Способ подвески оптического кабеля на воздушной линии электропередачи

 

Использование: в воздушных линиях электропередачи для организации связи по оптическим кабелям. Сущность изобретения: воздушная высоковольтная линия электропередачи содержит фазные провода, закрепленные при помощи изолирующих подвесок на опорах. Новым является прокладка оптического кабеля в центральной части расщепленной фазы. При этом его закрепляют в средних точках дистанционных распорок, установленных между проводами, составляющими расщепленную фазу. Кроме того, оптический кабель может располагаться и на подвесках, укрепленных на проводах расщепленной фазы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и касается преимущественно использования воздушных высоковольтных линий электропередачи для организации связи по оптическим кабелям (волоконно-оптических систем передачи).

Известны способы организации связи по воздушным линиям электропередачи с использованием оптических кабелей при их совмещенном выполнении с фазным проводом или с грозозащитным тросом воздушной линии электропередачи [1]. Эти способы эффективны, однако для их осуществления требуются специальная и дорогостоящая конструкция фазного провода или грозозащитного троса, совмещенного с оптическим кабелем, и специальная технология монтажа проводов (троса) на линии электропередачи, исключающая повреждение оптических волокон при сращивании проводов. Кроме того, для выполнения связи по действующим линиям электропередачи необходима замена существующих проводов или тросов на провода или тросы, имеющие встроенный оптический кабель. Это значительно повышает стоимость волоконно-оптической системы передачи.

Известен способ подвески на воздушной линии электропередачи безметаллического оптического кабеля путем его закрепления непосредственно на опорах линии [2]. Этот способ прост, однако одним из его недостатков является необходимость механического усиления кабеля, поскольку интервалы между опорами, на которых он закрепляется, достигают нескольких сотен метров. Это существенно влияет на вес кабеля, его вибрационные характеристики и особенно на его отклонение под влиянием ветра и гололеда. Другим недостатком способа, ограничивающим его применение, является необходимость подвески оптического кабеля на значительном расстоянии от фазных проводов, причем это расстояние должно быть тем больше, чем выше напряжение линии электропередачи. Это обусловлено влиянием на кабель электрического поля линии. Испытания показали, что даже при закреплении кабеля на опорах на расстоянии 3 м от точки подвески фазных проводов на линии напряжением 220 кВ уже несколько недель происходит разрушение оболочки кабеля вблизи мест закрепления на опорах, где напряженность поля оказывается настолько высокой, что возникают искровые разряды. Действие поверхностных токов и искровых разрядов приводит к сквозному разрушению оболочки, вследствие чего в кабель проникает влага и оптическое волокно разрушается.

Поэтому рассмотренный способ применяется для линий напряжением не выше 220 кВ, кроме того, требуются специальные защитные конструкции в зоне опор и достаточная высота опор, позволяющая увеличить расстояние до фазных проводов, при этом также необходимо избегать недопустимого приближения кабеля к земле.

Известен способ подвески оптического кабеля на воздушной линии электропередачи, заключающийся в том, что оптический кабель крепят к фазному проводу, например, в виде наружного повива [3]. Этот способ наиболее близок по своим техническим признакам к предлагаемому. Он сравнительно дешев, свободен от указанных выше недостатков аналогов, но при его осуществлении оптический кабель оказывается размещенным в зоне интенсивного коронного разряда, поэтому этот способ не используется на линиях напряжением выше 110-220 кВ. Кроме того, на кабель, подвешиваемый по этому способу, отрицательно влияет температура нагрева проводов током нагрузки. Кабель может быть поврежден при обрыве витков верхнего повива проводов.

Целью изобретения является повышение надежности волоконно-оптической системы передачи при одновременном снижении ее стоимости.

Цель достигается тем, что в известном способе подвески оптического кабеля, заключающемся в прикреплении этого кабеля к фазному проводу, оптический кабель располагают в центральной части расщепленной фазы линии электропередачи и закрепляют, например, в средних точках дистанционных распорок, фиксирующих провода расщепленной фазы на заданном расстоянии, что обеспечивает необходимые электрические характеристики линии.

Линии электропередачи с расщепленными фазами широко известны. Как правило, они сооружаются для передачи электроэнергии при напряжении выше 220 кВ. При этом линии напряжением 220-330 кВ обычно выполняются с двумя проводами в фазе, линии напряжением 400-500 кВ - с тремя проводами в фазе, а на линиях сверхвысокого и ультравысокого напряжения 750, 1200 кВ и выше расщепленная фаза может состоять соответственно из пяти, восьми и более проводов. Соответственно количеству проводов в расщепленных фазах распорки на этих линиях могут быть парными, трехлучевыми и многолучевыми.

Дополнительно к распоркам или вместо них оптический кабель может быть закреплен на подвесках, укрепляемых на проводах расщепленной фазы и обеспечивающих, как и распорки, размещение оптического кабеля в центральной части расщепленной фазы.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в нем оптический кабель располагают в центральной части расщепленной фазы и закрепляют в средних точках распорок, установленных между составляющими фазу проводами, или (и) на подвесках, укрепленных на этих проводах. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна".

Расстояние между проводами расщепленной фазы составляет обычно 400-600 мм. Размещение оптического кабеля в центральной части расщепленной фазы обеспечивает его экранирование составляющими фазу проводами, что предотвращает отрицательное воздействие на оболочку кабеля коронного разряда. При таком размещении исключаются также отрицательное воздействие на кабель температуры нагрева проводов и опасность повреждения кабеля при обрыве витков верхнего повива проводов. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "Существенные отличия".

При подвеске по предлагаемому способу связь кабеля с заземленными конструкциями исключается, а следовательно, исключается возможность его повреждения поверхностными токами или из-за возникновения искровых разрядов, как при подвеске кабеля к опорам линии. Распорки обычно устанавливаются в пролете линии через каждые 40-60 м, поэтому требования к механической прочности оптического кабеля в настоящем изобретении могут быть значительно понижены по сравнению со способом его закрепления на опорах линии. Кроме того, при необходимости кабель может быть закреплен не только на распорках, но и на подвесках, укрепляемых на проводах. При этом подвески могут быть выполнены как из изоляционного, так и из проводящего материала. На линии с двумя проводами в расщепленной фазе (220-330 кВ) для закрепления кабеля в местах присоединения проводов к изолирующим подвескам (гирляндам изоляторов) может использоваться коромысло, на котором провода крепятся к изолирующей подвеске и которое одновременно играет роль распорки.

На фиг.1 представлено размещение оптического кабеля 1 между проводами 2 расщепленной фазы при закреплении кабеля на распорках 3 и коромысле 4; на фиг.2 - трехлучевая (а) и восьмилучевая (б) распорки, которые могут использоваться для крепления оптического кабеля в их центральной части; на фиг.3 - картина электрического поля расщепленной фазы при различном числе составляющих ее проводов 2 и расположение оптического кабеля 1, обеспечивающее его экранирование и защиту от воздействия коронного разряда.

Предлагаемый способ подвески оптического кабеля может быть реализован как на вновь сооружаемых, так и на уже действующих линиях электропередачи. Во всех случаях монтаж оптического кабеля целесообразно производить после монтажа проводов. На действующей линии подвеску оптического кабеля можно выполнять без отключения линии с использованием известной техники и приемов ремонтных работ под напряжением.

Технико-экономическую эффективность настоящего изобретения в денежном выражении представить сложно, так как в отличие от прототипа, оно позволяет реализовать волоконно-оптическую систему передачи с помощью дешевого безметаллического кабеля по воздушным линиям электропередачи любых уровней напряжения, вплоть до предельно больших напряжений, а в сравнении с аналогом, в котором такая связь выполняется путем совмещения оптического кабеля с проводом или тросом в единой конструкции, разница стоимостей кабеля тоже не отражает экономического эффекта настоящего изобретения, поскольку оно, кроме того, позволяет резко сократить затраты на выполнение волоконно-оптической связи по уже действующим линиям электропередачи, когда при использовании с этой целью аналога требуются демонтаж на действующих линиях проводов или тросов и замена их новыми, содержащими оптический кабель.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОДВЕСКИ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ НА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, при котором оптический кабель закрепляют к фазному проводу, отличающийся тем, что оптический кабель располагают в центральной части расщепленной фазы и закрепляют в средних точках дистанционных распорок, установленных между проводами, составляющими расщепленную фазу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оптический кабель закрепляют на подвесках, укрепленных на проводах расщепленной фазы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3