Лекции по Технической эксплуатации ВОЛС   

12. Навивная технология строительства ВОЛС

12.1 ВОЛС на воздушных линиях электропередачи

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) на основе ОК в настоящее время занимают ведущее место в системах связи различного назначения. Особенно перспективно применение ВОЛС, подвешиваемых на опорах воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого напряжения (ВОЛС-ВЛ), имеющих наивысшую надежность по сравнению с другими видами ВОЛС [3]. Кроме того ВОЛС-ВЛ обладают рядом конкурентных преимуществ по сравнению с традиционными способами строительства оптических кабельных линий связи. К ним можно отнести отсутствие необходимости отвода земли и согласования права на проход, уменьшение сроков введения линий в эксплуатацию, снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

В настоящее время известны несколько основных видов ОК-ВЛ, получивших наибольшее распространение, - это оптический кабель в грозозащитном тросе (ОКГТ), оптический кабель в фазном проводе (ОКФП), полностью диэлектрический оптический самонесущий кабель (ОКСН) и оптический навивной кабель (ОКН).

При выборе технологии строительства ВОЛС-ВЛ необходимо принимать во внимание следующие исходные данные:

- климатические условия,

- рабочее напряжение  ВЛ,

- рельеф местности, наличие пересечений,

- количество волокон,

- требования по выбору ОК, связанные со спецификой строительства/эксплуатации,

- срок службы, который для большинства выпускаемых в настоящее время кабелей составляет не менее 25 лет.

ОКГТ находят применение при строительстве магистральных (межзоновых и международных) ВОЛС и транспортных сетей различного масштаба. Особенно преимущества применения ОКГТ проявляются при строительстве новых ВЛ. Ввиду наивысшей надежности именно ОКГТ рекомендуется при строительстве не резервируемых магистральных линий связи.

Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ), является наиболее широко используемым решением для строительства ВОЛС-ВЛ. Доля ОКГТ составляет около 80% всех ВОЛС-ВЛ на вновь строящихся линиях и свыше 40% на реконструируемых.

Если ВЛ только создается и необходимо проложить новый грозотрос, либо если грозотрос нуждается в замене в ближайшие 5 лет, то наиболее рациональным и экономичным решением будет применение кабеля типа ОКГТ. Разумеется, в случае, если грозотрос не предусмотрен на ВЛ, то лучшим решением для строящейся линии можно считать применение кабеля типа ОКФП.

Основными преимуществами ОКСН являются относительно небольшой вес и возможность проведения подвески и монтажа ОК без отключения ВЛ. Как и в предыдущем случае, ОКСН находят применение при строительстве магистральных ВОЛС и транспортных магистралей цифровых первичных сетей (ЦПС), зонового (областного) уровня и корпоративных сетей на существующих ВЛ.

Оптические самонесущие диэлектрические (неметаллические) кабели (ОКСН) предназначены для монтажа на опорах действующих ВЛ с подвеской либо ниже фазных проводов , либо по оси опоры ВЛ – в точке «нулевого потенциала».

Опыт многих проектов в различных странах мира показал, что кабели типа ОКСН являются весьма привлекательной возможностью превращения ВЛ электропередачи в воздушную линию связи. Смысл их применения традиционными операторами связи заключается в том, что такое решение позволяет "разделить" собственность - кабель не является неотъемлемой частью ВЛ и подвешивается, как правило, ниже фазовых проводов. Это является преимуществом, так как многие традиционные операторы - поставщики услуг связи хотят иметь свой, отдельный от энергосистем, оптический кабель.

Также  важно иметь в виду, что, только используя специальную арматуру можно обеспечить надежную работу ОКСН. В качестве силовых элементов ОКСН обычно применяют арамидные нити и/или стеклопластик. Из-за возникающей индукции от подвешенных параллельно фазовых проводов применение металлических силовых элементов не рекомендуется.

Для кабеля ОКСН существует рекомендуемое ограничение по типу ВЛ. ОКСН не может применяться на ВЛ напряжением более 150 кВ, что обусловлено риском разрушения оболочки из-за наведенных соседними фазовыми проводами электрических зарядов и возрастающих токов. Применение технологии навивки ОК на фазных проводах ограничено напряжением примерно 175 кВ. Более высокое напряжение ВЛ может вызвать электромагнитную эрозию кабеля, хотя следует отметить, что при этом ОВ остаются неповрежденными.

Длинные пролеты ВЛ могут ограничить применение кабеля ОКСН, и даже ОКГТ, так как заложенный запас прочности может оказаться недостаточным в условиях предельных климатических нагрузок от гололеда и ветра. Другим важным фактором при подвеске ОКСН является высота его подвеса. Расстояние от ОКСН до земли должно быть не меньше определенного минимального, что может оказаться весьма важным при сложных рельефных особенностях местности, в местах пересечения ВЛ со сложными инженерными сооружениями, такими как магистральные дороги, железные дороги и т.п., и на речных переходах. Сложные особенности местности могут привести к дополнительным затратам и неэффективной подвеске ОКГТ и ОКСН из-за неопределенных размеров дополнительного оборудования и необходимости дополнительных сооружений.

Традиционно область применения ОКСН – ВЛ с относительно небольшими пролетами (до 200-300 м). Так на ВЛ напряжением 10, 35 и 110 кВ, при отсутствии грозозащитного троса на линиях, кабель ОКСН является практически единственным решением для ВОЛС-ВЛ. Однако в некоторых случаях ОКСН используют и на ВЛ с рабочим напряжением 220 кВ и выше с длиной пролетов 300-400м. Известное ограничение применения ОКСН на ВЛ класса напряжения выше 150 кВ связано с явлением так называемого сухого дугового разряда, возникающего после загрязнения оболочки ОКСН из-за наведенных потенциалов электромагнитного поля.

Теоретически можно разработать ОКСН для очень большой длины пролета ВЛ из-за его малой массы, однако, для пролетов длиной более 500м ОКСН выпускают редко, поскольку цена на кабель растет логарифмически с увеличением количества используемых арамидных нитей. Кабель типа ОКСН удобно подвешивать и осуществлять его стыковку. В настоящее время выпускаются и поставляются ОКСН, емкостью свыше 100 ОВ.

Преимуществами ОКН служат высокая надежность ВОЛС-ВЛ (особенно при навивке на фазные провода или новый грозотрос), значительно более низкая стоимость проектных и монтажных работ, высокая скорость подвески и монтажа, малые дополнительные нагрузки на ВЛ, высокая технологичность и возможность проведения подвески и монтажа ОК на грозотросе без отключения ВЛ. Применение ОКН оправдано и перспективно для строительства как магистральных ВОЛС (при необходимости быстрого ввода их в эксплуатацию) и транспортных магистралей ЦПС, так и сетей доступа к ЦПС. Для магистральных ВОЛС-ВЛ и ЦПС на ОКН рекомендуются кольцевые структуры.

На существующих ВЛ, находящихся в хорошем состоянии, применялись различные технологии по подсоединению ОК к несущим проводам линии: с помощью ленты, зажимов и навивки. Навивка, как показала практика, оказалась наиболее удачной из всех этих технологий по всем показателям, таким как надежность системы, низкая стоимость монтажа, малые затраты на эксплуатацию, продуктивная работа, и на сегодняшний день является наиболее жизнеспособной технологией присоединения ОК. Основная идея этой технологии состоит в том, чтобы использовать уже существующий грозозащитный трос или один из фазовых проводов в качестве несущего проводника, на который наматывается специальный ОК - ОКН. При этом ОКН может быть малогабаритным и иметь малую массу (около 40-50 кг/км), так как основная силовая нагрузка в этом случае приходится на несущий проводник. Для ОКН емкостью в 24 ОВ его диаметр составляет порядка 6 мм. Никаких работ по усилению несущей структуры не требуется, поскольку дополнительные нагрузки, привносимые ОКН, ничтожны. 

Монтаж ВОЛС-ВЛ с применением кабеля типа ОКН (как для ГТ, так и ФП) осуществляется с использованием специального оборудования, которое поставляет фирма-производитель ОКН (навивная машина с комплектом вспомогательного оборудования). Таким образом, компания изготовитель поставляет не только ОК, но и предоставляет технологию подвески и монтажа ОКН.

 Монтажное оборудование для подвески ОКН малогабаритное и позволяет обеспечить высокую скорость монтажа, беспрерывную работу, работать без снятия напряжения (для ОКН ГТ). Технология подвески ОКН является идеальным методом проведения монтажных работ при переходах ОК через водные преграды, городские кварталы и другие подобные объекты, а также в труднодоступной и горной местности. При этом не требуется возводить специальные сооружения при пересечении ВОЛС-ВЛ автомобильных или железных дорог. Применение метода подвески ОКН позволяет строить ВОЛС-ВЛ со средней скоростью прокладки примерно до 4 км кабеля за смену.

Навивная технология строительства ВОЛС, как одна из наиболее простых и дешевых, позволяет решить проблему реконструкции на более высоком техническом уровне. В этом случае затраты на строительство новой ВОЛС могут быть соизмеримы с проведением реконструкции на основе организации трактов ЦСП по существующему металлическому кабелю.

Для реализации этой технологии необходимо учитывать:

- достоинства как с точки зрения надежности ВОЛС, так и скорости строительства;

- возможные варианты реализации (на какие несущие элементы может быть навит волоконно-оптический кабель);

- определить требования к конструкции волоконно-оптического кабеля, механические усилия, которые он будет испытывать в процессе навивки;

- методы реализации при различных вариантах и особенностях трассы.



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.