Đề tài Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn cho cáp quang treo dọc đường dây điện lực (cáp quang tự treo Adss)

1 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN -------------- BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CHO CÁP QUANG TREO DỌC ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC (CÁP QUANG TỰ TREO ADSS) Mã số: 15-15-KHKT-TC (Tài liệu sau Nghiệm thu cấp Bộ) Chủ trì đề tài : ThS. Vũ Hồng Sơn Cộng tác viên: Ks. Nguyễn Thị Phương Nam ThS. Trần Tố Nga Ks. Hoàng Minh Ánh ThS. Đặng Quang Dũng Ks. Đào Đức Dương 2 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN -------------- BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CHO CÁP QUANG TREO DỌC ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC (CÁP QUANG TỰ TREO ADSS) Mã số: 15-15-KHKT-TC Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ trì đề tài VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHKT BƯU ĐIỆN ThS. Vũ Hồng Sơn 3 MỤC LỤC I. Nghiên cứu chung .............................................................................................. 6 1. Tên gọi, mã số đề tài ......................................................................................... 6 2. Phân tích tình hình sử dụng cáp quang, cáp quang tự treo ADSS hiện nay .. 7 3. Nghiên cứu các Tiêu chuẩn quốc tế, quy chuẩn kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc gia liên quan đến cáp quang tự treo ADSS ........................................................ 10 3.1 Tiêu chuẩn Việt nam ........................................................................................................ 10 3.2 Tiêu chuẩn Quốc tế .......................................................................................................... 12 3.2.1 ITU-T ........................................................................................................................ 12 3.2.2 IEC............................................................................................................................ 13 3.2.3 IEEE 1222 “IEEE standard for All-Dielectric Self-Supporting Fible Optic Cable„ .... 15 3.2.4 Các tiêu chuẩn quốc gia trên thế giới ......................................................................... 16 4. Nghiên cứu nhu cầu xây dựng tiêu chuẩn và lựa chọn tài liệu phục vụ xây dựng tiêu chuẩn về cáp quang treo dọc đường dây điện lực – Các đặc điểm cho cáp quang treo ADSS. ......................................................................................... 20 4.1 Nhu cầu xây dựng tiêu chuẩn ........................................................................................... 20 4.2 Nghiên cứu lựa chọn tài liệu phục vụ xây dựng tiêu chuẩn ............................................... 21 5. Phương pháp xây dựng dự thảo tiêu chuẩn................................................... 22 6. Nội dung dự thảo tiêu chuẩn .......................................................................... 22 6.1. Nội dung dự thảo tiêu chuẩn ............................................................................................ 22 6.2. Cấu trúc dự thảo tiêu chuẩn ............................................................................................. 22 6.3. Đối chiếu dự thảo tiêu chuẩn với tiêu chuẩn tham khảo ................................................... 23 7. Kết luận ........................................................................................................... 24 7.1. Kết quả đạt được ............................................................................................................. 24 7.2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 25 4 II Nội dung cụ thể của dự thảo tiêu chuẩn ........................................................ 25 1. Phạm vi áp dụng ............................................................................................. 25 2. Tài liệu viện dẫn .............................................................................................. 26 3. Thuật ngữ và Định nghĩa ................................................................................ 27 4 Sợi quang ......................................................................................................... 29 4.1 Khái quát ......................................................................................................................... 29 4.2 Yêu cầu về suy hao .......................................................................................................... 29 4.2.1 Hệ số suy hao ............................................................................................................ 29 4.2.2 Gián đoạn suy hao ..................................................................................................... 30 4.3 Yêu cầu về bước sóng cắt của cáp sợi quang .................................................................... 30 4.4 Yêu cầu về nhuộm màu sợi quang .................................................................................... 30 4.4 Tán sắc phân cực mode (PMD) ........................................................................................ 30 5 Yêu cầu về thành phần cáp.............................................................................. 30 6 Cấu trúc cáp sợi quang .................................................................................... 31 6.1 Khái quát ......................................................................................................................... 31 6.2 Khối quang ...................................................................................................................... 31 6.3 Thành phần bảo vệ cáp ..................................................................................................... 31 7. Các yêu cầu chính đối với điều kiện lắp đặt và vận hành ............................. 32 8. Vấn đề cần quan tâm thiết kế cáp .................................................................. 33 9. Đo cáp .............................................................................................................. 34 9.1 Khái quát ......................................................................................................................... 34 9.2 Phân loại đo thử ............................................................................................................... 34 9.2.1 Loại đo thử ................................................................................................................ 34 9.2.2 Phép đo thử chấp nhận của nhà sản xuất .................................................................... 35 9.2.3 Phép thử thông thường .............................................................................................. 35 9.3 Tính năng căng................................................................................................................. 35 5 9.3.1 Khái quát ................................................................................................................... 35 9.3.2 Lực căng tối đa cho phép (MAT) ............................................................................... 36 9.4 Khả năng lắp đặt .............................................................................................................. 36 9.4.1 Khái quát ................................................................................................................... 36 9.4.2 Phép thử ròng rọc ...................................................................................................... 36 9.4.3 Uốn lặp lại ................................................................................................................. 37 9.4.4 Va đập ....................................................................................................................... 38 9.4.5 Nén ........................................................................................................................... 38 9.4.6 Thắt nút ..................................................................................................................... 39 9.4.7 Xoắn ......................................................................................................................... 39 9.5 Đo kiểm rung ................................................................................................................... 40 9.5.1 Đo kiểm rung Aeolian ............................................................................................... 40 9.5.2 Đo kiểm rung tần số thấp (Đo thử nhanh) .................................................................. 40 9.6 Chu kỳ nhiệt độ ................................................................................................................ 41 9.7 Thâm nhập nước .............................................................................................................. 42 9.8 Chống chịu thời tiết .......................................................................................................... 42 9.9 Đo thử chống ăn mòn và phóng điện. ............................................................................... 43 9.10 Độ dão ........................................................................................................................... 44 9.11 Tương thích phụ kiện ..................................................................................................... 44 10 Đo thử tại nhà máy ........................................................................................ 45 11 Đo kiểm thông thường ................................................................................... 45 12 Đảm bảo chất lượng. ...................................................................................... 46 Phụ lục A (Tham khảo) Đóng gói và đánh dầu .................................................. 47 Phụ lục B (Tham khảo) Các vấn đề quan tâm khi lắp đặt ADSS ..................... 48 Thư mục tài liệu tham khảo ............................................................................... 50 6 I. Nghiên cứu chung 1. Tên gọi, mã số đề tài 1.1 Tên gọi: Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật Cáp quang tự treo dọc đường dây điện lực (ADSS) 1.2 Mã số: 15-15-KHKT-TC 1.3 Mục tiêu, nội dung, kết quả đề tài a. Mục tiêu: - Xây dựng tiêu chuẩn cáp quang treo dọc đường dây điện lực sử dụng trên mạng Viễn thông Việt Nam. - Nâng cao chất lượng mạng cáp quang, đảm bảo an toàn cho cáp khi treo dọc đường dây điện lực. - Phục vụ công tác chứng nhận hợp chuẩn, hợp quy. b. Nội dung: - Nghiên cứu, phân tích tình hình sử dụng cáp quang, cáp quang tự treo ADSS hiện nay. - Nghiên cứu các tiêu chuẩn quốc tế, quy chuẩn kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc gia liên quan đến cáp quang tự treo ADSS. - Nghiên cứu về nhu cầu tiêu chuẩn và lựa chọn tài liệu phục vụ xây dựng tiêu chuẩn về cáp quang treo dọc đường dây điện lực – các đặc điểm cho cáp quang tự treo ADSS. - Biên soạn tiêu chuẩn về cáp quang tự treo ADSS. c. Kết quả: - Thuyết minh dự thảo tiêu chuẩn - Dự thảo tiêu chuẩn về Cáp quang treo dọc đường dây điện lực (cáp quang tự treo ADSS). - Báo cáo kết quả đề tài 7 2. Phân tích tình hình sử dụng cáp quang, cáp quang tự treo ADSS hiện nay Hiện nay, trước sự phát triển như vũ bão của mạng thông tin viễn thông, mạng thông tin sử dụng cáp quang cũng đang được đầu tư cả về chiều sâu và chiều rộng. Hệ thống thông tin sử dụng cáp quang cho phép cung cấp các dịch vụ băng rộng tới các thuê bao, trong đó một trong các thành phần quan trọng là hệ thống cáp quang treo dọc theo đường dây điện lực hay gọi là cáp quang treo phi kim loại ADSS. Cáp quang treo phi kim loại là cáp quang tự treo (có thành phần gia cường bên trong cáp) và không có thành phần kim loại. Cấu trúc điển hình của cáp quang tự treo dọc đường dây điện lực như trình bày trong hình 1. Hình 1: Cấu trúc cáp quang tự treo dọc đường dây điện lực Cáp quang treo phi kim loại được sử dụng chủ yếu khi lắp đặt cùng với tuyến cột điện lực, Hình 2 mô tả đường dây điện lực và cáp quang tự treo phi kim loại được lắp đặt bên dưới. 8 Hình 2: Mô hình lắp đặt cáp ADSS và các thiết bị phụ trợ trên đường dây điện lực Do cần đảm bảo mỹ quan nên hiện nay các địa phương hạn chế không cấp phép xây dựng tuyến cột treo cáp thông tin nên các tuyến cáp treo thường sử dụng chung cột với đường dây điện lực. Đối với các tuyến cáp quang thường có chiều dài lớn nếu đi dọc theo đường dây điện lực sẽ bị ảnh hưởng nhiễu từ đường dây điện lực và sức động điện cảm ứng trên thành phần kim loại của cáp gây ra điện áp nguy hiểm cho thiết bị truyền dẫn và con người. Chính vì vậy cáp quang treo trên các tuyến cáp dùng chung với cột điện lực thường sử dụng cáp quang hoàn toàn điện môi treo dọc đường dây điện lực (cáp ADSS) do cáp không có thành phần dẫn điện. Hiện nay các nhà mạng cung cấp dịch vụ Viễn thông đang triển khi mạnh xây dựng hạ tầng cáp quang bao gồm hệ thống truyền dẫn mạng lõi và mạng truy nhập tại các địa phương trong đó sử dụng trung bình khoảng 30% cáp ADSS. 9 - Trong nước: Hiện nay trong nước có nhiều nhà máy sản xuất cáp quang treo dọc đường dây điện lực (Cáp quang ADSS) như Công ty cổ phần dây và cáp Sacom, Công ty cổ phần cáp quang Việt Nam VINA-OFC, Nhà máy thiết bị Bưu điện POSTEF, Công ty cổ phần Viễn thông Điện tử VINACAP .... Các nhà máy sản xuất cáp quang có dung lượng từ 2 đến 288 sợi quang. Các đặc điểm chung của cáp quang tự treo dọc đường dây điện lực có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu như sau: - Từ 2 – 288 sợi quang SMF - Ngăn nước và hơi ẩm xâm nhập tốt nhất. - Cáp có đường kính nhỏ, gọn và nhẹ, dễ dàng khi lắp đặt, xử lý và vận chuyển. Giảm thiểu tải trên cột vì đường kính nhỏ và nhẹ với cường độ chịu lực cao dựa vào các sợi tổng hợp chịu lực aramid. - Chịu lực căng tối đa lên đến 46 kN. - Khoảng vượt từ 50 đến 500m. - Cáp được thiết kế không kim loại với vật liệu cách nhiệt tốt, chống sét tốt, không bị ảnh hưởng bởi dòng điện cao thế. - Cáp được thiết kế treo trên cột, lắp đặt trong nhà, bên ngoài: - Cáp được thiết kế phù hợp cho sử dụng: + Hệ thống mạng cục bộ + Hệ thống mạng thuê bao + Hệ thống thông tin nội bộ + Hệ thống thông tin liên lạc đường dài. - Cáp phù hợp để lắp đặt trên đường dây điện và song song với đường dây điện trên cùng một tháp truyền tải điện, đặc biệt có thể sử dụng cho các khoảng vượt lớn và các ứng dụng khác. 10 Tính đến 2014, hệ thống cáp quang do Tập đoàn Điện lực Việt Nam đầu tư là khoảng 15.200 km, trong đó khoảng 6.760 km cáp quang nội hạt và 8.540 km cáp quang liên tỉnh và đã kết nối đến tất cả các tỉnh, thành phố.Trong số cáp quang này chủ yếu là cáp quang ADSS và cáp quang OPGW. Hệ thống cáp quang điện lực đã tới 469/629 quận/huyện, tương đương 75% các quận/huyện trên phạm vi toàn quốc. Tập Đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam là có mạng cáp quang rộng khắc với số số lượng ước tính khoảng 195.000 km cáp quang trong đó cáp liên tỉnh, đường dài khoảng 50.000 và cáp nội hạt khoảng 145.000 km. Số lượng cáp ADSS khoảng 34.000 km. Tập đoàn Viễn thông Quân đội có mạng cáp quang 156.000 km cáp quang trong đó cáp liên tỉnh khoảng 41.500 km, cáp nội hạt khoảng 114.500 km cáp nội hạt vơi khoảng 29.000 km cáp ADSS. - Ngoài nước: Công ty Truyền tải điện Ấn Độ có hạ tầng 19.000 km cáp quang trải dài trên khắp mọi miền đất nước Ấn Độ, có giấy phép kinh doanh dịch vụ đường dài nội địa và có giấy phép công nhận là một nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP – Internet Service Provider). Tập đoàn Điện lực KEPCO (Hàn Quốc) đã triển khai mạng cáp ADSS với chiều dài hơn 13.000 km vào cuối năm 2006, trên cơ sở đó hình thành một mạng lõi cáp quang rộng khắp cả nước phục vụ sản xuất kinh doanh điện năng. Hơn nữa, cơ sở hạ tầng cáp quang rộng lớn cũng đóng vai trò làm bàn đạp chiến lược giúp KEPCO phát triển kinh doanh các dịch vụ viễn thông như Truyền hình cáp (CATV) và Leased line. 3. Nghiên cứu các Tiêu chuẩn quốc tế, quy chuẩn kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc gia liên quan đến cáp quang tự treo ADSS 3.1 Tiêu chuẩn Việt nam Việt Nam đã xây dựng và ban hành mội số tiêu chuẩn liên quan đến cáp như sau: 11 + Tiêu chuẩn Việt Nam 6745-1:2000 “Cáp sợi quang – Phần 1: Quy định chung”. Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên tài liệu tham chiếu IEC 794-1: 1994. Tiêu chuẩn TCVN 6745-1:2000 Quy định kỹ thuật về sợi quang. + Tiêu chuẩn Việt Nam 6745-2: 2000 “Cáp sợi quang – Phần 2: Quy định kỹ thuật đối với sản phẩm”. Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên tài liệu tham chiếu IEC 794-2: 1994. Tiêu chuẩn này Quy định kỹ thuật về cáp quang một sợi và 2 sợi sử dụng trong nhà cùng với thiết bị truyền dẫn, thiết bị điện thoại, thiết bị xử lý dữ liệu và mạng thông tin và truyền dẫn. + Tiêu chuẩn Việt Nam 6745-3: 2000 “Cáp sợi quang – Phần 3: Quy định kỹ thuật đối với sản phẩm”. Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên tài liệu tham chiếu IEC 794-3: 1994. Tiêu chuẩn 6745-3: 2000 quy định các yêu cầu đối với cáp sợi quang đơn mode được dùng cho mạng viễn thông công cộng. Tiêu chuẩn 6745-3: 2000 không đề cập đến cáp đi qua hồ, sông, cáp sử dụng trong nhà và cáp treo gần đường dây tải điện trên không. + TCVN 8665: 2011 Sợi quang dùng cho mạng viễn thông – Yêu cầu kỹ thuật chung” Tiêu chuẩn 8665: 2011 được xây dựng dựa trên các khuyến nghị G.651.1, G.652, G.653, G.655 của ITU-T. Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật của sơi quang dùng trong mạng Viễn thông. + TCVN 8696: 2011 “Mạng viễn thông – Cáp sợi quang vào nhà thuê bao –Yêu cầu kỹ thuật”. TCVN 8696: 2011 được xây dựng trên cơ sở các tiêu chuẩn quốc tế ITU –T G.657 : 2009, IEC 60794-2 và ITU-T L.59: 2008. Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật cho cáp quang vào nhà thuê bao (dây thuê bao). + TCVN 10250: 2013 Cáp sợi quang – Cáp quang treo kết hợp dây chống sét (OPGW) dọc theo đường dây điện lực – Yêu cầu kỹ thuật. TCVN 10250: 2013 được xây dựng trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn IEC 60794-4: 2003. Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật về cáp quang bên trong dây chống sét của đường dây điện lực. 12 *) Kết luận: Trong số các tiêu chuẩn phân tích ở trên chỉ mới có tiêu chuẩn của sợi quang, tiêu chuẩn cáp quang chung và tiêu chuẩn cáp quang kèm dây chống sét OPGW, chưa có tiêu chuẩn cáp quang treo dọc đường dây điện lực (cáp quang tự treo ADSS). 3.2 Tiêu chuẩn Quốc tế 3.2.1 ITU-T - Khuyến nghị ITU-T L.26 mô tả đặc tính, cấu trúc và phương pháp đo thử cáp sợi quang dùng để treo nhưng không áp dụng cho cáp OPGW hoặc cáp tự treo có giáp bằng kim loại. - Khuyến nghị ITU-T G 651.1 Characteristics of a 50/125 µm multimode graded index optical fibre cable for the optical access network Khuyến nghị này quy định các đặc tính truyền dẫn, cấu trúc, cơ lý của cáp và sợi quang đa mode chỉ số theo cấp 50/125 m dùng cho mạng truy nhập - Khuyến nghị ITU-T G652: Characteristics of a single-mode optical fibre and cable Khuyến nghị này quy định các đặc tính truyền dẫn, cấu trúc, cơ lý của cáp và sợi quang đơn mode. - Khuyến nghị ITU-T G653: Characteristics of a dispersion-shifted, single-mode optical fibre and cable Khuyến nghị này quy định các đặc tính truyền dẫn, cấu trúc, cơ lý của cáp và sợi quang đơn mode tán sắc đã dịch chuyển. - Khuyến nghị ITU-T G655: Characteristics of a non-zero dispersion-shifted single- mode optical fibre and cable Khuyến nghị này quy định các đặc tính truyền dẫn, cấu trúc, cơ lý của cáp và sợi quang đơn mode tán sắc dịch chuyển không về không. 13 *) Kết luận: Trong số các khuyến nghị của ITU chỉ có các yêu cầu về sợi quang, cáp quang và cáp quang treo thông thường, không có khuyến nghị về cáp quang tự treo dọc đường dây điện lực (cáp quang hoàn toàn điện môi ADSS). 3.2.2 IEC - Bộ tiêu chuẩn IEC 60793-1-x “ Optical fibres – Part 1-x: Measurement methods and test procedures - Y” quy