Кабели оптические с тросом: конструкция, типы, применение и монтаж

Кабель оптический с тросом (ОКСТ) представляет собой специализированную конструкцию волоконно-оптического кабеля (ВОК), в которой силовой элемент, выполненный в виде стального троса или пучка арамидных нитей, является не просто элементом армирования, а основой для подвеса кабеля на опорах воздушных линий связи (ВЛС) или воздушных линий электропередачи (ВЛЭ). Данный тип кабеля предназначен для создания магистральных, зоновых и внутризоновых линий связи, а также для организации каналов связи на объектах электросетевого хозяйства, где его монтаж осуществляется путем подвеса на существующих или вновь возводимых опорах.

Конструктивные особенности и составные элементы

Конструкция ОКСТ является комбинированной и включает в себя несколько ключевых компонентов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

• Центральный силовой элемент (трос). Это основа кабеля. В качестве троса чаще всего используется оцинкованная стальная проволока, свитая в повив, или стальной канат. Он воспринимает всю механическую нагрузку при подвесе и эксплуатации (натяжение, вес кабеля, ветровые и гололедные нагрузки). В некоторых конструкциях для облегчения веса и повышения стойкости к коррозии применяются тросы из стеклопластика.
• Оптические модули. Вокруг центрального троса расположены оптические модули – трубки из пластика, заполненные гидрофобным гелем, внутри которых размещены одномодовые или многомодовые оптические волокна (ОВ). Количество модулей варьируется от 1 до 12 и более, а общее число волокон – от 2 до 144 и выше. Модульная конструкция обеспечивает защиту ОВ от механических воздействий и удобство идентификации при сварке.
• Поясная изоляция и внутренняя оболочка. Оптические модулы могут быть уложены в один или несколько повивов, между которыми находятся промежуточные полиэтиленовые (ПЭ) оболочки или слои упрочняющих нитей (арамид). Эти слои фиксируют положение модулей и обеспечивают дополнительную защиту.
• Внешняя защитная оболочка. Весь пакет элементов заключен в оболочку из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) или светостабилизированного полиэтилена (Чёрный ПЭ). Оболочка обеспечивает защиту от влаги, ультрафиолетового излучения и умеренных механических воздействий. Для кабелей, подвешиваемых на ВЛЭП напряжением 6 кВ и выше, применяется оболочка из сшитого полиэтилена (ПЭС), обладающая повышенной термостойкостью и стойкостью к трекингу.
• Дополнительные элементы. В конструкцию обязательно входят гидрофобные заполнители (гель или гидрофобный порошок) во всех свободных полостях для блокировки продольного распространения влаги. Для защиты от грозовых перенапряжений и блуждающих токов в кабелях для ВЛЭП часто используется встроенный диэлектрический сердечник или применяется полностью диэлектрическая конструкция (без металлических элементов, кроме троса, который изолирован оболочкой).

Классификация и типы кабелей с тросом

Классификация ОКСТ осуществляется по нескольким ключевым признакам, определяющим область их применения и технические характеристики.

1. По способу подвеса:

• Кабели, встроенные в грозозащитный трос (ОКГТ – оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос). Используются исключительно на ВЛЭП высокого напряжения (110 кВ и выше). Тросовый элемент выполняет двойную функцию: является несущим элементом для подвеса и выполняет роль грозозащитного троса (молниезащиты) для линии электропередачи. Такие кабели часто имеют трубчатую профилированную конструкцию из алюминиевого сплава, внутрь которой помещены оптические модули.
• Кабели для подвеса на опорах ВЛС и ВЛЭП до 1 кВ. Стандартные ОКСТ с диэлектрической или легкобронированной конструкцией. Подвешиваются на отдельном кронштейне или ниже фазных проводов с соблюдением нормативных расстояний.
• Самонесущие кабели для прокладки по фасадам зданий. Имеют облегченную конструкцию, часто с дополнительным тросом из арамидных нитей и оболочкой, стойкой к УФ-излучению.

2. По типу несущего элемента:

• С металлическим тросом (оцинкованная сталь, алюминий).
• С диэлектрическим тросом (стеклопластик).
• С несущим элементом из арамидных нитей.

3. По условиям эксплуатации:

• Для умеренного климата (стандартный ПЭ).
• Для холодного климата (оболочка из морозостойкого полиэтилена, сохраняющего эластичность при низких температурах).
• Для агрессивных сред (оболочка из полиэтилена, стойкого к кислотам, щелочам).

Технические характеристики и параметры выбора

При выборе ОКСТ необходимо учитывать комплекс параметров, которые регламентируются техническими условиями (ТУ) и стандартами (ГОСТ, МЭК).

Таблица 1. Основные технические характеристики ОКСТ

Параметр	Типичные значения / Описание	Примечание
Тип волокна	G.652.D (стандартное одномодовое), G.657.A1/A2 (с изгибонечувствительностью), многомодовое OM1-OM5	G.652.D – наиболее распространенный тип для магистралей.
Количество волокон	От 2 до 144 (стандартные серии: 4, 8, 12, 16, 24, 48, 96)	Определяется проектом, с учетом перспективы развития сети.
Наружный диаметр	От 8 мм (легкие модели) до 20 мм и более (ОКГТ)	Влияет на ветровую и гололедную нагрузку.
Вес, кг/км	От 80-100 (легкие) до 500-800 (ОКГТ)	Критично для расчета натяжения и выбора опор.
Допустимое растягивающее усилие (ДРУ)	От 6-10 кН (легкие) до 40-70 кН (ОКГТ)	Основной параметр для расчета монтажного натяжения.
Допустимая раздавливающая нагрузка	От 0.3 до 2 кН/10 см	Характеризует стойкость к поперечному сдавливанию.
Температурный диапазон эксплуатации	От -60°С до +70°С (зависит от материала оболочки)	Для холодного климата выбирают кабель с нижним пределом -60°С.
Минимальный радиус изгива	Обычно 20-25 наружных диаметров при эксплуатации, 10-15 при монтаже.	Для кабелей G.657 радиус изгиба может быть меньше.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж ОКСТ требует строгого соблюдения правил и норм, изложенных в ПУЭ, СНиП и ведомственных инструкциях.

Основные этапы монтажа:

• Проектирование трассы. Расчет стрелы провеса, выбор типа анкерных и промежуточных креплений, проверка опор на дополнительную нагрузку. Определение мест установки муфт.
• Раскатка кабеля. Осуществляется, как правило, с подвижной платформы (кабельной тележки) с использованием направляющих роликов, закрепленных на опорах. Запрещается волочение кабеля по земле, наезд на барабан транспортным средством.
• Подъем и крепление. Кабель поднимается на опоры с помощью лебедок и блоков. Крепление к промежуточным опорам выполняется с помощью специальных подвесных гирлянд (для ВЛЭП) или диэлектрических хомутов и бандажей. На анкерных опорах кабель закрепляется жестко с помощью натяжных зажимов, обеспечивающих передачу механической нагрузки на трос, при этом оптический модуль внутри кабеля должен иметь запас длины для температурной компенсации.
• Сращивание и организация ввода. В местах сращивания устанавливаются монтажные муфты (проходные, разветвительные). Ввод в здание осуществляется через герметичные проходки с защитой от грызунов. Обязателен монтаж устройств заземления для металлических элементов кабеля на ВЛЭП.

Ключевые требования безопасности:

• При работах на ВЛЭП обязательно наличие наряда-допуска, выполнение мероприятий по защите от наведенного напряжения.
• Монтаж должен производиться в условиях, когда температура воздуха не ниже допустимой для гибкости кабеля (обычно -15°С…-20°С).
• Запрещается превышение допустимого растягивающего усилия (контролируется динамометром).
• Необходимо обеспечить защиту кабеля от повреждения острыми кромками опор, растительностью.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими способами прокладки

Таблица 2. Сравнение способов прокладки ВОК

Критерий	Подвес на тросе (ОКСТ)	Прокладка в грунте (бронированный кабель)	Прокладка в кабельной канализации
Сроки строительства	Высокие (скорость до 5-10 км в смену)	Низкие (требуются земляные работы)	Средние (зависит от загруженности колодцев)
Капитальные затраты	Средние/низкие (при использовании существующих опор)	Высокие (земляные работы, охрана трассы)	Высокие (аренда канализации, прокладка)
Уязвимость к внешним воздействиям	Ветровые и гололедные нагрузки, ураганы, вандализм	Раскопки, просадки грунта, деятельность грызунов	Затопление, механические повреждения при ремонте
Ремонтопригодность	Сложный доступ, часто требуется спецтехника	Трудоемкий поиск и восстановление	Относительно легкий доступ через колодцы
Долговечность	25-30 лет и более	До 30 лет	До 30 лет и более

Основное преимущество ОКСТ – значительное сокращение сроков и стоимости строительства ВОЛС за счет использования уже существующей инфраструктуры опор (ЛЭП, контактной сети, городского освещения). Главный недостаток – повышенная подверженность климатическим нагрузкам и риску механических повреждений от падающих деревьев, транспорта и т.д.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем принципиальная разница между ОКСТ и ОКГТ?

О1: ОКСТ – это общее название для подвесных оптических кабелей с тросом. ОКГТ – это подвид ОКСТ, предназначенный специально для замены грозозащитного троса на высоковольтных ВЛЭП. ОКГТ имеет принципиально иную конструкцию: его внешняя оболочка выполнена из алюминиевого или сталеалюминиевого провода, что позволяет ему выполнять функцию молниезащиты и проводить токи короткого замыкания. Обычный ОКСТ для этого не пригоден и подвешивается отдельно.

В2: Как рассчитывается допустимая длина пролета для подвеса ОКСТ?

О2: Длина пролета рассчитывается на основе формулы катанарной кривой, учитывающей следующие параметры: допустимое растягивающее усилие (ДРУ) кабеля, его удельный вес (с учетом возможного обледенения), ветровую нагрузку на район, допустимую стрелу провеса (габарит до земли или других коммуникаций). Расчеты выполняются на этапе проектирования в специализированном ПО. Типовые длины пролетов для линий связи составляют 50-80 метров, для ВЛЭП – до 100-150 метров.

В3: Можно ли использовать ОКСТ, предназначенный для ВЛС, на опорах ВЛЭП 10 кВ?

О3: Да, но с существенными оговорками. Кабель должен иметь диэлектрическую конструкцию (без металлических элементов в оболочке) или быть экранированным. Его оболочка должна быть выполнена из сшитого полиэтилена (ПЭС), обладающего стойкостью к электрической дуге и трекингу. Обязательно соблюдение норм ПУЭ по расстоянию до фазных проводов и заземленных частей опоры. Предпочтительнее использовать кабели, специально сертифицированные для подвеса на ВЛЭП конкретного класса напряжения.

В4: Как обеспечивается защита ОКСТ от грозовых перенапряжений и наведенного потенциала?

О4: Для защиты применяется комплекс мер: 1) Использование кабеля с полностью диэлектрической конструкцией (включая диэлектрический трос). 2) Заземление металлического троса и брони (при их наличии) на каждой анкерной опоре. 3) Установка на концах линии грозозащитных разрядников (ОПН), ограничивающих потенциал на металлических элементах. 4) При вводе в здание обязательна установка устройств защиты оптического кабеля (УЗОК), которые обеспечивают гальваническую развязку между металлическими элементами кабеля на опоре и станционным оборудованием.

В5: Что происходит с оптическим волокном внутри троса при обрыве или сильном натяжении?

О5: Конструкция ОКСТ спроектирована так, что оптические модули внутри кабеля уложены с определенным избытком длины (запасом) относительно силового троса. При натяжении кабеля в пределах ДРУ трос принимает нагрузку на себя, а волокна свободно лежат в гелевой среде, не испытывая растяжения. При превышении ДРУ и обрыве троса, как правило, происходит и разрушение оболочки, приводящее к обрыву волокон. Однако современные конструкции часто имеют элемент, удерживающий модули внутри оболочки даже при разрыве троса на ограниченную длину.

Заключение

Кабели оптические с тросом представляют собой высокотехнологичное и экономически эффективное решение для быстрого развертывания волоконно-оптических линий связи на большие расстояния. Их успешное применение напрямую зависит от корректного выбора типа кабеля в соответствии с условиями эксплуатации (климат, тип опор, наличие электромагнитных помех), точного инженерного расчета трассы и строгого соблюдения технологии монтажа. Понимание конструктивных особенностей, технических параметров и нормативных требований является обязательным для проектировщиков, монтажников и эксплуатационного персонала, обеспечивающего надежность и долговечность телекоммуникационных инфраструктур, интегрированных в сети электроснабжения и иные линейные сооружения.