Правила подвески и монтажа самонесущего волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки. Волоконно-оптические линии связи (волс) на вл Подвеска вок по опорам освещения
Опоры линий электропередачи часто используются не только по своему прямому назначению, но и как инженерные сооружения для подвеса кабелей связи. Ввиду того, что ЛЭП связывают воедино даже самые отдаленные уголки нашей страны, они являются практически идеальным способом организации связи. Для этого на опорах производят подвес различных видов волоконно-оптических кабелей (ВОК).
Мнение эксперта
Главный редактор LinijaOpory
Консультациями в области расчетов и проектирования ВОЛС на ВЛ занимаются наши коллеги. На сайте VOLS-psd.ru Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых расчетов и консультаций, а также узнать условия проектирования ВОЛС по Вашему ТЗ. Ни один вопрос не останется без ответа.
Возможны несколько вариантов строительства ВОЛС на ВЛ. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. На нашем сайте Вы сможете найти исчерпывающую информацию о линиях связи данного вида. С каждым годом появляются новые способы подвеса и прокладки ВОК, но есть несколько «классических» вариантов, каждый из которых применяется достаточно часто.
Самонесущий волоконно-оптический кабель связи
Самонесущий оптический кабель (ОКСН) чаще других используется в проектировании и строительстве ВОЛС, так как его подвес может проводиться без снятия напряжения в линии, а это сильно снижает затраты на стройку.
Такой кабель характеризуется небольшим весом и неплохими возможностями к растяжению. Его подвес производят непосредственно на тело опоры или ее траверсу (в зависимости от типа и конструкции опоры).
В настоящее время существует множество специальных приспособлений, предназначенных для подвеса ОКСН. Все они будут рассмотрены на нашем ресурсе.
Оптический кабель, встроенный в грозотрос
Кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ) применяется на линиях высокого и сверхвысокого напряжения. Распространен этот тип кабеля достаточно широко, так как на больших протяженностях трассы ЛЭП он является наиболее приемлемым вариантом.
ОКГТ выполняет как функцию передачи информации, так и классическую функцию защиты линии от перенапряжений. Для строительства ВОЛС на ОКГТ необходимо отключение напряжения линии. При проектировании необходимо учитывать множество факторов, которые влияют на износостойкость и долговечность троса. ОКГТ не создает дополнительных нагрузок на опоры ВЛ.
Оптический кабель, встроенный в фазный провод
Оптический кабель в фазном проводе (ОКФП) — относительно новая технология, которая применяется на территории РФ крайне редко. Это объясняется в первую очередь высокой стоимостью строительных материалов и сложностью монтажа такого провода.
При строительстве ВОЛС с использованием ОКФП напряжение в линии отключают и заменяют существующий фазный провод на кабель связи со сходными характеристиками. Это позволяет достичь как механической, так и электрической симметрии в линии. В настоящее время энергетики позволяют выполнять такие манипуляции редко и только тогда, когда других возможностей подвеса ВОК нет (например, в условиях больших пролетов).
Навивной оптический кабель
При использовании этой технологии по фазному проводу линии пускается специальная машина, которая, перемещаясь по проводу, равномерно накручивает на него ВОК.
В результате навивки ВОК не требует дополнительного крепления на опорах, и увеличивает нагрузки на них лишь незначительно. В современном строительстве эта технология используется достаточно часто на линиях напряжением до 35 кВ. Применение навивных машин требует от монтажников достаточной подкованности в некоторых технических вопросах, однако это окупается результатами работы. Особенно важно применение исправных и работоспособных механизмов в процессе монтажа.
Строительство ВОЛС на ВЛ — перспективное направление связи
Развитие волоконно-оптических сетей передачи данных происходит стремительно и широко. Используются самые разные инженерные сооружения и конструкции кабелей. Для обеспечения долгого и бесперебойного функционирования такие линии проектируются с учетом максимальных нагрузок, наблюдаемых за последние 25 лет.
Помимо того, что для нормирования подвеса ВОК существуют отдельные документы, в Правилах устройства электроустановок также есть соответствующий раздел.
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).
Техническое обслуживание подвешенного на опорах контактной сети и автоблокировки ВОК, должно осуществляться в соответствии с правилами его эксплуатации.
Техническое обслуживание ВОК, подвешенного на опорах контактной сети и автоблокировки, должны осуществлять эксплуатирующие ВОЛС организации и дистанции электроснабжения железных дорог. На искусственных сооружениях организационные мероприятия по техническому обслуживанию ВОК осуществляют дистанции пути железных дорог.
Дистанции электроснабжения осуществляют техническое обслуживание кронштейнов, хомутов и деталей анкеровок, поддерживающих и натяжных зажимов, деталей крепления муфт на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки, на мостах и в тоннелях, проверку габаритов подвески ВОК.
Эксплуатирующие ВОЛС организации осуществляют контроль состояния целостности ВОК, проверку требований по радиусам изгиба ВОК, техническое обслуживание вводов в служебные здания и подземных переходов ВОК, трубок с протянутым ВОК в тоннелях.
Дистанции пути производят обслуживание элементов мостов, к которым прикреплены кронштейны, специальных коробов с проложенным ВОК, тоннельной обделки в местах крепления кронштейнов.
При замене пролетных строений или реконструкции тоннелей эксплуатирующая ВОЛС организация обязана обеспечить демонтаж ВОК на период производства работ.
В состав работ, выполняемых дистанциями электроснабжения, должны включаться:
периодический осмотр и оценка состояния кронштейнов, поддерживающих и натяжных зажимов;
замена поврежденных кронштейнов, хомутов, поддерживающих и натяжных зажимов и других деталей крепления ВОК, проведение антикоррозийной покраски кронштейнов;
при обследовании кабельных муфт и технологического запаса ВОК на опорах по заявке эксплуатирующей ВОЛС организации производить отключение электроэнергии с контактной сети и проводов;
перемонтаж кронштейнов и зажимов ВОК при замене исчерпавших ресурс опор, а также при их повреждениях;
обеспечение габаритов подвески ВОК.
В состав работ, выполняемых эксплуатирующей ВОЛС организацией, должны включаться:
периодический осмотр поддерживающих и натяжных зажимов (без подъема на опоры, на мосты, к тоннельной обделке);
обследование соединительных и разветвительных муфт и технологического запаса ВОК на опорах;
осмотр целостности наружной оболочки ВОК (без подъема на опоры, на мосты, к тоннельной обделке);
устранение повреждений и обрывов ВОК;
обслуживание вводов ВОК в служебные здания;
обслуживание подземных переходов ВОК;
обслуживание трубок с протянутым ВОК в тоннелях;
устранение недопустимых изгибов ВОК в местах крепления, поворотов.
В состав работ, выполняемых дистанциями пути, должны включаться:
техническое обслуживание специальных коробов на мостах;
окраска элементов мостов в местах крепления ВОК при нарушении антикоррозионного покрытия.
Эксплуатирующие ВОЛС организации могут устанавливать периодичность работ по техническому обслуживанию ВОК, исходя из требований устойчивости работы ВОЛС. Электробезопасность при проведении указанных работ обеспечивают дистанции электроснабжения.
При осмотре кронштейнов, поддерживающих и анкеровочных зажимов и узлов их крепления следует определять:
состояние сварных и болтовых соединений;
неизменность положения анкеровочных зажимов на ВОК;
состояние подвески поддерживающих зажимов.
В сварных швах не допускаются трещины и разрывы швов. Кронштейны с трещинами в сварных швах и с разрывами сварных швов должны заменяться.
В болтовых соединениях не допускаются трещины и обрывы болтов. Дефектные болты должны заменяться.
В анкеровочных зажимах не допускается проскальзывание зажимов вдоль ВОК, обрывы проволок в спиралях.
Не допускаются также трещины и вмятины в поддерживающих зажимах, деформации крепежных деталей.
Техническое обслуживание вводов кабеля в дома связи, муфт, аппаратуры, обеспечивающее нормальное функционирование ВОЛС, а также ремонт опущенного ВОК при повреждениях, осуществляют организации, которым передано право их эксплуатации. Перечень работ по техническому обслуживанию ВОК и периодичность их выполнения устанавливает эксплуатирующая организация. В случае планового ремонта муфт, отдельных участков ВОК и необходимости обеспечения электробезопасности эксплуатирующие организации передают заявки в дистанции электроснабжения на проведение этих работ. На основании заявок дистанции выделяют необходимый персонал для обеспечения электробезопасного производства работ.
Работы по обслуживания ВОК дистанциями электроснабжения могут совмещаться с работами по обслуживанию контактной сети в соответствии с Правилами устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог, утвержденными МПС России 25.06.93 г., N ЦЭ-197.
Работы, выполняемые совместно дистанциями электроснабжения и эксплуатирующими ВОК организациями, должны вестись по согласованному графику. График является основным документом для выделения персонала и материальных средств, необходимых для проведения работ по обслуживанию ВОЛС. Дистанции по заявке эксплуатирующей организации должны выделять персонал для обеспечения электробезопасности работ.
Каждое повреждение ВОК должно быть учтено, расследовано и проанализировано. При этом выявляются причины повреждений, правильность монтажа, условий эксплуатации, и разрабатываются меры по предотвращению подобных повреждений. Расследование и учет указанных случаев производит организация, эксплуатирующая кабель ВОЛС. В случае возникновения аварийной ситуации организация, эксплуатирующая ВОЛС, и энергодиспетчер обязаны проинформировать друг друга и ревизорский аппарат отделения железной дороги (при отсутствии отделения - ревизорский аппарат железной дороги) и принять оперативные решения о срочном восстановлении связи и ликвидации аварийной ситуации в соответствии с ПТЭ.
Для восстановления связи при обрыве или повреждении ВОК создается бригада из 5-7 человек, которая обеспечивается необходимым оборудованием, запасом ВОК и средствами доставки к месту работы.
При повреждении ВОК, вызванном повреждением контактной сети, общее руководство по восстановлению контактной сети и ВОК осуществляет представитель дистанции электроснабжения.
При повреждении ВОК, не связанном с состоянием контактной сети, руководителя работ по восстановлению ВОК назначает эксплуатирующая ВОЛС организация.
При необходимости снятия напряжения передается заявка энергодиспетчеру на выполнение работ со снятием напряжения.
Представитель дистанции электроснабжения получает наряд и проводит на месте работ инструктаж бригады, производящей восстановительные работы в части электробезопасности.
На месте производства восстановительных работ бригада определяет последовательность их выполнения. При необходимости ВОК снимается с поддерживающих зажимов и опускается на землю, а остальной участок кабеля в обе стороны от места повреждения анкеруется с помощью натяжных зажимов. Подготавливаются рабочие места для проведения монтажно - сварочных работ, вырезается поврежденный участок ВОК и производится его сращивание со вставкой оптических муфт.
Восстановленный ВОК анкеруется и укладывается в поддерживающие зажимы. Муфты и запас ВОК закрепляются на опорах.
По окончании работ дается уведомление энергодиспетчеру, который подает напряжение в контактную сеть. Составляется паспорт восстановленного участка трассы кабеля.
Подготовительные работы и допуск к работе.
Накануне работ передать заявку энергодиспетчеру на выполнение работ со снятием напряжения в зоне работы с применением рабочей площадки автомотрисы (дрезины) и предоставление "окна" в движении поездов, с указанием времени и места работ.
Подобрать необходимый инструмент, монтажные приспособления, защитные средства и принадлежности, проверить их исправности и сроки испытаний.
Подобрать в соответствии с проектной документацией кронштейны, армировать их деталями крепления. Проверить внешним осмотром комплектность и качество изготовления всех деталей кронштейнов. На резьбовых соединениях прогнать резьбу и нанести на нее смазку.
Все кронштейны и детали крепления должны иметь антикоррозионное покрытие.
При монтаже на железобетонных опорах на участках постоянного тока кронштейны должны иметь изолирующую прокладку.
Подобранные кронштейны, инструмент и принадлежности погрузить на транспортное средство. Организовать их доставку вместе с бригадой к месту работы.
Получить приказ энергодиспетчера с указанием о снятии напряжения в зоне работы, закрытия железнодорожного пути для движения поездов, времени начала и окончания работ ("окна"). При работе на станционных путях согласовать ее выполнение с дежурным по железнодорожной станции, оформив запись в "Журнале осмотра путей, стрелочных переводов, устройств СЦБ, связи и контактной сети".
После закрытия железнодорожного пути перегона или станции получить разрешение дежурного по железнодорожной станции на его занятие. На перегон автомотриса отправляется на правах хозяйственного поезда в порядке, установленном Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, утвержденной МПС России 02.10.93 г., N ЦД-206.
При прибытии на место работы провести текущий инструктаж по технике безопасности всем членам бригады с росписью каждого в наряде. Четко распределить обязанности между исполнителями.
Заземлить провода, с которых снято напряжение, переносными заземляющими штангами с обеих сторон места работы в соответствии с нарядом.
Подняться на автомотрису, поднять и закрепить перила ограждения, привести площадку в рабочее положение.
Схема последовательного технологического процесса
Остановить автомотрису у опоры, где устанавливается кронштейн. Развернуть рабочую площадку в сторону крепления кронштейна.
Поднять подготовленный кронштейн на рабочую площадку автомотрисы.
Установить кронштейн на заданной отметке и вставить концы полухомутов в отверстия в кронштейне. Наживить гайки на резьбовую часть полухомутов.
Затянуть гайки крепления кронштейна.
Отрегулировать горизонтальное крепление кронштейна, а также расположить в плоскости, перпендикулярной оси пути.
Подвесить раскаточный ролик и поводок на нем, закрепить низ поводка на опоре.
Перевести площадку в транспортное положение.
Переехать к следующей опоре и осуществить с той же последовательностью монтаж очередного кронштейна.
Окончание работ
Собрать материалы, монтажные приспособления, инструмент, защитные средства.
Привести рабочую площадку в транспортное положение.
Снять заземляющие штанги.
Возвратить автомотрису на станцию примыкания на правах хозяйственного поезда в порядке, установленном Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, утвержденной МПС России 02.10.93 г. N ЦД-206.
Дать уведомление энергодиспетчеру об окончании работ. При работе на станции сделать запись в "Журнал осмотра путей, стрелочных переводов, устройств СЦБ, связи и контактной сети".
Подготовительные работы
Накануне работ уведомить энергодиспетчера о выполнении работ вблизи частей под напряжением.
Получить наряд на производство работ и инструктаж от лица, выдавшего наряд.
Подобрать необходимый инструмент приспособления, защитные средства и принадлежности, проверить их исправность и сроки испытаний.
Подобрать в соответствии с проектной документацией кронштейны, проверить их тип, комплектность, наличие шайб, гаек, качество сварки и антикоррозионной защиты. Прогнать резьбу и нанести на нее смазку.
Погрузить инструмент, приспособления, защитные средства и кронштейны в транспортное средство. Организовать доставку их вместе с бригадой к месту работы.
По прибытии на место работы провести текущий инструктаж по технике безопасности всем членам бригады с росписью каждого в наряде. Четко распределить обязанности между исполнителями.
Проверить целостность и исправность заземляющего устройства опоры и присоединения его к тяговому рельсу. При наличии в цепи заземления искрового промежутка или диодного заземлителя установить на них шунтирующую перемычку сечением 50 кв. мм, присоединив ее сначала со стороны рельса, а затем - со стороны опоры (работу выполнять в диэлектрических перчатках).
Осуществить допуск бригады к производству работ.
Схема последовательного технического процесса
Установить лестницу и закрепить ее.
Подняться исполнителю к месту работы на опоре.
С помощью удочки поднять кронштейн к месту установки.
Установить кронштейн в проектное положение, и затянуть крепежные гайки.
Проверить точность и правильность установки кронштейна на опоре.
С помощью удочки поднять раскаточный ролик, подвести его на кронштейне и пропустить через него поводок.
Повторить технологический процесс на других опорах.
Окончание работ
Отсоединить лестницу от опоры и опустить на землю.
В диэлектрических перчатках снять с цепи заземления опоры шунтирующую перемычку на искровом промежутке или диодном заземлителе, отсоединив ее сначала со стороны опоры, а затем - со стороны тягового рельса.
Собрать материалы, монтажные приспособления, инструмент, защитные средства и погрузить их на транспортное средство.
Дать уведомление диспетчеру об окончании работы.
Возвратиться на производственную базу района контактной сети дистанции электроснабжения железной дороги.
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.
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.
