DK168927B1

DK168927B1 - Electrical overhead power line with integrated optical fibres

Info

Publication number: DK168927B1
Application number: DK201988A
Authority: DK
Inventors: Friedrich Karl Levacher; Joachim Bausch; Bernd Harjes
Original assignee: Felten & Guilleaume Energie
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1994-07-11
Also published as: NO881566D0; NO881566L; DK201988A; DK201988D0; NO169412C; NO169412B

Description

i DK 168927 B1in DK 168927 B1

Opfindelsen angår et elektrisk luftkabel med integrerede lysledere (LWL) ifølge indledningen til krav 1.The invention relates to an electric air cable with integrated light conductors (LWL) according to the preamble of claim 1.

Det er kendt at indlægge lysledere (LWL=optiske fibre) i kernen på luftkabler (fase- eller jordforbindelseskabler) 5 med det formål, at tilvejebringe optisk informationsoverføring, se eksempelvis en artikel af R. Herff i DE-Z etz 106 (1985), side 162-66. For at lyslederne ikke skal underkastes den fulde udvidelse af kablet, indlægges de i indbyrdes forbindelse med hinanden og/eller med ved siden af placerede 10 elementer i kablet. Herudover er placeret en forholdsmæssig tyk beskyttelseskappe, og denne omgiver trådene i faseeller jordforbindelseskablet. Som følge af pladsbehovet til informationselementer i kernen bliver kablet tykkere og tungere, end et sammenligneligt kabel med samme modstand i 15 længden.It is known to insert optical fibers (LWL = optical fibers) into the core of air cables (phase or grounding cables) 5 for the purpose of providing optical information transmission, see, for example, an article by R. Herff in DE-Z etz 106 (1985). pages 162-66. In order that the light conductors are not subjected to the full extension of the cable, they are interconnected with each other and / or with adjacent 10 elements in the cable. In addition, a relatively thick protective sheath is placed, which surrounds the wires in the phase or grounding cable. Due to the space requirement for information elements in the core, the cable becomes thicker and heavier than a comparable cable with the same resistance for the length.

Det er også kendt i stedet for i kernen på et luftkabel at placere lysledere i et trådlag, som er placeret længere ude. Således omtales i GB-A-1.598.540 et elektro--optisk luftkabel, hvor kernen er opbygget af en kernetråd 20 og mindst ét trådlag, begge udformet i stål eller i en aluminiumslegering med en højere trækstyrke, end aluminium. Derudover er mindst tilvejebragt ét lag tråde af aluminium eller af en aluminiumslegering. Kernetrådene virker overvejende til forbedring af trækstyrken, medens de ydre tråde 25 overvejende virker ved elektrisk ledning. Som eksempel er angivet et luftkabel med tråde af samme diameter (3 mm), hvor kernen består af 1+6 ståltråde, hvorover er placeret tre lag aluminiumstråde. Det væsentlige er nu, at der i et fortrinsvis indre lag af de overvejende elektrisk ledende 30 tråde er erstattet mindst én af disse tråde med et LWL-ele-ment, som består af et rørformet kunststof hylster, hvori mindst én polyurethanbelagt optisk fiber er løst anbragt (LWL-rør). Røret kan også være fremstillet i nylon eller af et fiberforstærket kunststof. Det lille rørs ydre diameter 35 er den samme som eller lidt mindre end tråddiameteren. Selv om kablet ved denne opbygning ikke bliver tykkere og tungere, DK 168927 B1 2 end et sammenligneligt kabel med samme længdemodstand, er lyslederelementet mekanisk og elektrisk endnu ikke optimalt udformet og placeret i kablet.It is also known instead of placing light conductors in a core layer located further out in the core of an air cable. Thus, GB-A-1,598,540 discloses an electro-optical air cable, wherein the core is made up of a core wire 20 and at least one wire layer, both formed in steel or in an aluminum alloy with a higher tensile strength, than aluminum. In addition, at least one layer of aluminum or aluminum alloy threads is provided. The core wires act predominantly to improve the tensile strength, while the outer wires 25 act predominantly by electrical conduction. An example is an air cable with threads of the same diameter (3 mm), the core of which consists of 1 + 6 steel wires, over which are placed three layers of aluminum wires. Essentially, now, in a preferably inner layer of the predominantly electrically conductive 30 wires, at least one of these wires is replaced with an LWL element consisting of a tubular plastic casing wherein at least one polyurethane coated optical fiber is dissolved. affixed (LWL tube). The tube may also be made of nylon or of a fiber-reinforced plastic. The outer diameter 35 of the small tube is the same as or slightly smaller than the wire diameter. Although this cable does not become thicker and heavier in this structure, than a comparable cable with the same longitudinal resistance, the mechanical and electrical fiber optic element is not yet optimally designed and placed in the cable.

I nogen tid har der været markedsført lysledere i 5 såvel monomode- som multimodeudformning, idet et antal lysledere indgår i et bundt og er udformet som et kabel, som er omgivet af et udadtil lukket lille rør af ædelstål, som virker som en trykfast beskyttelseskappe.For some time light conductors have been marketed in both monomode and multimode designs, a number of light conductors being included in a bundle and being designed as a cable which is surrounded by an outwardly closed small stainless steel tube which acts as a pressure-resistant protective sheath.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at 10 forbedre den termiske og mekaniske styrke af lyslederrørene i et elektro-optisk luftkabel af den i GB-A-1.598.540 nævnte art. Det angivne formål opnås med et luftkabel af den indledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved den i krav l's kendetegnende del angivne udform-15 ning.It is the object of the present invention to improve the thermal and mechanical strength of the fiber-optic tubes in an electro-optic air cable of the kind mentioned in GB-A-1,598,540. The stated object is achieved by an air cable of the kind initially provided, which according to the invention is characterized by the design according to the characterizing part of claim 1.

Opgaven løses ved den foreliggende opfindelse på den måde, at trådene i det indre trådlag, hvor lyslederrøret er indlagt, har en mindre ledningsevne, end trådene i det ydre trådlag, og at lyslederrøret er fremstillet i ædelstål eller 20 kunststof, idet det lille rør efter behov er tilvejebragt med en udvendig diameter, som ligger mellem 1 og 5 mm med en dertil svarende vægtykkelse mellem 0,15 og 0,4 mm.The task is solved by the present invention in that the wires in the inner wire layer in which the fiber-optic tube is inserted have less conductivity than the fibers in the outer wire layer, and that the fiber-optic tube is made of stainless steel or plastic, the small tube after needs are provided with an outside diameter which is between 1 and 5 mm with a corresponding wall thickness between 0.15 and 0.4 mm.

Ved denne placering af lyslederrøret i kablet opstår ved kortslutning eller ved lynnedslag i kernen og i kabel-25 lagene med lyslederrøret en mindre varmeudvikling end ovenover, hvilket er fordelagtigt for lyslederens primærbelægning og rørfyldning.At this location of the fiber-optic tube in the cable, at short-circuiting or by lightning in the core and in the cable layers with the fiber-optic tube, a less heat generation than above occurs, which is advantageous for the fiber-optic primary coating and tube filling.

De ved opfindelsen tilvejebragte fordele består ikke kun i den forbedrede termiske modstandsdygtighed i lysleder-30 røret men også i en forbedret mekanisk modstandsdygtighed. Den radiale belastningsevne af lyslederrøret ved den i hovedsagen nødvendige diameter mellem 2 og 4,5 mm er tilstrækkelig til uden beskadigelse at kunne optage de ved indbygningen i kablet med andre tråde og de ved driften af luftkablet på 35 det lille rør virkende mekaniske kræfter (først og fremmest tryk, træk og vridning).The advantages of the invention consist not only in the improved thermal resistance of the fiber-optic tube but also of an improved mechanical resistance. The radial load capacity of the fiber-optic tube at the generally necessary diameter between 2 and 4.5 mm is sufficient to absorb the mechanical forces acting at first in the cable with other wires and the mechanical forces acting at the operation of the air cable on the small tube. and, above all, pressure, drag and twist).

DK 168927 B1 3 På tilsvarende vis er det fordelagtigt, når der ifølge opfindelsen anvendes små rør til de optiske fibre med en udvendig diameter, som er ca. 5% mindre, end diameteren af trådene i det kabellag, hvor det lille rør er placeret.Similarly, it is advantageous when using small tubes according to the invention for the optical fibers having an outside diameter of approx. 5% smaller than the diameter of the wires in the cable layer where the small tube is located.

5 Herved bliver radialbelastningen af lyslederrøret ved de derover liggende, med modsat vindingsretning placerede kabellag i praksis forhindret.5 In this way, the radial load of the fiber-optic tube at the overlying cable layers placed in opposite directions is practically prevented.

Anvendelsen af små rør af ædelstål til det ovenfor omtalte formål er den teknisk bedste og mest elegante løs-10 ning, men den er ikke særlig økonomisk. En yderligere billiggørelse opnås ifølge opfindelsen ved, at der i stedet for stålrøret indsættes et kunststofrør, som er opfyldt med en ikke komprimerbar, pastaagtig substans, som forstærker røret mekanisk, og som tætner mod i kablets længderetning løbende 15 vand.The use of small stainless steel pipes for the purpose mentioned above is the technically best and most elegant solution, but it is not very economical. A further cheapening is achieved according to the invention by inserting instead of the steel pipe a plastic pipe which is filled with a non-compressible, paste-like substance which mechanically reinforces the pipe and which seals against water running longitudinally of the cable.

Som bekendt er kunststofrøret fortrinsvis fremstillet af et polyamid eller af fiberforstærket kunststof, og fyldstoffet består af en sejtflydende hydraulikolie.As is known, the plastic tube is preferably made of a polyamide or of fiber-reinforced plastic, and the filler consists of a viscous hydraulic oil.

En eksempelvis udførelsesform af opfindelsen forklares 20 i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, som viser et tværsnit af et luftkabel med to lag, med et i luftkablet indlagt rør med lysledere.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which shows a cross-section of a two-layer air cable, with a tube in the air-cable with light conductors.

På figuren er kabeltråde med samme diameter benævnt 1, 2 en kernetråd af stål, 3 er det første og indre tråd-25 lag (kabellag) med 5 tråde af stål og med lyslederrøret, 4 er det andet og yderste trådlag (kabellag) med 12 tråde af aluminium eller af en aluminiumslegering med modsat rettede vindingsretning, og 5 er et rør af ædelstål eller kunststof til lysledere og med en diameter, som er mindre end kabel-30 trådenes. Bundtet med lysledere er benævnt 6, og 7 er en ikke sammentrykkelig, pastaagtig substans, som virker som opfyldningsmateriale i det tilfælde, at der anvendes rør af kunststof.In the figure, cable wires of the same diameter designated 1,2 are a core wire of steel, 3 is the first and inner wire layer (cable layer) with 5 wires of steel and with the fiber-optic tube, 4 is the second and outer wire layer (cable layer) with 12 wires of aluminum or of an aluminum alloy with opposite direction of winding, and 5 is a tube of stainless steel or plastic for light conductors and having a diameter smaller than that of the cable wires. The bundle of light conductors is designated 6, and 7 is a non-compressible, paste-like substance which acts as a filler in the case of plastic tubes.

Tegningen tydeliggør opfindelsen: Ved luftkabler 35 (fase- eller jordforbindelseskabler) ved tråde med samme diameter og med en opbygning med flere lag, som skal sammen- DK 168927 B1 4 sættes med lysledere, er det fordelagtigt, at erstatte en tråd 1 i kablet med et rør 5 med en diameter, som er lidt mindre end diameteren af tråden 1, og som indeholder det for informationsoverføring nødvendige antal lysledere som 5 et lyslederbundt 6. Til forbedring af den termiske og mekaniske modstandsdygtighed i lyslederrøret er det af væsentlig betydning, at lyslederrøret 5 er indlagt i et trådlag 3, som har en mindre elektrisk ledningsevne end trådene i det yderste trådlag 4.The drawing illustrates the invention: For air cables 35 (phase or grounding cables) for wires of the same diameter and with a multi-layer structure which is to be joined with light conductors, it is advantageous to replace a wire 1 in the cable with a tube 5 having a diameter slightly smaller than the diameter of the wire 1 and containing the number of optical conductors required for information as a fiber bundle 6. To improve the thermal and mechanical resistance of the fiber tube, it is essential that the fiber tube 5 is embedded in a wire layer 3 which has a less electrical conductivity than the wires in the outer wire layer 4.

10 Denne opbygning sikrer, at der for det første ved en kortslutning eller ved et lynnedslag i kernen 2 eller i kabellaget 3 med lyslederrøret opstår en mindre varmeudvikling end ovenover, og at for det andet radialkræfter fra fastgørelsesarmaturen ikke deformerer lyslederrøret 5 og 15 beskadiger lyslederne 6, eftersom det derover placerede trådlag 4 som følge af buevirkningen og den modsat rettede vindingsretning afbyder radialkræfterne. Placeringen af lyslederrøret i indre kabellag 3 har yderligere den fordel, at udvidelsen af kablet ikke kan virke fuldstændigt.10 This structure ensures that, firstly, by a short-circuit or by a lightning strike in the core 2 or in the cable layer 3 with the fiber-optic tube, a smaller heat generation occurs than above, and that, secondly, radial forces from the fastening luminaire do not deform the fiber-optic tube 5 and 15. since the overlying wire layer 4 due to the arc action and the opposite direction of winding direction radiates the radial forces. The placement of the fiber-optic tube in inner cable layer 3 further has the advantage that the extension of the cable cannot work completely.

20 Efter som lyslederrøret ikke kan overtage den fjernede enkelttråds lednings- og bæreevne, skal disse egenskaber overtages af de øvrige tråde. Dette er dog muligt uden nævneværdige omkostninger.20 As the fiber-optic tube cannot take over the conductivity and carrying capacity of the removed single wire, these properties must be taken over by the other threads. However, this is possible without significant costs.

Eftersom røret af ædelstål på grund af sine materia-25 leegenskaber beskytter bundtet af lysledere mod mekaniske kræfter (som træk, tryk, bøjning og vridning) overordentlig godt, skal det i stedet herfor anvendte, mekanisk mindre belastningsdygtige kunststofrør 5 forbedres inden for dette område. Dette sker for det første ved en fordobling af væg-30 tykkelsen og yderligere ved en forstærkning af væggen ved et fiber forstærket kunststof, og for det andet ved opfyldning af røret med en ikke sammentrykkelig substans. På denne vis tilvejebringes også ved kunststofrøret den nødvendige formstabilitet.Since the stainless steel tube, due to its material properties, protects the bundle of light conductors against mechanical forces (such as tensile, pressure, bending and twisting), the mechanically less load-bearing plastic tube 5 used in this area should be improved instead. This is firstly by doubling the wall thickness and further by reinforcing the wall with a fiber reinforced plastic, and secondly by filling the tube with a non-compressible substance. In this way, the necessary shape stability is also provided by the plastic tube.

35 Til opfyldningen skal bemærkes, at det cirkelrunde rør har det største volumen ved sin forud fastsatte omkreds.35 It should be noted that the circular tube has the largest volume at its predetermined circumference.

DK 168927 Bl 5DK 168927 Pg 5

Ved en deformering til en ellipse bliver forholdet mellem tværsnitsarealet og volumenet mindre. En opfyldning med en ikke sammentrykkelig substans forhindrer dette. Herved overføres ganske vist nu en udefra virkende kraft fuldstændigt 5 til lyslederne i røret, og derfor må disse (de optiske fibre) være tilvejebragt med en hel homogen primær belægning (af kunststof).By a deformation to an ellipse, the ratio of the cross-sectional area to the volume becomes smaller. Filling with a non-compressible substance prevents this. Hereby, though, an outside force is now completely transmitted to the optical fibers in the tube, and therefore these (the optical fibers) must be provided with a completely homogeneous primary coating (of plastic).

Den simpleste opbygning af et ved opfindelsen tilvejebragt elektro-optisk luftkabel med tråde med samme dia-10 meter er som følger: Omkring en kernetråd 2 af stål er placeret et lag 3 med 5 ståltråde og med lyslederrøret 5, og derover er placeret et lag 4 med 12 tråde af aluminium eller af en aluminiumslegering.The simplest structure of an electro-optic air cable provided by the invention with wires of the same diameter is as follows: Around a core wire 2 of steel is placed a layer 3 with 5 steel wires and with the fiber-optic tube 5, and a layer 4 is placed over it. with 12 strands of aluminum or of an aluminum alloy.

Claims

1. Electric air cable with integrated light conductors (LWL), constructed with wires (1) of the same diameter, with a core wire (2) of steel, and in addition at least one layer 5 (3) of steel wires, and in addition at least one layer ( 4) with aluminum or aluminum alloy wires, in which a tube (LWL tube) (5) is loosely inserted between the outer layer and the core wire (2), in which a bundle of light conductors (6) is loosely located, characterized by that the wires in the inner wire layer in which the LWL tube (5) is embedded have a less electrical conductivity than the wires in the outer wire layer (s) (4) and that the LWL tube (5) is made of stainless steel or and that it is provided with an external diameter of between 1 and 5 mm as required and a corresponding wall thickness between 0.15 and 0.4 mm in a pipe. of stainless steel, and between 0.3 and 0.8 mm in a plastic tube.

Air cable according to claim 1, characterized in that the outside diameter of the LWL tube (5) is approx. 5% smaller than the diameter of the wires (1) in the same cable layer.

Air cable according to claim 1 or 2, characterized in that if the LWL tube is made of plastic, it is filled with a non-compressible paste-like substance (7).

Electric air cable according to claim 3, characterized in that the plastic tube (5) is made of a polyamide or a fiber-reinforced plastic and that the filler (7) consists of a viscous hydraulic oil.

Air cable according to claims 1-4, characterized in that the cable is constructed as follows: a core wire of steel 30 (2), a first layer (3) with 5 wires of steel and with the LWL pipe (5), and further at least one layer (4) of 12 strands of aluminum or an aluminum alloy.