DK161351B - Sammensat luftledningskabel - Google Patents

Description

i

DK 161351 B

Den foreliggende opfindelse vedrører et forbedret, sammensat luftledningskabel, der fremkommer ved tilvejebringelse af et optisk fiberkabel i luftledningskraftledning, der fremkommer ved snoning af flere ledere sammen, eller i en luftledningsjordleder, der strækker sig 5 parallelt med en sådan luftledningskraftledning.

I britisk patentansøgning nr. 2105059 og i tysk offentliggjort patentansøgning nr. 3225228 er beskrevet et sammensat luftledningskabel af denne type, idet der i fig. 1 er vist et eksempel på et sådant kabel.

1 fig, 1 er en optisk enhed 5 sammensat af flere optiske fibre 2, der 10 er placeret i et tilsvarende antal skruelinjeformede render 1, der er udformet i ydersiden af en aluminiumsafstandsdel 3, som omsluttes af et ydre rør 4 ligeledes af aluminium. Ydersiden af den optiske enhed 5 omsluttes af et flertrådet lederlag, der er sammensat af flere aluminiumsbeklædte stålledere 6.

15 Det i fig. 1 viste sammensatte kabel har en acceptabel mekanisk styrke og fortrinlige beskyttelsesegenskaber mod lynnedslag som følge af det forhold, at den optiske enhed 5 er optaget i det ydre rør 4, som udøver en beskyttelsesfunktion.

Hvis den optiske fiber 2's ydre diameter er tilstrækkeligt mindre end 20 både bredden og dybden af den skruelinjeformede rende 1, i hvilken fiberen optages løst, absorberes og/eller svækkes kompressions-og/eller ekspansionsbelastninger, der tilføres lederen, som følge af radial bevægelse af de optiske fibre 2 i renderne 1, således som det er vist med kraftigt optrukne pile i fig. 2. Hvis bredden af renden 1 25 i afstandsdelen 3 er meget større end diameteren af den optiske fiber 2 i den i fig. 1 viste konstruktion, får bøjnings- og/eller kompressionsbelastninger, der tilføres det sammensatte kabel, den optiske fiber til at bevæge sig ikke blot radialt, men også periferisk, hvilket resulterer i uregelmæssig bøjning af de optiske fibre. Følgelig 30 kan transmissionstabet i den optiske fiber forøges.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et sammensat luftledningskabel, der er udviklet for at løse de problemer, som er forbundet med konventionelle sammensatte luftledningskabler.

DK 161351 B

2

Dette formål opnås i overensstemmelse med opfindelsen med et sammensat luftledningskåbel af den i patentkrav 1 angivne art.

I denne beskrivelse skal udtrykket "et optisk fiberbundt" betyde et aggregat af flere optiske fibre, der er placeret ensartet i longitu-5 dinal retning. Når udtrykket "diameter" benyttes i forbindelse med det optiske fiberbundt, betyder det den maksimale størrelse i fiberbundtets radiale retning. I en sådan konstruktion er den optiske fibers bevægelsesfrihed i renderne begrænset for dermed at minimere en forøgelse i tab som følge af bøjning. Alle ydre aksiale belastnin-10 ger, der tilføres fibrene absorberes imidlertid af fibrenes radiale bevægelse. Når en ekspansionsbelastning tilføres det sammensatte kabel ifølge opfindelsen, medens de optiske fibre er placeret i bunden af renderne, reduceres diameteren af afstandsdelen, og belastningen absorberes af fibrenes radiale bevægelse som følge af, at 15 afstandsdelen i sig selv forlænges.

Det foretrækkes at afrunde rendernes bunde med en krumningsradius, der i alt væsentligt er lig med radius af de optiske fibre og/eller de optiske fiberbundter, hvorved mindre bøjning af den optiske fiber forhindres. Når udtrykket "radius" benyttes i forbindelse med det 20 optiske fiberbundt, udtrykker den halvdelen af den diameter, som er defineret ovenfor. I dette tilfælde kan belastningsabsorptionsvirkningen desuden forbedres, hvis den optiske fiber har en kappecoating af et elastisk materiale, såsom silicone.

Da det er muligt at gøre de smalle render i afstandsdelen dybere end 25 renderne i den i fig. 1 viste afstandsdel, kan de optiske fibre desuden bevæge sig et stykke, der er større, end det er muligt i den i fig. 1 viste konstruktion, i radial retning.

Selve afstandsdelen kan i stedet gøres tyndere. Dette er fordelagtigt, når det sammensatte luftledningskabel skal benyttes i stedet 30 for et eksisterende kabel, der ikke i sig har optiske fibre, ved hvilken anvendelse størrelsen og vægten af det sammensatte luftnings-kabel skal være tilnærmelsesvis den samme som størrelsen og vægten af det eksisterende kabel. Afstandsdelens diameter bør ikke være større

DK 161351B

3 end den dobbelte diameter af hver af de aluminiumsbeklædte stålledere eller -ståltove, som udgør den flertrådede leders ydre lag.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken 5 fig. 1 viser et tværsnit gennem et konventionelt, sammensat kabel, fig. 2 et tværsnit gennem en afstandsdel, som benyttes i det i fig. 1 viste sammensatte kabel, fig. 3 tilsvarende en afstandsdel, som benyttes i en sammensat, flertrådet luftledningsleder ifølge opfindelsen, 10 fig. 4 et tværsnit gennem en første udførelsesform for et sammensat kabel ifølge opfindelsen, fig. 5 et tværsnit gennem en anden udførelsesform for et sammensat kabel ifølge opfindelsen og fig. 6 et tværsnit gennem en anden udførelsesform for opfindelsen.

15 I fig. 3 er vist et tværsnit gennem en afstandsdel, som er indrettet til brug i forbindelse med opfindelsen. I fig. 3 er afstandsdelen fremstillet af metal eller et varmemodstandsdygtigt plastmateriale og har i sin ydre periferi flere (i det foreliggende tilfælde fire) skruelinjeformede render, i hvilke der er optaget tilhørende optiske 20 fibre og/eller tilhørende optiske fiberbundter 2. Bredden af hver af de skruelinjeformede render 1 er i alt væsentligt lig med den ydre diameter af den optiske fiber og/eller af de optiske fiberbundter 2, som er optaget i renden, så at fiberen eller fiberbundterne kun kan bevæge sig radialt.

25 I fig. 4 er der vist et tværsnit gennem et sammensat kabel, i hvilket den i fig. 3 viste afstandsdel 3 benyttes. I fig. 4 er afstandsdelen 3 ligesom ovenfor fremstillet af metal eller et varmemodstandsdygtigt plastmateriale og har i sin ydre overflade skruelinjeformede render 1, der hver har en bredde, som er i alt væsentligt lig med diameteren 30 af de optiske fibre og/eller af de optiske fiberbundter 2, som optages i renden. Afstandsdelen 3 er dækket af et aluminiumsrør 4 til dannelse af en optisk enhed 5, som omsluttes af aluminiumsbeklædte stålkabler eller ståltove 6.

DK 161351B

4

Det er muligt at gøre renderne dybere uden at reducere afstandsdelens mekaniske styrke. Dette er én af fordelene ved den foreliggende opfindelse sammenlignet med det i fig. 1 viste konventionelle kabel.

Det er desuden muligt at coate renderne l's flader og/eller de op-5 tiske fibres overflader med et geléagtigt materiale til dæmpning af de optiske fibres relative bevægelse i forhold til rendernes vægge.

Det er desuden muligt at benytte et elastisk materiale, såsom sili-coneharpiks eller siliconegummi i renderne til elastisk begrænsning af de optiske fibres relative bevægelse i forhold til rendernes 10 vægge, så at de optiske fibre bevæger sig sammen med afstandsdelen 3 som reaktion på termiske og mekaniske belastninger, som udøves på afstandsdelen. I dette tilfælde gøres en vilkårlig deformation, som tilføres de optiske fibre, aksialt ensartet, så at de optiske fibres levetid og stabiliteten af deres transmissionsegenskaber forbedres.

15 Hvis afstandsdelen 3 er fremstillet af et metalmateriale med en kendelig elektrisk resistivitet, er det muligt at begrænse en temperaturforøgelse som følge af et lynnedslag eller en kortslutning af krafttransmissionsledningen til et sammensat kabel, der har en afstandsdel 3 fremstillet af en aluminiums legering med den samme ud-20 formning som den i fig. 4 viste, i hvilken en optisk enhed 5 er dækket med et aluminiumsrør 4, der har en diameter på 5 mm, og i hvilket syv aluminiumsbeklædte flertrådede stålledere eller -tove 6, der hver har en diameter på 3,8 mm og er anbragt omkring den optiske enhed 5, bliver temperaturforøgelsen i lederen som følge af en kort-25 slutning ca. 30°C mindre end temperaturforøgelsen i en leder af et sammensat kabel med en ikke-metallisk afstandsdel eller uden en sådan afstandsdel, forudsat den elektriske resistans pr. længdeenhed og tværsnitsarealet af det sammensatte kabel er henholdsvis 0,550 ohm/km og ca. 80 mm^. De tilnærmelsesvise temperaturforøgelser i en leder af 30 det sammensatte, flertrådede kabel med en ikke-metallisk afstandsdel eller uden en afstandsdel bliver for en strøm på 20 kA i 0,15, 0,20 og 0,30 sekunder henholdsvis 180°C, 230°C og 360°C, medens de tilsvarende værdier for det sammensatte kabel, der har en afstandsdel 3 af en aluminiums legering bliver henholdsvis 150°C, 200°C og 300°C.

35 I fig. 4 kan enten afstandsdelen 3 eller røret 4 eller begge desuden være fremstillet af varmemodstandsdygtigt plastmateriale. Hvis af-

DK 161351B

5 standsdelen 3 imidlertid fremstilles af et metal, og røret 4 fremstilles af et varmemodstandsdygtigt plastmateriale, eller både afstandsdelen og røret fremstilles af metal med et isolerende materiale, såsom et plastfolielag mellem afstandsdelen og røret, sker der 5 en nedbrydning af det isolerende lag, og røret brydes, når der løber en kortslutningsstrøm gennem kabelet, som følge af tilstedeværelsen af det isolerende materialelag mellem metalafstandsdelen 3 og de aluminiumsbeklædte ståltove 6. Det sammensatte kabels modstandsevne over for kortslutningsstrømme er følgelig lav. Til det beskrevne 10 sammensatte kabel, der har et tværsnitsareal på 80 mm^, er det ikke blevet iagttaget, at røret 4 smelter, selv når der løber en kortslutningsstrøm på 20 kA i 20 perioder (1 periode - 1/60 s). I et sammensat kabel med et Mylar®-folielag (Du Pont) med en tykkelse på 0,02 mm mellem afstandsdelen 3 og aluminiumsrøret 4 smeltede dette som følge 15 af isoleringsnedbrydningen, når der løb en kortslutningsstrøm på 15 kA i et tidsrum svarende til 8 perioder.

I fig. 5 er vist en anden udførelsesform for opfindelsen, i hvilken afstandsdelen 3's diameter en mindre end røret 4's inderdiameter, så at afstandsdelen kan bevæges inden i røret 4. Den i fig. 5 viste 20 udførelsesform er fordelagtig i tilfælde af brud på de optiske fibre 2. Forudsat de optiske fibre 2, der optaget i afstandsdelen 3, kan bevæge sig sammen med afstandsdelen 3 i forhold til røret 4, er reparation af de brudte fibre mulig. Ved et forsøg var fx den kraft, der var nødvendig til at udtrække eller indsætte en afstandsdel med 25 en diameter på 2,5 mm og en længde på 1 km fra eller ind i et aluminiumsrør, hvis indre diameter og længde var henholdsvis 4 mm og 1 km, 50 kg eller mindre.

I fig. 6 er der vist en anden udførelsesform opfindelsen, i hvilken der i stedet for aluminiumsbeklædte ståltove, der hver har et cirku-30 lært tværsnit, benyttes aluminiumscoatede ståltove 7, der har vifteformede tværsnit. De aluminiumscoatede ståltove 7's tværsnit er i alt væsentligt kileformede, så at naboståltove 7 er i intim kontakt med hinanden for at frembringe en såkaldt brovirkning, hvorved det bliver muligt at gøre ståltovslaget stift. I denne udførelsesform udsættes 35 røret 4 i afstandsdelen 3 for lille deformation. Selv om røret deformeres, beskyttes den optiske enhed 5 af afstandsdelen 3, og det er

Claims (9)

15 Hvis den optiske fiber desuden har en kerne og/eller en beklædning, der indeholder fluor, kan den optiske fibers transmissionsegenskaber i det sammensatte kabel opretholdes stabil selv under højtemperaturforhold.

1. Sammensat luftledningskabel med flere optiske fibre (2) og/eller optiske fiberbundter, et beskyttelsesrør (4), der omslutter disse optiske fibre (2), et lag omfattende flere ledere (6, 7) af metal eller af en metallegering placeret omkring beskyttelsesrøret (4) og 25 en afstandsdel (3), der er optaget i beskyttelsesrøret (4), og som har flere aksialt rettede skruelinjeformede render (1), der er udformet i afstandsdelens (3) ydre overflade til optagelse af respektive optiske fibre (2) og/eller respektive optiske fiberbundter, kendetegnet ved, at hver af de skruelinjeformede render 30 (1) har en i alt væsentligt konstant bredde, der er i alt væsentligt lig med en ydre diameter af den af de optiske fibre (2) og/eller de optiske fiberbundter, som er optaget i renden, og at dybden af hver rende er i alt væsentligt større end bredden, hvorved de optiske DK 161351B fibre forhindres i at bevæge sig i en perifer retning i forhold til afstandsdelen (3) i renderne, medens de kan bevæges i en radial retning.

2. Sammensat luftledningskabel ifølge krav 1, 5 kendetegnet ved, at afstandsdelen (3) er fremstillet af et metal.

3. Sammensat luftledningskabel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afstandsdelen (3) er fremstillet af et varmemodstandsdygtigt plastmateriale.

4. Sammensat luftledningskabel ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at beskyttelsesrøret (4) er fremstillet af metal.

5. Sammensat luftledningskabel ifølge et hvilket som helst af de 15 foregående krav, kendetegnet ved, at beskyttelsesrørets (4) inderdiameter er i alt væsentligt lig med afstandsdelens (3) ydre diameter.

6. Sammensat luftledningskabel ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, 20 kendetegnet ved, at beskyttelsesrørets (4) inderdiameter er større end afstandsdelens (3) ydre diameter.

7. Sammensat luftledningskabel ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at hvert af kablerne er en aluminiumsbe-25 klædt ståltovskordel (7), og at de aluminiumsbeklædte ståltovskordeller (7) har i alt væsentligt kileformede tværsnit, så at nabo-kordeller er i intim kontakt med hinanden til frembringelse af en brovirkning. DK 161351 B

8. Sammensat luftledningskabel ifølge krav 7, kendetegnet ved, at afstandsdelens (3) ydre diameter er lig med eller mindre end den dobbelte ydre diameter af en vilkårlig af de aluminiumsbeklædte ståltovskordeller (7).

9. Sammensat luftledningskabel ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at hver af renderne (1) har en afrundet bunddel med en krumningsradius, der i alt væsentligt er lig med en radius af den af de optiske fibre (2) og/eller af de optiske fiber-10 bundter, som er optaget i renden.