Тросовое устройство с линейными и вертикальными заземлителями для усиленной защиты от грозовых разрядов на опушке леса волоконно-оптических кабелей с металлическими элементами двухкабельной системы связи
ROPE DEVICE WITH LINEAR AND VERTICAL GROUNDING FOR ENHANCED PROTECTION AGAINST LIGHTNING DISCHARGES AT THE EDGE OF THE FOREST OF FIBER-OPTIC CABLES WITH METAL ELEMENTS OF A TWO-CABLE COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании устройств на основе линейных и вертикальных заземлителей, предназначенных для усиленной защиты от грозовых разрядов на опушке леса в областях с активной грозовой деятельностью волоконно-оптических кабелей с металлическими элементами двухкабельной системы связи.
При строительстве междугородных кабельных линий связи используется подземная прокладка кабелей. Их конструкции содержат металлические элементы, которые предназначены для защиты сердечника от сдавливающих и растягивающих усилий, действующих на кабель в процессе прокладки и эксплуатации. Удельное сопротивление защитных элементов заметно меньше удельного сопротивления грунта, в котором проложен кабель. Поэтому в зонах активной грозовой деятельности существуют высокие риски попадания молнии непосредственно в металлические элементы. При наступлении такого события кабель выходит из строя.
Согласно "Руководству по защите подземных кабелей связи от ударов молнии", М.: Связь. 1972. с. 24-32 для защиты подземных кабелей связи используется прокладка грозозащитных тросов над кабелем связи на половине глубины прокладки кабеля. Грозозащитный трос перехватывает разряд молнии, уменьшая, тем самым, вероятность поражения кабеля ударом молнии. Устройство защиты применимо к медным и к волоконно-оптическим кабелям, содержащим металлические элементы. Недостаток известного устройства - низкая эффективность защиты проложенных кабелей связи с металлическими элементами. Еще один недостаток известного устройства состоит в его ограниченных функциональных возможностях: прокладка двух грозозащитных тросов над волоконно-оптическим кабелем не рекомендуется.
Известно устройство, описанное в патенте на изобретение № RU 2087076, в котором грозозащитный трос, расположенный в горизонтальной плоскости над кабелем, прокладывают по синусоиде. Ось синусоиды совпадает с осью кабеля связи, амплитуду синусоиды выбирают равной a√ρ, где а<1, ρ - удельное сопротивление грунта. Недостатком известного устройства является низкая эффективность защиты волоконно-оптических кабелей с металлическими элементами в районах с высоким удельным сопротивлением грунта.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому решению является устройство, описанное в патенте РФ №№2 645 730 от 05.02.2016 на способ защиты оптического кабеля от грозовых разрядов, содержащее оптический кабель с металлическими элементами, строительные длины которого соединены с помощью соединительных муфт, грозозащитный трос, проложенный над ним на половине глубины прокладки оптического кабеля, ось которого совпадает в вертикальной плоскости с осью оптического кабеля, который в своей конструкции содержит металлические элементы, в котором на грозозащитном тросе в местах соединения строительных длин оптического кабеля на половине длины каждой соединительной муфты перпендикулярно трассе в горизонтальной плоскости прокладывается линейный заземлитель, длина которого в каждую сторону от грозозащитного троса равна глубине прокладки кабеля, а в месте пересечения грозозащитного троса с каждым линейным заземлителем осуществлен физический контакт.
Недостатком данного устройства является малая эффективность защиты волоконно-оптического кабеля на опушке леса в зонах активной грозовой деятельности, так как в результате грозовых разрядов рядом с волоконно-оптическим кабелем возможны повреждения металлических элементов его конструкции.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в увеличении эффективности защиты от грозовых разрядов на опушке леса в зонах активной грозовой деятельности волоконно-оптических кабелей с металлическими элементами.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом фиг. 1, на котором показана конструкция тросового устройства с линейными и вертикальными заземлителями для усиленной защиты от грозовых разрядов на опушке леса волоконно-оптических кабелей с металлическими элементами двухкабельной системы связи. На чертеже обозначены
1, 2 - волоконно-оптические кабели;
3 - грозозащитный трос;
4 - начало опушки леса;
5 - конец опушки леса;
6, 7 - начальные перпендикулярные петлевые отводы грозозащитного троса;
8, 9 - концевые перпендикулярные петлевые отводы грозозащитного троса;
10 - первый линейный заземлитель;
11 - второй линейный заземлитель;
12 - первый вертикальный заземлитель;
13 - второй вертикальный заземлитель;
14 - третий вертикальный заземлитель;
15 - четвертый вертикальный заземлитель.
Тросовое устройство с линейными и вертикальными заземлителями для усиленной защиты от грозовых разрядов на опушке леса волоконно-оптических кабелей 1, 2 с металлическими элементами двухкабельной системы связи содержит грозозащитный трос 3, размещенный над трассой защищаемых кабелей 1, 2 на половине глубины их прокладки, ось которого в вертикальной плоскости совпадает с осью между двумя защищаемыми волоконно-оптическими кабелями 1 и 2 двухкабельной системы связи.
Тросовое устройство содержит первый 10 и второй 11 линейные заземлители, которые расположены на глубине прокладки грозозащитного троса 3 параллельно опушке леса и волоконно-оптическим кабелям 1, 2 и ориентированы таким образом, что волоконно-оптические кабели 1, 2 расположены симметрично между ними, при этом расстояние между первым 10 и втором линейными 11 заземлителями и осью между двумя защищаемыми волоконно-оптическими кабелями 1, 2 и двухкабельной системы связи равна половине расстояния между указанной осью и опушкой леса, а длина первого 10 и второго 11 линейных заземлителей совпадает с длиной сближения волоконно-оптических кабелей 1, 2 с опушкой леса, а их концы расположены на уровне начала и конца опушки леса.
Тросовое устройство содержит четыре вертикальных заземлителя 12-15, первый 12 и второй 13 из которых физически соединены с концами первого линейного заземлителя 10, а третий 14 и четвертый 15 вертикальные заземлители физически соединены с концами второго линейного заземлителя 11.
Грозозащитный трос 3 физически соединен с первым 10 и вторым 11 линейными, а также и вертикальными 12-15 заземлителями своими начальными 6, 7 и концевыми 8, 9 перпендикулярными петлевыми отводами, причем начальные 6, 7 и концевые 8, 9 перпендикулярные отводы грозозащитного троса выполнены на уровне начала 4 и конца 5 опушки леса, соответственно.
Тросовое устройство работает следующим образом.
При прямом ударе молнии в грозозащитный трос 3 или рядом с ним функции защиты принимает на себя первый линейный заземлитель 10 на участке между первым 12 и вторым 13 вертикальными заземлителями, определяющим длину сближения с опушкой леса между началом 4 опушки леса и концом 5 опушки леса, вертикальный заземлитель 13, а также первый петлевой отвод, через которые ток молнии отводится в землю.
Таким образом, воздействия тока молнии на волоконно-оптические кабели 1, 2 не происходит.
При ударе молнии в промежуток между началом 4 опушки леса и концом 5 опушки лесаучастка сближения оптических кабелей 1, 2 с опушкой леса ближе к началу 4 опушки леса ток молнии попадает в первый линейный заземлитель 10 и растекается от него в грунт непосредственно, а также параллельно попадает в грунт по следующим цепям:
первый линейный заземлитель 10 - первый вертикальный заземлитель 12;
первый линейный заземлитель 10 - начальный перпендикулярный петлевой отвод 6 грозозащитного троса 3 - грозозащитный трос 3;
первый линейный заземлитель 10 - начальный перпендикулярный петлевой отвод 6 грозозащитного троса 3 - начальный перпендикулярный петлевой отвод 7 грозозащитного троса 3 - четвертый вертикальный заземлитель 15 и второй линейный заземлитель 11;
первый линейный заземлитель 10 - второй вертикальный заземлитель 13.
Таким образом, воздействия тока молнии на волоконно-оптические кабели 1, 2 не происходит.
При ударе молнии в промежуток между началом 4 опушки леса и концом 5 опушки лесаучастка сближения опушки леса с оптическими кабелями 1, 2 ближе к концу 5 опушки леса ток молнии попадает в первый линейный заземлитель 10 и растекается в грунт непосредственно, а также параллельно попадает в грунт по следующим цепям:
первый линейный заземлитель 10 - первый вертикальный заземлитель 12;
первый линейный заземлитель 10 - второй вертикальный заземлитель 13;
первый линейный заземлитель 10 - концевой перпендикулярный петлевой отвод 8 грозозащитного троса 3 - концевой перпендикулярный отвод 9 грозозащитного троса 3 - грозозащитный трос 3.
первый линейный заземлитель 10 - концевой перпендикулярный петлевой отвод 8 грозозащитного троса 3 - концевой перпендикулярный отвод 9 грозозащитного троса 3 - третий вертикальный заземлитель 14 и второй линейный заземлитель 11.
Таким образом, воздействия тока молнии на волоконно-оптические кабели 1, 2 не происходит.
В результате достигнута усиленная защита от грозовых разрядов на опушке леса волоконно-оптических кабелей с металлическими элементами двухкабельной системы связи.