ВОЛС на воздушных линиях электропередачи (стр. 1 )

ВОЛС НА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Резюме. 3

Введение. 3

Оптические кабели для подвески на ВЛ электропередачи.. 3

ОКГТ.. 6

ОКСН.. 10

Типовая конструкция ОКСН. 11

ОКН.. 13

Выбор технологии ВОЛС-ВЛ.. 15

Вопросы надежности ВОЛС-ВЛ.. 17

Цена вопроса.. 18

Заключение. 19

Список литературы... 20

Резюме

Приведен анализ различных методов строительства оптических линий связи использующих энергетическую инфраструктуру воздушных линий электропередачи (ВОЛС-ВЛ). Дан обзор кабелей, конструкций и приведены общие рекомендации по их применению
на ВОЛС-ВЛ.

Введение

Преимущества оптических световодов или волоконных световодов (ВС) как физической среды распространения сигналов электросвязи и конструктивной основы оптических кабелей (ОК) связи хорошо известны (см., например, [1-4]). Основными из них  являются: широкая полоса пропускания, обеспечивающая возможность передачи сигналов электросвязи со скоростью до 10 Гбит/с и выше; низкий уровень потерь на распространение сигналов, позволяющий осуществлять их передачу без регенерации на расстояния до 120-150 км; нечувствительность к электромагнитным помехам; отсутствие перекрестных помех в ОК; малая масса и размеры ОК.

Другие достоинства и преимущества ВС и ОК по сравнению с традиционными средами распространения, такие как относительно высокая защищенность от несанкционированного съема (перехвата) передаваемой информации, пожаробезопасность, относительно невысокая цена ОК по сравнению с медными кабелями и практически неограниченные запасы сырья для производства ОВ делают их применение в сетях и системах связи еще более привлекательным и технически и экономически оправданным. Именно поэтому ОК практически полностью вытесняют в настоящее время все другие виды направляющих структур в магистральных линиях цифровых первичных сетей связи [5].

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) на основе ОК и современных цифровых систем передачи 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 [6, 7]. Кроме того ВОЛС-ВЛ обладают рядом конкурентных преимуществ по сравнению с традиционными способами строительства оптических кабельных линий связи (КЛС). 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 настоящей статье рассмотрены основные виды ОК для подвески на ВЛ (ОК-ВЛ) требования к ОК-ВЛ, особенности технологии подвески различных видов таких кабелей, некоторые вопросы, связанные с надежностью ВОЛС-ВЛ и даны практические рекомендации по выбору ОК-ВЛ для ВОЛС.

Оптические кабели для подвески на ВЛ электропередачи

Оптическим кабелям и их применению в ВОЛС за последние годы посвящен ряд книг  [1-4], нормативная [8, 9], справочная [2, 10], и обширная периодическая  литература [11-15]. Однако ОК-ВЛ, несмотря на весьма широкое их применение в строительстве ВОЛС-ВЛ как за рубежом, так и в России, в силу значительной сложности технологии проектирования и всего комплекса строительства таких ВОЛС все еще недостаточно систематизированы по техническим требованиям к ним и их применению.

В настоящее время известны семь основных вида ОК-ВЛ, три из которых получили наибольшее распространение  - это оптический кабель в грозозащитном тросе (ОКГТ), полностью диэлектрический оптический самонесущий кабель (ОКСН) и оптический навивной кабель (ОКН) [9, 10]. Кроме этого в последние годы активно внедряются оптические прикрепляемые кабели (ОКП) [14]. Разнообразные типы ОК-ВЛ различного конструктивного исполнения разработаны и выпускаются многими зарубежными и отечественными производителями. В целом номенклатура и основные характеристики отечественных ОК соответствуют принятым международным стандартам и мировой практике. Однако среди большого разнообразия ОК, выпускаемых в  России в настоящее время, еще недостаточна номенклатура ОК для подвески на опорах  воздушных линий (ВЛ) электропередачи [15]. Это относится к оптическим кабелям в грозозащитном тросе (ОКГТ) и оптическим кабелям навиваемым (ОКН) на грозотрос (ГТ) и фазные провода (ФП).

Основные конструктивные требования к ОК-ВЛ и их технические характеристики, а также конструкции, методы прокладки и подвески, соединения и защиты представлены в справочных изданиях [8-10]. Поэтому ограничимся рассмотрением наиболее существенных с практической точки зрения требований к ОК-ВЛ, возникающих при проектировании ВОЛС-ВЛ.

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

·  климатические условия,

·  рабочее напряжение и конструктив 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.

Типовые технические требования к ОКГТ и ОКСН для подвески на ВЛ напряжением 110 кВ и выше, как это предусмотрено правилами [9], представлены в табл. 1. Подобные технические требования к ОК-ВЛ полезно определить на этапе планирования ВОЛС-ВЛ и предварительного формирования технического задания на проектирование ВОЛС-ВЛ, а также при запросе технических предложений от поставщиков ОК-ВЛ.

Таблица 1. Основные типовые технические требования к ОК-ВЛ.

Основные параметры и характеристики ОК-ВЛ	ОКГТ	ОКСН	ОКН	ОКП
Класс напряжений ВЛ	110 кВ и выше	110 и 220 кВ	110 кВ и выше (ГТ) 110 кВ (ФП)	110 кВ и выше (ГТ) 35-110 кВ (ФП)
Максимальная длина пролета ВЛ, м	450-500	450-500	-	-
Диапазон рабочих температур, °C	-50 - +60	-50 - +60	-50 - +60	-50 - +70
Количество ОВ	16-48	16-48	8-32	8-24
Диаметр ОК, мм	13-20	15-20	6,2-8,4 (ГТ) 7,3-9,0 (ФП)	6,2-7,5
Масса ОК, кг/км	530-720	180-360	32-69 (ГТ) 52-77 (ФП)	40-54
Разрушающая нагрузка, кН	60-140	30-100	1,0-1,2	1,8-5,3
Средняя эксплуатационная нагрузка, кН	7-30	7-20	-	-
Максимально допустимое рабочее тяжение, кН	20-60	15-30	0,3	0,3-0,8
Допустимый ток КЗ, кА2 сек (ток КЗ, кА за 0,3 сек)	190-400 (25-40)	-	-	-
Допустимый потенциал электрического поля, кВ	-	12-25	-	-
Максимальная температура грозотроса (провода), о C	200	-	260-300	300
Максимальная строительная длина, км	4-6	4-6	2–4	4-6
Срок службы, лет	25	25	25	25

В табл. 2 даны основные характеристики типовых ОК-ВЛ как зарубежного, так и отечественного производства, рекомендуемых для подвески на ВЛ 110 и 220 кВ.

Основными преимуществами ОКГТ являются наивысшая надежность ВОЛС-ВЛ  и возможность их применения на ВЛ от 110 кВ и выше практически без ограничений ВЛ по классу напряжений [9]. Однако ОКГТ имеют наибольшую стоимость, требуют применения достаточно сложного технологического оборудования для их подвески и монтажа, а также  значительных затрат на проектирование и монтаж ВОЛС-ВЛ.

Таблица 2. Основные характеристики типовых ОК для подвески на ВЛ.

Тип ОК	Производитель	Основные характеристики	Примечание
Количество ОВ*	Диаметр, мм	Масса ОК, кг/км	Разрывная нагрузка, кН	Максимально допустимая нагрузка, кН	Длительно допустимая нагрузка, кН	Ток КЗ, кА2* сек
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ОКГТ	СОКК	8-16	13,2	590,0	74,5	44,1	14,9	81,0	ВЛ 220 кВ
NK Cabels	8-48	19,2	721,0	90,0	40,5	15,3	200,0	то же
Alcatel	8-32	16,1	634,0	86,9	36,5	13,9	188,0	то же
Siemens	12-60	16,1	515,0	62,2	28,0		132,0	то же
Focas (Англия)	8-96	16,1	617,0	70,0	42,0		150,0	то же
Fujkura	24-48	16,4	582,0	78,1	35,1		188,0	то же
ОКСН	СОКК	16	13,6	159,0		20,0			ВЛ 110 кВ
Оптен (СПб)	16	17,2	315,0		17,6	7,7		ВЛ 110/220 кВ
Севкабекль-Оптик	16	15,0	180,0	44,8	18,0	10,7		то же, с трекингостойкой оболочкой
Москабель-Фуджикура	16	14,8			15,0			ВЛ 110 кВ
Alcatel (Францмя)	16-32	17,0	260,0	100,8	30,3	20,9		ВЛ 110 кВ
Siemens	16-32	12,7	165,0		16,5	12,5		ВЛ 110 кВ
Focas (Англия)	16-32	15,8	200,0	60,5	24,2			ВЛ 110 кВ
ОКН	Оптен (СПб)	2-24	7,5-8,5	48,0-54,0	0,35-1,2				ГТ ВЛ 110/220 кВ
Focas (Англия)	16-32	6,2-7,3	32,0-44,0	1,0				ГТ ВЛ 110/220 кВ
Focas (Англия)	16-32	7,3-8,1	52,0-64,0	1,0				ФП ВЛ 110 кВ
	Примечания	1. Максимальная температура ОКГТ - 120оС
		2. Диапазон рабочих температур:  -50 - +50оС; проводника для ОКН - 300оС
		3. ГТ - навивка на грозотрос
		4. ФП - навивкана фазный провод
		5. *) - допустимое число ОВ

ОКГТ находят применение при строительстве магистральных (межзоновых и международных) ВОЛС и транспортных сетей различного масштаба [6, 16]. Особенно преимущества применения ОКГТ проявляются при строительстве новых ВЛ. Ввиду наивысшей надежности именно ОКГТ рекомендуется при строительстве не резервируемых магистральных линий связи.