Технологии подвески ВОК при строительстве ВОЛП

Требования к сооружениям и технологиям подвески ОК на несущих тросах по столбам и стоечным опорам на крышах зданий, а такжексамонесущим кабелям не отличаются от требований для электрических кабелей связи.

Реализация строительства ВОЛС с подвеской ВОК на различного типа опоры может быть выполнена по нескольким технологиям, которые имеют свои преимущества и недостатки (СО 153-34.48.519-2002.Правила проектирования, строительства и эксплуатацииволоконно-оптическихлиний связи на воздушных линиях электропередачи напряжением0,4–35кВ).

Основными технологиями подвески ВОК являются:

 подвеска ВОК типа 8-ки

 подвеска самонесущих ВОК на различных опорах ЛЭП;

 подвеска ОК без несущих силовых элементов, с креплением ихксуществующим несущим элементам (тросам, проводам и др.);

 размещение сердечника ВОК внутри грозозащитного троса, устанавливаемого на магистральных ЛЭП;

 навивная технология и подвеска ВОК с креплением его к существующим несущим элементам (тросам, проводам и др.) линий электропередач.

Во всех случаях условия подвески должны быть такими, чтобы несущие конструкции были способны воспринимать все действующие дополнительные нагрузки от подвешиваемого кабеля, а его расположение не препятствовало нормальному техническому обслуживанию линии, на которой он подвешивается. Широко используется подвеска ОК на опорах линий электропередач различного напряжения, опорах контактной сети и автоблокировки железнодорожного транспорта, а также опорах осветительной сети, опорах силовых сетей наземного электрического транспорта и других опорах. На рис. 1 приведены опоры, которые могут быть использованы для строительства воздушных ВОЛС.

Особенно перспективно применение ВОЛС, подвешиваемых на опорах воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого напряжения (ВОЛС-ВЛ),имеющих наивысшую надежность по сравнению с другими видами ВОЛС.

а)

б)

в)

г)

Рис. 1. Опоры, которые могут быть использованы для строительства воздушных ВОЛС:

 

 

 опоры линий электропередачи с напряжением от 35 кВ и выше;

 опоры воздушных линий связи (если они в нормальном состоянии или новые);

 опоры распределительных ЛЭП до 10 кВ;

 опоры контактных сетей ЭЖДВОЛС-ВЛобладают целым рядом неоспоримых преимуществ перед прокладкой в грунт, которые заключаются в следующем:

o отсутствие необходимости отвода земель под трассу и, как следствие, – необходимости копать землю;

o снижение стоимости строительно-монтажныхработ в два и более раз;

o существенное сокращение сроков строительства, поскольку сооружение ВОЛС способом подвески ВОК проще и технологичнее, чем прокладка в грунт;

o уменьшение числа механических повреждений по сравнению с ВОК, проложенными в грунте или в канализации.

 

Выбор метода подвески определяется спецификой выполнения работ, которая зависит от назначения ВОЛС, климатических условий региона, рельефа местности, наличия пересечений, профиля трассы ЛЭП, типа опор или тросов.

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

1. Подвеска ВОК типа 8-ки

Самый простой способ, который с успехом применялся и при строительстве металлических линий связи простейших вариантов – подвеска ВОК типа 8-ки.

Рис. 2. Конструкция ВОК типа 8-ки.

Рис. 3 Подвеска ВОК типа 8-ки

1- Оптическое волокно;

2, 4 — Гидрофобные заполнители;

3 — Центральный силовой элемент;

5 — Внешняя оболочка;

6 — Внешний силовой элемент: стальной или диэлектрический трос

 

Подвеска осуществляется с использованием консоли, закрепленной на опоре, и кабельного зажима, свободно одеваемого на крюк консоли(рис. 3).

К недостаткам этого способа следует отнести:

 высокую парусность ВОЛС, что приводит к сильной вибрации,

 врезультате происходит отрыв троса от сердечника ВОК;

 обледенение кабеля в зимний период и обрыв линии;

 невозможность подвески кабеля с металлическим тросом в условиях высоких напряженностей электрического поля (особенно, переменного) в связи с протеканием по тросу достаточно мощных наведенных вихревых токов;

 воздействие солнечной радиации и прочих атмосферных факторов, приводящих к коррозии внешней влагозащитной оболочки ВОК.

Все это приводит к тому, что срок службы подобного типа линий не превышает 17–18лет. Однако здесь используется самый дешевый кабель (в районе1800–2400$/км) и скорость строительства высока: до5–6кмвсмену.

 

2. ВОК в грозозащитном тросе

При подвеске ОК на опорах линий электропередач используется технология, когда сердечник оптического кабеля встраивается в грозозащитный трос. Такой трос подвешивается обычно при замене демонтируемого грозозащитного троса, либо при новом строительстве ЛЭП. Один из самых дорогих вариантов строительства ВОЛС (рис4).

Рисунок 4 Варианты конструкции кабеля и механизмов для прокладки.

 

Сам кабель очень дорогой, так как содержит достаточно много упрочняющих элементов. Его стоимость лежит в пределах 5000–7000$/км.

Кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередач от 35 кВ и выше.

Следует отметить, что в условиях России требования к ВОК, встроенным в грозотрос, отличаются рядом особенностей. Эти особенности заключаются прежде всего в том, что климатические условия требуют обеспечения рабочего диапазона температур от –60°С до +70° С. Это означает, что гидрофобные заполнители модулей и сердечника кабеля должны сохранять свои параметры в указанном диапазоне. Кроме того, температурные коэффициенты расширения элементов кабеля и грозотроса должны быть очень близкими друг к другу.

Основным преимуществом ВОЛС, реализованной по этой технологии, является высокая надежность линии связи, которая обусловлена мощными несущими элементами ЛЭП, рассчитанными на срок службы до 50 лет. Высокая надежность ВОЛС, реализованных на базе грозозащитного троса, объясняется тем, что несущие конструкции ЛЭП рассчитаны на длительный срок службы (до 50 лет) и выдерживают внешние разрушающие нагрузки, вплоть до ураганных. Кроме того, вряд ли возможны механические повреждения ВОЛС, которая расположена на высоте 10-этажногодома в очень прочной металлической оболочке. Этим объясняется их строительство в труднодоступных регионах, которых в нашей стране предостаточно.

 

3. Подвеска самонесущего ВОК на ЛЭП

Этот способ строительства нашел наиболее широкое применение на ведомственных сетях, таких как ЭЖД, «Газпром», «Энергосистем» и других ведомств. Обусловлено это тем, что сам способ строительства достаточно прост, а данные компании являются собственниками различного вида опор

Для строительства ВОЛС методом подвески на опорах высоковольтных ЛЭП и железнодорожного транспорта используется диэлектрический самонесущий ОК при условии, что его несущая способность достаточна, а расположение самого ОК не препятствует нормальному техническому обслуживанию линии, на которой он подвешивается.

Указанный способ строительства используется в основном там, где длина пролетов невелика. Это контактные сети ЭЖД (Lпрол. ≈ 70 м), распределительные сети ЛЭП (Lпрол. – 50÷70 м), опоры ВЛС (Lпрол. – 50÷70 м). Для строительства магистральных ВОЛС, где в основном большие пролеты, используются кабели с усиленными механическими характеристиками, параметры которых должны определяться расчетом на основе данных по климатическим характеристикам региона, где будет расположена проектируемая ВОЛС.

Все работы по подвеске ОК на опорах выполняются в соответствии с действующими правилами, нормами и техническими условиями, заложенными в проектах.

Способ подвески ВОК на ЛЭП сопряжен с определенными трудностями, связанными в первую очередь с тем, что ЛЭП постоянно находится под напряжением. Поэтому при подвеске кабеля необходимо получить от владельцев ЛЭП разрешение на выполнение работ, в том числе и на отключение напряжения. Кроме того персонал должен быть обучен и иметь соответствующую группу по электробезопасности. Наиболее эффективной в этом случае является совместная работа строительных организаций связи и представителей энергетики, по опорам ЛЭП которых осуществляется подвеска ВОК.

Ведение строительных работ по подвеске ОК осуществляется при температуре не ниже –10°С. Лишь в исключительных случаях допускается проведение работ при температуре ниже–10°С, при этом необходимо соблюдать все меры предосторожности.

При строительстве ВОЛС по ЛЭП в настоящее время успешно применяются как новейшие технологии проектных изысканий, позволяющие обследовать линию с целью определения возможности подвески на них ВОК, выбрать маршрут подвески кабеля и его конструкцию, так и новейшее технологическое оборудование, которое позволяет в срок и качественно выполнять строительно-монтажныеработы.

Проектирование и строительство ВОЛС по ЛЭП регламентируется следующими документами:

1. «Правила подвески и монтажа самонесущего волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки» (утв. МПС РФ 16.08.1999 NЦЭ/ЦИС-677).

2. «Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптическихлиний связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 0,4–35кВ.» СО153-34.48.519-2002.

Раскатка и подвеска ВОК на ЛЭП производится под тяжением с предварительной протяжкой троса-лидера(каната) по раскаточным роликам. До начала выполнения работ по раскатке и подвеске ВОК нужно установить необходимые механизмы – тормозная и натяжная машина, передвижная монтажная лаборатория, – ЛИОК и проч.

 

На всех опорах участка ЛЭП, где подвешиваются ОК, монтируются узлы крепления кабеля, рядом подвешиваются раскаточные ролики, по которым протягивается диэлектрический трос-лидер.Ролики должны соответствовать диаметру ОК. Для подвески самонесущего ОК широко применяются ролики двух типоразмеров: малые, с внешним диаметром 200 мм и внутренним – 138 мм, и большие, с внешним диаметром 676 мм и внутренним – 604 мм.

Рис. 5 Монтаж самонесущего ВОК

 

Раскаточные ролики должны иметь низкий коэффициент трения, обладать конструкцией, обеспечивающей легкую их установку. Они должны также обеспечить надежную защиту оптического кабеля от заклинивания в теле ролика и защиту от торможения ролика в случае касания

В качестве трос-лидера,применяемого при подвеске ОК, используют специальный диэлектрический канатик, имеющий высокую прочность, малый коэффициент растяжения и низкий коэффициент кручения. Стандартная длинатрос-лидерасоставляет 1 или 0,5 км, что позволяет при помощи специальных соединителей комплектовать его в сответствии со строительными длинами кабеля. При этом длинатрос-лидерадолжна на одну стандартную длину превышать строительную длину ВОК.

Трос-лидерразматывается с барабана лебедки и на каждой опоре пропускается через желобки каждого ролика.Трос-лидерпротягивается до тормозной машины, пропускается через нее и соединяется через вертлюг и кабельный чулок с концом ВОК на барабане, установленном на подъемнотормозном устройстве.

Протяжка троса-лидерас прикрепленным к нему ВОК производится лебедкой путем наматываниятроса-лидерана барабан лебедки. При этом в процессе протягивания кабеля выполняется визуальный контроль за стрелой провеса и отсутствием закручивания ВОК по трассе.

Скорость протяжки составляет в среднем порядка 1,8 км/ч. При подходе, во время протяжки стыка троса-лидераи ВОК к раскаточному ролику, скорость протяжки снижают до минимума. Раскатка заканчивается, когда ОК пройдет через раскаточный ролик на концевой опоре на расстояние, равное высоте подвеса ролика, плюс15–20м.

Работы по закреплению ВОК в расчетном положении производят не позднее, чем через 48 часов после его раскатки. В ходе этих работ выполняют:

 крепление ВОК на опорах натяжными зажимами;

 перекладывание ВОК с роликов в поддерживающие зажимы;

 укладка и закрепление на опорах технологических запасов длин ОК. Примеры крепления ОК в зависимости от типа опор и конструкции

Спуск ОК с опор ВЛ выполняется с целью обеспечения производства сварки оптических волокон и оптических измерений кабеля без подъема сварочной и измерительной техники. Спуски выполняются тем же кабелем, который монтируется на ВЛ. Кабель спуска крепится к телу опоры с помощью специальных конструкций с зажимами, высота расположения самой муфты должна быть не менее 5,0 м от земли.

 

4 Навивная технология строительства ВОЛС

Навивка сравнительно легкого и недорогого ОК без армирования силовыми элементами на фазовые провода ЛЭП является одним из оригинальных и дешевых способов строительства ВОЛС.

Навивная технология строительства ВОЛС – это альтернативный способ прокладки ОК в грозозащитном тросе. Но, в отличие от прокладки ОК в грозозащитном тросе, в этом случае нет необходимости замены грозозащитного троса и вывода ЛЭП из рабочего состояния.ОК равномерно, с помощью специальных механизмов наматывается с определенным шагом вокруг существующего грозозащитного троса или фазного провода специальной навивочной машиной.

Рисунок 6.Навивочная машина:

а) с базовым барабаном; б) с длиной кабеля, равной длине пролета;

в) водило кабеля – основной элемент

 

Это устройство использовалось для строительства навивных ВОЛС на территории Российской Федерации. Для повышения надежности ВОЛС в процессе эксплуатации было предложено следующее решение: до середины пролета кабель навивается в одну сторону, а затем – в противоположную. В середине пролета волоконно-оптическийкабель крепится специальным зажимом, который в случае обрыва несущего провода или троса освобождает кабель и тем самым позволяет избежать его обрыва.

Достоинства навивной технологии неоспоримы. Прежде всего, это возможность строить ВОЛС практически в любых условиях, как пересеченной местности (горы, тундра, тайга там, где построены ЛЭП), так и различных индустриальных преград (железные и автомобильные дороги, фидерные линии различного назначения, дома, огороды, овраги и проч.) без дополнительных приспособлений и помостов.

Навивка оптического кабеля на фазный провод практически исключает его обледенение, которое так же, как и вибрации на пролетах между опорами из-заветровых нагрузок, является основной причиной обрыва воздушных проводов. Достигается это благодаря разогреванию обвитой вокруг провода влагозащитной полиэтиленовой оболочки оптического кабеля под действием электромагнитного поля ЛЭП. Кроме того, увеличение турбулентности воздушных потоков, обтекающих систему «Оптический кабель – провод ЛЭП» на40–60% снижает уровень вибрации.

Рассматриваемая технология обеспечивает среднюю скорость навивки ОК до 5–6км в смену, позволяет проходить сложные и недоступные участки трассы.

Использование навивной технологии при строительстве ВОЛС позволяет несколько снизить затраты на волоконно-оптическийкабель за счет снижения роли силовых элементов, поскольку основную функцию – несущего элемента – выполняет в этом случае несущий трос. Однако следует учитывать, что несущий трос должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нагрузку барабана со строительной длиной кабеля и устройства для навивки, которые будут перемещаться по его длине в процессе инсталляции.