CZ31166U1 - Kombinovaný silový kabel - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká elektrického kabelu, zejména elektrického kabelu pro distribuční síť na napěťové úrovni nízkého napětí (NN) 1 kV a pro přenos dat.

Dosavadní stav techniky

Při návrhu nových sítí nízkého napětí, tedy obecně sítí do 1 kV, je třeba akceptovat charakteristický typ zástavby v lokalitě. Vzhledem k velmi obtížnému odhadu vývoje poptávky v delším časovém období je z hlediska celkových nákladů na zemní práce a kabely ve všech lokalitách ekonomicky odůvodněné použití kabelu 1 kV (např. typ 1-AYKY-J 3 x 240 + 120). Nové požadavky na zkvalitnění řízení distribuce elektrické energie, zejména pak vzhledem k požadavkům vyplývajícím z legislativy EU na řízení a sběr dat v rámci distribuce elektrické energie. Do budoucna vyžadováno vytvoření datové komunikace v rámci řízení distribuční sítě. Pro zajištění s tím souvisejících datových toků se k tomuto silovému kabelu pokládá do zemní trasy chránička z vysokohustotního polyethylenu HDPE (High density polyethylene) o vnějším průměru 40 mm, které tvoří tzv. fyzickou vrstvu „kabelovod“ pro zafouknutí optickým kabelem s optickými singlmodovými vlákny a tím se zajistí potřebný přenos dat pro signalizace a ovládání. Tento typ datové komunikace se používá zejména pro vytvoření páteřní sítě dispečerského řízení sítě. Bohužel, mnohdy není s ohledem na legislativu nebo jiné omezující podmínky možné takový způsob instalace kabelů pro přenos dat realizovat.

Z patentového dokumentu CH 6665047 je také znám vysokonapěťový kabel, který obsahuje tři vodiče, mezi kterými je podle jedné z variant uspořádána trubička, ve které může být vedeno optické vlákno. Nevýhodou tohoto konstrukčního řešení je to, že vodiče mají kruhový průřez, přičemž trubička je díky tomu ve svém průřezu vedena ve třech bodech, přesněji je ve své délce vedena ve třech dotykových úsečkách, a proto není stabilizována ve své poloze. Díky tomu se může stát to, že trubička je vysunuta mimo svoji středovou polohu. Při ohybu se dva z vodičů mohou mírně posunout po třetím z vodičů, přičemž se tak vytvoří mezera, do které se může trubička zaklesnout a může být následně skřípnuta tak, že do ní není již možné nic zafouknout. V krajním případně může být trubička vysunuta zcela mimo svoji středovou polohu, přičemž v tomto případě dojde k jejímu úplnému zaskřípnutí.

Cílem technického řešení je tak vyřešení technického problému, který spočívá v tom, jak vést trubičku pro optická vlákna kabelem tak, aby bylo možné v každé situaci optické vlákno jednoduše, rychlé a bez komplikací zafouknout do trubičky.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle technického řešení naplňuje kombinovaný silový kabel, který obsahuje nejméně tri nekruhové silové vodiče a trubičku pro kabel s optickými vlákny, podle technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že silové vodiče mají ve svém průřezu tvar výseče mezikruží, kde vnitřní průměr tohoto mezikruží odpovídá vnějšímu průměru trubičky, přičemž obklopují trubičku pro kabel s optickými vlákny tak, že zajišťují její polohu uprostřed kombinovaného silového kabelu. Kabel podle technického řešení je tak vytvořený pro vedení jak silového proudu, tak toku dat.

Zvláště výhodně má kombinovaný silový kabel podle tohoto technického řešení tři silové vodiče a jeden ochranný vodič, které obklopuji trubičku, přičémž tyto silové vodiče i ochranný vodič mají ve svém průřezu tvar výseče mezikruží, kde vnitřní průměr tohoto mezikruží odpovídá vnějšímu průměru trubičky, zatímco vnější průměr mezikruží v podstatě odpovídá vnějšímu průměru kabelu před jeho obalením izolací. Jak je odborníkovi zřejmé, vodiče v silovém kabelu jsou obklopeny alespoň jednou vrstvou vnější izolace, která tvoří vnější povrch silového kabelu, takže celkový průměr kombinovaného silového kabelu je dán jeho průměrem včetně vnější izolace. Kombinovaný silový kabel podle technického řešení zvláště výhodně obsahuje trubičku z HDPE s vnějším průměrem 10 mm. Tento vnější průměr trubičky totiž umožňuje realizovat silový kabel

- 1 CZ 31166 Ul bez podstatných změn jeho vnějšího průměru. Podle dalšího výhodného provedení kombinovaný silový kabel podle tohoto technického řešení obsahuje trubičku, která je na svých koncích opatřena ucpávkou pro zamezení vniknutí vlhkosti dovnitř. Tato ucpávka se potom odejme před zafouknutím kabelu do trubičky.

Trubičkou se pro účely tohoto technického řešení rozumí trubička z vysokohustotního polyetylénu (HDPE), vytvořena pro instalaci optických kabelů a svazků optických vláken, tzv. mikrovláken. Hlavni funkci trubičky je mechanická ochrana kabelu a svazků jednotlivých optických vláken, přičemž nejčastěji se kabel vkládá do trubičky tzv. zafukováními, tj. za pomoci stlačeného vzduchu. Další možností je mechanické ruční protažení kabelu.

Výhodou kombinovaného silového kabelu podle technického řešení je kromě jiného i úspora nákladů oproti přípoloži HDPE chrániček. Úspora se týká projektu i legislativy a nákladů na realizaci. Kombinovaný silový kabel umožňuje realizovat datové toky jak při výstavbě nových sítí, tak i při opravách či rozsáhlejších obnovách sítí, kdy se stávající nevyhovující či poškozený úsek stávajícího kabelu nízkého napětí vymění za kombinovaný silový kabel podle technického řešení.

Kombinovaný silový kabel podle technického řešení umožňuje své spojování i v několika kabelových délkách pro vytvoření požadovaného úseku díky příslušnému propojení trubiček pro zafouknutí optického kabelu. Konstrukce kombinovaného silového kabelu poskytuje v tomto případě potřebnou mechanickou ochranu trubičky jí obklopujícími vodiči, díky čemuž je optický kabel dostatečně chráněn před poškozením. Trubička i opticky kabel jsou dielektrické. Pro datový provoz na optických vláknech jsou v současnosti využity lasery vlnové délky 1310 nm al550nm. Tento typ komunikace neovlivňuje provoz silových kabelů na napěťové úrovni nízkého napětí, zejména ne u napěťové hladiny 1 kV, pro kterou je předpokládáno největší využiti kombinovaného silového kabelu podle technického řešení. A naopak, elektrický proud procházející silovými vodiči nijak neovlivňuje datový provoz na optických vláknech vedených v trubičce kombinovaného silového kabelu.

Objasnění výkresu

Technické řešení bude jasněji pochopitelné z příkladů provedení a z připojených obrázků, na kterých obr. 1 představuje pohled na kombinovaný silový kabel podle výhodného provedení tohoto technického řešení v řezu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Kombinovaný silový kabel podle technického řešení je v následujícím příkladu provedení představen jako kabel pro distribuční sítě nízkého napětí 1 kV.

Na obr. 1 je znázorněn pohled na kombinovaný silový kabel v provedení 1 kV v řezu. Na tomto obrázku kombinovaný silový kabel 10 obsahuje ve svém středu umístěnou trubičku I z HDPE pro vložení kabelu optických vláken. Vkládání kabelu do trubičky i se provádí zvláště výhodně tzv. zafouknutím, to je za pomoci vysokotlakého vzduchu. Tento způsob vkládání kabelů do trubičky je v oboru dobře známý a navíc se mu budeme věnovat podrobněji níže. Trubička i je uložena ve středu po celé délce kombinovaného silového kabelu 10, přičemž je obklopena třemi silovými vodiči JT a zemnícím/ochranným vodičem 12 ve tvaru kruhových výsečí, které dohromady tvoří mezikruží, uprostřed kterého je uspořádána trubička 1. V příkladu provedení na obr. 1 jsou kolem trubičky I uspořádány tři silové vodiče JT a jeden zemnicí/ochranný vodič 12, avšak je samozřejmě možný i větší či nižší počet vodičů, pokud je to požadováno.

Odborníkovi je rovněž zřejmé, že na obr. 1 je sice provedení kombinovaného silového kabelu s třemi silovými vodiči 11 stejného průřezu, zatímco zemní/ochranný vodič 12 má menší průřez, avšak je možné jakékoliv provedení, tzn., že např. zemní/ochranný vodič 12 může mít stejný průřez jako silové vodiče, nebo naopak je možné provedeni s různými průřezy vodičů, pokud to bude požadováno. Stejně tak je i možné provedeni s větším počtem vodičů než čtyři celkově. Výhodou kombinovaného silového kabelu podle technického řešení je, že vodič, resp. vodiče v kombinovaném silové kabelu podle tohoto technického řešení v podstatě slouží jako rozpěrky udržující trubičku v dané poloze jak při navinutí kombinovaného silového kabelu na buben při

-2CZ 31166 Ul jeho výrobě či distribuci, tak i pri jeho pokládání na místo určení. Díky vodičům obklopujícím trubičku je zajištěno, že pri manipulaci s kombinovaným silovým kabelem nebo trubička poškozena a bude ji možné protáhnout kabel, až to bude požadováno.

Konstrukce kombinovaného silového kabelu umožňuje zabezpečit operativní a jednoduchý způsob opravy trubičky pri poškození silového kabelu, kde se při opravě prováděné běžným spojkováním naspojkuje i trubička.

Navržené řešení podoby kombinovaného silového kabelu neznamená jen vlastní silový kabel, ale rovněž i technické prostředky spojené se zakončením kombinovaného silového kabelu při jeho upínání do rozvodné skříně. Při připojování kombinovaného silového kabelu do rozvodné skříně je silová část oddělena po rozholení kombinovaného silového kabelu od trubičky, která se potom vyvede mimo silovou část. Pro zajištění bezproblémového vsunutí kabelu do trubičky je důležité zajistit ochranu vnitřku trubičky proti vlhkosti, výhodně nasazením příslušných krytek na oba konce trubičky.

Průmyslová využitelnost

Kombinovaný silový kabel podle technického řešení lze využít pro současné vedení elektrického proudu a datového toku.

Claims (4)

1. Kombinovaný silový kabel, který obsahuje nejméně tři silové vodiče (11) a trubičku (1) pro kabel s optickými vlákny, zejména kombinovaný silový kabel (10) pro sítě nízkého napětí do 1 kV, vyznačující se tím, že silové vodiče (11) mají ve svém průřezu tvar výseče mezikruží, kde vnitřní průměr tohoto mezikmží odpovídá vnějšímu průměru trubičky (1), přičemž obklopují trubičku (1) pro kabel s optickými vlákny tak, že zajišťují její polohu uprostřed kombinovaného silového kabelu (10).

2. Kombinovaný silový kabel, podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubičku (1) obklopují tri silové vodiče (11) a jeden ochranný vodič (12), přičemž tyto vodiče (11,12) mají ve svém průřezu tvar výseče mezikruží, kde vnitřní průměr tohoto mezikruží odpovídá vnějšímu průměru trubičky (1), zatímco vnější průměr mezikruží v podstatě odpovídá vnějšímu průměru kombinovaného silového kabelu (10) před jeho obalením vnější izolací (13).

3. Kombinovaný silový kabel, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že trubička (1) má vnější průměr 10 mm.

4. Kombinovaný silový kabel, podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že trubička (1) je na svých koncích opatřena ucpávkou pro zamezení vniknutí vlhkosti dovnitř.