شرح تصميم كابلات ADSS: المعيار IEC 60794-4-20 والمواصفة TEC 85190 والأسئلة التي يطرحها المهندسون

كابلات ADSS — all-dielectric self-supporting، أي العازلة بالكامل ذاتية الحمل — هي كابلات ألياف ضوئية تُعلَّق مباشرة على أعمدة وأبراج خطوط الكهرباء. لا تحتوي على أي معدن، ولا تحتاج إلى سلك حامل (messenger)، وتحمل وزنها بنفسها عبر كل بحر (span). تفضّلها شركات الكهرباء والمشغّلون لأنها تعيد استخدام مسار خط قائم (right-of-way)، ويمكن في الغالب تركيبها على خطوط مكهربة، ولا تحتاج إلى تأريض.

بالنسبة لمصنّع الكابلات، يُعدّ ADSS منتجاً من نوع مختلف. فمعظم الكابلات الضوئية تحميها قناة (duct) أو التربة أو سلك حامل. أما كابل ADSS فهو عنصر إنشائي يجب أن يصمد أمام الرياح والجليد والحرارة والمجال الكهربائي لعقود. وتهيمن على السوق وثيقتان: IEC 60794-4-20، وهي مواصفة العائلة الدولية لكابلات ADSS الممتدة على خطوط الكهرباء، وTEC 85190:2022 (Release 3)، وهي متطلبات Telecommunication Engineering Centre الهندي لكابلات ADSS ذات الأنابيب الفضفاضة (loose tubes).

يجيب هذا المقال عن الأسئلة التي يطرحها المهندسون عند تصميم كابلات ADSS وتسعيرها.

ما الذي يميّز ADSS عن غيره من كابلات الألياف؟

في كابلات القنوات، يحدد عدد الألياف التصميم إلى حد كبير. أما في ADSS فهو أمر ثانوي تقريباً. فالتصميم تحكمه العوامل التالية:

• طول البحر والترخيم (sag) أو الخلوص الأرضي (ground clearance) المطلوب،
• أحمال الطقس — الرياح والجليد ونطاق درجات الحرارة،
• المجال الكهربائي المحيط بالكابل على البرج،
• الملحقات (hardware) التي تثبّته.

الإطار العام — أداء يعلنه المصنّع وتثبته طرق الاختبار الخاصة بـ IEC — هو نفسه كما في بقية السلسلة، وقد شرحناه في نظرتنا العامة على IEC 60794. ما يتغيّر هو الخصائص التي تهمّ.

الفكرة 1: يُحدَّد حجم عنصر التقوية بناءً على البحر لا على عدد الألياف

في معظم تصاميم ADSS، تتحمّل خيوط الأراميد (aramid) الحمل. وتُحدَّد كمية الأراميد وفق أعلى شدّ سيتعرض له الكابل في أسوأ ظروف جوية صُمّم لها الخط — وهي عادةً مزيج من أقصى رياح وجليد ودرجة حرارة منخفضة — عند البحر والترخيم المحدَّدين.

يتحدث المهندسون عادةً عن ثلاثة مستويات للشدّ: مقاومة الشدّ المقنّنة للكابل (rated tensile strength)، وأقصى شدّ مسموح به (maximum allowable tension) قد يبلغه تحت الأحمال القصوى، والشدّ اليومي (everyday tension) الذي يتحمّله معظم عمره. يقدّم العميل البحر والترخيم أو الخلوص وظروف الطقس؛ ويستنتج المصنّع قيم الشدّ ويحدد حجم عنصر التقوية.

هذه مسألة تكرارية. فالمزيد من الأراميد يجعل الكابل أقوى، لكنه يجعله أيضاً أكبر وأثقل، ما يزيد حمل الرياح والجليد، وهذا بدوره يزيد الشدّ. ولهذه الحلقة تُعرض كابلات ADSS عادةً في عائلات بحسب فئة البحر بدلاً من تصميم واحد شامل — ولهذا لا يمكن تسعير طلب "ADSS 48F" بمسؤولية دون بيانات البحور والطقس.

الفكرة 2: يجب أن تبقى الألياف خالية من الانفعال بينما يستطيل الكابل

تحت الحمل، يستطيل الكابل بأكمله. ويجب ألا تتبعه الألياف الموجودة في الأنابيب الفضفاضة. فطول الألياف الزائد (excess fibre length) داخل الأنابيب يحدد نافذة خالية من الانفعال (strain-free window): حتى مستوى معيّن من انفعال الكابل، تتحرك الألياف ببساطة داخل الأنابيب.

التصميم الجيد لـ ADSS يُبقي استطالة الكابل عند أقصى شدّ مسموح به داخل تلك النافذة، مع هامش لزحف الأراميد (creep) على المدى الطويل وللانكماش في درجات الحرارة المنخفضة. لذلك تُصاغ معايير القبول في اختبارات ADSS عادةً كتغيّر في التوهين (attenuation): لا تغيّر يُذكر عند الحمل اليومي، وتغيّر محدود وعكوس فقط عند الحمل الأقصى.

الفكرة 3: يُختار الغلاف الخارجي وفق المجال الكهربائي

يتدلّى كابل ADSS داخل المجال الكهربائي لموصلات الأطوار. وعندما يكون سطحه مبللاً وملوثاً، تسري تيارات صغيرة على طول الغلاف الخارجي (sheath). وبالقرب من نقاط التثبيت، حيث يجف السطح بشكل غير متساوٍ، قد تتركّز هذه التيارات في أحزمة جافة (dry bands) وتسبب تقوّساً كهربائياً (arcing) يخلّف مسارات تتبّع (tracking) ويؤدي إلى تآكل الغلاف. وعلى مرّ السنين، قد يخترق ذلك الغلاف حتى يصل إلى عنصر التقوية.

يتكوّن الدفاع من شقّين:

• مادة الغلاف. تناسب أغلفة البولي إيثيلين القياسية مستويات المجال المنخفضة. وحيث يكون المجال أعلى، تُستخدم أغلفة مقاومة للتتبّع (anti-tracking / track-resistant). ونتناول اختيار المواد بشكل أعمّ في دليلنا لمواد عزل الكابلات وأغلفتها.
• موضع التركيب. يعتمد المجال عند الكابل على جهد الخط وهندسة الأطوار وموضع تعليق الكابل على البرج. وقد يكون نقل الكابل إلى موضع أقل مجالاً أرخص من غلاف أغلى ثمناً.

يزيد الملح الساحلي والتلوث الصناعي من حدّة التقوّس في الأحزمة الجافة (dry-band arcing)، لذا قد يتطلب جهد الخط نفسه أغلفة مختلفة في مناطق مختلفة.

الفكرة 4: الملحقات والاهتزاز جزء من التصميم

تُثبَّت كابلات ADSS بمشابك نهاية (شدّ) (dead-end) ومشابك تعليق (suspension clamps)، عادةً مع قضبان مسبقة التشكيل (preformed rods). ولأن الكابل خفيف ومشدود بقوة وتخميده الذاتي ضعيف، قد يكون الاهتزاز الإيولي (aeolian vibration) كبيراً في البحور الطويلة، وغالباً ما تُركَّب مخمّدات (dampers) قرب نقاط التثبيت.

مشكلة متكررة في المناقصات: يورّد الملحقات طرف آخر، وتكون قد اختيرت لقطر مختلف. يجب تحديد القطر الخارجي للكابل وصلابة الغلاف والملحقات معاً.

IEC 60794-4-20 مقابل TEC 85190: كيف يقارنان؟

الخلاصة العملية: التصميم الذي يستوفي إحداهما لا يكون مطابقاً للأخرى تلقائياً. يتيح IEC 60794-4-20 مجالاً أوسع للتحسين، لكنه يترك أموراً أكثر للاتفاق مع كل عميل. أما متطلبات TEC فتقلّل الغموض، ما يسهّل مقارنة العروض — ويترك مجالاً أضيق للتميّز في التصميم.

ما الذي تتوقعه عادةً المناقصات الهندية وفق TEC 85190

يحلّ Release 3 محلّ متطلبات TEC السابقة لكابلات ADSS الممتدة على مسارات خطوط الكهرباء (Release 2، الصادر عام 2017 ضمن ترقيم GR). وقد قام نهج TEC على تعريف متغيرات للكابل — على سبيل المثال حسب نوع منع تسرّب الماء في القلب وأحمال البيئة — وعلى ترك المشتري يختار من خيارات طلب محددة بدلاً من تحديد كل شيء من الصفر.

عند تقديم العرض، توقّع أن تؤكّد ما يلي:

• المتغيّر — منع تسرّب الماء في القلب (مملوء بالجل أو جاف) وظروف التحميل؛
• عدد الألياف وطول البكرة من الخيارات المحددة؛
• عمر خدمة أدنى طويل تدعمه حسابات المصنّع نفسه؛
• متطلبات الوسم وترميز الألوان والبكرات؛
• مسار الاعتماد والشهادات الذي يطلبه المشتري.

اعمل دائماً بنص الإصدار الحالي؛ فالتفاصيل تتغيّر بين الإصدارات.

قائمة تحقق لمناقصات كابلات ADSS

1. أطوال البحور والترخيم أو الخلوص الأرضي المطلوب.
2. أحمال الطقس: أقصى رياح، الجليد، نطاق درجات الحرارة.
3. جهد الخط وهندسة البرج وموضع التركيب — فهي التي تحدد الغلاف.
4. عدد الألياف ونوعها وعدد الأنابيب وترميز الألوان.
5. منع تسرّب الماء في القلب: مملوء بالجل أو جاف.
6. الملحقات: من يورّدها، ولأي قطر.
7. الوثيقة الحاكمة: IEC 60794-4-20 أو TEC 85190 أو IEEE 1222 أو المواصفة الخاصة بشركة الكهرباء.
8. أدلة اختبارات النوع (type tests)، وهل تغطي فئة البحر المعروضة.

تصميم ADSS في CablePLM

تضم مكتبة معايير الألياف في CablePLM كلاً من IEC 60794-4-20 وTEC 85190:2022 (Release 3). وكلٌّ منهما طريقة حساب ذات إصدارات: يُولَّد البناء — من الألياف والأنابيب الفضفاضة إلى عنصر التقوية والغلاف — وقائمة المواد وورقة البيانات من التصميم، مع تمييز كل قيمة على أنها بيانات من المعيار أو تقدير. وتبقى متغيرات فئات البحر مرتبطة بتصميم أساسي واحد، فيصل أي تغيير في المواد إلى كل المتغيرات.

تتتبّع إضافة Qualification & Quality فئات البحر التي تغطيها اختبارات النوع لديك بالفعل، ويستخرج AI Tender Agent البحور وبيانات الطقس ومتطلبات الغلاف من وثائق المناقصة — مع إرفاق مصدر كل متطلب.

تصنّع كابلات ADSS للهند أو للمناقصات الدولية؟ احجز عرضاً توضيحياً وسنعرض لك CablePLM على تشكيلة منتجاتك.