В современных телекоммуникационных сетях волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) занимают ведущее место благодаря высокой пропускной способности, малым потерям сигнала и устойчивости к электромагнитным помехам. Особый интерес для проектировщиков и строителей представляют воздушные линии связи, размещаемые на опорах линий электропередач (ЛЭП), поскольку такие решения позволяют существенно сократить затраты и сроки строительства.
В настоящей статье рассмотрим оптический кабель самонесущий неметаллический (ОКСН), его технические характеристики, преимущества перед аналогами, условия применения и готовые решения комплектации "под ключ" для строительства ВОЛС.
Конструкция и технические характеристики ОКСН
ОКСН (оптический кабель самонесущий неметаллический) - тип кабеля для подвеса на опорах, изготовленный полностью из диэлектрических материалов. Термин "самонесущий" означает, что силовой элемент конструкции расположен внутри, под оболочкой кабеля, что принципиально отличает его от кабеля типа «8», у которого силовой элемент вынесен в отдельный трос.
Типовая конструкция ОКСН включает:
- Центральный силовой элемент (ЦСЭ) - обычно стеклопластиковый пруток, обеспечивающий жесткость конструкции и защиту от чрезмерного изгиба.
- Оптические модули с волокнами, расположенные вокруг ЦСЭ. Внутри модулей волокна свободно уложены в гидрофобном геле.
- Промежуточную оболочку из полимерного материала (в некоторых конструкциях может отсутствовать).
- Силовой элемент - арамидные нити (кевлар) или стеклонити, обеспечивающие сопротивление растягивающим нагрузкам.
- Внешнюю оболочку из полиэтилена или специальных компаундов.
Основные технические характеристики ОКСН:
- Количество оптических волокон: от 4 до 144
- Стойкость к статическим растягивающим усилиям: от 3 кН до 10 кН (иногда до 100 кН)
- Стойкость к раздавливающим усилиям: не менее 0,3 кН/см
- Минимальный радиус изгиба: 15 наружных диаметров
- Диапазон рабочих температур: от −60°C до +70°C
- Номинальный наружный диаметр: 8,8 - 17 мм (зависит от модификации)
- Вес кабеля: 60 - 360 кг/км (в зависимости от конструкции)
Существуют модификации ОКСН с различными типами оболочек:
- Стандартная полиэтиленовая оболочка (П) - для обычного применения
- нг(А)-HF - оболочка из материала, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением, безгалогенного
- Э - оболочка из трекингостойкого материала, необходимая при воздействии электрического поля с потенциалом 12-25 кВ
Преимущества ОКСН перед аналогами
При проектировании и строительстве ВОЛС на воздушных линиях электропередачи применяются различные типы кабелей: ОКГТ (оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос), ОКН (оптический навивной кабель), ОКСМ (оптический кабель самонесущий металлический) и кабели с выносным силовым элементом типа «8». У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, но ОКСН выделяется следующими преимуществами:
1. По сравнению с ОКГТ:
- Существенно меньший вес (180-360 кг/км против 530-720 кг/км для ОКГТ), что снижает нагрузку на опоры
- Возможность монтажа без отключения ЛЭП, что критически важно для минимизации простоев энергетического оборудования
- Более простой и быстрый монтаж, не требующий специализированного инструмента для разделки металлических модулей
- Более низкая стоимость как самого кабеля, так и монтажных работ
- Нечувствительность к электромагнитным полям благодаря полностью диэлектрической конструкции
- Юридическое разделение собственности - кабель не является неотъемлемой частью ЛЭП, что важно для операторов связи
2. По сравнению с ОКН:
- Большая механическая прочность и надежность
- Устойчивость к более высоким ветровым и гололедным нагрузкам
- Возможность прокладки в пролетах большей длины
- Более высокая вандалоустойчивость
- Более длительный срок службы благодаря устойчивости к климатическим факторам
3. По сравнению с кабелями типа «8»:
- Более простой и быстрый монтаж без необходимости отдельного крепления несущего троса
- Лучшая защита оптических волокон от механических повреждений
- Более высокая устойчивость к ветровым нагрузкам
- Меньшая вероятность скручивания и "захлестывания" на опорах
4. По сравнению с ОКСМ:
- Полная нечувствительность к электромагнитным полям благодаря отсутствию металлических элементов
- Отсутствие необходимости учета наведенных потенциалов
- Меньший вес при сопоставимых механических характеристиках
- Простота монтажа муфт и стыковки - не требуется специализированных муфт и технологий
Области и условия применения ОКСН
Климатические факторы
ОКСН предназначен для применения в различных климатических условиях. При выборе конкретного типа кабеля необходимо учитывать:
- Ветровые нагрузки - особенно важны в открытых местностях и на возвышенностях.
- Гололедные нагрузки - критические для регионов с высокой влажностью и резкими перепадами температур.
- Температурные перепады - определяют выбор материала оболочки и конструктивное исполнение.
- Солнечное излучение - влияет на старение оболочки.
- Коррозионные факторы - важны для прибрежных и промышленных зон.
Стандартные кабели ОКСН имеют диапазон рабочих температур от −60°C до +70°C, что позволяет применять их в большинстве климатических зон России и стран СНГ. Для особых условий (экстремальный холод, агрессивная среда) могут применяться специальные модификации с улучшенными характеристиками.
Типы ВЛ для подвеса ОКСН
ОКСН целесообразно применять на следующих типах линий:
- Опоры ВЛ напряжением 0,4-10 кВ - городские и сельские распределительные сети, идеальны для кабелей с упрочняющими элементами из стеклонитей с МДРН до 3-7 кН.
- ВЛ 10-35 кВ (сети МРСК) - региональные распределительные сети, оптимальны для кабелей с МДРН 7-15 кН.
- ВЛ 35 кВ и выше (сети ФСК) - магистральные сети, требуют кабелей с арамидными нитями и МДРН 15-100 кН.
- Опоры освещения и контактной сети железных дорог
- Здания и сооружения в городской застройке
Выбор конкретного типа ОКСН зависит от:
- Напряжения ЛЭП
- Расстояния между опорами
- Расчетной величины потенциала электрического поля
- Требований по аттестации ПАО "Россети"
Особенности прокладки
При прокладке ОКСН следует учитывать:
- Расстояние между опорами - от этого зависит выбор МДРН кабеля
- Наличие пересечений с другими линиями, дорогами, водными преградами
- Характер местности (равнинная, горная, лесистая)
- Необходимость заземления и защиты от грозовых разрядов
- Совместимость с существующей инфраструктурой
Технические особенности проектирования ВОЛС с ОКСН
Проектирование ВОЛС на базе ОКСН требует комплексного подхода и учета множества технических параметров:
- Расчет механических нагрузок:
- Тщательный расчет МДРН кабеля, стрел провеса и нагрузок при различных климатических условиях
- Расчет на соблюдение допустимых наименьших изоляционных расстояний между ОКСН и фазными проводами, грозотросом и другими ОКСН
- Расчет дополнительных нагрузок на опоры
- Учет возможного удлинения кабеля под воздействием растягивающих нагрузок
- Электротехнические расчеты:
- Расчет наведенного потенциала электрического поля от фазных проводов
- Определение необходимости применения трекингостойкой оболочки
- Оценка влияния вибрации и пляски проводов, выбор защитной арматуры
- Проектирование узлов крепления:
- Правильный выбор зажимов и сцепной арматуры
- Расчет анкерных и промежуточных креплений
- Проектирование узлов переходов и сопряжений
- Проектирование кабельных переходов:
- Соединение с подземными участками
- Переходы в здания и сооружения
- Переходы через естественные и искусственные препятствия
Ошибки, допущенные на этапе проектирования, могут привести к:
- Обрыву кабеля под действием механических нагрузок
- Нарушению габаритов до земли и пересечений с другими коммуникациями
- Разрушению оболочки кабеля под действием коронных разрядов
- Ускоренному старению оболочки вследствие трекинг-эффекта
- Аварийным ситуациям на ЛЭП из-за неучтенных нагрузок на опоры
Монтаж и эксплуатация ОКСН
Одним из ключевых преимуществ ОКСН является относительная простота монтажа и эксплуатации.
Процесс монтажа ОКСН включает следующие этапы:
- Подготовительные работы:
- Установка раскаточных роликов на опорах
- Подготовка барабана с кабелем
- Расстановка технических средств и персонала
- Раскатка кабеля:
- Протяжка троса-лидера
- Раскатка кабеля с использованием натяжных машин
- Контроль натяжения и недопущение превышения МДРН
- Крепление кабеля:
- Установка натяжных и поддерживающих зажимов
- Монтаж гасителей вибрации
- Установка защитных устройств
- Сращивание и окончание строительных длин:
- Монтаж соединительных муфт
- Запас кабеля на опорах
- Маркировка и документирование
ОКСН разделывается и монтируется значительно легче и быстрее, чем другие типы кабеля для подвеса. В случае ОКСН достаточно обойтись стандартным набором инструментов типа НИМ-25, в то время как для ОКГТ требуется специальный инструмент для разделки стальных модулей.
Для сращивания строительных длин кабеля ОКСН рекомендуется использовать муфты серии МТОК и МОГ с герметизацией с помощью термоусаживаемых трубок. В случае размещения ОКСН на опорах ЛЭП напряжением более 35 кВ, в соответствии с требованиями СТО 56947007-33.180.10.175-2014, необходимо использовать муфты, имеющие специальные вводы для каждого типа кабелей, увеличивающие прочность заделки кабеля.
Особенности эксплуатации:
- Регулярный визуальный контроль состояния кабеля и узлов крепления
- Отсутствие необходимости заземления благодаря диэлектрической конструкции
- Возможность ремонта и модернизации без отключения ЛЭП
- Устойчивость к большинству внешних воздействий при правильном выборе типа ОКСН
Готовое решение комплектации "под ключ" от ГК Генерация
ГК Генерация, один из лидеров в СНГ среди поставщиков материалов и компонентов для строительства ВОЛС, предлагает готовые решения комплектации "под ключ" для проектов с применением ОКСН.
Для технических специалистов, занимающихся проектированием и прокладкой оптических кабелей, мы предоставляем:
- Техническую консультацию по выбору оптимального решения
- Расчет комплектации под конкретный проект
- Подбор альтернативных решений при необходимости
- Оперативную поставку всех необходимых компонентов
Заключение
Оптический кабель самонесущий неметаллический (ОКСН) является оптимальным решением для строительства ВОЛС на воздушных линиях электропередач благодаря своим техническим характеристикам, простоте монтажа и универсальности применения. Его конструкция обеспечивает высокую надежность и долговечность в широком диапазоне климатических условий и нагрузок.
Основные преимущества ОКСН - полная диэлектрическая конструкция, возможность монтажа без отключения ЛЭП, удобство обслуживания, широкий диапазон рабочих температур, универсальность применения - делают его предпочтительным выбором для многих телекоммуникационных проектов.
ГК Генерация предлагает полный комплекс услуг по поставке ОКСН и всех необходимых компонентов для строительства ВОЛС "под ключ", обеспечивая качественное и надежное решение ваших задач в области телекоммуникаций и связи.