Использование телекоммуникационных технологий в электроэнергетике

   - длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем; 
 

      3.2 Основные характеристики  одномодовых кабелей

      1. Затухание 

      Оно характеризует величину потери сигнала  и аналогично сопротивлению в  медном кабеле. Затухание измеряется в децибелах на километр (дБ/км). Типичное затухание для одномодового волокна  составляет 0,5 дБ/км при длине волны  в 1310 нм и 0,4 дБ/км при 1550 нм. Благодаря  тому, что одномодовое волокно  тоньше, оно позволяет передавать сигнал с тем же затуханием на более  дальние расстояния, чем эквивалентное  многомодовое волокно.Чем шире оптическое окно, т. е. чем длиннее волна, тем  меньше затухание для кабелей  обоих типов.

2. Пропускная  способность

      Пропускная  способность или емкость данных, передаваемых по световоду, обратно  пропорциональна затуханию. Иными  словами, чем меньше затухание (дБ/км), тем шире полоса пропускания в  МГц. Пропускная способность одномодового кабеля от 100 Мбит/с до 2 Гбит/с и  более. 

      3.3 ВОЛС, подвешиваемые  на опорах воздушных  линий

      Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) на основе ОК и  современных цифровых систем передачи в настоящее время занимают ведущее  место в системах связи различного назначения. Особенно перспективно применение ВОЛС, подвешиваемых на опорах воздушных  линий (ВЛ) электропередачи высокого напряжения (ВОЛС-ВЛ), имеющих наивысшую  надежность по сравнению с другими  видами ВОЛС. Кроме того ВОЛС-ВЛ обладают рядом конкурентных преимуществ  по сравнению с традиционными  способами строительства оптических кабельных линий связи (КЛС). К  ним можно отнести отсутствие необходимости отвода земли и  согласования права на проход, уменьшение сроков введения линий в эксплуатацию, снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

      В настоящее время известны семь основных вида ОК-ВЛ, три из которых получили наибольшее распространение - это оптический кабель в грозозащитном тросе (ОКГТ), полностью диэлектрический оптический самонесущий кабель (ОКСН) и оптический навивной кабель (ОКН). Кроме этого  в последние годы активно внедряются оптические прикрепляемые кабели (ОКП).

      При выборе технологии строительства ВОЛС-ВЛ необходимо принимать во внимание следующие  исходные данные:

• климатические условия;
• рабочее напряжение и конструктив ВЛ;
• рельеф местности, наличие пересечений;
• количество волокон;

требования  по выбору ОК, связанные со спецификой строительства/эксплуатации срок службы, который для большинства выпускаемых  в настоящее время кабелей  составляет не менее 25 лет;

      Типовые технические требования к ОКГТ и  ОКСН для подвески на ВЛ напряжением 110 кВ и выше представлены в табл.

Таблица. Основные типовые технические требования к ОК-ВЛ

      Основными преимуществами ОКГТ являются наивысшая  надежность ВОЛС-ВЛ и возможность  их применения на ВЛ от 110 кВ и выше практически  без ограничений ВЛ по классу напряжений. Однако ОКГТ имеют наибольшую стоимость, требуют применения достаточно сложного технологического оборудования для  их подвески и монтажа, а также  значительных затрат на проектирование и монтаж ВОЛС-ВЛ.

      ОКГТ  находят применение при строительстве  магистральных (межзоновых и международных) ВОЛС и транспортных сетей различного масштаба. Особенно преимущества применения ОКГТ проявляются при строительстве  новых ВЛ. Ввиду наивысшей надежности именно ОКГТ рекомендуется при строительстве  не резервируемых магистральных  линий связи.

      Основными преимуществами ОКСН являются относительно небольшой вес и возможность  проведения подвески и монтажа ОК без отключения ВЛ. Как и в предыдущем случае, ОКСН находят применение при  строительстве магистральных ВОЛС и транспортных магистралей цифровых первичных сетей (ЦПС) зонового (областного) уровня и корпоративных сетей  на существующих ВЛ.

      Преимуществами  ОКН служат высокая надежность ВОЛС-ВЛ (особенно при навивке на фазные провода или новый грозотрос), значительно более низкая стоимость  проектных и монтажных работ, высокая скорость подвески и монтажа, малые дополнительные нагрузки на ВЛ, высокая технологичность и возможность проведения подвески и монтажа ОК на грозотросе без отключения ВЛ. Применение ОКН оправдано и перспективно для строительства как магистральных ВОЛС (при необходимости быстрого ввода их в эксплуатацию) и транспортных магистралей ЦПС, так и сетей доступа к ЦПС. Для магистральных ВОЛС-ВЛ и ЦПС на ОКН рекомендуются кольцевые структуры.

      К преимуществам ОКП можно отнести  значительно более низкую стоимость  ОК, а также проектных и монтажных  работ, высокую скорость монтажа, малые  дополнительные нагрузки на ВЛ, возможность  проведения монтажа ОК на грозотросе без отключения ВЛ. К недостаткам  ОКП следует отнести отсутствие широкой практики применения и опыта  эксплуатации, низкую баллистическую стойкость таких ОК-ВЛ.

      Универсальных рекомендаций по выбору технологии строительства  ВОЛС-ВЛ на сегодняшний день не существует. Однако можно рекомендовать применение той или другой технологии ВОЛС-ВЛ исходя из обеспечения необходимой  надежности ВОЛС и минимальных общих  затрат на строительство ВОЛС по сравнению  с другими видами ОК. В настоящее  время при строительстве ВОЛС-ВЛ наибольшее применение находят ОКГТ (60-70% объемов) и ОКСН (20-30%) и несколько  меньше – ОКН (10%). При этом четко  выражена региональная специфика строительства  ВОЛС. Так ОКГТ преобладает во всех регионах мира, в Европе, особенно в  Англии и Скандинавии преимущество ОКН перед ОКСН очевидно. В Америке  напротив ОКСН получил большее распространение, впрочем, как и в Юго-Восточной  Азии. В Японии технологии ОКН и  ОКСН используются на ВОЛС-ВЛ примерно наравне.  

3.4 Основы технологии подвески ОК-ВЛ методом тяжения

      Метод протяжки или тяжения ОК является единственным, которым обычно рекомендуется  производить подвеску и монтаж кабелей  типа ОКГТ и ОКСН. Метод раскатки и подвески ОК-ВЛ тяжением состоит  в том, что сначала через монтажные  блоки пропускают легкий шнур (что  необязательно), который используется для протяжки более прочного тянущего каната (лидер-троса), к которому затем  крепят кабель ОК-ВЛ. В процессе протяжки кабеля осуществляется контроль его  тяжения и в процессе монтажа  ОК-ВЛ обеспечивается необходимая величина усилия для его тяжения, для установки  проектных значений стрел провеса  кабеля на каждом пролете между опорами  ВЛ.

      Основное  оборудование, необходимое для раскатки и подвески ОК-ВЛ методом тяжения, включает тянущее устройство с катушкой или барабаном, натяжное устройство с барабаном ОК-ВЛ и тормозом (тормозную  машину), монтажные блоки, устройства, препятствующие скручиванию ОК, шарниры, витой кабельный зажим («чулок»), заземлители.

      Монтаж  ВОЛС-ВЛ с применением кабеля типа ОКН (как для ГТ, так и ФП) осуществляется с использованием специального оборудования, которое поставляет фирма-производитель  ОКН (навивная машина с комплектом вспомогательного оборудования). Таким образом, компания изготовитель поставляет не только ОК, но и предоставляет технологию подвески и монтажа ОКН. Это несколько  сужает область применения ОКН, однако дает гарантии на смонтированный комплекс ВОЛС-ВЛ, в отличие от производителей ОКГТ и ОКСН, которые, как правило, несут ответственность только за поставленный ОК. Монтажное оборудование для подвески ОКН малогабаритное и позволяет обеспечить высокую  скорость монтажа, беспрерывную работу, работать без снятия напряжения (для  ОКН ГТ). Технология подвески ОКН  является идеальным методом проведения монтажных работ при переходах ОК через водные преграды, городские кварталы и другие подобные объекты, а также в труднодоступной и горной местности. При этом не требуется возводить специальные сооружения при пересечении ВОЛС-ВЛ автомобильных или железных дорог. Применение метода подвески ОКН позволяет строить ВОЛС-ВЛ со средней скоростью прокладки примерно до 4км кабеля за смену.

3.5 Выбор технологии  ВОЛС-ВЛ

      В процессе планирования и принятия решения  по выбору технологии ВОЛС-ВЛ следует  учитывать и принимать во внимание различные факторы, такие как  конструкция, класс напряжения и  состояние ВЛ, географические особенности  региона, климат, желательное время  инсталляции, вопросы связанные  с последующем гарантийным обслуживанием, общая стоимость проекта и  надежность системы. Несмотря на то, что  начальное вложение капитальных  затрат является важной статьей расходов, непродуманная эксплуатация ВОЛС-ВЛ может существенно увеличить  затраты на ВОЛС-ВЛ и даже привести к значительным потерям не только телекоммуникационных услуг, но и от поставок электроэнергии. Поэтому очень  важно выбрать правильную систему  ВОЛС-ВЛ, как с технической точки  зрения, так и с экономической.

      Обсуждая  практическую реализацию ВОЛС-ВЛ, приходится сталкиваться со следующими основными  вопросами, касающимися исходных данных по строительству ВОЛС-ВЛ. Будет  ли ВОЛС-ВЛ строится с нуля или на основе уже существующей ВЛ электропередачи? Если планируется использовать существующую ВЛ, то нуждается ли в замене грозотрос? Если ВЛ только создается и необходимо проложить новый грозотрос, либо если грозотрос нуждается в замене в ближайшие 5 лет, то наиболее рациональным и экономичным решением будет  применение кабеля типа ОКГТ. Разумеется, в случае, если грозотрос не предусмотрен на ВЛ, то лучшим решением для строящейся линии можно считать применение кабеля типа ОКФП.

      Следующий вопрос - какое на ВЛ рабочее напряжение? Для кабеля ОКСН существует рекомендуемое  ограничение по типу ВЛ. ОКСН не может  применяться на ВЛ напряжением более 150 кВ, что обусловлено риском разрушения оболочки из-за наведенных соседними  фазовыми проводами электрических  зарядов и возрастающих токов. Применение технологии навивки ОК на фазных проводах ограничено напряжением примерно 175 кВ. Более высокое напряжение ВЛ может вызвать электромагнитную эрозию кабеля, хотя следует отметить, что при этом ОВ остаются неповрежденными.

      Еще один вопрос - какая длина пролетов на ВЛ? Длинные пролеты ВЛ могут  ограничить применение кабеля ОКСН, и  даже ОКГТ, так как заложенный запас  прочности может оказаться недостаточным  в условиях предельных климатических  нагрузок от гололеда и ветра. Другим важным фактором при подвеске ОКСН является высота его подвеса. Расстояние от ОКСН до земли должно быть не меньше определенного минимального, что  может оказаться весьма важным при  сложных рельефных особенностях местности, в местах пересечения  ВЛ со сложными инженерными сооружениями, такими как магистральные дороги, железные дороги и т.п., и на речных переходах. Сложные особенности  местности могут привести к дополнительным затратам и неэффективной подвеске ОКГТ и ОКСН из-за неопределенных размеров дополнительного оборудования и  необходимости дополнительных сооружений.

      Схема выбора ОК-ВЛ и технологии подвески ВОЛС-ВЛ

      Путь  выбора оптического кабеля для магистральной линии и технологии подвески показан на рисунке серым цветом. Итак,  магистральным кабелем будет являться полностью диэлектрический оптический самонесущий кабель (ОКСН). Рассмотрим его конструкцию и характеристики.