اختيار تقوية الكابلات الضوئية المعدنية وغير المعدنية ومقارنة مزاياها

1. سلك فولاذي
لضمان قدرة الكابل على تحمل الشد المحوري الكافي أثناء مدّه وتطبيقه، يجب أن يحتوي على عناصر قادرة على تحمل الأحمال، سواءً كانت معدنية أو غير معدنية. يُستخدم سلك فولاذي عالي المقاومة كجزء مُقوٍّ، مما يمنح الكابل مقاومة ممتازة للضغط الجانبي والصدمات. كما يُستخدم السلك الفولاذي أيضًا في الكابل بين الغلاف الداخلي والخارجي للتدريع. ويمكن تصنيف الأسلاك الفولاذية، وفقًا لمحتواها من الكربون، إلى أسلاك فولاذية عالية الكربون وأسلاك فولاذية منخفضة الكربون.
(1) سلك فولاذي عالي الكربون
يجب أن يفي سلك الفولاذ عالي الكربون بالمتطلبات الفنية للفولاذ الكربوني عالي الجودة GB699، حيث تبلغ نسبة الكبريت والفوسفور حوالي 0.03%. ويمكن تقسيمه، وفقًا للمعالجة السطحية المختلفة، إلى سلك فولاذي مجلفن وسلك فولاذي مُفسفت. يتطلب السلك المجلفن أن تكون طبقة الزنك متجانسة وناعمة وملتصقة بإحكام، وأن يكون سطح السلك نظيفًا وخاليًا من الزيوت والماء والبقع. أما السلك المُفسفت، فيجب أن تكون طبقة الفسفتة فيه متجانسة ولامعة، وأن يكون سطح السلك خاليًا من الزيوت والماء وبقع الصدأ والكدمات. ونظرًا لانخفاض كمية الهيدروجين المنبعثة، فإن استخدام السلك المُفسفت أكثر شيوعًا في الوقت الحالي.
(2) سلك فولاذي منخفض الكربون
يستخدم سلك الفولاذ منخفض الكربون بشكل عام في الكابلات المدرعة، ويجب أن يكون سطح سلك الفولاذ مطليًا بطبقة زنك موحدة ومستمرة، ويجب ألا تحتوي طبقة الزنك على تشققات أو علامات، وبعد اختبار اللف، يجب ألا يكون هناك أي تشقق أو تقشر أو سقوط يمكن مسحه بالأصابع المكشوفة.

2. سلك فولاذي
مع تطور الكابلات الضوئية وزيادة عدد أسلاكها، يزداد وزنها، وبالتالي يزداد الشد الذي يجب أن يتحمله نظام التقوية. ولتحسين قدرة الكابل الضوئي على تحمل الأحمال ومقاومة الإجهاد المحوري الذي قد يتولد أثناء مدّه واستخدامه، يُعدّ استخدام الأسلاك الفولاذية كجزء تقوية هو الأنسب، لما تتمتع به من مرونة. تتكون الأسلاك الفولاذية من عدة أسلاك فولاذية مجدولة، ويمكن تقسيمها حسب المقطع العرضي إلى ثلاثة أنواع: 1×3، 1×7، 1×19. يُستخدم عادةً نظام تقوية الكابلات من نوع 1×7، وتُصنّف هذه الأسلاك حسب قوة الشد الاسمية إلى خمس فئات: 175، 1270، 1370، 1470، و1570 ميجا باسكال، ويجب أن يكون معامل المرونة للسلك الفولاذي أكبر من 180 جيجا باسكال. يجب أن يفي الفولاذ المستخدم في أسلاك الفولاذ بمتطلبات المواصفة القياسية GB699 "الشروط الفنية لهياكل الفولاذ الكربوني عالية الجودة"، وأن يكون سطح سلك الفولاذ المجلفن المستخدم في أسلاك الفولاذ مطليًا بطبقة متجانسة ومتصلة من الزنك، دون وجود أي بقع أو شقوق أو مناطق غير مطلية بالزنك. كما يجب أن يكون قطر سلك الفولاذ ومسافة لفه متجانسين، وألا يكون مرتخيًا بعد القطع، وأن تكون أسلاك الفولاذ في أسلاك الفولاذ متماسكة بإحكام، دون تقاطع أو كسر أو انحناء.

3.الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك
FRP هو اختصار للحرف الأول من عبارة "البلاستيك المقوى بالألياف" الإنجليزية، وهو مادة غير معدنية ذات سطح أملس وقطر خارجي منتظم، تُصنع بتغطية سطح عدة خيوط من الألياف الزجاجية براتنج معالج بالضوء، وتؤدي دورًا في تقوية الكابلات الضوئية. ونظرًا لكونها مادة غير معدنية، تتميز FRP بالمزايا التالية مقارنةً بالتقوية المعدنية: (1) المواد غير المعدنية غير حساسة للصدمات الكهربائية، مما يجعل الكابلات الضوئية مناسبة للمناطق المعرضة للصواعق؛ (2) لا تتفاعل FRP كيميائيًا كهربائيًا مع الرطوبة، ولا تُنتج غازات ضارة أو عناصر أخرى، مما يجعلها مناسبة للمناطق ذات المناخ الممطر والحار والرطب؛ (3) لا تُولد تيارًا حثيًا، ويمكن تركيبها على خطوط الجهد العالي؛ (4) تتميز FRP بخفة وزنها، مما يُقلل بشكل كبير من وزن الكابل. يجب أن يكون سطح FRP أملسًا، وأن تكون عدم استدارته طفيفة، وأن يكون قطره منتظمًا، وأن يخلو من أي وصلات في الطول القياسي للقرص.

4. الأراميد
الأراميد (ألياف بولي بنزويل أميد) نوع من الألياف الخاصة ذات قوة ومتانة عاليتين. يُصنع من حمض بارا-أمينوبنزويك كمونومر، بوجود عامل حفاز، في نظام NMP-LiCl، عن طريق بلمرة التكثيف المحلولية، ثم بالغزل الرطب والمعالجة الحرارية تحت شد عالٍ. حاليًا، تُستخدم بشكل رئيسي منتجات طراز KEVLAR49 من إنتاج شركة DuPont في الولايات المتحدة، ومنتجات طراز Twaron من إنتاج شركة Akzonobel في هولندا. نظرًا لمقاومته الممتازة لدرجات الحرارة العالية ومقاومته للأكسدة الحرارية، يُستخدم في تصنيع تقوية كابلات الألياف الضوئية ذاتية الدعم (ADSS).

5. خيوط الألياف الزجاجية
خيوط الألياف الزجاجية مادة غير معدنية شائعة الاستخدام في تقوية الكابلات الضوئية، وهي مصنوعة من عدة خيوط من الألياف الزجاجية. تتميز هذه الخيوط بعزل ممتاز ومقاومة عالية للتآكل، فضلاً عن قوة شد عالية وليونة منخفضة، مما يجعلها مثالية للتقوية غير المعدنية في الكابلات الضوئية. بالمقارنة مع المواد المعدنية، فإن خيوط الألياف الزجاجية أخف وزنًا ولا تولد تيارًا مستحثًا، لذا فهي مناسبة بشكل خاص لخطوط الجهد العالي وتطبيقات الكابلات الضوئية في البيئات الرطبة. إضافةً إلى ذلك، تُظهر خيوط الألياف الزجاجية مقاومة جيدة للتآكل والظروف الجوية أثناء الاستخدام، مما يضمن استقرار الكابل على المدى الطويل في مختلف البيئات.