PL171664B1 - Sposób instalowania kabla optycznego w napowietrznej linii transmisyjnej PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób instalowania kabla optycznego w napowietrznej linii transmisyjnej, wystar- czajaco przewodzacego elektrycznie dla przenoszenia pradów indukowanych pojemnoscio- wo, podczas którego podtrzymuje sie kabel optyczny z calkowicie izolacyjna oslona ochronna na dlugosci odcinków pomiedzy slupami do podtrzymywania co najmniej jednej linii trans- misyjnej, znamienny tym, ze zawiesza sie kabel optyczny pomiedzy slupami, podczas gdy linia transmisyjna jest obciazona i dopiero po zainstalowaniu kabla optycznego oraz podczas gdy linia transmisyjna jest obciazona, tworzy sie co najmniej jeden wzdluzny, ciagly tor na zasadniczo calej dlugosci wspieranego kabla, w kablu lub na kablu. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób instalowania kabla optycznego w napowietrznej linii transmisyjnej, w którym kabel podtrzymuje się wzdłuż toru przy pomocy słupów, masztów lub innych pionowych elementów wsporczych, które wykorzystuje się także do wspierania kabli energetycznych.

W znanych sposobach uziemia się zwykle kabel lub kable optyczne przy słupach, masztach lub innych elementach wsporczych, dalej dalej nazywanych po prostu słupami. Wówczas gdy linie energetyczne są obciążone, w kablu optycznym są indukowane pojemnościowo prądy elektryczne odpowiednio do pojemności rozłożonej pomiędzy kablem i liniami energetycznymi. Napięcie indukowane w kablu optycznym osiąga maksimum w środku odległości pomiędzy słupami, podczas gdy prąd płynący wzdłuż kabla jest największy w obszarze słupów. W stanie suchym indukowane prądy są stosunkowo małe w związku ze stosunkowo duża rezygnacją wzdłużną kabla, na przykład w zakresie 10 ^zom/m, lecz w stanie wilgotnym, gdy rezystancja powierzchniowa kabla jest znacznie mniejsza, na przykład w zakresie 10 megaom/m, są indukowane znacznie większe prądy. Ogrzewanie w wyniku efektu Joule'a powierzchni kabla

171 664 indukowanymi prądami powoduje, że powierzchnia kabla na krótkim odcinku staje się sucha, zwykle w obszarze słupa, gdzie prąd jest największy. Przy występowaniu tego główna część indukowanego napięcia na kablu jest odkładana na krótkiej, suchej taśmie odpowiednio do jego dużej rezystancji wzdłużnej i może wystąpić tak zwane wyładowanie łukowe suchej taśmy, które powoduje często poważne uszkodzenie kabla.

Pokonanie tego problemu wyładowania łukowego suchej taśmy jest możliwe przez zastosowanie kabla optycznego z biegnącym wzdłużnie torem przewodzącym elektrycznie. Jednak kabel optyczny mający taki tor nie może być zainstalowany bezpiecznie pomiędzy słupami napowietrznej linii transmisyjnej z powodu niebezpieczeństwa dotknięcia przy obciążeniu jednej z linii transmisyjnych. Ponadto nie zawsze jest możliwe lub pożądane przerwanie energii elektrycznej przesyłanej przez napowietrzną linię transmisyjną przez czas wystarczający do umożliwienia zainstalowania takiego kabla optycznego.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 4 776 665 samonośny kabel optyczny bez metalu, stosowany jako kabel napowietrzny w obszarze pomiędzy przewodami fazowymi linii energetycznej o dużym napięciu. Rdzeń kabla jest wykonany z przewodzącego elektrycznie materiału mającego szereg rezystancji pomiędzy 10⁵ om-cm i 1O¹⁰ om-cm.

Sposób według wynalazku polega na tym, że zawiesza się kabel optyczny pomiędzy słupami, podczas gdy linia transmisyjna jest obciążona i dopiero po zainstalowaniu kabla optycznego oraz podczas gdy linia transmisyjna jest obciążona, tworzy się co najmniej jeden wzdłużny, ciągły tor na zasadniczo całej długości wspieranego kabla, w kablu lub na kablu.

Kabel optyczny zawiesza się w co najmniej jednym położeniu pośrednim jego końców przy pomocy słupa do wspierania napowietrznej linii transmisyjnej.

Tor przewodzący elektrycznie w jednym lub każdym kablu przewodzącym dołącza się bezpośrednio lub pośrednio do jednego lub każdego słupa.

Tworzy się tor przewodzący elektrycznie przez nawinięcie giętkiego, przewodzącego elektrycznie elementu spiralnie wokół kabla optycznego.

Giętki element z metalu lub stopu metalu umieszcza się na całej długości co najmniej jednego wzdłużnie ciągłego otworu lub kanału wewnątrz kabla, przy czym wprowadza się przedni koniec giętkiego elementu do końca otworu lub innego kanału oraz prowadzi się giętki element wzdłuż otworu lub kanału przez opór hydrauliczny środka gazowego, który przepuszcza się przez otwór lub kanał w kierunku przesuwu, przy takim ciśnieniu, że odcinek giętkiego elementu przenosi się wzdłuż otworu lub kanału, aż odcinek giętkiego elementu umieści się luźno wewnątrz i poprzez całą długość otworu lub kanału wspieranego kabla.

Nawija się wytłoczony odcinek elastomeru wokół jednego lub więcej wydłużonych przewodów oraz tworzy się z nich tor przewodzący elektrycznie.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie ulepszonego sposobu instalowania napowietrznej linii transmisyjnej, zawierającej obciążony kabel optyczny, który ma całkowitą osłonę ochronną z materiału izolującego elektrycznie i ma biegnący zasadniczo wzdłuż całej jego długości, co najmniej jeden ciągły wzdłużnie tor przewodzący elektrycznie wystarczająco dla przenoszenia wzdłuż kabla prądów, które są indukowane pojemnościowo.

Tor ciągły wzdłużnie jest przewodzący elektrycznie wystarczająco dla przenoszenia wzdłuż kabla prądów, które mogą być indukowane pojemnościowo. Tor ma dowolną rezystancję w szerokim zakresie, na przykład do 10 megaom/m, chociaż jeżeli jest wykorzystywany tor o bardzo dużej rezystancji, występuje niebezpieczeństwo przegrzania toru w wyniku efektu Joule'a tak, że tor ma korzystnie rezystancję do 1 megaom/m. Jednak zwykle tor jest znacznie bardziej przewodzący i ma rezystancję nie większą niż 10 om/m, zwłaszcza nie większą niż 0,1 om/m.

Tor przewodzący elektrycznie jest rozciągliwy w celu zapobiegania przecięcia nim i uszkodzenia kabla optycznego.

Wówczas gdy ciągły wzdłużnie tor przewodzący elektrycznie ma być zapewniony na wspieranym kablu optycznym, wokół kabla optycznegojest nawijany giętki element, na przykład drut, z przewodzącego elektrycznie metalu, stopu metalu, węgla lub kompozytu na bazie węgla. Giętki element, który jest nawinięty spiralnie wokół wspieranego kabla optycznego, ma postać kompozytu i zawiera giętką rurę, w której jest luźno umieszczony, na całej długości rury, drut z przewodzącego elektrycznie metalu, stopu metalu, węgla lub kompozytu na bazie węgla, przy

171 664 czym drut ma całkowitą długość większą niż długość rury. Wówczas gdy wspierany kabel optyczny jest obsługiwany i jest poddawany rozciąganiu w wyniku działania wiatru lub lodu, niebezpieczeństwo, że drut stanowiący nawinięty spiralnie, giętki element wetnie się do osłony kabla, jest znacznie zmniejszone. W innym wykonaniu giętki element z przewodzącego elektrycznie metalu lub stopu metalu jest umieszczony równolegle i we wzdłużnym styku ciągłym z powierzchnią zewnętrzną wspieranego kabla i zamocowany do wspieranego kabla przez nawinięte spiralnie mocowanie, przez oddalone od siebie wzdłużnie zaciski lub inne elementy mocujące. Giętki element lub mocowanie jest nawinięte spiralnie wokół wspieranego kabla przy użyciu samobieżnej nawijarki, która przesuwa się wzdłuż wspieranego kabla i nawija wokół niego giętki element lub mocowanie.

Tor przewodzący według wynalazku zawiera wytłoczony odcinek z elastomeru, wokół którego jest nawinięty jeden lub więcej wydłużonych przewodów, na przykład przez oplatanie. Ten rodzaj toru przewodzącego jest rozciągalny sprężyście. Skok uzwojeń przewodów wzrasta i promień uzwojenia maleje, gdy tor przewodzący jest rozciągany, podczas gdy charakter sprężysty elastomeru powoduje, że przewody powrócą do ich pierwotnego kształtu, gdy tor przewodzący jest zwalniany.

Wówczas gdy we wspieranym kablu optycznym ma być zastosowany wzdłużnie ciągły tor przewodzący elektrycznie, giętki element z przewodzącego elektrycznie metalu lub stopu metalu jest umieszczony na całej długości co najmniej jednego wzdłużnie ciągłego otworu lub kanału wewnątrz wspieranego kabla przez wprowadzenie przedniego końca giętkiego elementu do końca otworu lub kanału i przez poprowadzenie giętkiego elementu wzdłuż otworu lub kanału wspieranego kabla w wyniku działania oporu hydraulicznego środka gazowego, który przechodzi przez otwór lub kanał w wymaganym kierunku przesuwania się przy takim ciśnieniu, że odcinek giętkiego elementu jest przenoszony wzdłuż otworu lub kanału, aż zostanie luźno umieszczony wewnątrz i poprzez całą długość otworu lub kanału wspieranego kabla.

Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony w oparciu o przykłady realizacji przedstawione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat kabla optycznego i energetycznej linii transmisyjnej z pokazanymi pojemnościami rozłożonymi, fig. 2 - wykres indukowanego napięcia i prądu w kablu optycznym w stanie suchym, fig. 3 - wykres indukowanego napięcia i prądu w kablu optycznym w stanie wilgotnym, fig. 4 - w schematycznym widoku zwykły kabel optyczny, na którym jest utworzona sucha taśma, fig. 5 - w schematycznym widoku sekcję kabla wytworzoną zgodnie ze sposobem według wynalazku i fig. 6 - w schematycznym widoku odcinek wytworzony z innym sposobem według wynalazku.

Figura 1 przedstawia zwykły kabel optyczny 1, który jest cały dielektryczny samonośny i jest wspierany pomiędzy parą słupów, które są także wykorzystywane do wspierania kabla energetycznego 2. Kabel optyczny 1 jest wspierany przy słupie przy pomocy metalowego zacisku lub mocowania 4, które jest uziemione przy pomocy słupa. W tym układzie występuje pojemność rozłożona pomiędzy kablem optycznym 1 i kablem energetycznym 2, oznaczona jako pojemności Ci, oraz pojemność rozłożona pomiędzy kablem optycznym 1 i uziemieniem, oznaczona jako pojemności C2. Kabel ma dużą, lecz skończoną rezystancję wzdłużną oznaczoną jako rezystancja R.

Figura 2 przedstawia indukowane napięcie Vd i prąd Id występujące w kablu w stanie suchym. Indukowane napięcie Vd jest największe w środku, przy czym zwykle osiąga wartość do 60 kV w linii 400 kV i jest na potencjalne uziemienia przy slupie. Indukowany prąd Id ma maksymalną wartość przy słupie, na przykład wartość do 5 μΑ.

Figura 3 przedstawia, że w stanie wilgotnym rezystancja wzdłużna kabla optycznego jest znacznie mniejsza i przez to maksymalne indukowane napięcie V_w w kablu optycznym jest mniejsze, natomiast indukowany prąd I_w wzrasta znacznie do typowej wartości od 1 do 10 mA.

Figura 4 przedstawia, że w tych warunkach sucha taśma 6 o typowej długości 60 mm tworzy się na kablu optycznym 1 w obszarze mocowania 4 przy słupie, w wyniku nagrzewania ciepła Joule'a wody na powierzchni kabla. Prawie całe indukowane napięcie odkłada się na tym odcinku kabla optycznego 1 i w tym punkcie może wystąpić wyładowanie łukowe uszkadzające osłonę kabla.

171 664

Figura 5 przedstawia krótki odcinek kabla optycznego 1 na włóknach optycznych, który jest cały dielektryczny samonośny i został wykonany sposobem według wynalazku. Kabel optyczny 1 zawiera pewną liczbę nie pokazanych włókien optycznych, właściwych do przenoszenia światła o długości fali w zakresie od 0,8 do 2,1 gm i jest zawieszony pomiędzy słupami, przy których jest uziemiony. Tor przewodzący został zapewniony wzdłuż odcinka kabla optycznego 1 przez nawinięcie wydłużonego elementu przewodzącego 11 wokół kabla w znany sposób przy użyciu zwykłej nawijarki, podczas gdy przewody fazowe, również unoszone przez słupy, pozostają obciążone.

Element przewodzący 11 zawiera izolacyjny rdzeń 12 z elastomeru silikonowego o średnicy 2 mm, na którym jest wytworzony oplot z ośmiu przewodów 13 ze stali nierdzewnej o średnicy w przybliżeniu 0,25 mm. Skok oplotu wynosi około 10 mm, a element jest napleciony na kablu optycznym 1 ze skokiem około 75 mm. Wydłużony element przewodzący 11 jako całość jest stosunkowo rozciągliwy sprężyście i ma mniejsze moduły sprężystości niż kabel optyczny 1, ponieważ oplot rozciąga się w kierunku wzdłużnym przez zwiększenie jego skoku. Wówczas gdy wydłużony element przewodzący 11 jest rozciągany, na przykład w związku z lodem na kablu, oplecione przewody 13 osiadają na rdzeniu 12 i gdy siła rozciągająca jest usuwana, rzeczywista sprężystość rdzenia 12 przywraca oplecione przewody 13 z powrotem do ich pierwotnego położenia. W tej konstrukcji elementu przewodzącego 11 zapobiega się uszkodzeniu kabla optycznego 1 przez element przewodzący 11, gdy cały zespół jest rozciągany.

Figura 6 przedstawia odcinek innego kabla optycznego 1 zawierającego pewną liczbę włókien optycznych 22 lub wiązek włókien optycznych 22 oraz osłonę 23. Pusta rura 24 jest usytuowana z przesunięciem od osi kabla optycznego 1 i korzystnie w pobliżu osłony 23 kabla. Wówczas gdy kabel optyczny 1 zostaje umieszczony na słupach przy pomocy zwykłych elementów, do pustej rury 24 jest wprowadzany na przykład metalowy przewód 25 umieszczany w niej luźno tak, że faluje w rurze 24 wzdłuż jej długości, dostosowując zmiany długości kabla w wyniku rozciągania. Przewód 25 jest wprowadzany do rury 24 przez wdmuchnięcie go do środka. W takiej procedurze przedni koniec przewodu jest wprowadzany do rury 24 i przewód 25 jest wprawiany w ruch wzdłuż rury 24 przez opór hydrauliczny hydrauliczny środka gazowego.

Przewód 25 nie jest bezpośrednio uziemiony przy słupach, lecz jest sprzężony pojemnościowo ze słupami poprzez zacisk kabla optycznego 1 lub inne mocowania, które biegną wzdłuż kabla, zwykle na długości metra lub większej.

Fig.1

R : z. j-D-	<ClR —CZJ—	:C1R < —o—	.Ci . ’ R -	/1
fi_	-OT-	.C2 .	.C2 J	Λ2 -	-C2
	1 ·

SŁOT

ODL. SE,

171 664

Fig. 5

Fig. 6

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób instalowania kabla optycznego w napowietrznej linii transmisyjnej, wystarczająco przewodzącego elektrycznie dla przenoszenia prądów indukowanych pojemnościowo, podczas którego podtrzymuje się kabel optyczny z całkowicie izolacyjną osłoną ochronną na długości odcinków pomiędzy słupami do podtrzymywania co najmniej jednej linii transmisyjnej, znamienny tym, że zawiesza się kabel optyczny pomiędzy słupami, podczas gdy linia transmisyjna jest obciążona i dopiero po zainstalowaniu kabla optycznego oraz podczas gdy linia transmisyjna jest obciążona, tworzy się co najmniej jeden wzdłużny, ciągły tor na zasadniczo całej długości wspieranego kabla, w kablu lub na kablu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kabel optyczny zawiesza się w co najmniej jednym położeniu pośrednim jego końców przy pomocy słupa do wspierania napowietrznej linii transmisyjnej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że tor przewodzący elektrycznie w jednym lub każdym kablu przewodzącym dołącza się bezpośrednio lub pośrednio do jednego lub każdego słupa.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że tworzy się tor przewodzący elektrycznie przez nawinięcie giętkiego, przewodzącego elektrycznie elementu spiralnie wokół kabla optycznego.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że giętki element z metalu lub stopu metalu umieszcza się na całej długości co najmniej jednego wzdłużnie ciągłego otworu lub kanału wewnątrz kabla, przy czym wprowadza się przedni koniec giętkiego elementu do końca otworu lub innego kanału oraz prowadzi się giętki element wzdłuż otworu lub kanału przez opór hydrauliczny środka gazowego, który przepuszcza się przez otwór lub kanał w kierunku przesuwu, przy takim ciśnieniu, że odcinek giętkiego elementu przenosi się wzdłuż otworu lub kanału, aż odcinek giętkiego elementu umieści się luźno wewnątrz i poprzez całą długość otworu lub kanału wspieranego kabla.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że nawija się wtłoczony odcinek elastomeru wokół jednego lub więcej wydłużonych przewodów oraz tworzy się z nich tor przewodzący elektrycznie.