Кабели оптические с растягивающим усилием 2,7
Кабели оптические с растягивающим усилием 2,7 кН: конструкция, применение и стандарты
Кабели оптические с растягивающим усилием 2,7 кН (килоньютон) представляют собой специализированный класс самонесущих волоконно-оптических кабелей (ВОК), предназначенных для подвеса на опорах воздушных линий связи (ВОЛС) и линий электропередачи (ЛЭП) без использования троса-несущего элемента. Цифровое обозначение 2,7 кН (что эквивалентно примерно 275 кгс) указывает на гарантированное минимальное разрушающее растягивающее усилие, которое кабель должен выдерживать в процессе монтажа и эксплуатации. Данный класс прочности является одним из наиболее востребованных для строительства магистральных и зоновых сетей на воздушной инфраструктуре.
Конструктивные особенности и элементы
Конструкция кабеля оптического с растягивающим усилием 2,7 кН является композитной и многослойной, каждый элемент которой выполняет строго определенную функцию. Основная цель – обеспечить сохранность оптических волокон (ОВ) от механических нагрузок, воздействия окружающей среды и передать растягивающее усилие на силовые элементы.
- Центральный силовой элемент (ЦСЭ): Выполняется из стеклопластикового прутка или арамидных нитей. Является основным элементом, воспринимающим растягивающие нагрузки. Стеклопластик обладает высоким отношением прочности к весу, диэлектрическими свойствами и не подвержен коррозии.
- Оптический модуль (или буферные трубки с волокнами): Вокруг ЦСЭ располагаются одномодовые или многомодовые оптические волокна, заключенные в свободно уложенные буферные трубки, заполенные гидрофобным гелем. Количество волокон варьируется от 2 до 48 и более. Свободная укладка обеспечивает запас длины и защищает волокна от микроизгибов и растяжения.
- Силовые армирующие нити (арамид): Пучок высокопрочных арамидных (кевларовых) нитей, наложенный поверх оптического модуля. Эти нити являются вторым ключевым силовым элементом, распределяющим нагрузку по всему сечению кабеля и обеспечивающим дополнительную защиту от растяжения и ударов.
- Внутренняя защитная оболочка: Как правило, из полиэтилена, служит для скрепления внутренних элементов и защиты от проникновения влаги.
- Внешняя оболочка: Изготавливается из черного полиэтилена (ПЭ) или светостабилизированного полиэтилена, устойчивого к ультрафиолетовому излучению. Часто имеет продольную полосу для идентификации. Оболочка обеспечивает защиту от атмосферных воздействий, абразивного износа и служит диэлектриком.
- Встроенный несущий трос (металлический или диэлектрический): В кабелях типа «8-образной» формы (рис.8) к оптическому кабелю приформован отдельный несущий трос (стальной оцинкованный или стеклопластиковый) с таким же или более высоким разрушающим усилием. В самонесущих кабелях (типа ADSS – All-Dielectric Self-Supporting) встроенный трос отсутствует, а его функцию выполняет ЦСЭ и арамидные нити.
- На опорах ВЛС и городских сетях: В качестве магистральных и распределительных линий.
- На опорах ЛЭП до 110 кВ: В виде кабелей типа ADSS. Критически важным параметром является выбор точки подвеса (фазный провод, грозотрос, стойка опоры) в зависимости от напряженности электрического поля, чтобы избежать коронного разряда и последующего разрушения оболочки.
- Вдоль железнодорожных путей и автомобильных дорог.
- Переходы через водные преграды и овраги: При относительно небольших пролетах.
Ключевые технические параметры и стандарты
Кабели с усилием 2,7 кН регламентируются национальными и международными стандартами: ГОСТ Р 52266-2004 (кабели с растягивающим усилием до 2,7 кН включительно), серия МЭК 60794 (IEC 60794), а также техническими условиями производителей. Основные параметры сведены в таблицу.
| Параметр | Типичное значение / Диапазон | Примечания |
|---|---|---|
| Разрушающее растягивающее усилие (RTS) | ≥ 2,7 кН (275 кгс) | Минимальное гарантированное значение |
| Допустимое рабочее усилие (MAT) | 20-40% от RTS (≈ 0,55 – 1,1 кН) | Усилие при длительной эксплуатации (в т.ч. с обледенением) |
| Максимальное усилие при монтаже (MOP) | 40-60% от RTS (≈ 1,1 – 1,6 кН) | Кратковременная нагрузка при подвесе |
| Диапазон температур эксплуатации | от -60°C до +70°C | Зависит от материала оболочки |
| Минимальный радиус изгива | 20 × D (наружный диаметр кабеля) | При монтаже и стационарной прокладке |
| Количество ОВ | от 2 до 48 (стандартно 4, 8, 12, 16, 24) | Тип волокна: G.652.D (стандартное), G.657.A1/A2 |
| Затухание на длине волны | ≤ 0,36 дБ/км @ 1310 нм, ≤ 0,22 дБ/км @ 1550 нм | Стандартные значения для одномодового волокна |
| Вес кабеля | 50 – 150 кг/км | Зависит от конструкции и числа волокон |
Области применения и методы подвеса
Данные кабели применяются в случаях, когда требуется быстрая и экономичная прокладка по существующей воздушной инфраструктуре, а также в условиях сложного рельефа (овраги, реки, болота).
Подвес осуществляется с помощью специальной арматуры: спиральные и прессуемые зажимы (подвесные и натяжные), диэлектрические скобы. Для кабелей типа «8» арматура крепится за несущий трос. Важно соблюдать регламентированное производителем усилие натяжения и допустимый пролет между опорами, который рассчитывается исходя из климатических условий (ветер, гололед), типа трассы и прочности кабеля.
Расчет допустимого пролета
Допустимый пролет (L) между опорами определяется на основе уравнения состояния нити, учитывающего вес кабеля, ветровую и гололедную нагрузку, температурный режим, а также допустимое рабочее усилие (MAT). Упрощенный подход использует формулу для гибкой нити с равномерно распределенной нагрузкой. Ключевым исходным параметром является удельная нагрузка на кабель (от собственного веса, ветра, гололеда). Точный расчет выполняют специализированные программы, учитывающие карты климатических районирований (по ветру и гололеду согласно СП 20.13330). Для кабеля с RTS 2,7 кН типичные пролеты в умеренной климатической зоне составляют 50-80 метров.
Монтаж, эксплуатация и измерения
Монтаж требует специального оборудования: лебедки с динамометром для контроля натяжения, ролики для перекидывания через препятствия, устройства для сращивания (сварочные аппараты). Перед монтажом обязательно проводится рекогносцировка трассы и проверка состояния опор. В процессе подвеса не допускается превышение MOP. После прокладки выполняются оптические измерения: рефлектометрия (OTDR) для контроля затухания, локализации неоднородностей и сварных соединений, а также измерение затухания на длинах волн.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель с RTS 2,7 кН от кабеля с RTS 4,0 кН или 6,0 кН?
Отличие заключается в максимальной допустимой механической нагрузке и, как следствие, в области применения. Кабель 2,7 кН предназначен для умеренных нагрузок и пролетов до ~80 м. Кабели 4,0 и 6,0 кН имеют более мощные силовые элементы (усиленный ЦСЭ, большее количество арамидных нитей), больший вес и диаметр. Они применяются для больших пролетов (100-150 м и более), в районах с сильными ветровыми и гололедными нагрузками, для переходов через препятствия.
Можно ли использовать кабель ADSS с RTS 2,7 кН на ЛЭП 35 кВ и выше?
Техническая возможность существует, но это требует тщательного инженерного расчета точки подвеса. На ЛЭП среднего и высокого напряжения (35 кВ и выше) напряженность электрического поля у фазных проводов очень высока. Неправильный выбор точки подвеса (например, слишком близко к фазе) приведет к возникновению частичных разрядов на оболочке кабеля, ее электрической эрозии и последующему разрушению. Необходимо выполнить расчет распределения потенциала на опоре и выбрать точку с допустимым уровнем напряженности, либо использовать кабель со специальной оболочкой, устойчивой к трекингу.
Что важнее при выборе: RTS или допустимый пролет?
Эти параметры взаимосвязаны. RTS – это фундаментальная характеристика прочности кабеля. Допустимый пролет – это производная величина, рассчитанная на основе RTS (через MAT), веса кабеля и внешних климатических нагрузок. Сначала на основе анализа трассы (расстояния между опорами, климатических условий) определяется требуемый пролет и нагрузки. Затем подбирается кабель, у которого расчетный пролет в данных условиях будет не меньше требуемого. Кабель с RTS 2,7 кН может обеспечить разный пролет в разных климатических районах.
Как правильно хранить и транспортировать бухты с таким кабелем?
Бухты должны храниться в закрытых помещениях или под навесом, вдали от источников тепла и химически активных веществ. Запрещается ставить бухты на торец. При транспортировке и разгрузке необходимо исключать падения бухт и удары. Диаметр барабана или бухты при хранении и транспортировке не должен быть меньше минимального допустимого радиуса изгиба кабеля (обычно не менее 20-25 наружных диаметров кабеля).
Каков типичный срок службы таких кабелей?
При соблюдении условий монтажа и эксплуатации (непревышение MAT, правильный выбор точки подвеса на ЛЭП, отсутствие внешних повреждений) расчетный срок службы оптического кабеля с RTS 2,7 кН составляет не менее 25 лет. Срок службы определяется в первую очередь стабильностью оптических характеристик волокон, которые защищены от старения, и долговечностью полимерных оболочек, стойких к УФ-излучению и перепадам температур.
Заключение
Кабели оптические с растягивающим усилием 2,7 кН представляют собой оптимизированное решение для строительства надежных и экономичных воздушных волоконно-оптических линий связи на магистральных, зоновых и городских сетях. Их конструкция обеспечивает необходимый баланс между механической прочностью, легкостью, диэлектрическими свойствами и емкостью по волокнам. Успешное применение данных кабелей напрямую зависит от корректного выбора типа кабеля относительно условий трассы, точного инженерного расчета допустимых пролетов и нагрузок, а также от неукоснительного соблюдения технологий монтажа и измерений. Понимание деталей, изложенных в данной статье, позволяет проектировщикам и монтажникам минимизировать риски и гарантировать долговременную и безотказную работу ВОЛС.