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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cables ópticos en un cable de protección contra rayos. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias La suspensión de cables de fibra óptica en líneas eléctricas (TL) está cada vez más extendida. Una línea similar se extiende, por ejemplo, entre San Petersburgo y Finlandia. Se está trabajando para tender un cable paralelo a la RRL en el tramo de la autopista digital Moscú-Khabarovsk. Así, en este tramo se realizarán unos 3600 km de líneas de comunicación mediante cable óptico en un cable de protección contra rayos situado en una línea de transmisión de energía. El artículo publicado aquí, que contiene una breve historia sobre el diseño de dichos cables, responde a las solicitudes de los lectores. Los cables de comunicación óptica se pueden colocar bajo tierra, bajo el agua y también se pueden colgar en los soportes de las líneas aéreas de comunicación (VLAN). Cada vez es más habitual la combinación de líneas aéreas con líneas eléctricas (Fig. 1), que presenta una serie de ventajas.
Se sabe que cada país cuenta con una extensa red de líneas eléctricas de alta tensión. En consecuencia, no es necesario construir postes especiales para líneas aéreas, sino colgar el cable en torres de líneas eléctricas existentes (o en construcción), además, más potentes que en líneas aéreas. En este caso, el cable óptico está encerrado dentro del elemento obligatorio de la línea de transmisión de energía: un cable de protección contra rayos de metal conectado a tierra (Fig. 2). En la práctica doméstica, los cables ópticos en un cable de protección contra rayos se designan con la abreviatura OKGT. Este cable sirve no solo como elemento de alimentación que transporta el cable, sino que también lo protege de las influencias electromagnéticas externas.
La principal ventaja de las líneas combinadas de líneas de transmisión de energía - VLS sobre las líneas de comunicación por cable subterráneo se manifiesta cuando la ruta de la línea pasa por áreas de difícil acceso para el tendido subterráneo, por ejemplo, zonas de permafrost con suelo expansivo, pantanos, rocas Se puede asumir razonablemente que la desventaja de tales líneas es el daño al cable, y por lo tanto al cable, cuando cae un rayo, lo que ocurre a menudo en áreas de tormentas eléctricas, así como debido a cortocircuitos en las líneas eléctricas causados por varias razones. Para evitar estos problemas, que provocan interrupciones en el funcionamiento de las líneas de comunicación, se desarrolló una tecnología especial para la producción de un cable y un cable suspendido en las líneas eléctricas. Gracias a esta tecnología, durante la caída de un rayo, la temperatura en el cable no supera los 170...200°C, lo que es seguro para su durabilidad. Es cierto que dicho cable (y cable) resulta significativamente más caro de lo habitual. Pero al mismo tiempo, no deja de ser interesante notar que el daño a un cable con un cable óptico ocurre aproximadamente cinco veces menos que con un cable subterráneo. La base del diseño de un cable óptico son los llamados módulos. Como regla general, estos son tubos de plástico o metal con un diámetro de 2 ... 3 mm, cada uno de los cuales acomoda libremente 2 ... 24 fibras ópticas (en algunos diseños, su número llega a 60). La fibra óptica consta de una fibra de cuarzo transparente de dos capas con un diámetro de 125 µm con un recubrimiento protector de polímero (diámetro exterior de 250 µm). Los cables son tanto monomódulos como multimódulos, conteniendo hasta seis módulos (Fig. 3).
Cables con módulos de plástico. En los cables de un solo módulo, un módulo de diámetro relativamente grande está ubicado en el centro (Fig. 4). En módulos multimódulo - periférico; están torcidos en un giro alrededor de un elemento de soporte central de sección transversal circular (Fig. 5). El número máximo de módulos periféricos es seis. Si hay menos de ellos, entonces se agregan hasta seis el número requerido de rellenos a la bobina para mantener su forma cilíndrica: cordeles de plástico del mismo diámetro que los de los módulos.
Tanto el módulo central como todo el conjunto de módulos periféricos trenzados y rellenos, que se denomina núcleo, está encerrado en una carcasa de polímero o metal. El espacio libre dentro de cada módulo y entre los módulos (y los rellenos, si los hay) en el núcleo trenzado se rellena con un compuesto hidrofóbico (repelente al agua) que evita que la humedad penetre en las fibras ópticas. En el caso de contacto de la humedad con una fibra de cuarzo, aumentan las pérdidas de las señales de comunicación de la luz transmitida y se deterioran las características mecánicas de la fibra, hasta su destrucción. Los alambres del cable se superponen sobre la funda. Pueden ser de acero o aluminio con un diámetro de 1,5 ... 3,25 mm, pero los más utilizados son el acero, el aluminio revestido (aluminizado) y Aldreevy, de una aleación de aluminio con magnesio, silicio y hierro. La elección del material y el diámetro de los hilos depende tanto del tamaño del cable óptico como de los requisitos operativos de los parámetros físicos y mecánicos del cable. En cables con módulos de plástico, es decir, "en versión de plástico", el cable es de un solo hilo, pero más a menudo de doble hilo. En todos los casos, consiste en una combinación de dos tipos de hilos: hilos de acero aluminizado, que proporcionan la resistencia mecánica del cable, y hilos Aldre, que tienen una alta conductividad eléctrica y resistencia a la temperatura, necesaria para proteger contra rayos y cortocircuitos, cuando se produce una gran corriente en el cable, se desarrolla una alta temperatura y es posible un sobrecalentamiento inaceptable del cable óptico. Entonces, por ejemplo, en una de las variantes de un cable de dos hilos, la capa interna está formada por una combinación de alambres de acero aluminizado de 10x2,0 mm y alambres Aldreev - 5x2,0 mm, y la capa externa es completamente alambres Aldreev de 14x3,25 mm. En otro diseño ocurre lo contrario: la capa interior está formada por hilos Aldreev de 12x3,25 mm, y la capa exterior está formada por hilos Aldreev de 13x3,25 mm y 5x3,25 de acero aluminizado. El diámetro exterior de los cables, tanto monomódulo como multimódulo, es de 12,5...25 mm. Su peso es de 300...1200 kg/km. La sección transversal total de los hilos del cable es de 80...335 mm2. Carga de rotura estimada - 40...125 kN. Cables con módulos metálicos. Los diseños de sus núcleos son significativamente diferentes de los núcleos de los cables con módulos de plástico. El número de módulos metálicos en el cable es menor, a saber: 1, 2, 3, 4. El tubo del módulo es de acero o acero aluminizado (acero inoxidable). Si hay uno o dos módulos en el cable, se ubican en una capa, que se complementa con cinco o cuatro cables de acero aluminizado, respectivamente. Además, uno del mismo alambre en el centro actúa como elemento de apoyo. En el caso de tres o cuatro módulos, se trenzan entre sí y se colocan en el centro del cable. En algunos diseños, los alambres del cable se superponen directamente sobre todo el núcleo de metal (Fig. 6), con una o dos capas, por ejemplo, acero revestido de 5x3,0 mm, luego Aldrey 12x3,0 mm y, finalmente, nuevamente Aldrey 18x3,0. XNUMX mm.
En otros diseños, el núcleo está encerrado en un tubo de alambres Aldreev segmentados, encima del cual siguen una o dos capas de alambres de cable en combinación de acero aluminizado y Aldreev (Fig. 7).
Diámetro del cable - 10...22 mm, peso - 200...1000 kg/km. La sección transversal total de los elementos metálicos es de 70 ... 285 mm2. Carga de rotura estimada - 40...120 kN. Además de los cables en un pararrayos, existen varios tipos de cables ópticos diseñados para líneas aéreas. Estos son cables autoportantes, bajo cuya cubierta hay un elemento de soporte de energía. Puede ser un cable de acero o sintético, una varilla de fibra de vidrio o una torsión de hilos sintéticos de alta resistencia. Estos son los llamados cables trenzados. Se enrollan en un cable de protección contra rayos o en un hilo de fase de una línea de transmisión de energía. Finalmente, los cables unidos al pararrayos, ya sea por cinta común o por bandas frecuentemente espaciadas. Según la información de los últimos años, en la práctica extranjera, de todos los tipos enumerados de cables ópticos aéreos, los más extendidos (hasta el 85%) son cables en un cable de tierra. Autor: D.Charlet, Moscú
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