Войти
Установка оптоволоконного кабеля SkyWrap Подключенный оптический кабель (OPAC ) относится к типу волоконно-оптического кабеля , который устанавливается путем присоединения к ведущему проводнику вдоль воздушных линий электропередачи. Система крепления может быть разной и может включать в себя обертывание, привязку или закрепление оптоволоконного кабеля на хосте. Установка обычно выполняется с использованием специализированного оборудования, которое перемещается вдоль основного проводника от полюса к столбу или башни к башне, обматывая, зажимая или закрепляя оптоволоконный кабель на месте. У разных производителей разные системы, а монтажное оборудование, конструкции кабелей и оборудование не являются взаимозаменяемыми.
Хотя кабельные системы и кабельные системы с фиксаторами были исследованы как средства крепления волоконно-оптических кабелей к воздушным линиям электропередач, кабели с обмоткой были первым типом, который был разработан, и единственным типом сегодня широко используется.
Кабельные системы с оболочкой были независимо разработаны в Великобритании (SkyWrap) и Японии (GWWOP) в течение 1980-х годов и получили широкое распространение на всех континентах, кроме Антарктиды. Благодаря лицензированию и независимой разработке кабельные системы с оболочкой также поставляются французскими, итальянскими, немецкими и российскими компаниями.
Процесс установки намотанных кабелей включает пропускание барабана с кабелем вокруг основного проводника при перемещении несущего устройства по пролету. Для установки на узлах в пределах 10 м от земли (воздушные линии среднего или низкого напряжения) упаковочную машину можно вручную вытащить из земли под линией. Однако обычно требуется радиоуправляемый блок питания, использующий батареи или бензиновый двигатель, когда главный проводник находится на линии передачи высокого напряжения. Обмотанные кабели могут применяться к заземляющим проводам (заземляющим проводам, экранированным проводам) на линиях электропередачи и к фазным проводам на линиях передачи, суб-передачи или распределения.
SkyWrap является наиболее успешным примером OPAC и используется вместе с более привычными оптоволоконными кабелями, такими как OPGW и полностью диэлектрический самонесущий кабель (ADSS). для построения сетей связи для электроэнергетических предприятий.
Общее обозначение Международной электротехнической комиссии (IEC) и IEEE для присоединенного кабеля - «OPAC». OPAC может использоваться в том же смысле, что и номенклатура OPGW и ADSS. OPAC относится конкретно к оптоволоконным кабелям и, в частности, к установкам, в которых главный проводник является частью системы электроснабжения. Установки с использованием металлических кабелей (коаксиальные или медные телефонные кабели) или коммуникационных проводов в качестве хоста не подпадают под действие термина OPAC.
Термин «оптический кабель с заземляющим проводом» (GWWOP) иногда используется для описания волоконно-оптических кабелей с обмоткой для установки на линиях электропередач. и может быть торговой маркой, принадлежащей Furukawa Electric из Японии. Описание на русском языке для технологии намотанных кабелей - «ОКНН» (оптоволоконного кабеля неметаллического навивной) (на английском языке: OCNN = оптический кабель, неметаллический, наматывающий или наматывающий (Navivnoj)). Термин на французском языке - «Câble Optique Enroulé» (COE)
Название «SkyWrap» является одним из трех связанных торговых марок, представленных FOCAS в 1990 году для описания используемых оптоволоконных кабелей. при строительстве сетей электроснабжения, другими являются SkyLite OPGW и SkySpan ADSS. Когда AFL приобрела FOCAS в 2000 году, торговые марки SkyLite и SkySpan были исключены, но SkyWrap продолжал использоваться. До 1992 года торговая марка была Rayfos . Имя Rayfos принадлежит Raychem Corporation, которая разработала технологию перед тем, как продать ее FOCAS. Rayfos - это название portmanteau, образованное от "Raychem" и "волоконно-оптическая система".
Технология волоконно-оптических кабелей с оболочкой была независимо разработана в Великобритании и Японии в начале 1980-х годов. В Великобритании Raychem Ltd имела опыт работы в полимерных материалах, устойчивых к средам с высоким напряжением ; используется, например, в термоусаживаемых кабельных наконечниках на 33 кВ и в полимерных изоляторах. Первоначальная разработка включала полностью диэлектрический оптоволоконный кабель с оболочкой из материала, устойчивого к трекингу. Первая установка была проведена на воздушной распределительной линии 33 кВ между подстанциями в Хартли и Гоудхерст в Кент, Великобритания, в декабре 1982 г. Выбор между Линия 33 кВ указывает на ожидаемый рынок для технологии - построение сетей связи по местным распределительным линиям, когда ожидается, что линии передачи и субпередачи будут оснащены OPGW. В течение следующих пяти лет были выполнены установки в Норвегии, Новой Зеландии, США, Индии, Германии, Франции и Финляндии на общую протяженность около 180 км как заземляющего провода, так и фазного провода установки, а также на распределительных и передающих линиях. Raychem продала технологию волоконно-оптических кабелей с оболочкой Cookson Group plc в 1987 году. Дочерней компанией Cookson Group была компания FOCAS Limited, которая завершила разработки и представила продукт под названием SkyWrap, поставив более 16000 км клиентам в более чем 30 стран. Компания FOCAS была приобретена в 2000 году.
В Японии компания Furukawa Electric разработала продукт, специально предназначенный для установки на заземляющий провод линий передачи, и это отражено в названии: Ground-Wire. Обмотанный оптический кабель. Первая установка была проведена в 1985 году на линии электропередачи 275 кВ, принадлежащей Chubu Electric Power, и включала в себя вытяжное устройство с дистанционным управлением и самокомпенсирующийся противовес на оберточной машине. Обе эти технологии необходимы для успешной прокладки намотанного кабеля на заземляющий провод длиннопролетных линий электропередачи высокого напряжения.
К 1995 году несколько других компаний вышли на рынок обмотанных кабелей: в Европе British Insulated Callender's Cables (BICC) (в Великобритании) представила продукт под названием Fibwrap 'и Alcatel дочерняя компания IKO Kabel из Швеции продавала GWWOP по лицензии Furukawa. В Японии разработка GWWOP стала совместным усилием компаний Sumitomo Electric Industries, Hitachi Cables, Furukawa Electric и Fujikura, и каждая из 4 компаний представила свои собственные кабельные системы с оболочкой немного отличаются от систем энергоснабжения на внутреннем японском рынке. У BICC также была технологическая лицензия от Furukawa, но были проведены обширные работы по развитию, чтобы сделать продукт подходящим для европейского рынка: BICC перепроектировала кабель для использования технологии свободной трубки и, таким образом, обеспечения нулевого напряжения среда для оптических волокон при всех режимах работы ВЛ; Буксир и упаковочная машина были перепроектированы, чтобы снизить общую нагрузку на проводник в процессе установки. Это включало использование легкого (но очень дорогостоящего) тросового барабана из углеродного волокна , чтобы максимально увеличить длину кабеля при фиксированном весе полезной нагрузки. Будучи заимствованными из GWWOP, системы BICC и Alcatel были ограничены установкой заземляющего провода, а установка фазо-проводника не выполнялась.
Новая технология упаковки была разработана российской компанией «Тералинк» в начале 2000-х годов. Оберточная машина является самобалансирующейся, при этом полезная нагрузка волоконно-оптического кабеля удерживается на паре барабанов, расположенных по одному с каждой стороны основного проводника и, следовательно, по обе стороны от оси машины. Трос окупает один барабан за 100-150 м, затем другой барабан и так далее, поочередно переключаясь между барабанами. Бочки никогда не выходят из равновесия более чем на 2 кг, и машина не требует внешней системы противовеса. Это делает машину меньше, чем другие конструкции упаковочного оборудования, а полезная нагрузка составляет более высокую долю от общего веса. Два конструктора могут вручную поставить машину с полным барабаном кабеля на провод.
Вторая российская компания, Scientific Innovations, представила в середине 2000-х годов более традиционную конструкцию упаковочной машины с одним барабаном оптоволоконного кабеля и противовесом. Есть несколько записей об успешных установках с использованием этого оборудования.
Окончательные коммерческие разработки систем кабельной обмотки произошли во Франции примерно в 2005 г., когда RTE, национальное предприятие по передаче электроэнергии, начало установку значительного количества оптического волокна. кабели, включая OPGW и кабели в оболочке. Два французских подрядчика, Transel (часть группы Bouygues ) и Omexom (компания Vinci SA ), независимо друг от друга разработали свои собственные кабельные системы с оболочкой (известные как câble optique enroulé (COE) в Французский) для участия в этой программе. Ни одна из систем не имела названия продукта, отличного от COE, и не продавалась за пределами Франции. Обе системы были сняты примерно в 2010 году после того, как в общей сложности было проложено около 1000 км витых кабелей для RTE.
Существуют три основных технологических требования к системе кабельной обмотки: оптоволоконный кабель с подходящими характеристиками для установки на воздушной линии электропередачи; устройство для выполнения операции обертывания (упаковочное оборудование ) и соответствующее оборудование для стабилизации и завершения установки.
Обернутый оптоволоконный кабель должен иметь следующие характеристики:
Эти характеристики уникальны для OPAC и означают, что кабели с обмоткой разрабатываются и производятся специально для Применение: стандартные оптоволоконные кабели не могут использоваться для прокладки кабелей в оболочке.
Требования к пределу деформации, как правило, благоприятствуют конструкции кабеля с использованием нескольких незакрепленных труб. Конструкция кабеля с плотным буфером не обеспечивает достаточного запаса по деформации, а характеристики передачи оптического волокна ухудшаются при сильном ветре, обледенении и при высоких температурах. В кабелях, основанных на конструкции с одинарной свободной трубкой, оптические волокна имеют слишком большую свободу перемещения вдоль оси кабеля. Следовательно, механическая энергия в форме вибрации основного проводника, вызванной ветром, заставляет оптические волокна постепенно перемещаться «под гору», позволяя избыточной длине волокна собираться в нижней точке пролета. Такое неравномерное распределение избыточной длины волокна ухудшает оптические характеристики кабеля из-за повышенного оптического затухания при низких температурах в относительно переполненных участках трубы в середине пролета и при высоких температурах, когда волокна подвергаются деформации высокие секции рядом с башнями. Эти проблемы усугубляются на более длинных участках.
Термостойкость - важная часть конструкции кабеля с оболочкой. Проводники воздушных линий подвержены двум различным источникам резких скачков температуры: удар молнии и ток короткого замыкания. Удары молнии вызывают резкое и резкое повышение температуры проводника (от температуры окружающей среды до более 200 ° C менее чем за 40 мкс ) с последующим экспоненциальным затуханием более за десятки секунд до температуры окружающей среды. Количество энергии, преобразованной в тепло при ударе молнии, может быть достаточным для плавления нескольких жил в многожильном проводнике. Токи короткого замыкания обычно вызывают более длительное время нарастания (мс, а не мкс) до несколько более низких температур (обычно ниже 200 ° C) и с более длительным временем затухания. Чтобы выдерживать эти температуры, оболочка обернутого оптоволоконного кабеля должна быть изготовлена из высокотемпературного материала или должна быть сшита для предотвращения плавления. Поставщики проведут испытания своего кабеля, чтобы продемонстрировать, что он может выдержать ряд ударов молнии или коротких замыканий.
Установочное оборудование переносит барабан с оптоволоконным кабелем вдоль основного проводника на воздушной линии, проходя барабан вокруг проводника и вокруг него. Машина разматывает кабель с контролируемым натяжением и наматывает кабель вокруг основного проводника с шагом спирали около 1 метра. Оберточную машину можно тянуть вручную с помощью веревки с земли или она может быть самоходной и управляемой по радио. Движущая сила может быть обеспечена бензиновым двигателем или аккумуляторной батареей. Блок движущей силы может быть встроен в упаковочную машину или может быть отдельным блоком. Отдельные устройства часто называют «Буксир» или «Съемник», и их преимущество состоит в том, что с двумя небольшими элементами оборудования легче работать на вершине башни или столба, чем с одним большим элементом.
Линейная бригада и упаковочное оборудование наверху вышки воздушной линии. На фото упаковочная машина движется справа налево. Буксир уже находится на новой стороне башни, и упаковочную машину вот-вот поднимут, чтобы присоединить к ней. Конструкция упаковочного оборудования варьируется от поставщика к поставщику, при этом нет единого мнения об идеальной конструкции. Некоторые поставщики имеют более одного типа оберточных машин с разными типами машин, подходящими для разных классов воздушных линий.
Самым важным ограничением конструкции оберточного оборудования является общий общий вес оборудования и полезная нагрузка кабеля. Этот вес прилагается к воздушной линии во время установки обмотки, поэтому основной провод и его опоры должны быть способны выдерживать дополнительную нагрузку в процессе установки. Типичным ограничением является то, что натяжение основного проводника не должно увеличиваться более чем до 50% от его номинальной прочности на разрыв во время установки обертывания. Могут применяться и другие ограничения, такие как изгибающие нагрузки на траверсу или консольная нагрузка на опорный изолятор. Обычно, когда установка выполняется в благоприятных погодных условиях, нагрузки на воздушную линию находятся в пределах, установленных допусками для экстремальных погодных явлений.
Этот пороговый вес брутто является существенным ограничением при проектировании кабельных систем с оболочкой, поскольку он эффективно ограничивает длину оптического кабеля, который может быть проложен как одно целое. Чем больше длина кабеля, тем больше вес увеличивается по трем причинам: барабан с кабелем тяжелее, потому что в нем больше кабеля; противовес тяжелее, чтобы уравновесить более тяжелый барабан; машина должна быть больше и сильнее, чтобы выдерживать повышенные нагрузки и противостоять повышенным силам, возникающим при намотке более тяжелого барабана. Небольшое увеличение длины кабеля становится значительным из-за этого эффекта «тройного удара».
Общая масса (полная масса) установочной машины включает: кабельный барабан и кабель; механизм обертывания; блок движущей силы; механизм контроля натяжения и система противовесов. Все эти отдельные компоненты необходимы, но некоторые компоненты могут быть объединены для повышения эффективности конструкции. Например, в конструкциях, использующих электродвигатели, как правило, используется аккумуляторная батарея как часть системы противовеса. Противовесы необходимы для двух разных целей: для противодействия вращающему моменту упаковочной машины и для уравновешивания полезной нагрузки кабельного барабана.
крутящий момент возникает из-за того, что оберточная машина пропускает тяжелый барабан с кабелем вокруг оси машины, чтобы намотать оптоволоконный кабель на проводник хоста. Это движение достигается с помощью редуктора, который преобразует линейное перемещение оберточной машины по проводнику во вращательное движение держателя барабана. Сила перемещения барабана в одном направлении (скажем, по часовой стрелке вокруг проводника) заставляет результирующую силу действовать на машину в противоположном направлении, заставляя оберточную машину вращаться вокруг своей собственной оси (в данном примере против часовой стрелки). Эффекты трения от зажима машины на проводе могут быть использованы для противодействия этому до некоторой степени, но на практике этого недостаточно, и требуемая стабильность может быть достигнута только при наличии относительно большого веса, жестко подвешенного под проводником на невращающейся части. оберточной машины. Моторный блок тяжелый, хорошо держит провод, поэтому его часто используют для обеспечения необходимой устойчивости. Для канатных машин без двигателя используется отдельный «килевой груз» для достижения того же эффекта.
Во время операции наматывания центр вращения оборудования лежит вдоль оси основного проводника.
Большинство конструкций оберточных машин имеют один барабан с кабелем на одной стороне машины, поэтому для обеспечения поперечной устойчивости требуется противовес на противоположной стороне. Как минимум, противовес регулируется на каждой опоре или вышке, чтобы отразить уменьшенный вес полезной нагрузки в конце каждого пролета. Более сложные конструкции оберточных машин имеют автоматически регулируемые противовесы, которые поддерживают баланс на всем протяжении пролета по мере того, как кабельный барабан становится все легче. Обычно это достигается за счет того, что противовес движется внутрь по направлению к оси машины, когда машина движется вперед. Такие устройства необходимы при длине пролета более 250 - 300 м. В идеале центр тяжести вращающейся части упаковочной машины должен всегда находиться на оси основного проводника. Центр тяжести всей упаковочной машины всегда будет ниже оси ведущего проводника.
Существуют конструкции оберточной машины, которые являются самобалансирующимися, с использованием двух барабанов с кабелем, переносимых по одному с каждой стороны оси машины: устройство Teralink (российское) распределяет один кабель, предварительно намотанный на 2 ударные. Машина AFL (Великобритания / США) может быть сконфигурирована для одновременной намотки 2 кабелей из пары барабанов, чтобы увеличить количество волокон в два раза больше обычного.
Кабельные системы с оболочкой включают в себя несколько уникальных частей оборудования, которые необходимы для закрепления оптоволоконного кабеля на проводнике, чтобы защитить кабель, когда он проходит над опорными столбами и опорами или вокруг них. воздушной линии, а также для контроля воздействия электрического поля в установках на фазных проводниках. У каждого поставщика есть свои собственные проекты для этих элементов, и нет никакой общности или взаимозаменяемости оборудования между системами.
Существуют два варианта системы волоконно-оптических кабелей для установки на воздушных линиях электропередачи: они различаются по характеру основного проводника. Когда основным проводником является фазовый провод, один из проводников, по которым проходит электрический ток в электрической сети, изолятор между фазой и землей требуется в каждом месте, где обернутый кабель выходит из жилы. Изолятор между фазой и землей (PTG) представляет собой устройство, которое обеспечивает гальваническую развязку, обеспечивая при этом оптическую целостность. Это означает, что к оптоволоконному кабелю и соединениям на заземленной стороне PTG можно получить доступ и безопасно работать, даже если воздушная линия находится под напряжением до полного напряжения системы. Более простая система предназначена для установки на заземляющем проводе (также известном как заземляющий провод или экранированный провод) воздушной линии. Поскольку заземляющие провода не находятся под напряжением во время эксплуатации, для этого типа установки не требуется изолятор между фазой и землей.
Крепление использовалось как средство прокладки кабелей связи с тех пор, как этот процесс был разработан Bell Telephone Laboratories в конце 1940-х годов.. Этот процесс обычно включает в себя крепление одного или нескольких медных телефонных кабелей, коаксиальных телевизионных кабелей или оптоволоконных кабелей к предварительно установленному стальному посыльному тросу с использованием стального троса и устройства, называемого «прядильщик» или «плетеный шнур». Он используется для присоединения этих типов кабелей к линиям опоры электросети на обочине дороги, и этот тип установки не покрывается термином OPAC. OPAC, в частности, относится к оптоволоконным кабелям, подключенным к воздушным линиям электропередачи, где главный проводник является частью воздушной системы электроснабжения. Протянутые кабели связи на проводе заземления или вспомогательный заземленный провод были проложены до середины 1980-х годов на нескольких линиях электропередач бывшего EVS (ныне EnBW) в Баден-Вюртемберге, Германия, и до сих пор используются на некоторых линиях.
Связь по линии электропередачи 110 кВ компании EnBW AG около Леонберга в Германии Кабельные системы с обмоткой используются при построении телекоммуникационных сетей сверх мощности Утилита с правом проезда. Это привлекательная концепция для многих энергетических компаний, поскольку это означает, что сеть связи находится под их собственным контролем и может быть адаптирована для удовлетворения их конкретных требований с помощью подходящих атрибутов, таких как избыточность, задержка и пропускная способность. После создания сеть становится относительно недорогой в эксплуатации по сравнению с арендной платой, ранее выплачиваемой телефонным компаниям. Сеть напрямую соединяется между рабочими площадками электроэнергетических компаний, такими как электростанции, подстанции и трансформаторы. Коммуникационный трафик обычно представляет собой смесь SCADA, другого рабочего трафика, такого как сигнализация телеобезопасности, видеонаблюдение и мониторинг, а также другой деловой трафик, такой как голосовые каналы., межофисная связь и тд. Поскольку оптоволоконные кабели обеспечивают очень высокую пропускную способность - намного больше, чем обычно требуется энергокомпании, - многие энергокомпании могут получать доход от своих сетей связи, арендуя полосу пропускания или запасные оптические волокна другим операторам, таким как компании мобильной связи или Интернет-провайдеры.
Были разработаны три различных типа оптоволоконных кабелей для установки на воздушных линиях электроснабжения: оптический заземляющий провод (OPGW), полностью диэлектрический самонесущий (ADSS) кабель и оптический кабель (OPAC). Каждый тип имеет свой набор свойств и поэтому лучше подходит для определенных условий. Кабели OPAC чаще всего используются, когда доступ к воздушной линии затруднен (например, в отдаленных районах или, наоборот, в многолюдных городских районах ) или когда воздушная линия конструктивно слишком слаб, чтобы выдержать дополнительный вес кабеля ADSS.
| Поставщик | Торговая марка | Первая установка | Общее количество установленных на июль 2014 года | Текущий статус |
|---|---|---|---|---|
| IKO Kabel (Alcatel) | GWWOP | Никогда | 0 | Отменено примерно в 1995 г. |
| AFL | SkyWrap | 1982 | 30 000 км | В настоящее время производится и продается на международном уровне (по состоянию на июль 2014 г.) |
| BICC | Fibwrap | 1993 | 850 km | Выводится примерно в 1999 г. |
| FOCAS | SkyWrap | См. AFL | ||
| Furukawa | GWWOP | 1985 | около 500 км | В настоящее время производится для внутреннего рынка Японии (по состоянию на июль 2014 г.) |
| Hitachi, Fujikura, Sumitomo | GWWOP | 1995 | около 300 км | Отведено около 2005 г. |
| Omexom | câble optique enroulé (COE) | 2006 | 300 км | Отведено примерно 2010 |
| Raychem | Rayfos | См. AFL | ||
| Научные инновации | Нет | 2006 | примерно 1000 км | Неизвестно - внутренний рынок в Только Россия |
| Transel | Нет | 2004 | 650 км | Снято примерно в 2010 году |
| Teralink | Нет | 2004 | около 200 км | В настоящее время производится для внутреннего рынка России (по состоянию на июль 2014 года) |
