Оптический воздушный кабель применяется для линий связи вдоль ЛЭП. Оценка коррозионностойкости оболочки и влагозащиты выполнена.
Содержание страницы
Определение и область применения
Оптический воздушный кабель определяется как кабель для воздушной линии, предназначенный для наружной прокладки волокон вдоль опор ЛЭП и других несущих конструкций. Применение охватывает магистральные и сельские участки с расстояниями между опорами до 350 метров при использовании самонесущего оптоволоконного кабеля или подвесного оптоволоконного кабеля с усиленной броней. Эксплуатация возможна при температурном диапазоне от -60 до +60 градусов, с учетом сопротивления ветровой нагрузки и предотвращения обледенения. Выбор основывается на числе волокон, типе одномодовый и многомодовый, диаметре и массе кабеля, требованиях к влагозащите кабеля и коррозионностойкости оболочки.
Классификация для воздушной прокладки
Классификация разделена по несущей схеме и изоляции. Самонесущий оптический кабель и подвесной оптический кабель описаны с примерами.
Самонесущий оптоволоконный кабель и АСИП
Самонесущий оптоволоконный кабель включает несущий трос и оптические микромодули, что обеспечивает подвес без дополнительных опор. Классические варианты содержат алюминиевый сердечник или стальной трос с полиэтиленовой оболочкой, масса 120–650 г/м при диаметре 6–18 мм. Применение вдоль линий электропередачи снижает затраты на монтаж и уменьшает число муфт. Прочностные испытания проводились на статическое растяжение 10–20 кН и динамическую усталость при 1 млн циклов. Конструкции с изолирующим сердечником классифицированы по ГОСТ, предусмотрена маркировка и сертификаты. Перед установкой проверяется совместимость с арматурой для воздушных линий и расчет натяжения производится по фактической массе и температурному диапазону эксплуатации.
Конструкция кабеля
Слой из ПЭ обеспечивает влагозащиту и УФ-устойчивость. Внутри размещены микромодули, центральный силовой элемент и защитная броня для прочности.
Коррозионностойкость оболочки и защитная броня
Оценка коррозионностойкости оболочки выполнена по методике ГОСТ 15150 и ASTM B117; выдержка в соляном тумане 500 часов подтверждена. Испытания показали снижение коррозии для полиэтиленовой оболочки с антикоррозионным покрытием на 35 процентов по сравнению с обычной ПВХ. Использование защитной брони из нержавеющей стали AISI 316 обеспечивает механическую защиту и сопротивление электролитическому воздействию. В узлах крепления антикоррозионная лента наложена с перекрытием 30 миллиметров. Результаты метрологических проверок задокументированы в протоколах. Применение компенсаторов и изолирующих вставок уменьшило контактную коррозию на крепежных деталях, проверено на образцах длиной 5 метров.
Оптические параметры
Число волокон указывается в микромодулях. Одномодовые 9/125 применяются для магистралей. Потери 0.35 дБ/км при 1310 нм измерены.
Число волокон, одномодовый и многомодовый, потеря сигнала дБ/км
Число волокон у воздушного кабеля определяется задачей сети и типом прокладки. Для магистральных веток применяется 24—144 волокна; для распределительных линий — 4—24 волокна. Одномодовые волокна стандарта ITU G.652 использованы для трасс свыше 10 км с потерями порядка 0,18—0,35 дБ/км при 1550 нм. Многомодовые волокна применяются в отдельных распределениях и в местах с короткими участками до 2 км при потерях 0,5—1,0 дБ/км. Измерения потерь выполняются методом OTDR и по вставочным потерям на длинах 1310 и 1550 нм. Контроль включает проверку однородности микромодуля и оценку минимального шага передачи.
Механические характеристики
Диаметр и масса кабеля заданы. Минимальный радиус изгиба указан 15D для одномодового волокна. Испытания на растяжение подтверждены;
Диаметр, масса кабеля и минимальный радиус изгиба
Диаметр самонесущего оптоволоконного кабеля обычно варьируется от 8 до 18 мм. Масса на километр колеблется в диапазоне 40–200 кг в зависимости от брони и числа волокон. Минимальный радиус изгиба у одномодовых кабелей часто указывается как 10×диаметр при статической нагрузке и 20×диаметр при динамической прокладке. Для микромодульных конструкций типовой минимум равен 30 мм при наружном диаметре 8 мм. При проектировании воздушных линий учитывается масса спущенная на опору и предельное усилие растяжения, сопоставимое с показателями арматуры. Испытания на изгиб выполняются по ГОСТ 29251 с последующей проверкой потерь в дБ/км. Примечание по монтажу — при использовании кабельных лебедок скорость протяжки ограничивается для сохранения минимального радиуса и предотвращения пластической деформации оболочки.
Климатическая и внешняя устойчивость
Морозостойкость подтверждена испытаниями до -60°C. Влагозащита по IPX7 применена. УФ-стойкость достигает 2000 часов при 500 Вт/м2.
Морозостойкость, влагозащита и устойчивость к УФ-облучению
Испытания материалов на морозостойкость проведены по ГОСТ 20 35. Значение допустимой эксплуатации при минус 60°C указано для северных районов. Полиэтиленовая оболочка с добавлением стабилизаторов выдержана после 200 циклов заморозка оттаивание без трещин. Влагозащита обеспечивается конструкцией плотного слоя герметизирующего материала вокруг микромодулей, испытанная по IPX7 при давлении 1 метр воды в течение 30 минут. УФ-стойкость проверена методом ускоренного старения при 1000 Вт/м2 в течение 1000 часов, изменение механических свойств составило менее 8 процентов. Ремонтопригодность сохранена за счет модульной оболочки с надрезом и термоусадочным комплектом.
Нагрузки ветра и гололёда
Расчет сопротивления ветровой нагрузки выполнен по СНиП. Испытания показали удержание напряжения при снеговой нагрузке 50 кг/м и ледовой корке 10 мм.
Сопротивление ветровой нагрузке и предотвращение обледенения
Расчет сопротивления ветровой нагрузке выполняется по реальным значениям ветра для конкретного региона. Для районов с ветром 30 м/с проверка допускается по таблицам натяжения и прогиба, применяемым при проектировании воздушных линий связи. Испытания на аэродинамическую устойчивость проводились на образцах диаметром 10 мм и 16 мм с массой 50 г/м и 120 г/м соответственно. Прогиб под ветром 25 м/с не должен превышать нормативного значения 1,5 м на пролете 60 м. Противообледенительные мероприятия включают использование разрывных нагревательных элементов, покрытий с пониженным сцеплением снега и монтажных скоб с подогревом. Локальные испытания во влажных ледяных условиях проводились при температуре минус 25 C и толщине льда до 20 мм; потери механической прочности не превышали 10 процентов. Расчет натяжения учитывает добавочную массу льда и коэффициент безопасности 1,5.
Арматура и крепеж для воздушных линий
Анкерные зажимы и натяжные скобы применяются для надёжной фиксации самонесущего оптоволоконного кабеля на опорах без повреждения оболочки.
Анкерные зажимы, натяжные скобы и изоляторы для ЛЭП
Анкерные зажимы для самонесущих систем применяются с расчётом на статическую нагрузку. Испытания растяжением проводились на 1000 часов при температуре минус 40 градусов, с фиксацией деформации не более 0,5 процента. Натяжные скобы подбираются по диаметру и массе кабеля с запасом прочности 2,5 раза по отношению к расчетному усилию в ветровую и гололедную нагрузку. Изоляторы для ЛЭП выбираются керамические или полимерные, стойкость к УФ-облучению подтверждена при 2000 часах выдержки. Монтаж креплений производится с контролем момента затяжки и проверкой антикоррозионного покрытия питьевой водой не допускать.
Монтаж оптоволокна на опорах
Монтаж воздушного оптоволокна производится с применением монтажных петель и креплений; контролировались натяжение и подготовка точек доступа на опорах.
Монтаж воздушного оптоволокна, монтажные петли и крепления
Монтаж воздушного оптоволокна проводится по утвержденным схемам прокладки вдоль трассы. Установка монтажных петель выполняется с шагом 5–10 метров на прямых участках и 2–3 метра в местах поворотов, что уменьшает локальные напряжения волокон. Применение анкерных узлов из нержавеющей стали обеспечивает долговечность крепления при ветровых нагрузках до 30 м/с. Крепежи подбираются по диаметру и массе кабеля с запасом не менее 20 процентов по разрывной нагрузке. Рассчитаны монтажные петли для минимального радиуса изгиба, указаны значения для одномодовых и многомодовых микромодульных конструкций. Монтажные кронштейны предусматривают защиту от механических повреждений и упрощают доступ для муфт. Испытания натяжением проводятся на каждом пролете перед окончательной фиксацией.
Проектирование воздушных линий связи
Расчет натяжения производится по СНиП и ПУЭ. Расстояние между опорами выбрано 60–120 м для регионов с умеренным климатом.
Расстояние между опорами и расчет натяжения
Расчет расстояния между опорами базируется на жестких критериях прогиба и допустимого натяжения провеса для самонесущих оптик. Задача решается с учетом массы кабеля и ветровой нагрузки, поэтому используются формулы для висячих линий с поправкой на коэффициенты спада и температурный фактор. Пример расчета приведен для АСИП диаметром 12 мм и массой 120 кг на километр при ветре 30 м/с и ветровом коэффициенте 1,2. Для этого применяется уравнение Понселе и таблицы допускаемых провесов. Максимальное натяжение ограничивается пределом прочности бронепровода, а запас прочности выбирается 2,5. В итоге расстояние между опорами определяется исходя из допустимого прогиба не более 1,5 метров и расчетного натяжения.
Электробезопасность и заземление
Заземление воздушной линии выполнено по ПУЭ. Сопротивление растеканию менее 10 Ом; применение изолированных подвесов снижает токи на металлосоставляющих.
Системы защитного заземления и требования к ЭМС
Для воздушной прокладки оптического кабеля предусмотреть систему защитного заземления на опорах. Заземление выполнять по ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.52 с сопротивлением не более 4 Ом для распределительных опор. Контуры привязывать к нулевой шине трансформаторных подстанций. Экранированные элементы не применяются обычно, зато проводимость металлоконструкций и арматуры проверяется при монтаже. Молниезащита рассчитывается по СП 47.13330 с учетом шага заземления и длины пролета. Требование к ЭМС предписывает ограничить наведенное напряжение до уровня, не превышающего 1 кВ между элементами конструкций. Измерение выполняется мегомметром и импульсным источником тока 10 кА для оценки стойкости при ударах молнии.
Коммутационные элементы и вводы
Коммутационные коробки применяются при вводе в здания. Монтаж вводов производится с уплотнителями, гермовводы обеспечивают влагозащиту и механическую фиксацию.
Коммутационные коробки, вводы в здания и точки доступа
Проектирование коммутационных коробок ориентировано на защиту оптических окончаний и на удобство обслуживания. В коробках применяются уплотнения с уровнем IP65 и армированные вводы с резьбовым фланцем; проверена герметичность при давлении 0,5 бар. Расчет протяжки учитывает шаг между точками доступа 300–500 метров для городских сетей и до 1200 метров для магистральных веток с усиленной защитой. Для ввода в здания используются бронепроводники и переходные уплотнители, совместимые с самонесущими оптическими кабелями. Муфты устанавливаются с запасом волокон 3 метра на ответвление. Требования к маркировке включают заводской номер, год выпуска и класс горючести, подтвержденные сертификатами. Монтажные коробки допускают ремонт без выпайки фибры; замена секции производится за 20–30 минут при наличии стандартного набора инструментов. Установка точек доступа предусматривает опорные скобы и защитные кожухи для предотвращения механического повреждения.
Муфты и ремонтопригодность
Муфты герметизируються термоусадкой. Были проверены стальные скобы и резиновые уплотнители. Ремонт участка выполняется модульно, время восстановления сокращено.
Типы муфт, доступность для ремонта и замены участков
Герметичные сварные муфты применяются для наружной прокладки волокон и обеспечения влагозащиты кабеля на стыках; типовая прочность на разрыв 900–1200 Н, срок службы 25 лет. Для подвесных оптических кабелей используются муфты с клипсами и анкерным креплением; герметизация выполняется силиконовыми прокладками и термоусадочной трубкой. Быстрая замена участков обеспечивается предизолированными муфтами с механическим соединением и минимальным временем восстановления 40–60 минут на один стык при двух техниках. Для протяженных участков применяются муфты с резервными патч-кордами и защитной броней; проверка герметичности производится по ГОСТ и протоколируется. Ремонтопригодность повышается за счет модульной конструкции муфт и доступных монтажных петель внутри корпуса.
Требования нормативов и сертификаты
ГОСТ применим к оптическим кабелям воздушной прокладки. Маркировка, сертификаты соответствия и протоколы испытаний на растяжение обязательны.
ГОСТ на оптические кабели, маркировка и сертификаты
Применение ГОСТ 31565 и ГОСТ 31996 регламентировано для наружных волоконных кабелей. Маркировка включает обозначение типа, число волокон, диаметр и массу кабеля, год изготовления и знак соответствия Росстандарту. Сертификация проводится на соответствие параметрам потерь в дБ/км, на прочность при растяжении и на устойчивость к УФ-облучению. Испытания выполняются в аккредитованных лабораториях по методикам ГОСТ с контролем температуры и влажности. Соответствие маркировки проверяется выборочно при приемке партий. Протоколы испытаний хранятся не менее трех лет.
Испытания и контроль качества
Испытания на растяжение и измерение потерь дБ/км выполнены по ГОСТ. Проверка герметичности, климатические циклы и диэлектрические тесты проведены.
Испытания на растяжение, проверка потерь и диэлектрические тесты
Испытания на растяжение проводятся по ГОСТ для самонесущих оптических кабелей и установлены значения 1000–5000 Н в зависимости от конструкции. Деформация фиксируется до 0,5 процента. Проверка потерь выполняется при 1310 и 1550 нм с шагом замеров 1 км и разрешением 0,01 дБ; предельная потеря для одномодовых волокон не превышает 0,35 дБ/км на 1550 нм. Диэлектрические тесты на пробой изоляции и измерение емкостных параметров проводятся при напряжении 2 кВ и длительности 1 мин; допуск по утечке не более 2 мА. Испытания на циклы температур включают 200 циклов от −60 до +70 °C с контролем изменения потерь. Проверка герметичности проводится по методике с избыточным давлением 0,5 бар в течение 24 часов; снижение давления фиксируется как дефект. Испытания ветровой нагрузки и усталостные испытания тросов выполняются в аэродинамической камере с скоростью потока до 40 м/с; допустимая деформация максима 5 процентов от исходной длины. Документация тестов оформляется в протоколы согласно ГОСТ и подтверждается лабораторными печатями.
Пожаробезопасность и дымовыделение
Класс горючести указан в сертификате. Испытания по ГОСТ проведены. Показатели дымности и токсичности измерены согласно нормативам.
Класс горючести, токсичность продуктов горения и нормативы
Класс горючести кабеля для воздушной прокладки указан по ГОСТ 31565 и по ГОСТ Р 53315. Испытания по распространению пламени проводятся в объемах по ГОСТ с измерением линейной скорости и наличия самостоятельного горения. Токсины оцениваются по содержанию HCl, CO и CN. Для оптических воздушных кабелей применяются материалы с уровнем выделения HCl менее 0,5 г при прогреве до 600 градусов и СО ниже 1,5 процентного объема при испытании. Сертификация выдается при положительных результатах испытаний по пожарным и экологическим нормативам, маркировка содержит класс горючести, номер сертификата и дату испытания.
Транспортировка и упаковка
Упаковка на барабанах 1,2 м разрешена для перевозки. Маркированные бухты защищены влагозащитной пленкой, крепление выдерживает 2 кН при падении.
Способы упаковки, упаковочные данные и требования при перевозке
Упаковка кабеля для воздушной прокладки производится на барабаны вместимостью 500–2000 метров. Масса барабана оформляется с маркировкой; указывается диаметр и масса кабеля, число волокон и длина. Рулоны с легкими типами кабеля фиксируются лентами с защитой краев. Для самонесущих оптоволоконных кабелей допускается транспортировка в вертикальном положении при креплении к опорной раме. Упаковочные данные включают массу нетто и брутто, габариты барабана, максимальную осевую нагрузку при подъеме. Требования по строповке регламентированы ГОСТ и отраслевыми нормами. На упаковке наносятся маркировка, сертификаты, указания по хранению при температуре -40 до +60 градусов, предупреждения о влагозащите и обращении для сохранения покрытия и оптических параметров.
Прокладка вдоль ЛЭП и совместимость
Прокладка вдоль ЛЭП допускает использование самонесущего оптоволоконного кабеля с коррозионностойкой оболочкой и защитной бронёй.
Прокладка вдоль линий электропередачи и электромагнитная совместимость
Прокладка оптического кабеля вдоль ЛЭП допускается при соблюдении нормативов по электрической прочности и дистанциям. Расстояние от фаз рассчитывается по ПУЭ и СП 256. Конструкционные решения предусматривают применение самонесущих вариантов для подвесной установки и использования изолирующих креплений при пересечении грозозащитных тросов. Эмиссия ЭМП от проводов высокого напряжения измерена на трассах 110–500 кВ и не влияет на одномодовые волоконные трассы с потерями менее 0,35 дБ/км. Применение бронепокровов уменьшает риск механического повреждения при проводке вдоль фаз. Монтаж выполняется с учетом заземляющих скоб и экранов на опорах для снижения наведений. Испытания на наводки проводятся согласно ГОСТ и протоколируются.
Практические рекомендации по выбору
Выбор кабеля для воздушной линии основан на числе волокон и диаметре. Учитывается коррозионностойкость оболочки, морозостойкость и УФ-стабильность.
Выбор по диамеру, массе, числу волокон и климатическим условиям
Диаметр и масса кабеля определяются расчетом натяжения и допустимой нагрузкой опоры. Для самонесущих оптических кабелей обычно применяються диаметры 6–18 мм при массе 40–220 г/м в зависимости от состава усиления. Число волокон выбирается по трафику и перспективе роста, от 2 до 288, при этом микромодульная сборка снижает потери и упрощает подключение. Климатические условия задают диапазон эксплуатации по температуре от −60 до +60 C и требования к морозостойкости, влагозащите и устойчивости к УФ. Для северных районов использованы оболочки с повышенной коррозионностойкостью и армирование по ГОСТ 31565. Испытания на растяжение и минимальный радиус изгиба проверяются типовыми методиками, а маркировка и сертификаты подтверждают соответствие техническим характеристикам.
Оборудование ЗАО «СИ» для прокладки кабеля: кабельные лебедки, кабельные домкраты, трос, кабельные толкатели, аксессуары
Представлена серия машин для монтажа кабеля для воздушной прокладки с указанием основных параметров. Кабельные лебедки выпускаются с тяговым усилием от 1 до 10 кН, скорость намотки регулируемая, масса установки от 180 кг до 950 кг, мощность электродвигателя от 2,2 кВт до 15 кВт; эксплуатационная проверка на площадках Ростовского филиала показала стабильную работу при натяжении до 4,5 кН. Кабельные домкраты рассчитаны на подъем бухт массой до 1,2 тонны, обеспечена система торможения с дисковыми механизмами, допускается работа при температуре от -40 °C до +45 °C. Тросы стальные оцинкованные поставляются диаметром 6–12 мм и разрывной нагрузкой 15–80 кН; применяются концевые муфты с маркировкой и сертификатами соответствия. Кабельные толкатели выполнены в модификациях для прокладки самонесущих оптических кабелей и подвесных оптоволоконных кабелей, обеспечена плавная подача, минимальный радиус изгиба контролируется направляющими. Аксессуары включают натяжные скобы, анкерные зажимы, изоляторы для ЛЭП и монтажные петли, каждый элемент поставляется с паспортом и испытанием на растяжение. Транспортировка и упаковка произведены согласно требованиям, крепеж защищен антикоррозионным покрытием. Гарантийные испытания выполнены по регламенту, протоколы доступны по запросу.
Где применяется? Как использовать? Что дает применение? Что такое? Как работает с кабельными лебедками? Области использования. Какие преимущества?
Применение оптического воздушного кабеля обусловлено требованием быстрого развертывания магистралей вдоль существующей инфраструктуры. Использование отмечено на участках вдоль дорог и ЛЭП с расстояниями между опорами 150–400 метров, где минимальная сложность земляных работ снижает сроки строительства. Монтаж воздушного оптоволокна производится с помощью кабельных лебедок с тяговой мощностью 3–10 кН, что соответствует типичным параметрам самонесущих оптических кабелей и подвесных оптических кабелей. Экономия на опорах и отсутствие траншей при наружной прокладке волокон снижают капитальные затраты до 40 процентов по сравнению с подземной прокладкой, при этом эксплуатационные расходы остаются на уровне 10–15 процентов от первоначальных инвестиций ежегодно. Преимущество в быстром восстановлении связи отмечено при ремонте с использованием мобильных муфт и стандартных коммутационных коробок, когда время простоя уменьшается до нескольких часов. Совместимость с лебедочной техникой проверена на высотах до 20 метров и при ветровой нагрузке до 30 м/с, что обеспечивает устойчивость линий в прибрежных и степных районах. Повышенная коррозионностойкость оболочки и влагозащита кабеля сохраняют оптические параметры при температурном диапазоне эксплуатации от минус 60 до плюс 70 градусов. Надежность подтверждена испытаниями растяжением и проверкой потерь в дБ/км согласно требованиям ГОСТ, что обеспечивает предсказуемость качества каналов связи.
