة الموزعة، مما يساعد في تحديد نقاط الخلل المحتملة على طول خطوط نقل الطاقة. يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية لاكتشاف الأعطال وتحديد مواقعها، مثل النقاط الساخنة أو الأجزاء المتضررة، قبل أن تتفاقم إلى مشاكل أكبر. تُمكّن الألياف الضوئية داخل كابلات الألياف الضوئية الأرضية شركات الكهرباء من مراقبة حالة خطوط نقل الطاقة وأدائها. تُعدّ هذه البيانات الآنية بالغة الأهمية للكشف المبكر عن الأعطال أو المشاكل المحتملة، مما يسمح باستجابة أسرع وصيانة وقائية.

تُسهّل تقنية OPGW تطبيق تقنيات الشبكات الذكية من خلال توفير بنية أساسية للاتصالات. فهي تسمح بتبادل البيانات بين مختلف مكونات شبكة الطاقة، مما يُتيح مراقبة وتحكمًا أفضل لتحسين الكفاءة والموثوقية.

قد تحمل خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض أسلاكًا من نوع OPGW لأغراض الربط والاتصالات؛ ومع ذلك، قد تقوم شركات الكهرباء أيضًا بتركيب كابلات عازلة ذاتية الدعم (ADSS) على خطوط أعمدة التوزيع. تشبه هذه الكابلات إلى حد ما تلك المستخدمة في توزيع خدمات الهاتف والتلفزيون الكبلي.

على الرغم من سهولة تركيب كابلات الألياف الضوئية الأرضية (OPGW) في المباني الجديدة، إلا أن شركات الكهرباء تجد أن السعة المتزايدة للألياف مفيدة للغاية لدرجة أنها طورت تقنيات لاستبدال أسلاك التأريض بكابلات OPGW على الخطوط الكهربائية النشطة. وتُستخدم تقنيات العمل على الخطوط الحية لإعادة توصيل أسلاك الأبراج بكابلات OPGW بدلاً من أسلاك الحماية العلوية المعدنية بالكامل. ^{[ 6 ]}

يتطلب تركيب كابل OPGW تخطيطًا إضافيًا نظرًا لعدم جدوى وصل كابل OPGW في منتصف المسافة؛ لذا يجب تنسيق أطوال الكابلات المشتراة مع المسافات بين الأبراج لتجنب الهدر. عند الحاجة إلى وصل الألياف بين أطوالها، يتم تركيب صندوق وصل مقاوم للعوامل الجوية على البرج؛ ويُستخدم صندوق مماثل للانتقال من كابل OPGW إلى كابل ألياف ضوئية خارجي لتوصيل الألياف بمعدات المحطة الطرفية. ^{[ 7 ]}

• "معيار IEEE 1138: تصميم أسلاك التأريض العلوية المركبة من الألياف الضوئية (OPGW) للاستخدام على خطوط نقل الطاقة الكهربائية" . 17 مارس 1994. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أغسطس 2009 .