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 -60⁰С…+70⁰С.

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-гофрированную 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
сечение стальной части кабеля, мм2	56,27
сечение алюминиевой части кабеля, мм2	43,26
минимальная разрывная нагрузка, кг
максимально допустимая растягивающая нагрузка, кг
среднеэксплуатационная нагрузка, кг
модуль упругости (начальный), кг/мм2
модуль упругости (конечный), кг/мм2
сопротивление постоянному току при 200, Ом/км	0,47
допустимый ток КЗ в 1 с, кА	9,0
термическая стойкость к КЗ, кА2∙с
коэффициент линейного термического расширения, 1/0С	1,6х10-5
минимальный радиус изгиба, мм

Рис. 2.11. Конструкция ОК марки ОКГТ производства ЗАО «СОКК»: 1 – оптическое волокно; 2 – гидрофобный компаунд; 3 - центральная полимерная или стальная трубка; 4 – проволоки стальные оцинкованные; 5 – алюминиевая оболочка; 6 – проволоки из алюминиевого сплава; 7- проволоки стальные с алюминиевым покрытием