Кабели оптические 4 волокна G.652.А
Кабели оптические 4 волокна G.652.A: технические характеристики, применение и особенности эксплуатации
Оптический кабель на 4 волокна, построенный на основе одномодового оптического волокна типа G.652.A, представляет собой базовое и широко распространенное решение для создания магистральных, зоновых и абонентских линий связи в сетях электросвязи, в том числе в инфраструктуре энергетических компаний для задач телемеханики, релейной защиты, АСКУЭ и технологической связи. Данный тип кабеля является фундаментальным строительным блоком для пассивных оптических сетей (PON), подключения базовых станций сотовой связи (FTTA), организации соединений между объектами производственной инфраструктуры.
Структура и конструктивные элементы кабеля
Конструкция 4-волоконного оптического кабеля варьируется в зависимости от условий прокладки. Общими элементами для всех типов являются:
- Оптическое волокно (ОВ): Сердечник кабеля. В кабеле используется 4 одномодовых оптических волокна, соответствующих рекомендации ITU-T G.652.A. Диаметр модового поля составляет 8,6–9,2 мкм при длине волны 1310 нм, диаметр оболочки стандартизирован и равен 125 мкм. Волокна имеют первичное цветное акрилатное покрытие (буфер) диаметром 250 мкм для защиты от микроизгибов.
- Модуль или центральный силовой элемент (ЦСЭ): Волокна могут быть свободно уложены в одном или нескольких модулях вокруг ЦСЭ, либо в виде плоской ленты. В кабелях с малым числом волокон часто применяется повивная скрутка вокруг стеклопластикового или стального ЦСЭ. ЦСЭ воспринимает механические нагрузки на растяжение.
- Гидрофобный заполнитель: Пространство между волокнами/модулем и оболочкой заполняется тиксотропным гидрофобным гелем или порошком для блокирования продольного распространения влаги.
- Внутренняя защитная оболочка: Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) или полибутилентерефталата (ПБТ).
- Армирующие элементы: В зависимости от типа кабеля применяются кевларовые нити, стеклопластиковые прутки или стальные проволоки (гофрированная стальная лента, броня из круглых проволок).
- Внешняя полиэтиленовая оболочка: Защищает внутренние элементы от внешних воздействий. Цвет оболочки регламентирован: для наружной прокладки – черный полиэтилен, для внутренней – оранжевый или серый, низкодымный безгалогенный компаунд (LSZH).
- Релейная защита и автоматика (РЗА): Организация высокоскоростных и помехозащищенных каналов для передачи дискретных и аналоговых сигналов между устройствами РЗА на разных концах защищаемой линии. 4 волокна обеспечивают создание резервных и основных физических каналов.
- Телемеханика (АСДУ, SCADA): Передача данных телеметрии, телесигнализации и телеуправления с подстанций и распределительных пунктов в центр управления сетями.
- Технологическая связь: Организация каналов оперативно-технологической и административно-хозяйственной связи между объектами энергосистемы.
- АСКУЭ (АИИС КУЭ): Интеграция в системы сбора данных с интеллектуальных счетчиков на среднем и высоком уровне сбора информации.
- Видеонаблюдение и СКУД: Обеспечение каналов для систем безопасности на энергообъектах.
Классификация по условиям прокладки
Кабели на 4 волокна G.652.A производятся в различных исполнениях, ключевые из которых представлены в таблице:
| Тип кабеля | Конструктивные особенности | Основная сфера применения |
|---|---|---|
| Кабель для внутренней прокладки | Облегченная конструкция, оболочка из LSZH-материала, не распространяющая горение с низким дымовыделением. Армирование кевларовыми нитями. | Прокладка в зданиях, ЦОД, коммутационных шкафах, кабельных лотках и коробах. |
| Кабель для наружной прокладки (подвесной) | Наличие встроенного силового элемента (троса) из стеклопластика или арамидных нитей. Защитная оболочка из черного полиэтилена, стойкого к УФ-излучению. | Подвес на опорах ЛЭП, линиях связи, столбах уличного освещения. Может быть самонесущим или крепиться к фазному тросу (грозотросу). |
| Кабель для прокладки в грунт | Броня из гофрированной стальной ленты (ГСЛ) или стальных проволок. Усиленная внешняя полиэтиленовая оболочка. Наличие гидрофобного заполнителя. | Прямая укладка в грунт, прокладка в кабельной канализации, коллекторах, тоннелях. |
| Кабель для прокладки в кабельной канализации | Броня из гофрированной стальной ленты, защищающая от грызунов и механических повреждений при затяжке. | Прокладка в трубах, блоках кабельной канализации. |
| Кабель для монтажа внутри оптического грозотроса (ОКГТ) | Специализированная конструкция, интегрируемая в грозозащитный трос воздушных ЛЭП. Имеет высокую механическую прочность и стойкость к температурным перепадам. | Создание ВОЛС на высоковольтных линиях электропередачи для нужд релейной защиты, телемеханики и связи. |
Характеристики оптического волокна G.652.A
Волокно G.652.A, известное как стандартное одномодовое волокно с несмещенной дисперсией, является основой для большинства развернутых сетей. Его ключевые параметры регламентированы стандартами ITU-T G.652 и ГОСТ Р 54429-2011.
| Параметр | Условия измерения | Типичное значение / Требование |
|---|---|---|
| Диаметр модового поля | На длине волны 1310 нм | 8,6 – 9,2 мкм |
| Диаметр оболочки | — | 125,0 ± 0,7 мкм |
| Некруглость оболочки | — | < 1.0% |
| Затухание | 1310 нм | ≤ 0,36 дБ/км (тип. 0,33-0,35 дБ/км) |
| Затухание | 1550 нм | ≤ 0,22 дБ/км (тип. 0,19-0,21 дБ/км) |
| Номинальная длина волны отсечки | — | ≤ 1260 нм |
| Коэффициент хроматической дисперсии | 1288–1339 нм | ≤ 3,5 пс/(нм·км) |
| Коэффициент хроматической дисперсии | 1550 нм | ≤ 18 пс/(нм·км) |
| Поляризационная модовая дисперсия (PMD) | На кабельной длине | ≤ 0,20 пс/√км (макс. для катушки) |
Важное ограничение: Волокно G.652.A не предназначено для работы с системами плотного спектрального уплотнения (DWDM) с использованием диапазона 1360–1460 нм (E-диапазон) из-за повышенного затухания, вызванного пиком поглощения гидроксильными группами (OH-пик). Для таких применений следует выбирать волокна категорий G.652.C/D.
Области применения в энергетике
Методы сварки и измерения параметров
Для построения линий на основе кабеля с волокном G.652.A применяется стандартная технология сварки с помощью автоматических сварочных аппаратов. Критически важным является контроль качества сварки и измерение рефлектограммы с помощью оптического рефлектометра (OTDR) на рабочих длинах волн (1310 нм и 1550 нм). Измерения затухания производятся методом вносимых потерь. Для каналов РЗА обязательно измерение полного времени прохождения сигнала (задержки).
Сравнение с другими типами волокон
Волокно G.652.A является самым экономичным вариантом для большинства приложений. В сравнении с G.652.D оно имеет ограничение по использованию E-диапазона. Волокно G.655 (ненулевая смещенная дисперсия) имеет существенно более низкую дисперсию в C-диапазоне, что критично для протяженных магистралей DWDM, но его применение для коротких линий в энергетике экономически неоправданно. Волокно G.657.A1/A2 обладает улучшенной стойкостью к изгибам, что полезно при монтаже в стесненных условиях, но кабель на его основе, как правило, дороже.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается волокно G.652.A от G.652.D?
Основное отличие – полоса пропускания. G.652.D является волокном с полным устранением водяного пика (Low Water Peak, LWP), то есть имеет низкое затухание во всем диапазоне от 1260 до 1625 нм, включая E-диапазон (1360-1460 нм). Это позволяет использовать его в системах CWDM с большим числом каналов. G.652.A имеет повышенное затухание в E-диапазоне и для CWDM-систем не подходит.
Достаточно ли 4 волокон для организации каналов релейной защиты?
Как правило, да. Типовая схема для одной линии электропередачи требует 2 волокна для основной и резервной защиты (например, по протоколу IEC 61850 GOOSE или для дифференциальной защиты). Оставшиеся 2 волокна могут быть использованы для телемеханики, связи и резерва. Однако окончательный расчет должен проводиться на основе конкретного проекта с учетом перспективы развития.
Можно ли использовать кабель с волокном G.652.A для передачи на скорости 10 Гбит/с на расстояние 40 км?
Да, это возможно. На длине волны 1550 нм затухание составит около 8-8.5 дБ, что укладывается в бюджет мощности большинства SFP+ трансиверов. Однако необходимо выполнить расчет дисперсионных ограничений. На расстоянии 40 км хроматическая дисперсия может стать ограничивающим фактором, может потребоваться использование трансиверов с узкополосным лазером (например, с длинноволновым VCSEL) или оптических усилителей/корректоров дисперсии.
Какой тип кабеля выбрать для прокладки по опорам ВЛ 110 кВ?
Наиболее надежным и специализированным решением является оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ). Альтернативой является подвесной самонесущий кабель (типа ADSS), который должен быть подобран с учетом напряженности электрического поля вокруг фазы на конкретной ВЛ для исключения коронного разряда и повреждения оболочки.
Каков срок службы такого кабеля?
Проектный срок службы качественного оптического кабеля для наружной прокладки составляет не менее 25 лет. Срок службы самих волокон G.652.A при соблюдении условий эксплуатации (без превышения минимального радиуса изгиба, без критических механических нагрузок) может превышать 30-40 лет. Критическим фактором является сохранность герметичности оболочки и гидрофобного заполнения.
Как маркируются волокна в 4-волоконном кабеле?
Стандартная цветовая маркировка буферных покрытий (в соответствии с TIA-598) для кабеля с 4 волокнами: 1 – синий, 2 – оранжевый, 3 – зеленый, 4 – коричневый. Модули или пучки также могут иметь дополнительную цветовую кодировку. На внешней оболочке кабеля наносится маркировка с указанием типа волокна (G.652A), количества волокон (4), метража и названия производителя.