Кабели оптические самонесущие 2 волокна

Кабели оптические самонесущие (ОКСН) на 2 волокна: конструкция, применение и технические аспекты

Кабель оптический самонесущий (ОКСН) на 2 волокна представляет собой специализированную конструкцию волоконно-оптического кабеля, предназначенную для подвеса на опорах воздушных линий связи, электропередачи и контактной сети железных дорог без использования троса-несущего элемента. Ключевая особенность – наличие встроенного силового элемента, воспринимающего механические нагрузки, что позволяет монтировать кабель на существующих опорных конструкциях с большими пролетами. Два оптических волокна являются минимальной, но широко востребованной конфигурацией для организации дуплексных линий связи, телеметрии, систем релейной защиты и автоматики (РЗА) в электроэнергетике.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция ОКСН на 2 волокна является тщательно сбалансированной системой, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Основные компоненты:

• Оптическое волокно: Как правило, используется одномодовое волокно типа G.652.D (стандартное или с уменьшенным затуханием на изгибах) с диаметром первичного покрытия 250 мкм. Два волокна размещаются в центральном силовом элементе или в отдельном оптическом модуле.
• Центральный силовой элемент (ЦСЭ): Является несущей основой кабеля. Изготавливается из стеклопластикового прутка (GRP – Glass Reinforced Plastic) или арамидных нитей. GRP-стержень обеспечивает высокую прочность на разрыв и стойкость к растяжению, а также выполняет функцию диэлектрика, что критически важно для линий электропередачи.
• Оптический модуль: Волокна могут быть свободно уложены в трубке, выполненной из полибутилентерефталата (PBT), которая заполняется гидрофобным гелем для защиты от влаги и обеспечения механической буферизации. В компактных конструкциях волокна в цветных покрытиях могут навиваться непосредственно вокруг ЦСЭ.
• Внешняя оболочка: Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) черного цвета, стойкого к ультрафиолетовому излучению. Для линий электропередачи часто применяется самозатухающий полиэтилен, препятствующий распространению горения. Оболочка может иметь гофрированную или гладкую поверхность, иногда с продольными ребрами для облегчения идентификации.
• Армирующие нити: Дополнительные пучки арамидных (кевларовых) нитей могут быть введены под оболочку для повышения прочности на разрыв и стойкости к ветровым и гололедным нагрузкам.

Ключевые технические характеристики и параметры

При выборе и проектировании линий с применением ОКСН на 2 волокна необходимо учитывать комплекс взаимосвязанных параметров.

Механические характеристики

• Допустимое растягивающее усилие (ДРУ): Максимальное усилие, которое может быть приложено к кабелю в процессе монтажа и эксплуатации без ухудшения оптических параметров. Обычно составляет 6-18 кН для кабелей с 2 волокнами.
• Максимальное рабочее напряжение (для подвеса на ВЛ): Определяет возможность подвеса на опорах линий электропередачи определенного класса напряжения (0.4 кВ, 6-10 кВ, 35 кВ, 110 кВ и выше).
• Минимальный радиус изгиба: Как правило, не менее 20 наружных диаметров кабеля при монтаже и 10 диаметров после монтажа.

Оптические и эксплуатационные характеристики

• Затухание оптического сигнала: Номинальное затухание на длине волны 1310 нм – не более 0,36 дБ/км, на 1550 нм – не более 0,22 дБ/км.
• Диапазон рабочих температур: Стандартно от -60°C до +70°C, что позволяет эксплуатацию в большинстве климатических зон.
• Стойкость к удару и сдавливанию: Регламентируется стандартами для обеспечения сохранности при монтаже и воздействии внешних факторов (наледь, ветер с частицами).

Пример типовых параметров ОКСН на 2 волокна

Параметр	Значение / Описание
Тип волокна	G.652.D, одномодовое
Количество волокон	2
Наружный диаметр	7,5 — 11,5 мм
Вес	70 — 130 кг/км
Допустимое растягивающее усилие (ДРУ)	8 — 15 кН
Максимальный пролет (зависит от климатического района)	70 — 150 м
Рабочий диапазон температур	-60°C … +70°C
Климатическое исполнение	УХЛ, категория размещения 1 по ГОСТ 15150

Области применения в электроэнергетике и телекоммуникациях

ОКСН на 2 волокна нашли широкое применение в инфраструктурных проектах, где требуется надежная и устойчивая к электромагнитным помехам линия передачи данных.

• Системы релейной защиты и автоматики (РЗА) на ВЛ 35 кВ и выше: Основная сфера применения. Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) на основе ОКСН используется для передачи дискретных команд (отключение/включение выключателей) и аналоговых данных (измерения тока, напряжения) между подстанциями по дифференциальным или дистанционным алгоритмам защиты. Два волокна обеспечивают основной и резервный канал или передачу в двух направлениях.
• Телемеханика и диспетчерское управление: Передача данных о состоянии оборудования удаленных подстанций, распределительных пунктов.
• Сети связи для объектов электроэнергетики: Организация служебной и технологической связи, передача данных для систем коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ).
• Подвес на опорах городских и междугородных линий связи: В условиях плотной городской застройки или сложного рельефа, где прокладка в грунте или кабельной канализации затруднена или экономически нецелесообразна.
• Создание магистральных и абонентских участков сетей доступа (FTTx): При строительстве «последней мили» в сельской местности или пригородных зонах.

Нормативная база и стандарты

Производство, проектирование и монтаж ОКСН регламентируются рядом национальных и международных стандартов:

• ГОСТ Р 52266-2013: Кабели оптические самонесущие. Общие технические условия. Основной отечественный стандарт.
• ГОСТ Р МЭК 60794-3-20-2015: Кабели оптические. Часть 3-20. Конструкции наружных кабелей. Кабель самонесущий для подвески на опорах воздушных линий.
• Стандарты МЭК (IEC) 60794-3, 60793-2-50: Международные нормы на конструкцию и параметры оптических волокон.
• СО 153-34.20.562-2003: Инструкция по проектированию ВОЛС на ВЛ 35-1150 кВ. Ключевой документ для энергетиков, определяющий требования к трассе, крепежным элементам, расчету стрел провеса и обеспечению грозозащиты.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж ОКСН требует специального оборудования и соблюдения строгих правил.

• Подготовка трассы: Проводится обследование опор, измерение пролетов, определение мест установки крепежной арматуры (спиральные виброгасители, поддерживающие и натяжные зажимы).
• Методы подвеса: На ВЛ кабель подвешивается под фазным проводом с соблюдением регламентированных расстояний. Используется метод «подвижной петли» или прямой подвес с помощью специальной арматуры.
• Натяжение: Монтаж осуществляется с контролем усилия натяжения, которое не должно превышать 20-25% от ДРУ при максимальной расчетной нагрузке (гололед, ветер).
• Сращивание и оконцевание: Для соединения отрезков кабеля применяются муфты (проходные, ответвительные), устанавливаемые на опорах в специальных боксах. Оконцевание производится в оптических кроссах с использованием пигтейлов и сплайс-пластин.
• Контроль: Обязателен постремонтный и периодический контроль целостности волокон и уровня затухания с помощью рефлектометров (OTDR).

Преимущества и недостатки по сравнению с альтернативными решениями

Преимущества:

• Высокая скорость развертывания: Монтаж осуществляется на существующих опорах, минимизируя объем земляных работ и согласований.
• Полная диэлектричность и невосприимчивость к ЭМП: Не подвержены электромагнитным помехам, не создают помех, безопасны при обрыве и касании земли.
• Высокая пропускная способность и дальность связи: По сравнению с проводными линиями или радиоканалом.
• Долговечность: Срок службы при правильном монтаже превышает 25 лет.

Недостатки:

• Зависимость от состояния опор: Требуется надежное крепление и устойчивость опорных конструкций.
• Уязвимость к внешним механическим воздействиям: Ураганный ветер, падение деревьев, ДТП с опорами, вандализм.
• Сложность ремонта в зимний период или в труднодоступной местности.
• Необходимость специального оборудования и обученного персонала для монтажа.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем ОКСН принципиально отличается от ОКГТ (оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос)?

ОКСН – это независимый кабель, подвешиваемый на отдельной арматуре на опоре. ОКГТ (OPGW) совмещает в себе функции грозозащитного троса и волоконно-оптического кабеля, занимая верхнее, заземленное положение на опоре ВЛ. ОКСН применяется, когда модернизация существующей ВЛ не предполагает замены грозотроса, либо для линий более низкого класса напряжения.

Как рассчитывается максимальный пролет подвеса ОКСН?

Расчет выполняется согласно СО 153-34.20.562-2003 и учитывает климатический район (толщина стенки гололеда, скорость ветра), тип кабеля (его вес и ДРУ), допустимую стрелу провеса. Расчет ведется на три режима: гололед с ветром, максимальная температура, среднегодовая температура. Окончательный пролет определяется по наихудшему условию.

Можно ли подвешивать ОКСН на опорах с напряжением выше 1000 В?

Да, это одно из основных назначений. Кабель специально разработан для этого. Однако для каждого класса напряжения (6-10 кВ, 35 кВ, 110 кВ и т.д.) существуют строгие нормы по минимальному расстоянию от кабеля до фазных проводов и заземленных частей опоры, которые должны быть соблюдены при проектировании и монтаже.

Что такое «нулевое» волокно в кабеле на 2 волокна и зачем оно нужно?

Понятие «нулевое» или «резервное» волокно условно. В кабеле на 2 волокна оба волокна обычно являются рабочими. Они могут использоваться для организации двух независимых каналов (например, РЗА и телемеханики) или для резервирования основного канала. При построении кольцевой топологии сети два волокна используются для передачи в двух направлениях.

Каковы требования к сращиванию и какие муфты используются?

Для сращивания ОКСН применяются монтажные оптические муфты проходного типа (для наращивания) или разветвительные. Муфты должны иметь конструкцию, позволяющую надежно закрепить силовой элемент кабеля (ЦСЭ или арамидные нити) и обеспечить защиту оптического сплайса от натяжения и изгибов. Муфты, как правило, имеют герметичную конструкцию и предназначены для установки на опоре в защитном боксе.

Как осуществляется ввод кабеля ОКСН в здание или на подстанцию?

На ближайшей к вводу опоре кабель спускается по стойке с помощью защитной гофрированной трубы или металлического рукава. Непосредственно перед вводом в здание выполняется переход с самонесущего кабеля на обычный бронированный оптический кабель (например, ДПТ) для прокладки внутри помещений. Этот переход осуществляется в герметичной муфте, установленной на стене здания.

Заключение

Кабель оптический самонесущий на 2 волокна представляет собой высокотехнологичное и надежное решение для создания защищенных линий передачи данных в электроэнергетике и телекоммуникациях. Его диэлектрические свойства, стойкость к внешним воздействиям и относительная простота развертывания на существующей опорной инфраструктуре делают его незаменимым при построении систем РЗА, телемеханики и технологической связи. Успешная реализация проекта с применением ОКСН требует тщательного проектирования с учетом всех механических и климатических нагрузок, использования качественных компонентов и строгого соблюдения технологий монтажа, регламентированных профильными стандартами.