ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ, ВСТРОЕННЫЙ В ГРОЗОЗАЩИТНЫЙ ТРОС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в конструкциях волоконно-оптических линий связи, встроенных в грозозащитные тросы, которые предназначены для подвеса на опорах воздушных линий электропередачи напряжением от 35 кВ и выше.
Известен встроенный в грозозащитный трос оптический кабель связи, содержащий оптический сердечник, заключенный в металлическую трубку, поверх которой наложен повив из металлических проволок, оптический сердечник выполнен из скрученных стеклопластиковых элементов и оптических модулей, причем диаметр стеклопластиковых элементов больше, чем диаметр оптических модулей, при этом алюминиевая трубка выполнена в виде сварной трубки из алюминиевой ленты и может быть армирована стеклопластиковыми элементами (см. патент РФ на полезную модель №. 16793 «Встроенный в грозозащитный трос оптический кабель связи», МПК G02B 6/44, опубл. 10.02.2001 г.).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является встроенный в грозозащитный трос оптический кабель связи, содержащий скрученные друг с другом оптические модули и металлические элементы, причем поверх скрутки выполнен повив из металлических проволок, при этом диаметр металлических элементов больше, чем диаметр оптических модулей (см. патент РФ на полезную модель №. 16794 «Встроенный в грозозащитный трос оптический кабель связи», МПК G02B 6/44, опубл. 10.02.2001 г.).
Известные конструкции оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос, содержат оптические волокна в полимерных трубках, которые помещены в полиэтиленовую оболочку, вокруг диэлектрического оптического сердечника в полиэтиленовой оболочке - алюминиевая трубка и наружный повив из круглых проволок.
Необходимо отметить, что известные оптические кабели, встроенные в грозозащитные тросы обладают недостаточной эксплуатационной надежностью, так как используемые в них модули выполнены из полимерного материала, у которых стойкость к раздавливанию достаточно низкая, а в случае возникновения короткого замыкания, при котором происходит нагрев до 200ºС, полимерный материал размягчается, что приводит к деформации оптического модуля и выходу из строя кабеля связи.
Следует также отметить, что одним из недостатков известных оптических кабелей, встроенных в грозозащитные тросы, снижающих надежность, является низкая термическая стойкость. Используемая стальная проволока обладает достаточно большим сопротивлением электрическому току и имеет более низкую коррозийную стойкость.
Низкая коррозийная стойкость способствует частым обрывам троса и, соответственно, вытекающим из-за этого последствиям, приводящим к аварийным и чрезвычайным ситуациям.
Для оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, термическое воздействие тока короткого замыкания может приводить не только к нарушению несущей способности армирующих элементов, но возможна как кратковременная, так и длительная потеря связи.
Технической задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является исключение указанных недостатков известных оптических кабелей, встроенных в грозозащитные тросы, и создание различных вариантов, которые обеспечивают высокую эксплуатационную надежность, стойкость к растягивающему усилию, возможность изготовления кабеля небольшого диаметра и веса, которые позволяют создавать кабели с различными функциональными возможностями по геометрическим и физико-механическим параметрам, а также обеспечивают повышенную термическую стойкость к воздействию тока короткого замыкания, возникающего в процессе эксплуатации, а также стойкость к коррозии.
Технический результат заключается в повышение эксплуатационной надежности и стойкости к ударам молнии, увеличение срока службы за счет повышения коррозионной стойкости предлагаемых вариантов конструкций оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в оптическом кабеле, встроенном в грозозащитный трос, центральный элемент выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием, вокруг центрального элемента скручены несколько повивов и оптический модуль, герметичная трубка которого выполнена из нержавеющей стали с уложенными внутри нее оптическими волокнами и заполненная гидрофобинольным заполнителем, при этом оптический модуль расположен в первом повиве, который выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием или проволоки из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки плакированной алюминием и проволоки из алюминиевого сплава, а каждый последующий повив выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием или проволоки из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки плакированной алюминием и проволоки из алюминиевого сплава, при этом направление скрутки каждого последующего повива выполнено противоположным по отношению к предыдущему.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в оптическом кабеле, встроенном в грозозащитный трос, центральный элемент выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием, вокруг центрального элемента скручены несколько повивов и оптических модулей, герметичные трубки которых выполнены из нержавеющей стали с уложенными внутри оптическими волокнами и заполненные гидрофобинольным заполнителем, при этом оптические модули расположены в первом повиве, который выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием или проволоки из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки плакированной алюминием и проволоки из алюминиевого сплава, а каждый последующий повив выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием или проволоки из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки плакированной алюминием и проволоки из алюминиевого сплава, при этом направление скрутки каждого последующего повива выполнено противоположным по отношению к предыдущему.
Указанный технический результат по третьему варианту достигается тем, что в оптическом кабеле, встроенном в грозозащитный трос, в качестве центрального элемента использован оптический модуль, герметичная трубка которого выполнена из нержавеющей стали с уложенными внутри нее оптическими волокнами и заполненная гидрофобинольным заполнителем, вокруг оптического модуля скручены несколько повивов, первый повив из которых выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием или проволоки из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки плакированной алюминием и проволоки из алюминиевого сплава, а каждый последующий повив выполнен из стальной проволоки плакированной алюминием или проволоки из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки плакированной алюминием и проволоки из алюминиевого сплава, при этом направление скрутки каждого последующего повива выполнено противоположным по отношению к предыдущему.
К отличительным признакам предлагаемых вариантов оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос относится их конструктивное исполнение, комбинация применяемых материалов для центрального элемента, внутренних и внешних повивов, состоящих из различных сочетаний материалов, таких как стальная проволока, плакированная алюминием, проволока из алюминиевого сплава и комбинированное их использование в повивах кабеля, а также расположение оптического модуля и его конструктивное исполнение, герметичная трубка которого выполнена из нержавеющей стали с уложенными внутри нее оптическими волокнами и заполненная гидрофобинольным заполнителем по всей длине. Вся совокупность конструктивных решений направлена на достижение технического результата.
Заявителю не известны конструкции предлагаемых вариантов оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос, представляющих совокупность всех признаков, характеризующих указанные варианты полезной модели, что говорит о новизне заявляемых объектов.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены некоторые варианты из возможных исполнений оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, например, с двумя повивами в поперечном сечении, где:
на фиг.1, 2 3 - первый вариант исполнения оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос;
на фиг.4, 5, 6 - второй вариант оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос;
на фиг.7, 8, 9 - третий вариант оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос;
Первый вариант оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос (фиг.1, 2, 3), содержит центральный элемент 1, который выполнен из стальной проволоки 2, плакированной алюминием.
Вокруг центрального элемента 1 могут быть скручены несколько повивов, для наглядности в предлагаемых вариантах показаны по два повива 3 и 4.
В первом варианте оптический модуль 5 расположен в первом повиве 3.
Оптический модуль 5 для всех вариантов полезной модели имеет одинаковое исполнение и включает герметичную трубку 6, которая выполнена из нержавеющей стали с уложенными внутри нее оптическими волокнами 7 и заполнена гидрофобинольным заполнителем 8.
В оптическом кабеле, встроенным грозозащитный трос первый повив может быть выполнен из стальной проволоки 2 плакированной алюминием или проволоки 9 из алюминиевого сплава. Причем первый повив в кабеле также может быть выполнен комбинированным из стальной проволоки 2 плакированной алюминием и проволоки 9 из алюминиевого сплава.
В первом варианте оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос каждый последующий повив может быть выполнен из стальной проволоки 2 плакированной алюминием или проволоки 9 из алюминиевого сплава, а также может быть выполнен комбинированным из стальной проволоки 2 плакированной алюминием и проволоки 9 из алюминиевого сплава.
Необходимо отметить, что благодаря использованию стальной проволоки 2, плакированной алюминием, уменьшается электрическое сопротивление кабеля по сравнению с использованием стальной проволоки.
Для всех вариантов предлагаемого оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос направление скрутки каждого последующего повива должен быть противоположным по отношению к предыдущему, причем последний повив должен иметь правое направление скрутки.
Для всех вариантов полезной модели оптический модуль 5 представляет собой герметичную трубку 6, выполненную из нержавеющей стали, внутри которой расположены оптические волокна 7, причем свободное пространство в трубке 6 может быть заполнено гидрофобным компаундом, который использован в качестве гидрофобинольного заполнителя по всей длине.
Толщина стенок оболочки оптического модуля 5, выполненная из нержавеющей стали, равна 0,2±0,02 мм, при этом наружный диаметр оптического модуля 5 для различного числа оптических волокон равен:
2,8±0,02 мм для числа оптических волокон не более 24;
3,2±0,02 мм для числа оптических волокон не более 36;
3,6±0,02 мм для числа оптических волокон не более 48.
Во втором варианте оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос (фиг.4, 5, 6) центральный элемент 1, как и в первом варианте кабеля, выполнен из стальной проволоки 2 плакированной алюминием.
Отличительным признаком второго варианта исполнения кабеля от первого является то, что вокруг центрального элемента 1 скручены несколько повивов 3, 4 и оптических модулей 5, при этом оптические модули 5 расположены в первом повиве 3.
Во втором варианте кабеля первый повив 3 может быть выполнен из стальной проволоки 2 плакированной алюминием или проволоки 9 из алюминиевого сплава. Исполнение первого повива может быть и комбинированным, выполненным из стальной проволоки 2 плакированной алюминием и проволоки 9 из алюминиевого сплава.
Как и в первом варианте каждый последующий повив 4 в кабеле может быть выполнен из стальной проволоки 2 плакированной алюминием или проволоки 9 из алюминиевого сплава, или комбинированным из стальной проволоки 2 плакированной алюминием и проволоки 9 из алюминиевого сплава.
В третьем варианте оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос (фиг.7, 8, 9) отличительным признаком от первых двух вариантов кабеля является то, что в качестве центрального элемента 1 использован оптический модуль 5, причем вокруг оптического модуля 5 скручены несколько повивов 3 и 4.
В четвертом варианте кабеля первый повив 3 может быть выполнен из стальной проволоки 2, плакированной алюминием или проволоки 9 из алюминиевого сплава или комбинированным, выполненным из стальной проволоки 2 плакированной алюминием и проволоки 9 из алюминиевого сплава.
В третьем варианте кабеля, как и в первых двух, последующие повивы 4 могут быть выполнены из стальной проволоки 2 плакированной алюминием или проволоки 9 из алюминиевого сплава, а также могут быть выполнены комбинированными из стальной проволоки 2 плакированной алюминием и проволоки 9 из алюминиевого сплава.
Предлагаемые варианты оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, соответствуют критерию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку их реализация возможна на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности. Сборку предлагаемых вариантов оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, осуществляют с помощью традиционного оборудования, применяемого при их производстве.
Таким образом, вся совокупность предлагаемых конструктивных решений, соответствующие подобранные материалы и их различное сочетание позволяют обеспечить высокую эксплуатационную надежность оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос для воздушных линий электропередачи, за счет улучшения физико-механических параметров, снижения сопротивления электрическому току, повышения термической и коррозионной стойкости, и стойкости к воздействию импульса грозового разряда при ударе молнии, увеличения срока службы кабеля.