Основные положения технологии подвески волоконно-оптического кабеля (ВОК)

В последнее время наиболее популярным методом строительства ВОЛС становится вариант подвески ВОК на опорах ЛЭП энергетиков, опорах контактной сети и ЛЭП автоблокировки железнодорожного транспорта, а также на опорах осветительной сети и наземного электрического транспорта. В своем дипломном проекте я выбрал тип прокладки - подвесной, выбор сделан благодаря приемуществам указанным ниже. Проектируемая линия Уфа - Казань будет осуществлена вдоль автомагистрали на опорах ЛЭП (длина магистрали составляет 525 км). Таким образом при моделировании ВОЛС я имел запас в 25 км. Подвеска ВОК осуществляется на уже установленных опорах и не требует тщательной предварительной подготовки трассы прокладки, поэтому более технологична и проста, чем прокладка в грунт. Опыт строительства ВОЛС МПС РФ показывает, что стоимость строительства с использованием подвески ВОК обходится на 30-35% дешевле, чем при строительстве с прокладкой ВОК в грунт, при этом сроки строительства сокращаются в 2,5-3 раза. Особенность применения ВОК для подвески на опорах заключается в способности кабеля к упругому продольному растяжению до 1,5% без возникновения нагрузок на оптическом волокне. Для строительства ВОЛС методом подвески кабеля на опорах железнодорожного транспорта используется только диэлектрический самонесущий ВОК. Во время эксплуатации данный кабель испытывает значительные колебания температуры, скорости ветра и осадков, вибраций, что предъявляет определенные требования к технологии подвески. Одним из главных является принцип ограничения механических воздействий на оболочку, на растяжение ВОК, сдавливающие нагрузки, а также углы поворота трассы ВОК. Технология подвески ВОК должна обеспечить сохранность покрытия оболочки кабеля при протяжке от повреждений.

Современная технология подвески ВОК предусматривает два этапа:

Подготовительный этап, включающий в себя обшестроительные работы, замену дефектных и поврежденных опор, установку дополнительных опор, заказ и приобретение специальных кронштейнов крепления ВОК в соответствии с типами, указанными в проекте, кронштейнов для крепления запасов кабеля и оптических муфт, узлов анкеровки.

На втором этапе, связанном непосредственно с подвеской ВОК, осуществляются: крепление кронштейнов на опорах; крепление на кронштейнах технологических роликов для протяжки трос-лидера, а затем с помощью его и кабеля; замена роликов на специальные натяжные или поддерживающие зажимы и крепление кабеля; монтаж муфт; устройство анкеровок и крепление запасов ВОК; подключение кабеля к кроссовому оборудованию; измерение и паспортизация пассивной части ВОЛС. Все работы по подвеске ВОК на опорах выполняются в соответствии с действующими правилами и нормами, а также техническими условиями, заложенными в проектах.

При строительстве ВОЛС методом подвески на опорах высоковольтных линий связи также применяют:

Оптический кабель малого диаметра, который с помощью специальных механизмов наматывается с определенным шагом намотки на фазный провод или грозозащитный трос;

Встроенный в грозотрос специальный оптический кабель (как правило, используется только при реконструкции высоковольтной линии с заменой грозотроса);

Подвеска оптических кабелей к стальному канату (тросу), натянутому между столбовыми опорами на консолях;

Подвеска кабеля с встроенным тросом на консолях специальной конструкции.

В любом из этих способов подвески ВОК должны обеспечиваться заданные оптические параметры в течение всего срока службы (на менее 25 лет).

Экономическая часть

Современные транспортные системы для увеличения пропускной способности оптических линий используют многоканальные мультиплексоры. Мультиплексоры помогают сэкономить значительные средства, обеспечивая передачу информации на различных длинах волн по одной линии и делая тем самым ненужным прокладку новых оптоволоконнных линий.

Стоимость волоконно-оптической сети сегодня составляет десятки и сотни миллионов рублей, и при ее создании требует решать более 50 разноплановых технических и организационных задач, которые должны быть координированы во времени и иметь гарантированное материально-техническое обеспечение. Поэтому успех выполнения проекта сети зависит, прежде всего, от организации работ. Нарушение организационной структуры выполнения проекта резко снижает качество работы.

Типовая структура цены волоконно-оптической линий связи, которую сегодня часто строят вдоль автомагистрали или полотна железной дороги, имеет следующее распределение средств (в процентах):

Управление проектом ~ 1-3 %

проектирование ~ 1-3 %

оборудование, включая системную интеграцию в единую сетевую структуру + стоимость оптического кабеля ~ 75 %

строительство ВОЛС ~ 6 - 10 %

создание центра управления и службы эксплуатации ~ 8 - 10 %

обучение ~ 1- 2 %

непредвиденные (прочие) расходы ~ 2 - 4 %

В общем случае, дополнительно нужно учитывать расходы на таможенные пошлины ~ 5-20 %, оплату налогов ~ до 20% от стоимости оборудования и расходы на эксплуатацию сети, которые в первый год могу составлять до 10 %.

Подчитаем стоимость проектируемой линии.

Длина волоконно-оптической линии равна 550 км, скорость передачи информации 2.5Гбит/с (STM-16).

Оборудование - 8-ми канальная транспортная система WL8 - компании Сименс.

Оптический кабель - ОКЛЖ - самарской компании, использующее различные типы волокон компании Корнинг.

Так как в дипломном проекте была показана возможность проектировать линию связи при использовании как стандартного одномодового волокна, так и при использовании одномодового NZDSF волокна, то и стоимость проекта подчитаем для двух типов волокон.

Стоимость оптического кабеля:

при использовании стандартного одномодового волокна SMF28 фирмы Корнинг 1 км оптического кабеля будет стоить - 90 000 рублей. Вся линия в 550 км будет стоить 90 000*550 = 49 500 000 руб. Один модуль МКД (волокна компенсирующего дисперсию) будет стоить - 200 000 рублей, потребуется 4 модуля, т.е. - 800 000 рублей. Используем модуль фирмы Корнинг DCM-95.

при использовании одномодового NZDSF волокна LEAF тм фирмы Корнинг 1 км оптического кабеля будет стоить - 120 000 рублей. Вся линия в 550 км будет стоить 120 000*550 = 66 000 000 руб.

Оборудование - транспортная система WL8 компании Сименс будет стоить ~ 9 000 000 руб.

Общая стоимость оборудование + оптический кабель будет составлять в:

1-ом случае - 59 300 000 руб.,

2-ом - 75 000 000 руб.

Как было сказано выше стоимость оборудования ВОЛС составляет примерно 75 % от всех затрат строительства проекта.

59 300 000 - 75 %

Себестоимость - 100 %

Себестоимость = (59 300 000 * 100)/ 75 = 79 000 000 руб.

75 000 000 - 75 %

Себестоимость - 100 %

Себестоимость = (75 000 000 * 100)/ 75 = 100 000 000 руб.

Подчитаем срок окупаемости проектируемой линии:

Цена одного канала STM-16 за час равен - 600 руб. Подчитаем за сутки: 600 * 24 = 14 400 руб. Так как линия 8-ми канальная: то за сутки - 115 200 руб.

Подчитаем сумму за год: 155 200 * 365 ? 42 000 000 руб.

Учтем, что система постоянно не загружена на 100 %. Подчитаем сумму при загруженности системы на 80 %, отсюда

42 000 000 - 100 %

За год - 80 %

За год = (42 000 000 * 80) / 100 ? 33 000 000 руб.

Из полученных результатов делаем вывод, что проектируемая мною линия в 1-ом случае окупит себя примерно за 2,5 года, во 2-ом случае примерно за 3 года.

Как было сказано выше нужно учитывать таможенные пошлины при ввозе оборудования, оплату налогов - до 20 % от стоимости всей системы, расходы на зарплату обслуживающему персоналу, расходы на экплуатацию сети, которые в первый год могут составлять до - 10 %.

С учетом выше перечисленного срок окупаемости увеличивается примерно в два раза т. е. будет составлять 5 и 6 лет соответственно в первом и втором случае.

Техника безопасности

В качестве техники безопасности при моделировании ВОЛСВ на ЭВМ, можно использовать эргономику рабочего места оператора ЭВМ.

Рабочее место оператора должно отвечать определенным требованиям, обеспечивать максимальную комфортабельность условий работы за компьютером, способствовать сохранению работоспособности и хорошего самочувствия в течение дня.

Рабочее место оператора ЭВМ включает:

Монитор является основным звеном безопасности в настольной вычислительной системе. Плохой монитор может стать вполне реальной угрозой здоровью человека. В тоже время монитор высокого качества благодаря высоким техническим данным и низкому уровню электромагнитных излучений повышает продуктивность работы, предотвращает зрительное утомление, усталость и головные боли. Монитор должен отвечать требованиям по размеру видимой части экрана, разрешению, частоте смены кадров, мультичастотности, экранному покрытию и настройке экрана. Частота регенерации кадров не менее 75 Гц при оптимальном для каждого класса разрешении. Монитор должен полностью удовлетворять стандартам MPRII, TCO и требованиям безопасности, установленным ГОСТ Р50948-96 " Средства отображения информации индивидуального пользования", по уровню переменных электромагнитных и электростатических полей.

клавиатура и манипулятор "мышь"

Клавиатура является основным устройством ввода и от ее конструктивной особенности зависит, как бистро устанет оператор и, следовательно, производительность труда. Недостатком клавиатуры является быстрая утомляемость кисти руки при длительной работе, так как кисть находится все время в подвешенном состоянии, что создает нагрузку на мышцы предплечья.

Особое внимание специалистов в области эргономики привлекает - манипулятор типа "мышь". Недостатком всех манипуляторов "мышь" является то что при каждом поднятии руки и повторяющемся ее удержании над каким-нибудь предметом предплечье испытывает значительную нагрузку. На рынке имеются подвижные опоры для кистей, перемещающиеся вместе с руками. Эти опоры размещаются так, чтобы кисти свободно с них свисали, что снижает нагрузку на предплечье и снижает утомляемость.

рабочий стол и кресло

Рабочая мебель при работе с компьютером играет важную роль в создании оптимальных условий работы человека. Грамотное ее использование позволяет снизить степень утомляемости, повысить работоспособность, производительность труда, концентрацию внимания.

Компьютерная мебель должна быть удобной, прочной надежной, и иметь аккуратный вид. При этом конструкция и размеры стола и кресла должны способствовать оптимальной позе оператора, при которых выдерживаются определенные угловые соотношения между "шарнирными" частями тела. Правильная поза (следовательно, и правильное функционирование организма) поможет сохранению здоровья и воспрепятствует симптомов синдрома компьютерного стресса, а также симптома постоянных нагрузок.

Выводы

Только правильное соблюдение требований и мероприятий по оптимизации труда оператора ЭВМ позволяет сохранить не только нормальную работоспособность, но и самое главное - здоровье.

Ведь вся разработка мероприятий по оптимизации условий труда оператора ЭВМ предназначена для предотвращения неблагоприятного воздействия на человека вредных факторов, сопровождающих работы с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами.

Одними из важных характеристик конструктивного исполнения самонесущих кабелей являются допустимые внешние механические нагрузки, такие как ветровая, гололедная и нагрузка собственного веса. Поэтому одним из наиболее важных решений при строительстве ВОЛС является выбор ВОК соответствующей конструкции, который мог бы выдержать различные напряжения, возникающие в кабеле в процессе строительства и эксплуатации. Эти параметры кабеля могут быть определены по методике, предложенной ЗАО «Инкаб».

Скорость строительства очень высока. Можно за одну смену подвесить одну или две строительные длины кабеля.

Стоимость кабеля так же не очень велика и составляет, в среднем, для легких вариантов строительства от 2800 до 3600 $/км.

Построив таким образом ВОЛС, необходимо задуматься сколько она простоит и что нужно делать, чтобы она стояла дольше? ВОЛС на основе самонесущего кабеля подвергается самым разнообразным воздействиям, прежде всего это атмосферные факторы – ветровые нагрузки, солнечная радиация, осадки, обледенение, механические повреждения, вызванные ремонтными работами на других проводах, или хищения кабеля. Более того, если кабель висит в электрическом поле (что происходит повсеместно), то в результате воздействия солнечной радиации на поверхности внешней влагозащитной оболочки кабеля начинают возникать микротрещины, в которых накапливается грязь, влага и начинает развиваться трекинг-процесс – протекание поверхностных токов – треков. С течением времени плотность этих токов растет и кабель постепенно начинает гореть. Особенно это проявляется в местах крепления кабеля к опорам, так как в пролете кабель не заземлен и образуется достаточно высокая плотность треков, а на опоре кабель заземлен и поверхностные токи, естественно, стекают по опоре. Единственная рекомендация, обеспечивающая снижение влияния данного фактора, это применение трекинг-эррозионностойкой влагозащитной оболочки на основе фторполимерных материалов.

В результате срок службы ВОЛС на основе самонесущих ВОК не превышает 18–20 лет.

5.4. Особенности подвески самонесущего ВОК на опоры контактной сети ЭЖД

Подвеска самонесущих волоконно-оптических кабелей связи на опоры контактной сети и высоковольтные линии автоблокировки производится с учетом требований «Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог», утвержденных МПС России.

Подвеска ВОК производится на эксплуатируемые металлические или железобетонные опоры контактной сети при условии, что несущая способность этих опор достаточна для восприятия всех действующих нагрузок от подвешиваемого ВОК, а расположение ВОК на опорах обеспечивает возможность производства работ на нем при наличии напряжения в контактной сети .

Подвеску ВОК на опорах контактной сети осуществляют с полевой стороны. В исключительных случаях по согласованию со службой электроснабжения железной дороги допускается подвеска ВОК с внутренней стороны опор (со стороны пути). Расстояния от нижней точки ВОК при максимальной стреле провеса до поверхности земли, а также расстояние до других проводов и частей контактной сети должны быть не менее установленных значений.

Подвеска ВОК на опорах контактной сети осуществляется на кронштейнах, расположение которых на опорах определяется проектом. Кронштейны на опорах вдоль трассы устанавливают, как правило, на одной высоте от головки рельса. Крепление кронштейнов к железобетонным опорам производится с помощью хомутов. При использовании ВОК с металлическим сердечником или с металлической броней все кронштейны должны быть присоединены к защитной цепи заземления. При подвеске ВОК с диэлектрическим сердечником заземление не производится. Крепление кронштейнов на металлических опорах производится с помощью крюковых болтов или специальных деталей.

Работы по подвеске и монтажу ВОК могут быть начаты только при наличии утвержденного заказчиком рабочего проекта на строительство ВОЛС и разрешения службы электроснабжения железной дороги на производство работ в зоне контактной сети и высоковольтной линии автоблокировки.

Работы по протяжке ВОК могут вестись «c пути» со снятием напряжения, либо «с поля» без снятия напряжения.

При работе «c пути» со снятием напряжения используются высокопроизводительные специализированные комплексы машин, в состав которых включаются:

автомотриса типа АГД для буксирования грузовых прицепов, питания тягово-тормозных модулей и оборудованная гидроподъемником типа АГП для работы на высоте;

два грузовых прицепа, оборудованных тягово-тормозными модулями с поворотными устройствами, для установки барабанов с ВОК и катушек с трос-лидером.

Тягово-тормозные модули должны иметь устройства регулирования силы натяжения ВОК и автоматического их отключения при превышении силой натяжения установленной для данной марки ВОК предельной величины натяжения.

При работе «с поля» используется комплекс специальных механизмов, включающий:

лебедку с регулируемой силой натяжения для протяжки трос-лиде- ра и ВОК под натяжением;

подъемно-тормозное устройство для подъема и регулирования высоты кабельного барабана;

устройство для установки и торможения катушек с трос-лидером; При использовании специализированного комплекса машин для работы

«с пути» подвеска ВОК осуществляется в следующей последовательности. По заранее подвешенным на кронштейны роликам протягивается трослидер. Для этого после занятия комплексом перегона и снятия напряжения один грузовой прицеп с катушками трос-лидера устанавливается в начале анкерного участка за 25–30 м от анкерной опоры, а второй прицеп в сцепе

с автомотрисой начинает медленно двигаться к первой анкерной опоре. Напротив первой анкерной опоры автомотриса останавливается, монтажная люлька с двумя монтерами поднимается к кронштейну с роликом. Трос-лидер открепляется от люльки, пропускается через ролик и снова прикрепляется к люльке. В таком положении автомотриса медленно передвигается к следующей опоре. На следующей опоре трос-лидер снова пропускается через ролик и движение автомотрисы возобновляется. Таким образом трос-лидер протягивается по всему участку. После пропуска трослидера через ролик крайней анкерной опоры автомотриса с находящимся впереди нее прицепом с кабельными барабанами передвигается на расстояние 25–30 м за последнюю опору и останавливается. Во время протяжки трос-лидера монтеры, управляющие тягово-тормозным устройством

с катушками, подтормаживают катушки, обеспечивая раскатку трос-лидера под натяжением.

В крайнем положении трос-лидер через вертлюг, с помощью кабельного зажима «чулок» соединяется с ВОК, находящимся в барабане на грузовом прицепе. Автомотриса отцепляется от прицепа с кабельным барабаном и возвращается к первому прицепу со свободными от трос-лидера катушками. От автомотрисы с помощью гидропривода включаются двигатели тягового модуля и начинается медленная протяжка ВОК. При этом барабан, с которого раскатывается ВОК, притормаживается так, чтобы обеспечивались требуемые стрелы провеса ВОК в пролетах.

При работе «с поля» c использованием комплекса механизмов с боковой стороны пути за габаритом опор контактной сети в начале и конце ан-

керного участка на расстоянии 25–30 м от крайних анкерных опор выбираются горизонтальные площадки. На одной из них размещается устройство для установки и торможения катушек с трос-лидером. На противоположном конце анкерного участка на выбранной площадке устанавливается тяговая лебедка для протяжки ВОК и трос-лидера. После протяжки трос-лидера по всему анкерному участку концы его закрепляются на крайних опорах.

Для протяжки ВОК на площадке, где находилось устройство для катушек с трос-лидером, устанавливается подъемно-тормозное устройство с кабельным барабаном и далее аналогично: включается лебедка и производится протяжка ВОК по анкерному участку.

При работе с комплексом специальных механизмов скорость протяжки ВОК должна быть в пределах 1,8 км/ч. Во время протяжки ВОК при подходе зажима «чулок» к ролику и проходе его через ролик скорость протяжки снижается до минимума, практически до полной остановки. Протягивание ВОК по роликам независимо от применения машин и механизмов выполняется плавно с минимальным тяговым усилием.

После протяжки ВОК приступают к работам по его закреплению с использованием различных зажимов. Работы начинают с анкеровки ВОК на крайней от барабана опоре.

После подвески ВОК на опорах контактной сети или опорах высоковольтных линий автоблокировки выполняются специальные работы, необходимые для функционирования ВОЛС. К таким работам относятся:

сооружение вводов ВОК в здания домов связи и постов ЭЦ;

монтаж соединительных и разветвительных муфт, включая сварку волокон и контроль качества сварки с помощью приборов;

крепление муфт на опорах или других устройствах с выкладкой и закреплением технологического запаса ВОК;

контрольно-измерительные работы на смонтированных участках ВОК между регенераторами.

5.5. Навивная технология строительства ВОЛС

Навивка сравнительно легкого и недорогого ОК без армирования силовыми элементами на фазовые провода ЛЭП является одним из оригинальных и дешевых способов строительства ВОЛС.

Навивная технология строительства ВОЛС – это альтернативный способ прокладки ОК в грозозащитном тросе. Но, в отличие от прокладки ОК в грозозащитном тросе, в этом случае нет необходимости замены грозозащитного троса и вывода ЛЭП из рабочего состояния .

ОК равномерно, с помощью специальных механизмов наматывается с определенным шагом вокруг существующего грозозащитного троса или фазного провода специальной навивочной машиной (рис. 5.11, рис. 5.15). Навивочная машина может перемещаться по грозозащитному тросу как с помощью радиоуправляемого самодвижущего механизма, так и вручную, с помощью специальной лебедки. Для перехода навивной машины через опоры ЛЭП применяется специальное подъемное устройство.

		Суть способа навивки заключа-
		ется в следующем. Катушка с кабе-
	Рис. 5.11. Реализация	лем устанавливается на навивочной
		машинке, машинка катится
	навивочных машин
	проводу ЛЭП и одновременно вращает ка-
	тушку с кабелем вокруг провода, обеспечи-
	вая балансировку и натяжение кабеля при
	минимальном воздействии на несущий про-
	вод. В результате кабель (рис. 5.12) спираль-		Рис. 5.12. Навивные
	но накручивается на провод с постоянным		волоконно-оптические кабели –
	шагом навива.

Первоначально масса машинки с кабелем не превышала 37 кг, максимальный размах вращения катушки – 0,4 м, запас кабеля на одной катушке – 1000 м (для кабеля d = 6,5 мм), т. е. при использовании кассеты из двух катушек максимальная строительная длина составляет 1 км. Машинка приводится в движение с помощью буксировочного троса, вручную, с земли. Скорость движения машинки по проводу составляет порядка 0,5–1 м/с, переход через опору занимает не более 10 мин. Поднятие машинки на опору, буксировка, переходы через опору могут производиться бригадой монтажников, состоящей из 3–4 человек. Таким образом, на прокладку прямолинейного участка длиной в 1 км требуется всего около 3–5 часов.

Строительные длины навитого ВОК соединяются друг с другом с использованием подвесных сварочных муфт. Сварные соединения закрепляются в стандартной сварочной кассете, затем кассета вместе с катушкой с запасом кабеля, помещается в герметичную муфту, которая подвешивается на проводе с помощью стандартных креплений (рис. 5.13).

Вес муфты с запасом кабеля и пластиной-организатором не превышает 5 кг. Соединительная муфта имеет обтекаемую форму, подобную диску, подвешенному на проводе параллельно поверхности земли, для того, чтобы не оказывать большого сопротивления ветру, и не увеличивать ветровую нагрузку на опоры. И, кроме того, в процессе эксплуатации линии все муфты находятся под высоким напряжением, что исключает несанкционированный доступ к ним или проявление вандализма. Все металлические детали муфты, имеющие контакт с атмосферой, надежно защищены атмосферостойким покрытием в соответствии с требованиями стандартов. Для защиты корпуса муфты от прострела дробью нижняя крышка выполнена из утолщенной стали.

Несмотря на то, что в конструкции кабеля применены только диэлектрические материалы, возможно стекание токов короткого замыкания по поверхности оболочки кабеля. Для перехода волоконно-оптического кабеля с высоковольтного провода на заземленные конструкции опоры в начале и конце навивного участка применяется сводной изолятор, внешний вид которого показан на рис. 5.14. По продольной оси сводной изолятор имеет канал для пропускания волоконно-оптического навивного кабеля. На концах изолятора расположены герметичные разъемы, при помощи которых ввод и вывод кабеля надежно защищены от попадания атмосферных осадков в канал изолятора. Сверху сводной изолятор крепится к проводу ВЛ, а снизу, с помощью кронштейна, – к опоре ЛЭП.

Навитый на грозозащитный трос ОК способен противостоять любым воздействиям окружающей среды: гололед, ветровая нагрузка, перепады

температур, а также токи короткого замыкания на линии, удары молний, вибрацию и др. Этот метод строительства применяют на ВЛ от 35 кВ и выше (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Подмотка волоконно-оптического кабеля к тросу грозозащиты

Для этого типа инсталляции разработаны специализированные устройства – навивочные машины. Их принцип действия состоит в следующем: один механизм (тяговый) позволяет устройству равномерно перемещаться вдоль троса, второй механизм (навивочный) при этом вращает закрепленный на машине барабан со строительной длиной кабеля вокруг троса. Волоконно-оптический кабель одновременно сматывается с барабана и навивается на трос. Перед проходом очередного пролета на опорах укрепляются специальные «рабочие лестницы», необходимые для подготовки механизмов к работе. Навивочная машина поднимается на опору и вешается на трос тяговым устройством в направлении движения. На машину устанавливается барабан с кабелем. В местах сближения с опорой кабель фиксируется специальным зажимом, препятствующим его разматыванию с троса. После этого запускаются тяговое и навивочное устройства. Осуществляется навивка строительной длины кабеля на пролете между двумя опорами. При приближении навивочной машины к следующей опоре (за 5–7 м) кабель вновь фиксируется зажимом, препятствующим его разматыванию, после чего машина демонтируется и может быть использована на очередном пролете. На самой опоре кабель фиксируется в обе стороны анкерными зажимами. Таким образом формируется проходной узел натяжения – так называемый «джампер».

Совершенствование конструкции машин для навивки волоконнооптического кабеля позволило создать устройство, принцип функционирования которого подобен веретену. Вес такого устройства составляет не более 15 кг, а полезная нагрузка – до 180 кг, что позволяет навивать ОК на пролеты длиной до 6 км (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Навивочная машина:

а) с базовым барабаном; б) с длиной кабеля, равной длине пролета; в) водило кабеля – основной элемент

Это устройство использовалось для строительства навивных ВОЛС на территории Российской Федерации. Для повышения надежности ВОЛС в процессе эксплуатации было предложено следующее решение: до середины пролета кабель навивается в одну сторону, а затем – в противоположную. В середине пролета волоконно-оптический кабель крепится специальным зажимом, который в случае обрыва несущего провода или троса освобождает кабель и тем самым позволяет избежать его обрыва.

Достоинства навивной технологии неоспоримы. Прежде всего, это возможность строить ВОЛС практически в любых условиях, как пересеченной местности (горы, тундра, тайга там, где построены ЛЭП), так и различных индустриальных преград (железные и автомобильные дороги, фидерные линии различного назначения, дома, огороды, овраги и проч.) без дополнительных приспособлений и помостов.

Навивка оптического кабеля на фазный провод практически исключает его обледенение, которое так же, как и вибрации на пролетах между опорами из-за ветровых нагрузок, является основной причиной обрыва воздушных проводов. Достигается это благодаря разогреванию обвитой вокруг провода влагозащитной полиэтиленовой оболочки оптического кабеля под действием электромагнитного поля ЛЭП. Кроме того, увеличение турбулентности воздушных потоков, обтекающих систему «Оптический кабель – провод ЛЭП» на 40–60 % снижает уровень вибрации.

Рассматриваемая технология обеспечивает среднюю скорость навивки ОК до 5–6 км в смену, позволяет проходить сложные и недоступные участки трассы.

Первый способ – установка с использованием встроенного самонесущего троса.

Здесь используется стальной оцинкованный трос, который натягивается на консоли, прикрепленные к опорным столбам шурупами. Кабель к нему крепится с помощью подвесов, которые также изготовлены из нержавеющего металла. При таком способе монтажа важен точный расчет: существуют нормативы стрелы провеса, влияющие на максимальную высоту установки консолей. Так, самая нижняя точка провеса кабеля должна быть не ниже 4,5 метров над землей. Соответственно, консоли должны быть укреплены так, чтобы обеспечить не только соблюдение этого параметра, но и с учетом зазора для монтажа подвесов и свободного движения кабеля по петлям монтажной арматуры.

Рис.№1. Схема размещения оборудования при подвеске оптического кабеля на ВЛЭП

Правила проведения работ:

1. Линия, на которой проводится подвешивание кабеля, должна быть обесточена. Проведение работ с сохранением подключения к общей сети запрещено.
2. Монтаж волоконно-оптических муфт любого типа допускается с сохранением подключения сети к питанию.
3. Монтажник при проведении работ должен иметь при себе рабочую рацию.
4. Раскладывать кабельные линии по земле запрещено.
5. Расположение раскаточных машин на участке должно быть не ближе, чем три высоты от нулевой отметки до текущего положения раскаточного ролика.
6. Раскатка кабеля проводится строго по воздуху с помощью «трос-лидера», концы троса и кабеля соединяют монтажным чулком.
7. Для защиты от скручивания трос-лидера и монтируемой линии ОК используется вертлюг. Обязательно используются балансиры с интервалом друг от друга в 4 метра.
8. Для разных видов опор применяются разные виды зажимов (поддерживающие на промежуточных и натяжные на анкерно-угловых).
9. Для защиты от внешних повреждений установка протектора обязательна.

Монтаж оптико-волоконных линий между домами и зданиями.

Для этих целей используются определенные виды кабеля, характеристики которых приведены ниже.

Рис.№2. Фото крепления ОК при протяжке между двумя домами

Характеристики и особенности подвесных кабельных линий

ОПЦ – волоконно-оптический кабель с высокой температуростойкостью. Может использоваться в диапазоне от -60 до +70 градусов. Выдерживает растяжение до 12 кН при давлении 0,5 кН/см. В зависимости от требований монтируемой линии связи, кабель может включать от 2 до 48 оптических волокон. Заполнитель внутренней полости – гидрофобный гель для защиты сердечника от намокания. Кабель этого типа может монтироваться по воздушным сетям между строениями и существующим ЛЭП и опорам, включая контактные сети ж/д транспорта, фуникулеров, трамваев и др., линии электропередач. Выбрать кабель этой марки можно в каталоге .

ОКПЦ – кабель с центральной трубкой, в которой может быть до 24 волокон. Силовой элемент выносного типа может представлять собой стеклопластиковый стержень или же стальной трос или провод в пластиковой изоляции. Данный тип кабеля также может применяться при температурах от -60 до +70 °С. Допустимое растяжение – 4-9 кН. Сфера применения и порядок монтажа не отличаются от ОПЦ.

Способы подвески кабеля на опорах воздушных линий связи

Есть три метода подвески кабелей:

• Монтаж внутри грозо-молниезащитного троса.
• Навивка на фазовую и молниезащитную проводку.
• Подвешивание самонесущих ОК на опорах.

При монтаже на существующих линиях связи, включая высоковольтные опоры ЛЭП и контактные сети, используемый тип кабеля должен быть стойким к электромагнитному полю любого происхождения. Здесь подразумевается удар молнии, скачки напряжения ЛЭП, стихийные завихрения. Кроме этого, проводник должен соответствовать показателям допустимого растяжения (провисания), а монтаж выполняться с соблюдением размерности промежутков крепления кабеля. С этой задачей справляется кабель, изготовленный из полиамидных нитей. Прочность этого углеродного волокна очень велика, что позволяет выполнять подвес кабеля при больших расстояниях между опорами.

Также оптокабель может монтироваться на отдельный трос или другой внешний элемент. Если не используется диэлектрический провод, его может заменить оптокабель, встроенный в молниезащитный трос.

При таком выборе проводник является средством грозовой защиты и информпередатчиком.

При монтаже ВОЛС в тоннелях у проводников должна быть негорючая оболочка.

Следует отметить, что в условиях России требования к ВОК, встроенным в грозотрос, отличаются рядом особенностей. Эти особенности заключаются прежде всего в том, что климатические условия требуют обеспечения рабочего диапазона температур от –60° С до +70° С. Это означает, что гидрофобные заполнители модулей и сердечника кабеля должны сохранять свои параметры в указанном диапазоне. Кроме того, температурные коэффициенты расширения элементов кабеля и грозотроса должны быть очень близкими друг к другу.

Грозозащитный трос, имеющий один или два слоя из АSC и содержащий оптический сердечник, монтируется наверху ЛЭП и несет двойную функцию грозотроса и кабеля связи. Процесс строительства таких ВОЛС – сложная техническая задача, связанная с применением мощных натяжных механизмов, а скорость строительства и технология замены существующего троса на волоконно-оптический в очень сильной степени зависят от профиля ЛЭП, т. е. местности, по которой она проходит. При нормальных условиях рабочая бригада прокладывает до 5 км волоконно-оптичес- кого кабеля в день.

Основным преимуществом ВОЛС, реализованной по этой технологии, является высокая надежность линии связи, которая обусловлена мощными несущими элементами ЛЭП, рассчитанными на срок службы до 50 лет. Следует отметить, что при осуществлении первых проектов строительства ВОЛС в грозозащитном тросе по ЛЭП использовался ОК зарубежных производителей. Однако в настоящее время все больше применяется отечественный кабель типа ОКГТ производства «Сарансккабель оптика», «Моска- бель-Фуджикура» и других российских производителей.

Высокая надежность ВОЛС, реализованных на базе грозозащитного троса, объясняется тем, что несущие конструкции ЛЭП рассчитаны на длительный срок службы (до 50 лет) и выдерживают внешние разрушающие нагрузки, вплоть до ураганных. Кроме того, вряд ли возможны механические повреждения ВОЛС, которая расположена на высоте 10-этажного дома в очень прочной металлической оболочке. Этим объясняется их строительство в труднодоступных регионах, которых в нашей стране предостаточно.

5.3. Подвеска самонесущего ВОК на ЛЭП

Этот способ строительства нашел наиболее широкое применение на ведомственных сетях, таких как ЭЖД, «Газпром», «Энергосистем» и других ведомств. Обусловлено это тем, что сам способ строительства достаточно прост, а данные компании являются собственниками различного вида опор .

Для строительства ВОЛС методом подвески на опорах высоковольтных ЛЭП и железнодорожного транспорта используется диэлектрический самонесущий ОК при условии, что его несущая способность достаточна, а расположение самого ОК не препятствует нормальному техническому обслуживанию линии, на которой он подвешивается.

Указанный способ строительства используется в основном там, где длина пролетов невелика. Это контактные сети ЭЖД (Lпрол. ≈ 70 м), рас-

пределительные сети ЛЭП (Lпрол. – 50÷70 м), опоры ВЛС (Lпрол. – 50÷70 м). Для строительства магистральных ВОЛС, где в основном большие проле-

ты, используются кабели с усиленными механическими характеристиками, параметры которых должны определяться расчетом на основе данных по климатическим характеристикам региона, где будет расположена проектируемая ВОЛС.

Все работы по подвеске ОК на опорах выполняются в соответствии с действующими правилами, нормами и техническими условиями, заложенными в проектах.

Способ подвески ВОК на ЛЭП сопряжен с определенными трудностями, связанными в первую очередь с тем, что ЛЭП постоянно находится под напряжением. Поэтому при подвеске кабеля необходимо получить от владельцев ЛЭП разрешение на выполнение работ, в том числе и на отключение напряжения. Кроме того персонал должен быть обучен и иметь соответствующую группу по электробезопасности. Наиболее эффективной в этом случае является совместная работа строительных организаций связи и представителей энергетики, по опорам ЛЭП которых осуществляется подвеска ВОК.

Ведение строительных работ по подвеске ОК осуществляется при температуре не ниже –10 °С. Лишь в исключительных случаях допускается проведение работ при температуре ниже –10 °С, при этом необходимо соблюдать все меры предосторожности.

При строительстве ВОЛС по ЛЭП в настоящее время успешно применяются как новейшие технологии проектных изысканий, позволяющие обследовать линию с целью определения возможности подвески на них ВОК, выбрать маршрут подвески кабеля и его конструкцию, так и новейшее технологическое оборудование, которое позволяет в срок и качественно выполнять строительно-монтажные работы.

Проектирование и строительство ВОЛС по ЛЭП регламентируется следующими документами.

1. «Правила подвески и монтажа самонесущего волоконно-оптичес- кого кабеля на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки» (утв. МПС РФ 16.08.1999 N ЦЭ/ЦИС-677). Примечание : текст документа по состоянию на январь 2011 г.

2. «Правила проектирования, строительства и эксплуатации волокон- но-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напря-

жением 0,4–35 кВ.» СО 153-34.48.519-2002.

Раскатка и подвеска ВОК на ЛЭП производится под тяжением с предварительной протяжкой троса-лидера (каната) по раскаточным роликам. До начала выполнения работ по раскатке и подвеске ВОК нужно установить необходимые механизмы – тормозная и натяжная машина, передвижная монтажная лаборатория, – ЛИОК и проч.

Рис. 5.5. Натяжная и тормозная машина для самонесущего ВОК

На всех опорах участка ЛЭП, где подвешиваются ОК, монтируются узлы крепления кабеля, рядом подвешиваются раскаточные ролики, по которым протягивается диэлектрический трос-лидер. Ролики должны соответствовать диаметру ОК. Для подвески самонесущего ОК широко применяются ролики двух типоразмеров: малые, с внешним диаметром 200 мм и внутренним – 138 мм, и большие, с внешним диаметром 676 мм и внутренним – 604 мм.

Рис. 5.6. ЛИОК передвижная лаборатория

Раскаточные ролики должны иметь низкий коэффициент трения, обладать конструкцией, обеспечивающей легкую их установку. Они должны также обеспечить надежную защиту оптического кабеля от заклинивания в теле ролика и защиту от торможения ролика в случае касания его элементов крепления (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Монтаж самонесущего ВОК

В качестве трос-лидера, применяемого при подвеске ОК, используют специальный диэлектрический канатик, имеющий высокую прочность, малый коэффициент растяжения и низкий коэффициент кручения. Стандартная длина трос-лидера составляет 1 или 0,5 км, что позволяет при помощи специальных соединителей комплектовать его в соответствии со строительными длинами кабеля. При этом длина трос-лидера должна на одну стандартную длину превышать строительную длину ВОК.

Трос-лидер разматывается с барабана лебедки и на каждой опоре пропускается через желобки каждого ролика. Трос-лидер протягивается до тормозной машины, пропускается через нее и соединяется через вертлюг и кабельный чулок с концом ВОК на барабане, установленном на подъемнотормозном устройстве.

Протяжка троса-лидера с прикрепленным к нему ВОК производится лебедкой путем наматывания троса-лидера на барабан лебедки. При этом в процессе протягивания кабеля выполняется визуальный контроль за стрелой провеса и отсутствием закручивания ВОК по трассе.

Скорость протяжки составляет в среднем порядка 1,8 км/ч. При подходе, во время протяжки стыка троса-лидера и ВОК к раскаточному ролику, скорость протяжки снижают до минимума. Раскатка заканчивается, когда ОК пройдет через раскаточный ролик на концевой опоре на расстояние, равное высоте подвеса ролика, плюс 15–20 м.

	После раскатки на опоре, около
	которой расположен барабан с ОК,
	кабель закрепляется с помощью на-
	тяжного зажима (рис. 5.8). Путем на-
	тяжения кабеля задается определенная
	проектом стрела провеса ОК в проле-
	тах, и кабель крепится к другой гра-
	ничной опоре монтируемого участка
	с помощью натяжного зажима.
Рис. 5.8. Применение	Тормозной машиной регулируется
натяжного зажима	усилие торможения, чтобы обеспечить
	постоянное усилие, обеспечивающее

стрелу провеса. Стрела провеса ОК не должна выходить за пятипроцентный допуск в большую или в меньшую сторону от проектного задания.

После закрепления ОК на концевых опорах он снимается с роликов и крепится в поддерживающих зажимах.

Работы по закреплению ВОК в расчетном положении производят не позднее, чем через 48 часов после его раскатки. В ходе этих работ выполняют:

крепление ВОК на опорах натяжными зажимами;

перекладывание ВОК с роликов в поддерживающие зажимы;

укладка и закрепление на опорах технологических запасов длин ОК. Примеры крепления ОК в зависимости от типа опор и конструкции

арматуры приведены на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Зажимы для крепления ВОК

Спуск ОК с опор ВЛ выполняется с целью обеспечения производства сварки оптических волокон и оптических измерений кабеля без подъема сварочной и измерительной техники. Спуски выполняются тем же кабелем, который монтируется на ВЛ. Кабель спуска крепится к телу опоры с помощью специальных конструкций с зажимами, высота расположения самой муфты должна быть не менее 5,0 м от земли.

Монтаж муфт выполняется аналогично монтажу ВОК, прокладываемых в грунт, в специально оснащенных автомашинах (рис. 5.6). Смонтированные муфты и технологический запас длины ВОК размещаются в защитных контейнерах, закрепленных на теле опоры на расстоянии не менее 6 м от уровня грунта. При спуске диэлектрический подвесной ВОК, вводимый в помещение объекта связи или переход на подземный ВОК, вводят в защитную пластмассовую (металлическую) трубу, закрепленную на теле опоры с герметизацией торцов трубы с кабелем с помощью термоусаживаемой трубки.

Оптические кабели для подвески по ЛЭП изготавливает ряд российских заводов. большой опыт в производстве самонесущих ВОК для подвески по ЛЭП имеет ЗАО «Народная фирма Электроповод» (Москва), одним из первых в России начавшее выпуск ВОК. Хорошо зарекомендовали себя самонесущие диэлектрические кабели, изготовляемые ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» (г. Самара) и «Трансвок» (г. Боровск, Калужская область) .

Типовая конструкция самонесущего ВОК представляет собой сердечник модульной скрутки, защищенный арамидными нитями, которые используются в качестве армирующих элементов (рис. 5.10). При этом ОВ находятся внутри трубок (модулей), выполненных из прочного полибутилентерефталата или полиамида, которые заполнены водоотталкивающим гелем. Различные компании используют, как правило, 5- или 6-элементную скрутку на центральный элемент, выполненный в виде стеклопластикового стержня. Поверх скрученных модулей накладывается полиэтиленовая оболочка типа ПЭВП или ПЭНП, в зависимости от необходимой стойкости к раздавливанию. На промежуточную оболочку накладываются арамидные нити, которые укладываются, как правило, в два слоя противоположного повива.

Рис. 5.10. Основные типы самонесущих ВОК:

а) кабель со стеклопластиковыми жгутами; б) кабель с арамидными нитями

Прочная внешняя оболочка обеспечивает защиту ВОК от внешних воздействий.

Предусмотрены варианты оболочки с повышенной стойкостью к электрическому пробою и агрессивным средам.

Московский государственный университет

Путей сообщения (миит)

Кафедра «Автоматика и телемеханика

на железнодорожном транспорте.»

Курсовая работа

По дисциплине:

«Волоконно – оптические системы передачи.»

«Расчет механической прочности полностью

Диэлектрического самонесущего

Волоконно – оптического кабеля.»

Выполнил: студент группы ТУС–361 Осипов С.Е.

Волкова Е.С.

Москва – 2017

1. Описание конструкции кабеля A-D(T)2Y.

2. Описание работ производимых при подвеске самонесущего ВОК на опорах контактной сети.

3. Механический расчет самонесущего ВОК.

3.1.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля.

3.2.Расчет удельной нагрузки от воздействия льда при гололеде.

3.3.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля и силы тяжести льда.

3.4.Расчет удельной нагрузки от давления ветра на кабель (при отсутствии гололеда).

3.5.Расчет удельной нагрузки от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом.

3.6.Расчет удельной нагрузки от силы тяжести кабеля, покрывающего его льда и воздействия ветра.

4.Определение критической длины пролета.

5.Расчет стрелы провеса.

Описание конструкции кабеля CORNING ADSS A-D(T)2Y.

На рисунке приведена конструкция кабеля компании Corning ADSS A-D(T)2Y (диэлектрический самонесущий ВОК)

1. Диэлектрическая многоволокновая центральная трубка (D)

2. Концентрический элемент, несущий нагрузку на растяжение (арамид) (2Y).

3. Полиэтиленовая оболочка (Т)

К особым характеристикам относится:

Монтаж без отключения электроэнергии;

Большие длины пролёта;

Малый вес;

Малый наружный диаметр

Рабочая температура от -40 до +40ºС

Описание работ производимых при подвеске самонесущего ВОК на опорах контактной сети.

Работы по подвеске и монтажу ВОК могут быть начаты только при наличии утвержденного заказчиком рабочего проекта на строительство ВОЛС, альбомов типовых узлов и деталей и разрешения службы электроснабжения железной дороги на производство работ в зоне контактной сети и высоковольтной линии автоблокировки.

Для разработки проекта заказчик передает проектной организации исходные данные в составе задания на проектирование ВОЛС.

До начала монтажных работ по подвеске ВОК должны быть выполнены следующие работы:

изучена проектная документация;

проведено натурное ознакомление с трассой подвески ВОК и конструкциями опор;

установлены очередность и сроки замены опор, сроки установки новых и дополнительных опор;

произведена замена опор с недостаточной несущей способностью и установлены новые и дополнительные опоры в соответствии с проектом линий, а также требуемые по проекту оттяжки на опорах;

уточнены анкерные участки и установлена наиболее рациональная очередность и направление монтажа анкерных участков;

при необходимости проведена вырубка деревьев и кустарников;

подготовлены автодрезины, мотрисы, вагоны для работников, выполняющих работы по подвеске ВОК, механизмы для погрузки-выгрузки кабельной продукции, оборудования и места для сварочных работ, монтажа муфт;

подготовлены и проверены принадлежности, материалы, оборудование, инструмент, радиостанции и источники питания;

определены порядок и время доставки к месту работы работников, оборудования и инструмента;

определен порядок предоставления "окон".

При подвеске и монтаже ВОК должны предусматриваться "окна" продолжительностью не менее 3 - 4 часов в соответствии с порядком, утвержденным начальником железной дороги.

"Окна" для подвески и монтажа ВОК должны предоставляться, как правило, в светлое время суток. На участках, где "окна" в графике движения поездов предусматриваются в темное время суток, руководитель обязан обеспечить место производства работ в соответствии с установленными нормами.

При протяжке ВОК выполняются следующие работы:

протяжка диэлектрического трос-лидера;

протяжка ВОК.

Работы по протяжке ВОК могут вестись "с пути" со снятием напряжения и с занятием перегона, либо при наличии подъездов к пути и обеспечении электробезопасности - "с поля" без снятия напряжения.

По заранее подвешенным на кронштейны роликам протягивается трос-лидер. Для этого после занятия комплексом перегона и снятия напряжения один грузовой прицеп с катушками трос-лидера устанавливается в начале анкерного участка за 25 - 30 м от анкерной опоры, а второй прицеп в сцепе с автомотрисой начинает медленно двигаться к первой анкерной опоре. Напротив первой анкерной опоры автомотриса останавливается, монтажная люлька с двумя монтерами поднимается к кронштейну с роликом. Трос-лидер открепляется от люльки, пропускается через ролик и снова прикрепляется к люльке. В таком положении автомотриса медленно передвигается к следующей опоре. На следующей опоре трос-лидер снова пропускается через ролик и движение автомотрисы возобновляется. Таким образом трос-лидер протягивается по всему участку. После пропуска трос-лидера через ролик крайней анкерной опоры автомотриса с находящимся впереди нее прицепом с кабельными барабанами передвигается на расстояние 25 - 30 м за последнюю опору и останавливается. Во время протяжки трос-лидера монтеры, управляющие тягово-тормозным устройством с катушками, подтормаживают катушки, обеспечивая раскатку трос-лидера под натяжением.

В крайнем положении трос-лидер через устройство, препятствующее закручиванию ВОК, с помощью кабельного зажима "чулок" соединяется с ВОК, находящемся в барабане на грузовом прицепе. Автомотриса отцепливается от прицепа с кабельным барабаном и возвращается к первому прицепу со свободными от трос-лидера катушками. От автомотрисы с помощью гидропривода включаются двигатели тягового модуля и начинается медленная протяжка ВОК. При этом барабан, с которого раскатывается ВОК, притормаживается так, чтобы обеспечивались требуемые стрелы провеса ВОК в пролетах.