Расчет механической прочности полностью диэлектрического самонесущего волоконно-оптического кабеля

2.1 Основные требования к подвеске ВОК на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки

 

Подвеска оптического кабеля (ОК) на опорах контактной сети и линий автоблокировки должна производится с учётом требований изложенных в [1].

Подвешенный на опорах контактной сети ОК не должен снижать надёжность электроснабжения подвижного состава и не препятствовать нормальному техническому обслуживанию контактной сети.

Подвешенный на опорах высоковольтных линий автоблокировки ОК не должен ухудшать условий электроснабжения устройств СЦБ и других не тяговых потребителей электроэнергии.

Подвеска ОК должна производится на эксплуатируемые металлические или железобетонные опоры контактной сети при условии, что несущая способность этих опор достаточно для восприятия всех действующих и дополнительных нагрузок от подвешиваемого ОК, а расположение ОК на опорах обеспечивает возможность производства работ на нём при наличии напряжения в контактной подвеске. При невозможности выполнения указанных условий подвеску ОК необходимо осуществлять на опорах автоблокировки. Подвеску кабеля на опорах автоблокировки следует предусматривать также на не электрифицированных линиях железных дорог.

Подвеску ОК на опорах контактной сети следует осуществлять с полевой стороны. В исключительных случаях при невозможности подвески ОК с полевой стороны из-за недостаточного габарита подвески или стеснённых условий допускается, по согласованию со службой электроснабжения железных дорог, подвеска ОК с внутренней стороны опор (со стороны пути).

Допустимые расстояния от ВОК до поверхности земли и различных объектов взаимного пересечения и сближения с линией ВОК приведены в таблице 8.

 

Таблица 8 - Допустимые расстояния между ВОК и поверхностью земли, проводами ЛЭП и различными сооружениями

Наименование объекта пересечения или сближения	Наименьшее расстояние, м
поверхность земли в населённой местности
в населённой местности до головки рельса в пределах искусственных сооружений
поверхность земли в труднодоступных местах
недоступные склоны гор, скал, утёсов
головка рельса не электрифицированных участков пути	7,5
несущий трос и контактный провод
части, находящиеся под напряжением 6 – 25 кВ
на опоре	0,8
в пролёте	0,5
провода напряжением 3 кВ
на опоре	0,8
в пролёте	0,4
волновод	0,3
провода напряжением до 1 кВ
на опоре	0,5
в пролёте	0,3
поверхность пассажирских платформ	4,5
крыши несгораемых зданий и сооружений
ближайшие части зданий (по горизонтали)	1,5
полотно автомобильной дороги на переездах	7,0
нижняя часть путепровода и пешеходного моста при подвеске кабеля под мостом	0,2

ПРИМЕЧАНИЕ: в исключительных случаях по согласованию со службой электроснабжения железной дороги разрешается уменьшать расстояние от ОК до несущего троса до 1 м.

 

Приведённые в таблице 8 расстояния устанавливаются как максимально возможное сближение ОК с проводами и сооружениями при наиболее неблагоприятных воздействиях нагрузок как на кабель, так и на провода.

Допускается подвеска ОК выше проводов напряжением до 1кВ при условии недопущения схлёстывания проводов и кабеля, взаимных ударов и механического трения между ними.

При подвеске ОК на опоры, на которых помещено какое-либо оборудование (разъединители, разрядники и др.), расстояние сверху от этого оборудования до кабеля должно быть не менее 3м.

Не допускается подвеска ОК на опорах с двумя секционными разъединителями. Для подвески в этих местах должны устанавливаться дополнительные опоры. Дополнительно устанавливаемые опоры должны располагаться на расстоянии не менее 10м от опор, на которых установлены эти разъединители.

На опорах автоблокировки подвеска ОК должна осуществляться преимущественно ниже высоковольтных проводов. При этом расстояния от низа ОК до земли и на пересечении должны приниматься в соответствии с Правилами технической эксплуатации (ПТЭ), но не менее:

- 5м в ненаселённой местности;

- 6м в населённой местности;

- 7м на пересечении с железнодорожными путями от нижней точки кабеля до головки рельса.

Допускается подвеска ОК между проводами линии автоблокировки, если взаимное сближение ОК и проводов при наиболее неблагоприятных температурных режимах и воздействии нагрузок составляет не менее 0,3м.

Не допускается подвеска ОК на опорах автоблокировки, на которых размещаются разъединители, трансформаторы и другое оборудование. Для подвески ОК в этих местах должны использоваться дополнительно устанавливаемые опоры. Вновь устанавливаемые опоры должны обеспечивать расстояние от крайнего ближайшего провода до ОК не менее 1м и должны быть смещены вдоль трассы на расстояние не менее 2м.

На двух- и многопутных электрифицированных участках трассу подвески ОК необходимо выбирать на полевой стороне с учётом сторонности расположения узлов связи, требований минимальной замены эксплуатируемых и установки новых дополнительных опор, а также существования минимального числа переходов с одной стороны пути на другую.

При необходимости переходов ОК с одной стороны ж. д. на другую такие переходы должны выполняться либо подземным способом с использованием кабельного канала из неметаллических труб, либо по воздуху с подвеской ОК на дополнительно установленные опоры. Вид материала трубы кабельного канала, её диаметр и условия прокладки труб в грунт определяются проектом с учетом требований действующих нормативных документов. Не допускается прокладка ОК в баластной призме земляного полотна.

Высота дополнительно установленных опор должна обеспечивать требуемые минимальные расстояния, указанные в таблице 8.

В пояснительной записке по данному параграфу следует описать основные требования к подвеске ВОК на опорах.

 

 

Выбор кабеля

 

Для обеспечения оптимальных характеристик передачи в сочетании с отличными механическими свойствами, для подвески на опорах используют самонесущие ВОК с центральной трубкой.

Центральная трубка представляет собой полую трубчатую оболочку со световодами, свитыми внутри так, что они имеют заданную и гарантированную дополнительную длину, что даёт два следующих преимущества. Во-первых, кабель может быть подвержен большим механическим нагрузкам без изменения характеристик передачи. Во-вторых, при такой конструкции не требуется, чтобы модуль упругости материалов, из которых выполнены элементы конструкции кабеля, воспринимающие нагрузку на растяжение, был таким же высоким, как и в конструкциях, имеющих малые дополнительные длины световодов, обусловленные скруткой. Поэтому требуется меньшее количество элементов конструкции кабеля, воспринимающих нагрузки на растяжение. Благодаря этому кабель имеет меньший вес и оптимальные механические характеристики.

Для обеспечения водонепроницаемости трубка заполняется гелеобразным наполнителем, который не может вытекать. В зависимости от географического региона, где прокладывается кабель, используются различные наполнители.

В случае большого количества волокон, группы из различно окрашенных волокон объединяют в жгуты с использованием цветной пряжи. Это обеспечивает быструю и надёжную идентификацию волокон при их сращивании.

Использование высокопрочных волокон из арамида с очень высоким модулем упругости в качестве элементов конструкции кабеля, которые воспринимают нагрузку на растяжение, обеспечивает малый вес кабеля и оптимальные механические характеристики. Таким образом, дополнительная нагрузка на опоры в целом сводится к минимуму.

На рисунке 5 приведена конструкция полностью диэлектрического самонесущего кабеля типа ADSS (производитель – компания Corning).

К особым характеристикам данного типа кабеля можно отнести:

- монтаж без отключения электроэнергии;

- большие длины пролёта;

- малый вес;

- малый наружный диаметр;

- рабочая температура от -60^оС до +70^оС.

 

 

3 (T)

1 (D)

2 (2Y)

 

Марка кабеля: AD(T)2Y

A – кабель для наружной прокладки;

1 (D) -диэлектрическая многоволоконная центральная трубка с наполнителем;

2 (2Y) -конценрические элементы, несущие нагрузку на растяжение (арамид);

3 (T) -полиэтиленовая оболочка.

Рисунок 5 - Конструкция диэлектрического самонесущего ВОК

 

Подвеска волоконно-оптического кабеля на опоры уже существующей линии электропередачи является очень популярным способом строительства волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). В этом случае заведомо известны размеры опор и расстояния между ними. Поэтому расчет механической прочности сводится к определению необходимой стрелы провеса для температуры, которая может быть, в момент строительства в районе прокладки линии. Стрела провеса рассчитывается с учетом того, что растягивающее усилие в статическом режиме не должно превышать допустимых пределов при самых неблагоприятных метеорологических условиях для данного района.

Методика инженерного расчета была разработана на основе методов, применяемых при расчете механической прочности проводов воздушных линий связи [2].

В пояснительной записке следует: обосновать выбор марки ОК и числа волокон в ОК; воспользовавшись рекомендуемой литературой, изобразить конструкцию выбранной марки кабеля, указать все его конструктивные элементы, указать полную маркировку кабеля и ее расшифровку.