Подвесные оптические кабели

Подвесные ОК достаточно широко используются на ВСС России как по линии Министерства информационных технологий и связи, так и в других Министерствах и ведомствах. Например, на опорах железных дорог России (ОАО «ТрансТелеком») подвешены десятки тысяч кило­метров магистральных оптических кабелей.

Наиболее широко используются конструкции ОК:

-для подвески на опорах ЛЭП;

-для подвески на опорах контактной сети центральной блокировки железных дорог, а также на опорах городского электрохозяйства.

Для подвески на опорах ЛЭП напряжением 110 кВ и выше в России в основном используются ОК, встроенные в грозозащитный трос [35]. Такие кабели наиболее целесообразно обозначать (маркировать): ОКГТ - оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос. Эф­фективность подвески ОК на ЛЭП определяется следующими факто­рами:

Наличием в разветвительной сети высоковольтных линий электро­передачи и, следовательно, возможностью не строить самостоятель­ную линию связи, а подвешивать кабель к уже существующим, меха­нически прочным опорам;

-совмещением ОК с обязательным на ЛЭП грозозащитным тросом, который одновременно служит силовым несущим элементом кабеля связи и экранирует его от внешних электромагнитных влияний.

Кабели в грозотросе можно классифицировать по ряду признаков, определяемых, в основном, конструкцией сердечника. Кабели бывают как с пластмассовыми, так и с металлическим модулями. Модуль - это

самостоятельный конструктивный элемент кабеля, содержащий одно или несколько оптических волокон.

В ОКГТ используются, как правило, так называемые свободные трубчатые модули - пластмассовые или металлические трубки, в ко­торых ОВ располагается свободно с небольшой избыточной длиной по отношению к длине кабеля. Делается это для того, чтобы волокна не испытывали деформации при воздействии на кабель растягиваю­щего усилия.

Кабели бывают одномодульные и многомодульные. В центре одномодульного кабеля находится трубка относительно большого диа­метра, в которой помещаются все ОВ. В многомодульном кабеле не­сколько модулей скручиваются вместе, образуя повив, чаще всего, вокруг центрального силового элемента. Возможна скрутка металли­ческих трубок и без центрального элемента.

Герметичные металлические трубки защищают волокна от проник­новения извне влаги и свободного водорода и обладают высоким со­противлением раздавливанию.

Через пластмассовые трубки возможна диффузия паров воды и свободного водорода, выделяющегося некоторыми защитными мате­риалами. Водород и образованные им гидроксильные группы ОН мо­гут проникать в кварцевое волокно, что приводит к повышению коэф­фициента затухания. Поэтому пластмассовые трубки модулей обяза­тельно заполняются гидрофобным компаундом, защищающим волок­на не только от влаги и от вибрации.

Центральный силовой элемент в многомодульных кабелях может быть либо диэлектрический: стеклопластиковый круглый стержень -кордель, либо металлический: стальная круглая проволока, плакиро­ванная алюминием (алюминированная); профилированный алюми­ниевый (или из сплава) стержень с пазами.

Оптический сердечник в ряде конструкций заключается в трубку -полимерную или металлическую (алюминиевую, из алюминиевого сплава, из нержавеющей стали). Во всех кабелях поверх поясной трубки располагается один или два повива металлических проволок, образующих грозозащитный трос. Проволоки могут быть стальные; алюминиевые; стальные, плакированные алюминием, и алдреевые -из сплава алюминия с магнием, кремнием и железом. Выбор вида проволок зависит от эксплуатационных требований физико-механическим параметрам троса.

В двухповивном тросе внешний повив состоит из проволок повы­шенной электропроводности (алдрей, алюминий), а внутренний - из проволок высокой механической прочности (сталь, плакированная сталь), таким образом, проволоки, обеспечивающие механическую прочность троса и, следовательно, кабеля, защищены от воздействия ударов молнии. Короткие замыкания в высоковольтных ЛЭП приводят к высокой плотности тока в тросе и сопровождаются повышением тем­пературы внешних алдреевых или алюминиевых проволок, чего не

испытывают стальные проволоки внутреннего повива, защищая тем самым от нагрева оптические модули. В одноповивном тросе сочета­ются оба типа проволок.

Кабели ОКГТ способны выдерживать очень высокие механические и электрические нагрузки, имеют длительный срок службы, обеспечи­вают оптимальную механическую защиту ОВ (например, от пулевых повреждений) и оптимальную молниезащиту, так как стальная прово­лока, обеспечивающая механическую прочность во внутреннем слое, хорошо защищена. Для них характерны малые изменения температу­ры ОВ в условиях короткого замыкания благодаря тепловой изоляции, обеспечиваемой внутренним стальным слоем брони, и минимальный крутящий момент при монтаже и эксплуатации. Рабочая температура ОКГТ лежит в пределах -60°С...+70°С.

Высокие электрические и механические характеристики обеспечи­ваются запатентованной отечественной конструкцией кабеля ОКГТ [41] в которой оптический сердечник размещается в металлической оболочке, поверх которой накладывается броня (рис.2.10).

Рис. 2.10. Грозозащитный трос с оптическими волокнами

Внешняя поверхность металлической оболочки имеет продольно-гофрированной структуру, броня выполнена из повива круглых прово­лок с разными механической прочностью и проводимостью. За счет этого увеличивается теплообмен без уменьшения механической проч­ности и увеличивается эксплуатационная надежность.

Гофрировка на внешней поверхности металлической оболочки и повив проволок на внешней поверхности металлической оболочки улучшают теплообмен между металлической оболочкой и внешней средой и круглыми проволоками и внешней средой.

За счет хорошего теплообмена с внешней средой и протекания по­ловины тока по проволокам брони с высокой проводимостью металли­ческая оболочка не перегревается и диэлектрические элементы не оплавляются. Проволоки брони обеспечивают высокую механическую

прочность и могут иметь различный диаметр и форму поперечного сечения для получения необходимого эффекта по сохранению меха­нической прочности и получению высокой проводимости.

ОК, встроенные в грозозащитной трос выпускаются многими зару­бежными фирмами. Конструкции таких ОК некоторых зарубежных фирм рассмотрены в [35].

ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» разработала и предлагает ОК, встроенный в грозозащитный трос марки ОКГТ (рис.2.11).

Основные технические характеристики этого кабеля:

количество ОВ, шт до 48

номинальный внешний диаметр кабеля, мм 13,2

масса кабеля, кг/км 590

сечение стальной части кабеля, мм2 56,27

сечение алюминиевой части кабеля, мм2 43,26

минимальная разрывная нагрузка, кг 7600

максимально допустимая растягивающая нагрузка, кг 4500

среднеэксплуатационная нагрузка, кг 1900

модуль упругости (начальный), кг/мм2 11735

модуль упругости (конечный), кг/мм2 14130

сопротивление постоянному току при 20°, Ом/км 0,47

допустимый ток КЗ в 1 с, кА 9,0

термическая стойкость к КЗ, кА2с 81
коэффициент линейного термического расширения, 1 /°С 1,6x10"5

минимальный радиус изгиба, мм 260

Параметрами ОК уточняются для каждого конкретного проекта ВОЛП. В зависимости от числа оптических волокон кабели могут иметь сердечник одномодульной и многомодульной конструкции.

Наиболее узким местом внедрения волоконно-оптической техники является сельская местная связь. Масштабная информатизация в глубинке сдерживается относительно высокой стоимостью строитель­ства линейно-кабельных сооружений связи по традиционной техноло­гии. При этом в России намечается большая работа по реконструкции воздушных ЛЭП напряжением до 10 кВ путем подвески самонесущих изолированных проводов (СИП-3) взамен устаревших самонесущих изолированных фазных проводов. Срочной замены требуют более 700 тыс. км распределительных, находящихся в эксплуатации. В связи с этим ОАО «Севкабель» и ЗАО «Севкабель-оптик» (г. Санкт-Петербург) разработали, испытали и представили на рынок новый для ЛЭП на­пряжением ниже 10 кВ комбинированный кабель-провод, одновремен­но выполняющий функции фазного провода и ОК [41]. Кабель-провод с числом ОВ до 48 спроектирован на базе СИП-3, выпускаемых серий­но ОАО «Севкабель» и самонесущих ОК, которые производит ЗАО «Севкабель-оптик» (рис.2.12).

го пункта оптическое волокно, а значит и современные цифровые тех­нологии передачи информации.

Применение комбинированного кабеля для создания гибридных се­тей электроснабжения и связи позволит значительно сократить сум­марные затраты на проектирование, строительство и эксплуатации линий. За счет этого появляется реальная возможность решить важ­ную социальную задачу - довести практически до каждого населенного пункта оптическое волокно, а значит и современные цифровые технологии передачи информации.

Кроме использования в распределительных сетях электроснабже­ния, разработанный кабель можно применить в нефтяной и газовой отрасли, где вдоль магистральных нефтепровода или газопровода сооружаются корпоративные воздушная линия электропередачи и ка­бельная линия связи.

К описанной конструкции (рис.2.12) следует добавить, что для про­ектирования, строительства и эксплуатации разработана необходимая документация.

Для подвески ОК на опорах контактной сети электрифицированных железных дорог и городского электрохозяйства многими отечествен­ными предприятиями выпускаются как самонесущие диэлектрические, не имеющие в конструкции металлические элементы, ОК (ЗАО «СОКК», ЗАО «Севкабель-оптик», ЗАО «ОКС-01», ЗАО «ОФС-Связьстрой-1, ВОКК», ЗАО «Москабель-Фуджикура» и др.), так и ОК с встроенным несущим тросом (ЗАО «ОФС-Связстрой-1, ВОКК», ЗАО «Москабель-Фуджикура» и др.).

Конструкции самонесущих подвесных ОК заводами-изготовителями предусматривают различные статические растягивающие нагрузки. Например, ЗАО «СОКК» изготавливает подвесные ОК с допустимыми растягивающими нагрузками 7,5; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 и 30,0 кН. При этом по требованиям конкретного проекта, в зависимости от значений длин пролетов, стрел провесов и условий эксплуатации может быть выполнен расчет конструкции ОК практически на любые допустимые растягивающие усилия.

На рисунке 2.13 представлена конструкция самонесущего подвес­ного ОК производства ЗАО «СОКК» марки ОКЛЖ.

На рисунке 2.14 показана конструкция подвесного ОК с встроенным тросом (силовым элементом, вынесенным из оптического сердечника) марки ОКТ производства ООО «Сарансккабель-оптика».

Рис. 2.13. Конструкция ОК марки ОКЛЖ производства ЗАО «СОКК»: 1 - оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оп­тические модули), заполненных гидрофобным компаундом; 2 - цен­тральный силовой элемент, представляющий из стеклопластикового прутка; 3 - кордели - сплошные полиэтиленовые стержни - для устой­чивости конструкции; 4 - поясная изоляция в виде лавсановой ленты; 5 - гидрофобный компаунд; 6 - внутренняя оболочка выполнена из ком­позиции полиэтилена; 7 - силовые элементы в виде слоя арамидных нитей; 8 - наружная оболочка выполнена из композиции полиэтилена средней или высокой плотности

Рис 2 14 Конструкция подвесного ОК марки ОКТ производства ООО «Сарансккабель-оптика»: 1 - стальной трос или стеклопластико-вый стержень; 2 - скрепляющая лента; 3 - гидрофобный компаунд; 4 -полимерная трубка; 5 - стеклопластиковый силовой элемент, ъ - оп­тическое волокно; 7 - гидрофобный компаунд; 8 - полиэтиленовая оболочка