Волоконно-оптические кабели для подвески на воздушных ЛЭП

В последние 10—15 лет в мировой практике начали широко использоваться волоконно-оптические кабели связи, которые по сравнению с традиционными медными имеют ряд преимуществ:

1. возможность передачи огромного потока информации;

2. высокая защищённость от внешних электромагнитных помех;

3. экономия меди и других материалов, так как один волоконно-оптический кабель заменяет несколько медных;

4. малое ослабление передаваемого сигнала и независимость его от частоты в широком диапазоне частот.

Наиболее широко применяемое в кабелях одномодовое оптическое волокно (волокно, по которому может распространяться только один тип электромагнитной волны) имеет сердечник диаметром 6—10 мкм, по которому в виде луча и распространяется сигнал. Оболочка (наружный диаметр обычно 125 мкм) лишь создаёт лучшие условия отражения на границе сердечник—оболочка и защищает от излучения энергии (потерь) в окружающее пространство. Если при передаче информации по электрическим кабелям связи необходимо устанавливать усилители через несколько километров, то при передаче сигнала по волоконно-оптическим кабелям расстояние между усилителями составляет 120 км и более. Идея использования подвесных волоконно-оптических кабелей в ЛЭП возникла в связи с тем, что ЛЭП уже существуют, их характеристики и возможности хорошо изучены, они обладают высокой надёжностью. Прокладка же отдельно волоконно-оптических кабелей обходится значительно дороже, в ряде случаев вообще невозможна, например, в горных районах или других труднодоступных местах. Современные подвесные волоконно-оптические кабели в основном разделяются на следующие типы.

а) встроенные в грозозащитный трос (в России принята аббревиатура ОКГТ, за рубежом OPGW). Конструкции таких кабелей показаны на рис. 10.12. В мировой практике 80—90 % всех подвесных волоконно-оптических кабелей, совмещаемых с ЛЭП, встраиваются в грозозащитный трос. В центре троса располагается модуль, внутри которого и находятся оптические волокна. Как правило, модуль представляет собой пластмассовую или металлическую трубку. Центральный элемент может быть многомодульным, т.е. несколько модулей скручиваются вместе, образуя повив, обычно вокруг силового элемента. Во всех таких кабелях поверх трубки с оптическими волокнами расположены один или два повива металлических проволок, образующих трос. Проволоки могут быть стальные; стальные, плакированные алюминием; из алюминиевого сплава; алюминиевые. В двухповивном тросе внешний повив состоит из проволок повышенной электропроводности, а внутренний — из проволок с высокой механической прочностью. Проволоки внутреннего повива, обеспечивающие механическую прочность троса, защищены от воздействия при ударах молнии. Во внешнем повиве температура проволок в этом случае повышается, но внутренний повив не испытывает этих воздействий и как бы экранирует от нагрева оптические модули. В одноповивном тросе сочетаются оба типа проволок;

Рис. 10.12. Кабели OPGW различного конструктивного исполнения:

1 – оптическое волокно; 2 – оптический модуль; 3 – центральный силовой элемент (стеклопластик); 4 – гидрофобный компаунд; 5 – скрепляющая лента; 6 – алюминиевый профилированный сердечник; 7 – алюминиевая трубка; 8 – трубка из нержавеющей стали; 9 – стальная проволока, плакированная алюминием; 10 – алюминиевая проволока

б) самонесущие с тросом или периферийным несущим элементом. Одна из конструкций таких самонесущих кабелей — это так называемый кабель восьмерочного типа, когда в поперечном сечении форма кабеля образует цифру «8», а сердечник кабеля и стальной несущий трос заключены в общую полиэтиленовую оболочку. Оптическая часть кабеля фактически удерживается за счёт силового элемента, в качестве которого используются пруток из стеклопластика и высокопрочные нити из ароматического полиамида (типа кевлар). Эти кабели крепятся с помощью спиральных зажимов, которые представляют собой проволочные спирали, навиваемые на кабель;

в) навиваемые на фазный провод либо на грозозащитный трос (навивные). В качестве модификации таких кабелей можно рассматривать волоконно-оптические кабели, прикрепляемые к грозозащитному тросу путём обмотки лентой или посредством специальных бандажей. Это наименее распространённый волоконно-оптический кабель, хотя внешне наиболее простой. Основная проблема таких кабелей — взаимное влияние кабеля и троса (или провода), на который он навивается, при нагреве. Нагрев при коротких замыканиях может быть весьма значительным (200°С и более), и за счёт разности коэффициентов температурного расширения натяжение кабеля будет ослабевать. Есть и некоторые другие проблемы (гололёд, воздействие вибраций и т.п.). В целом совершенно очевидно, что использование волоконно-оптических кабелей в энергосистемах будет расширяться, как это сделано и делается за рубежом.