NO168674B - Sammensatt luftkabel. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en sammensatt luftkabel som er oppnådd ved tilveiebringelse av en fiberoptisk kabel i en luft-kraftledning som er dannet ved tvinning av et antall ledere, eller i en luft-jordingsledning som strekker seg parallelt med en sådan luft-kraftledning.

DE-A-3 225 228 viser en sammensatt kabel

av denne type, og et eksempel på en sådan er vistpå tegninge-nes fig. 1. På fig. 1 er en optisk enhet 5 dannet av et antall optiske fibrer 2 som er anordnet i et tilsvarende antall skruelinjeformede spor 1 som på sin side er dannet i den ytre overflate av en aluminium-avstandsholderdel 3

som er omgitt av et ytre rør 4 som også er fremstilt av aluminium. Den ytre overflate av den optiske enhet 5 er omgitt av et tvinnet lederlag som er dannet av et antall alurainiumdekkede ståltråder 6.

Den sammensatte kabel som er vist på fig. 1, opp-viser en akseptabel mekanisk styrke og meget gode beskyt-telsesegenskaper mot lynnedslag som følge av at den optiske enhet 5 er opptatt i det ytre rør 4 som utfører en beskyt-telsesfunksj on.

Dersom ytterdiameteren av den optiske fiber 2 er tilstrekkelig mindre enn både bredden og dybden av det skruelinjeformede spor 1 for å opptas løst i dette, blir kompresjons- og/eller ekspansjonsspenninger som utøves på denne, absorbert og/eller svekket som følge av radial bevegelse av de optiske fibrer 2 i sporene 1, som vist ved hjelp av de tykke piler på fig. 2. Dersom imidlertid bredden av avstandsholderens 3 spor 1 er mye større enn den optiske fibers 2 diameter i den konstruksjon som er vist på fig. 1, forårsaker bøynings- og/eller kompresjons-spenninger som utøves på den sammensatte, flertrådige leder, at den optiske fiber beveger seg, ikke bare radialt, men også langs omkretsen, hvilket resulterer i uregelmessig bøyning av de optiske fibrer. Transmisjonstapene for den optiske fiber kan følgelig øke.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en sammensatt luftkabel som er utviklet for å løse eller redusere de problemer som er iboende i de konvensjonelle, sammensatte luftkabler.

For oppnåelse av dette formål er det tilveiebrakt en sammensatt luftkabel som omfatter et antall optiske fibrer og/eller optiske bunter, et beskyttelsesrør som omslutter de optiske fibrer eller bunter, et tvinnet lag av et antall ledere av et metall eller en metall-legering som er anbrakt rundt beskyttelsesrøret, og en avstandsholder som er opptatt i beskyttelsesrøret, idet avstandsholderen omfatter et antall aksialt forløpende skruelinjespor som er dannet i en ytre overflate av avstandsholderen og opptar respektive av de optiske fibrer og/eller de optiske bunter, og denne kabel er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at hvert av skruelinjesporene er formet slik at det har en i hovedsaken konstant bredde som er i hovedsaken lik en ytterdiameter av de til-hørende optiske fibrer og/eller optiske bunter som er opptatt i sporene, idet dybden av hvert spor er vesentlig større enn dets bredde, slik at de optiske fibrer eller bunter er hindret fra bevegelse i sporene i en omkretsretning av avstandsholderen, mens de fritt kan bevege seg i en radial retning.

I den foreliggende beskrivelse og i kravene er uttrykket "optisk bunt" ment å bety en sammenstilling av et antall optiske fibrer som er anordnet på ensartet måte i lengderetningen. Når diameteren angis i forbindelse med den optiske bunt, betyr dette den maksimale dimensjon i buntens radialretning. Med en sådan konstruksjon er bevegelsesfriheten til de optiske fibrer i sporene begrenset, for derved å minimere tapsøkning forårsaket av bøyning. Alle ytre aksial-spenninger som utøves på fibrene, blir imidlertid absorbert av fibrenes radiale bevegelse. Når for eksempel en aksialspen-ning anvendes på den sammensatte kabel ifølge oppfinnelsen mens de optiske fibrer er anbrakt i bunnen av sporene, reduseres avstandsholderens diameter og spenningen absorberes ved fibrenes radiale bevegelse på grunn av at selve avstandsholderen er langstrakt.

Det foretrekkes å avrunde sporenes bunn med en krumningsradius som er i hovedsaken lik krumningsradien til de optiske fibrer og/eller de optiske bunter, for derved å hindre mikrobøyning av den optiske fiber. Når radien angis i forbindelse med den optiske bunt, betyr denne halv-parten av buntens diameter som er definert foran. Dersom videre den optiske fiber i et sådant tilfelle har et mantel-belegg av et elastisk materiale, såsom silikon, kan virk-ningen av spenningsabsorpsjon forbedres.

Da det videre er mulig å gjøre de innsnevrede spor

i avstandsholderen dypere enn sporene i den avstandsholder som er vist på fig. 1, kan de optiske fibrer beveges radialt over en avstand som er større enn hva som er mulig i kon-struksjonen ifølge fig. 1.

Alternativt kan selve avstandsholderen være gjort tynnere. Dette er fordelaktig når den sammensatte kabel skal benyttes som erstatning for en eksisterende kabel som ikke inneholder optiske fibrer, ved hvilken anvendelse størrelsen og vekten av den sammensatte luftkabel må være tilnærmet den samme som størrelsen og vekten av den eksisterende kabel. Avstandsholderens diameter må ikke være større enn det dobbelte av diameteren av hver av de aluminiumdekkede ståltråder som danner det ytre lag av kabelen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et tverrsnitt av en konvensjonell, sammensatt kabel, fig. 2 viser et tverrsnitt av en avstandsholder som benyttes i den sammensatte kabel på fig. 1, fig. 3 viser et liknende riss av en avstandsholder som benyttes i noen utførelser av den foreliggende oppfinnelse, fig. 4 viser et tverrsnitt av én utførelse av en sammensatt luftkabel ifølge oppfinnelsen, fig. 5 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av oppfinnelsen, og fig. 6 viser et tverrsnitt av en ytterligere utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av en avstandsholder

som er tilpasset for bruk sammen med den foreliggende oppfinnelse. På fig. 3 er avstandsholderen 3 dannet av et metall eller et varmebestandig plastmateriale, og er langs sin ytre omkrets utformet med et antall (fire i det viste tilfelle) skruelinjeformede spori i hvilke det er opptatt respektive, optiske fibrer og/eller optiske bunter 2. Bredden av hvert skruelinjespor 1 er gjort i hovedsaken lik den ytre diameter av den optiske fiber og/eller den optiske

bunt 2 som er opptatt i sporet, slik at fiberen og/eller bunten kan bevege seg bare radialt.

Fig. 4 viser et tverrsnittsriss av en sammensatt kabel på hvilken den på fig. 3 viste avstands-

holder 3 er benyttet. På fig. 4 er avstandsholderen 3, som foran, dannet av et metall eller et varmebestandig plastmateriale, og den er i sin ytre overflate utformet med skruelinjeformede spor 1 som hvert har en bredde som er i hovedsaken lik diameteren av den optiske fiber og/eller den optiske bunt 2 som er opptatt i sporet. Avstandsholderen 3 er dekket av et aluminiumrør 4 for å danne en optisk enhet 5 som er omgitt av tvinnede, aluminiumbelagte ståltråder 6.

Det er mulig å gjøre sporene dypere uten å redusere avstandsholderens mekaniske styrke. Dette er én av for-delene ved den foreliggende oppfinnelse i forhold til den konvensjonelle kabel som er vist på fig. 1.

Det er videre mulig å belegge overflatene av sporene 1 og/ eller overflatene av de optiske fibrer med et geléliknende materiale for å dempe den relative bevegelse av de optiske fibrer i forhold til sporveggene. Videre er det mulig å benytte et elastisk materiale, såsom en silikonharpiks eller silikongurami, i sporene for på elastisk måte å begrense den relative bevegelse av de optiske fibrer i forhold til sporveggene, slik at de optiske fibrer beveger seg sammen med avstandsholderen 3 som reaksjon på termiske og mekaniske spenninger som utøves på denne. I dette tilfelle gjøres en eventuell deformasjon som anvendes på de optiske fibrer, aksialt ensartet, slik at levetiden av de optiske fibrer og stabiliteten av deres transmisjonsegenskaper forbedres.

Dersom avstandsholderen 3 er fremstilt av et metallisk materiale som har en vesentlig elektrisk resisti-vitet, er det mulig å begrense en temperaturøkning som følge av et lynnedslag eller en kortslutning på kraftoverførings-linjen. Dersom for eksempel den elektriske motstand pr. lengdeenhet og tverrsnittsarealet er henholdsvis 0,550 ohm/ kra og ca. 80 mra2 for en sammensatt kabel som er forsynt med en avstandsholder 3 som er fremstilt av en aluminium!egering med den samme struktur som den som er vist på fig. 4, en optisk enhet 5 som er dekket av et aluminiumrør 4 med en diameter på 5 mm, og sju aluminiumbelagte, tvinnede stråltråder 6 som hver har en diameter på 3,8 mm og er an-■ ordnet rundt den optiske enhet 5, er temperaturøkningen for en leder som følge av en kortslutningsstrøm ca. 30° lavere enn for en leder i en sammensatt kabel som har en ikke-metallisk avstandsholder eller er uten en sådan holder. For en leder i en sammensatt kabel som har en ikke-metallisk avstandsholder eller er uten en sådan avstandsholder, er for eksempel de tilnærmede temperaturøkninger for én strøm på 20 kA i 0,15, 0,20 og 0,30 sekunder, henholdsvis 180°C, 230°C og 350°C, mens de tilsvarende verdier for den sammensatte kabel som er ut-styrt med en avstandsholder 3 av en aluminiumlegering, er henholdsvis 150°C, 200°C og 300°C.

På fig. 4 kan videre avstandsholderen 3 eller røret 4 eller begge deler være fremstilt av et varmebestandig plastmateriale. Dersom imidlertid avstandsholderen 3

er fremstilt av et metall og røret 4 er fremstilt av et varmebestandig plastmateriale, eller både avstandsholderen og røret er fremstilt av et metall med et isolerende materiale, såsom et piastbåndlag, mellom avstandsholderen og røret, blir det som følge av tilstedeværelsen av laget av isolerende materiale mellom metallavstandsholderen 3 og de aluminiumbelagte ståltråder 6, når en kortslutningsstrøm flyter gjennom disse, forårsaket sammenbrudd av det isolerende lag og røret går i stykker. Den sammensatte

kabels toleranse overfor kortslutningsstrømmer er således liten. For den beskrevne, sammensatte kabel med for eksempel et tverrsnittsareal på 80 mm<2> er det ikke blitt observert at røret 4 smeltet selv når en kortslutningsstrøm på 20 kA fløt i 20 sykluser (1 syklus = 1/60 sekund). For en sammensatt kabel som inneholdt et lag av Mylar-bånd (varemerke til du Pont) med en tykkelse på 0,02 mm mellom avstandsholderen 3 og aluminium-røret 4, smeltet på den annen side røret 4 på grunn av isola-sjonssammenbrudd når en kortslutningsstrøm på 15 kA fløt i en periode svarende til 8 sykluser. Fig. 5 viser en annen utførelse av oppfinnelsen hvor avstandsholderens 3 diameter er gjort mindre enn rørets 4 innerdiameter, slik at avstandsholderen kan bevege seg i røret 4. Den på fig. 5 viste konstruksjon er fordelaktig i tilfelle ,de optiske fibrer 2 brekker. De optiske fibrer 2 som er opptatt i avstandsholderen 3, kan nemlig beveges sammen med avstandsholderen 3 i forhold til røret 4, slik at reparasjon av de brutite fibrer muliggjøres. Ved en prøve var for eksempel den kraft som tvar nødvendig for å uttrekke eller innføre en avstandsholder med en diameter på 2,5 ram og en lengde på 1 km fra eller inn i et aluminiumrør hvis innerdiameter og lengde var henholdsvis 4 mm og 1 km, 50 kg eller mindre. Fig. 6 viser en annen utførelse av oppfinnelsen hvor det i stedet for aluminiumbelagte ståltråder som hver har sirkulært tverrsnitt, er benyttet aluminiumbelagte ståltråder 7 med "vifte"-formede tverrsnitt. Tverrsnittene av de aluminiumbelagte ståltråder 7 er i hovedsaken kileformede, slik at innbyrdes tilstøtende ståltråder 7 er i intim kontakt med hverandre for å tilveiebringe en såkalt brovirkning, for derved å gjøre laget av ståltråder stivt. I denne ut-førelse gjennomgår avstandsholderens 3 rør 4 liten deformasjon. Selv om det deformeres, er den optiske enhet 5 be-skyttet av avstandsholderen 3, og det er derfor mulig å er-statte den optiske enhet 5 uten skade på dennes komponenter.

Da de optiske fibrer, slik som beskrevet i detalj foran, er opptatt i skruelinjeformede spor som er dannet i avstandsholderen, idet skruelinjesporenes bredde er i hovedsaken lik ytterdiametefen av de optiske fibrer og/eller de optiske bunter, reduseres bevegelsesfriheten til de optiske fibrer i sporene, og således minimeres bøyningstap for fibrene. En ytre spenning som utøves aksialt på den sammensatte kabel, blir videre absorbert ved hjelp av radiale beve-gelser av de optiske fibrer. Da de optiske fibrer alltid beveger seg sammen med avstandsholderen, blir de optiske fibrer ikke utsatt for lokal konsentrasjon av deformasjon som følge av termiske og/eller mekaniske krefter som utvendig utøves på disse, hvilket resulterer i stabile overføringsegen-skaper og forlenget levetid for de optiske fibrer.

Dersom dessuten den optiske fiber har en kjerne og/eller et belegg som inneholder fluor, kan overføringsegen-skapene til den optiske fiber i den sammensatte kabel opprett-holdes på stabil måte, selv under tilstander med høy tempera-tur.

Claims (9)

1. Sammensatt luftkabel omfattende

et antall optiske fibrer (2) og/eller optiske bunter, et beskyttelsesrør (4) som omslutter de optiske fibrer (2) eller bunter, et tvinnet lag av et antall ledere (6, 7) av et metall eller en metall-legering som er anbrakt rundt beskyt-telsesrøret (4), og en avstandsholder (3) som er opptatt i beskyttelses-røret (4), idet avstandsholderen omfatter et antall aksialt forløpende skruelinjespor (1) som er dannet i en ytre overflate av avstandsholderen (3) og opptar respektive av de optiske fibrer (2) og/eller de optiske bunter, KARAKTERISERT VED at hvert av skruelinjesporene (1) er formet slik at det har en i hovedsaken konstant bredde som er i hovedsaken lik en ytterdiameter av de tilhørende optiske fibrer (2) og/eller optiske bunter som er opptatt i sporene, idet dybden av hvert spor er vesentlig større enn dets bredde, slik at de optiske fibrer (2) eller bunter er hindret fra bevegelse i sporene (1) i en omkretsretning av avstandsholderen (3), mens de fritt kan bevege seg i en radial retning.

2. Sammensatt luftkabel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at avstandsholderen (3) er fremstilt av et metall.

3. Sammensatt luftkabel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at avstandsholderen (3) er fremstilt av et varmebestandig plastmateriale.

4. Sammensatt luftkabel ifølge ett av kravene 1-3, KARAKTERISERT VED at beskyttelsesrøret (4) er fremstilt av et metall.

5. Sammensatt luftkabel ifølge ett av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at en innerdiameter av beskyttelsesrøret (4) er i hovedsaken lik en ytterdiameter av avstandsholderen (3).

6. Sammensatt luftkabel ifølge ett av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at en innerdiameter av beskyttelsesrøret (4) er større enn en ytterdiameter av avstandsholderen (3).

7. Sammensatt luftkabel ifølge krav 5 eller 6, KARAKTERISERT VED at hver av lederne i det tvinnede lag er en aluminiumbelagt ståltråd (7), og at de aluminiumbelagte ståltråder (7) er i hovedsaken kileformede i tverrsnitt, slik at innbyrdes tilstøtende av de aluminiumbelagte ståltråder er i intim kontakt med hverandre for å tilveiebringe en brovirkning.

8. Sammensatt luftkabel ifølge krav 5 eller 6, KARAKTERISERT VED at avstandsholderens (3) ytterdiameter er lik eller mindre enn det dobbelte av ytterdiameteren av hvilken som helst av de aluminiumbelagte ståltråder (6).

9. Sammensatt luftkabel ifølge ett av kravene 1-8, KARAKTERISERT VED at hvert av sporene (1) har et avrundet bunnparti med en krumningsradius som er i hovedsaken lik en radius av den av de optiske fibrer (2) og/eller de optiske bunter som er opptatt i sporet.