CZ283964B6 - Nadzemní optická přenosová soustava a způsob její instalace - Google Patents

Abstract

Nadzemní optická přenosová soustava obsahuje univerzální dielektrický samonosný optický kabel (1), který je zavěšen mezi dvěma stožáry, které jsou rovněž použity k zavěšení silnoproudého kabelu (2), přenášejícího elektrickou energii. Optický kabel (1), který je opatřen na svém obvodu ochranným pláštěm z elektricky izolačního materiálu, je po celé své délce opatřen podélným elektricky vodivým pásem, uspořádaným na povrchu nebo uvnitř optického kabelu (1), pro odvedení jakýchkoliv proudů podél optického kabelu (1), které na něm mohou být kapacitně indukovány. Optický kabel (1) se zavěsí mezi stožáry, které nesou alespoň jeden silnoproudý kabel (2), který je pod napětím. Optický kabel (1) se opatří po celé své délce alespoň jedním elektricky vodivým pásem (11), uspořádaným na povrchu nebo uvnitř optického kabelu (1). ŕ

Description

Způsob instalace nadzemní optické přenosové soustavy

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu instalace nadzemní optické přenosové soustavy, zejména nadzemní optické přenosové soustavy, obsahující optické kabely, které jsou po celé trase přenosové soustavy zavěšeny na stožárech, sloupech nebo nosnících, používaných také k zavěšení elektrických silnoproudých kabelů.

Dosavadní stav techniky

U soustav tohoto typu se v praxi uzemňují optické kabely na stožárech, sloupech nebo nosnících, dále pro zjednodušení nazývaných stožáry. Je-li elektrické silnoproudé vedení pod napětím, mohou se na optickém kabelu kapacitně indukovat elektrické proudy v důsledku rozložených kapacit mezi kabelem a silnoproudým vedením. Napětí, indukované na optickém kabelu, dosahuje maximální hodnoty uprostřed rozpětí mezi stožáry, zatímco proud, protékající podél kabelu, dosahuje nejvyšší hodnoty u stožárů. Za sucha se indukují proudy poměrně nízké hodnoty vlivem poměrně vysokého podélného odporu kabelu v této oblasti, například 10¹²ohm m'¹, ale za mokra, když je povrchový odpor kabelu v této oblasti mnohem nižší, například 10⁶ohm m’¹, se indukují proudy mnohem vyšší hodnoty. Zahřátí povrchu kabelu Joulovým teplem, vyvolaným indukovanými proudy, může většinou v oblasti stožáru, kde má proud nejvyšší hodnotu, vysušit krátký úsek povrchu kabelu. Pokud dojde k této situaci, převede se větší část indukovaného napětí přes tento krátký úsek vlivem jeho vysokého podélného odporu a může tak nastat přeskok na suchém pásu, který může vážně poškodit kabel.

Tento problém přeskoku na suchém pásmu se může překonat tím, že se ke kabelu připojí podélný elektricky vodivý pás. Avšak optický kabel s podélným elektricky vodivým pásem má nevýhodu, že se nemůže bezpečně nainstalovat mezi stožáry nadzemního silnoproudého vedení, které je pod napětím, vzhledem k nebezpečí možnosti dotyku s jedním z elektrických vedení. A navíc není vždycky možné nebo žádoucí přerušit přívod elektrické energie, přenášené nadzemním elektrickým silnoproudým vedením na dobu, potřebnou k instalaci optického kabelu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob instalace nadzemní optické přenosové soustavy, kde optický kabel, opatřený po celé své délce ochranným pláštěm z elektricky izolačního materiálu, se zavěsí mezi stožáry, které nesou alespoň jeden silnoproudý kabel, který je pod napětím, a dále se optický kabel opatří alespoň jedním elektricky vodivým pásem, uspořádaným na povrchu nebo uvnitř optického kabelu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že zavěšený optický kabel se opatří spojitým elektricky vodivým pásem po celé své délce.

Během instalace nadzemní optické přenosové soustavy podle vynálezu se optický kabel může zavěsit alespoň jedním místem mezi svými konci na stožár, nesoucí nadzemní silnoproudý kabel. Během instalace nadzemní optické přenosové soustavy podle vynálezu se elektricky vodivý pás jednoho optického kabelu nebo všech optických kabelů může spojit přímo nebo nepřímo s jedním stožárem nebo se všemi stožáry.

Při instalaci nadzemní optické přenosové soustavy podle vynálezu, kde podélný elektricky vodivý pás je uspořádaný uvnitř optického kabelu, se pružný elektricky vodivý drát z kovu nebo

- 1 CZ 283964 B6 z kovové slitiny uloží do celé délky nejméně jednoho průchozího otvoru nebo kanálku duté trubice uvnitř zavěšeného optického kabelu tak, že se zavede svým zaváděcím koncem do otvoru nebo kanálku duté trubice a dále se v duté trubici unáší proudem plynného média, dokud se pružný vodivý drát volně neuloží po celé délce otvoru nebo kanálku duté trubice uvnitř zavěšeného optického kabelu.

Výhodou způsobu instalace podle vynálezu je, že se zavěšení optického kabelu mezi stožáry provádí, když je silnoproudý kabel pod napětím, bez nutnosti přerušení přívodu elektrické energie, přenášené nadzemním elektrickým silnoproudým vedením, na dobu potřebnou k instalaci optického kabelu.

Jak bylo uvedeno, podélný elektricky vodivý pás je dostatečně elektricky vodivý, aby odváděl podél optického kabelu jakékoliv proudy, které na něm mohou být kapacitně indukovány. Podélný elektricky vodivý pás může mít jakýkoliv odpor v širokém rozsahu, například až do 10⁷ ohmů m'¹, ačkoliv při použití pásu o vysokém odporu může hrozit nebezpečí jeho přehřátí Joulovým teplem, a proto je výhodné, když má pás odpor nižší než 10⁶ ohmů nf¹. Obvykle je však pás podstatně vodivější s odporem do 10 ohmů m’¹, zejména do 0,1 ohmů m'¹.

Elektricky vodivý pás je s výhodou roztažitelný pro zabránění jeho zaříznutí do optického kabelu, které by způsobilo jeho poškození.

Ve výhodném provedení, kdy elektricky vodivý prvek, který je šroubovité navinut kolem optického kabelu, je tvořen ohebnou dutou hadicí, v níž je uložen vodivý drát, se při průhybu zavěšeného optického kabelu v provozu, vlivem větru nebo hmotností námrazy, snižuje podstatně nebezpečí zaříznutí tohoto drátu do pláště optického kabelu. Podélný elektricky vodivý pružný prvek je v podstatě rovnoběžný s vnějším povrchem zavěšeného optického kabelu a po celé jeho délce se ho průběžně dotýká a je kněmu připevněn šroubovité navinutým vázacím drátem nebo lankem, nebo příchytkami nebo jinými upevňovacími prostředky, rozmístěnými podél optického kabelu.

Podélný elektricky vodivý prvek nebo vázací drát nebo lanko se šroubovité navine kolem zavěšeného kabelu pomocí běžného navíjecího stroje s vlastním pohonem, který se pohybuje podél zavěšeného optického kabelu.

Při roztahování navinutého elektricky vodivého pásu se zvětšuje stoupání jeho závitů, zatímco při smršťování se rozteč zmenšuje. Proto je výhodné, když je elektricky vodivý pás tvořen vytlačeným izolačním jádrem ze silikonového elastomeru, kolem něhož je navinut jeden nebo několik podélných vodičů, protože elastomer zaručuje pružnost elektricky vodivého pásu.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, kde na obr. 1 je schematicky znázorněna nadzemní optická přenosová soustava s optickým kabelem a silnoproudým kabelem, se znázorněním rozložených kapacit, na obr. 2 jsou graficky znázorněny hodnoty indukovaného napětí a indukovaného proudu, vznikající na optickém kabelu za sucha, na obr. 3 jsou graficky znázorněny tyto hodnoty, vznikající na optickém kabelu za vlhka, na obr. 4 je znázorněn běžný optický kabel, na kterém vznikl suchý pás. na obr. 5 je znázorněn úsek optického kabelu podle jednoho provedení vynálezu a na obr. 6 je znázorněn úsek optického kabelu podle dalšího provedení vynálezu.

-2 CZ 283964 B6

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněna nadzemní optická přenosová soustava, obsahující univerzální dielektrický samonosný (ADSS) optický kabel 1, který je zavěšen mezi dvěma stožáry, které jsou rovněž použity k zavěšení silnoproudého kabelu 2, přenášejícího elektrickou energii. Optický kabel 1 je zavěšen na stožáru kovovou příchytkou nebo tvarovkou 4, uzemněnou stožárem. V uvedené soustavě je rozložená kapacita mezi optickým kabelem 1 a silnoproudým kabelem 2 znázorněna soustředěnými kapacitami C; a rozložená kapacita mezi optickým kabelem 1 a mezi zemí je znázorněna soustředěnými kapacitami Ci. Kromě toho má optický kabel 1 vysoký, ale konečný podélný odpor, označený soustředěnými odpory R.

Na obr. 2 jsou znázorněny hodnoty indukovaného napětí V_d a indukovaného proudu I_d, vznikající na optickém kabelu 1 za sucha. Indukované napětí V_d je nejvyšší uprostřed rozpětí mezi stožáry a dosahuje hodnoty obvykle až 60 kV pro elektrické vedení 400 kV, a u stožáru má evidentně hodnotu zemního potenciálu, zatímco proud dosahuje nejvyšší hodnoty u stožárů, například až 5 mA.

Podle obr. 3 je podélný odpor optického kabelu 1 za vlhka podstatně nižší, a proto je maximální indukované napětí V_w na optickém kabelu 1 nižší, ale indukovaný proud I_w se podstatně zvýší na obvyklou hodnotu 1 až 10 mA.

Jak je znázorněno na obr. 4, může se na optickém kabelu 1 u stožáru, v oblasti kovové příchytky 4, vytvořit suchý pás 6 obvyklé délky 60 mm, vlivem ohřevu povrchové vody na optickém kabelu 1 Joulovým teplem. To má za následek, že se téměř celé indukované napětí převede přes tento úsek optického kabelu 1 a může tak nastat přeskok na suchém pásu, s možností následného poškození optického kabelu 1.

Na obr. 5 je znázorněn krátký úsek (ADSS) optického kabelu 1 podle jednoho provedení vynálezu. Optický kabel 1 je složen z velkého počtu neznázoměných optických vláken pro přenos světla o vlnové délce v rozsahu od 0,8 do 2,1 pm aje zavěšen mezi stožáry, na nichž je uzemněn. Optický kabel 1 je po celé své délce opatřen elektricky vodivým pásem, tvořeným podélným elektricky vodivým prvkem 11, navinutým známým způsobem kolem optického kabelu 1 pomocí běžného navíjecího stroje, zatímco fázové vodiče, které jsou rovněž zavěšeny mezi stožáry, zůstávají pod napětím. Vodivý prvek 11 má izolační jádro 12 ze silikonového elastomeru o průměru 2 mm, opletené dráty 13 z nerezové oceli o průměru asi 0,25 mm, přičemž počet drátů je zejména osm. Stoupání tohoto opletení je asi 10 mm a vodivý prvek 11 je navinut na optický kabel 1 se stoupáním asi 75 mm. Podélný vodivý prvek 11 je jako celek pružně roztažitelný a má nižší modul pružnosti než optický kabel 1, protože navinutý podélný vodivý prvek 11 se může v podélném směru prodloužit zvětšením svého stoupání. Když se podélný vodivý prvek 11 roztáhne, například vlivem hmotnosti námrazy na optickém kabelu 1, dráty 12 se položí na izolační jádro 12 ze silikonového elastomeru, a když tažná síla přestane působit, přirozená pružnost izolačního jádra 12 vrátí dráty 13 zpět do jejich původní polohy. Tato konstrukce vodivého prvku 11 zabrání poškození optického kabelu 1 vodivým prvkem 11 při roztažení celé soustavy.

Na obr. 6 je znázorněn úsek alternativního provedení optického kabelu 1, obsahujícího velký počet optických vláken 22 nebo svazek optických vláken a plášť 23 kabelu. Mimo osu optického kabelu 1 je uspořádána dutá trubice 24 a přiléhá zejména k plášti 23 kabelu. Po nainstalování optického kabelu 1 běžným způsobem na stožáry se do duté trubice 24 zavede vodič, například kovový drát 25, který se v duté trubici 24 volně uloží tak, že se může ohýbat po celé její délce a přizpůsobit se tak jakékoliv změně délky optického kabelu 1, způsobené jeho roztahováním. Kovový drát 25 se zavede do duté trubice 24 zafouknutím. Přitom se kovový drát 25 svým zaváděcím koncem zasune do duté trubice 24 a dále je v duté trubici unášen proudem plynného

-3 CZ 283964 B6 média. Přestože není kovový drát 25 přímo uzemněn na stožárech, je s nimi kapacitně spojen pomocí kovových příchytek nebo tvarovek 4, které procházejí kolem optického kabelu 1 ve vzdálenosti obvykle 1 m nebo více.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob instalace nadzemní optické přenosové soustavy, kde optický kabel, opatřený po celé své délce ochranným pláštěm z elektricky izolačního materiálu, se zavěsí mezi stožáry, které nesou alespoň jeden silnoproudý kabel, který je pod napětím, dále se optický kabel opatří alespoň jedním elektricky vodivým pásem, uspořádaným na povrchu nebo uvnitř optického kabelu, vyznačující se tím, že zavěšený optický kabel (1) se opatří spojitým elektricky vodivým pásem po celé své délce.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se optický kabel (1) zavěsí alespoň jedním místem mezi svým i konci na stožár, nesoucí nadzemní silnoproudý kabel.
3. 3. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že se elektricky vodivý pás alespoň jednoho optického kabelu (1) přímo nebo nepřímo spoj í s alespoň jedním stožárem.
4. 4. Způsob podle alespoň jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že elektricky vodivý pás, tvořený elektricky vodivým pružným prvkem (11), se šroubovité navine kolem povrchu zavěšeného optického kabelu (1).
5. 5. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že při uložení elektricky vodivého pásu uvnitř optického kabelu (1) se pružný elektricky vodivý drát (25) z kovu nebo z kovové slitiny uloží do celé délky nejméně jednoho průchozího otvoru nebo kanálku duté trubice (24) uvnitř zavěšeného optického kabelu (1) tak, že se zavede svým zaváděcím koncem do otvoru nebo kanálku duté trubice (24) a dále se v duté trubici (24) unáší proudem plynného média, dokud se pružný elektricky vodivý drát (25) volně neuloží po celé délce otvoru nebo kanálku duté trubice (24) uvnitř zavěšeného optického kabelu (1).