ГРОЗОЗАЩИТНЫЙ ТРОС С ОПТИЧЕСКИМ КАБЕЛЕМ СВЯЗИ Российский патент 2012 года по МПК H01B11/22 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям грозозащитных тросов, изготавливаемых свивкой стальных проволок с встроенным оптическим кабелем, и может быть использовано для подвески на воздушных линиях электропередач (ВЛ) для защиты ВЛ от прямых ударов молнии и для оптической связи по кабелям, встроенным в грозозащитный трос.

Известен грозозащитный трос с оптическими волокнами, содержащий оптические волокна в диэлектрических трубках, центральный силовой элемент, диэлектрическую оболочку, металлическую оболочку, броню, отличающийся тем, что внешняя поверхность металлической оболочки выполнена продольно гофрированной, а броня выполнена из повива круглых проволок, в котором соседние проволоки имеют разные механическую прочность и проводимость (см. описание изобретения к патенту РФ №2114474, МПК H01B 11/22, опубликовано 27.06.1998).

Недостатками известного провода с оптическими волокнами являются:

- конструктивная и технологическая сложность изготовления узла в грозотросе с оптическими волокнами;

- сложность конструкции по размещению оптических волокон не позволит получать стандартные типы размеров грозозащитных тросов - диаметры и длины, соответствующие стандартным расстояниям между опорами (ВЛ);

- данная конструкция требует дополнительного количества нестандартных элементов и соединительных узлов, что скажется на надежности всей конструкции в целом;

- предлагаемая конструкция брони не позволит выполнить одно из основных назначений грозозащитного троса с оптическими волокнами - длительной защиты ВЛ от прямых ударов молнии из-за теплового разрушения элементов брони с уменьшенной механической прочностью;

- развитая гофрированная поверхность центрального силового элемента выполнена из металла (теплопроводного материала) способствует интенсификации передачи тепла, возникающего при ударе молнии и воздействии токов короткого замыкания, к оптическим волокнам, разрушению диэлектрических оболочек оптических волокон и потере работоспособности оптической линии связи.

Известен 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, отличающийся тем, что диаметр металлических элементов больше, чем диаметр оптических модулей (см. описание полезной модели к патенту РФ №16794, МПК G02B 6/44, опубликовано 10.02.2001).

Недостатками известного провода являются:

- увеличение диаметра металлических проволок в верхнем повиве не является определяющим фактором в эксплуатационной стойкости грозозащитного троса с встроенным оптическим кабелем связи;

- данная конструкция не работоспособна из-за низкой стойкости к прямому удару молнии и воздействию ветровых вибраций;

- применение в конструкции ОКГТ проволок с большим диаметром увеличивает суммарный диаметр изделия, что неизбежно скажется на увеличении суммарной ветровой нагрузки на изделия и опоры ВЛ или, при тех же диаметрах, существенно увеличивает величину пор в поперечном сечении изделия, что снижает теплоотвод от подверженных воздействию удара молнии проволок внешнего повива к остальным проволокам, перегреву и разрушению проволок внешнего повива при каждом ударе молнии, что, при малом числе силовых элементов в конструкции, может привезти к потере устойчивости всем изделием, обрыву грозозащитного троса и оптического кабеля на ВЛ;

- рыхлая структура конструкции и малая механическая связь внешнего слоя проволок увеличенного диаметра с внутренними слоями может привести к возникновению колебаний отдельных элементов конструкции с собственной частотой и механическому их разрушению от воздействия ветровых колебаний.

Известен грозозащитный трос, содержащий центральный стальной сердечник и скрученные вокруг него два повива из стальных проволок, слоя деблокирующего материала, полимерную оболочку из композиции сшитого полиэтилена, оптическое волокно, гидрофобный заполнитель и полимерную трубку (см. описание полезной модели к патенту РФ №45046, МПК H01B 7/10, опубликовано 10.04.2005).

Недостатком известного изобретения является:

- покрытие стальных проволок полимерной оболочкой не способствует защите от прямых ударов молнии и приводит к потере основного назначения троса.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение стойкости грозозащитного троса с оптическим кабелем связи к удару молнии, при одновременном сохранении работоспособности оптического кабеля в течение длительного срока эксплуатации в составе ВЛ и выполнении всех технических требований, влияющих на надежность воздушных линий электропередачи.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем - предлагается использовать грозозащитный трос с оптическим кабелем связи, содержащий центральную трубку с оптическими волокнами, выполненную из теплозащитного и высокопрочного композитного материала диаметром d₁,

первый повив семи проволок с диаметром d₂, второй повив с чередованием семи стальных проволок с диаметром d₃ и семи стальных проволок с диаметром d₄ и третий повив четырнадцати стальных проволок с диаметром d₅, при этом первый, второй и третий повивы выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок первого, второго и третьего повивов, наружные поверхности проволок третьего повива пластически деформированы, степень обжатия площади сечения троса 2-4%, увеличена площадь контакта между проволоками третьего повива, а также между проволоками второго и первого повивов и трос в целом уплотнен.

Это позволяет, используя новую конструкцию для грозотроса с оптическим кабелем связи, новый способ его изготовления, существенно увеличить стойкость грозозащитного троса с оптическим кабелем связи к удару молнии при сохранении работоспособности оптического кабеля связи в течение длительного срока эксплуатации в составе ВЛ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено поперечное сечение грозозащитного троса.

Грозозащитный трос содержит сердечник в виде центральной трубки 1 диаметром d₁, выполненной из теплозащитного и высокопрочного композитного материала, гидрофобный заполнитель 2, оптическое волокно 3, первый повив семи стальных проволок 4 с диаметром d₂, второй повив с чередованием семи стальных проволок 5 с диаметром d₃ и семи стальных проволок 6 с диаметром d₄ и третий повив четырнадцати стальных проволок 7 с диаметром d₅. При этом первый, второй и третий повивы выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении с линейным касанием проволок первого, второго и третьего повивов. Пластическая деформация третьего повива по наружным поверхностям проволок увеличивает площадь контакта между проволоками 7 третьего повива, а также между проволоками 6, 5 и 4 и уплотняет трос в целом.

Технология изготовления грозозащитного троса сводится к следующему.

Свивку проволок 4-7 троса осуществляют за одну технологическую операцию на традиционном оборудовании, используемом при производстве канатов и тросов. При этом шаг свивки для всех слоев проволок 4-7 сохраняется постоянным, допуская при этом различные углы свивки для каждого слоя проволок, при соответствующем подборе диаметров проволок по слоям, что позволяет исключить возможность перекрещивания проволок по отдельным слоям и обеспечить им линейное касание при свивке.

Вторая технологическая операция - это пластическая деформация изделия, которую выполняют одновременно со свивкой троса. При этом выполняют пластическое обжатие внешних проволок 7 со степенью обжатия по площади сечения троса в диапазоне 2÷4%, в результате чего, наружные поверхности проволок 7 третьего повива получаются пластически деформированными. Площадь контакта между проволоками 7 третьего повива получена увеличенной, как и между проволоками 6, 5 второго повива и проволоками 4 первого повива, что приводит к уплотнению троса.

Заявляемое изобретение позволяет повысить стойкость грозозащитного троса с оптическим кабелем связи к удару молнии, без снижения натяжения троса и обрыва проволок при разряде, при одновременном сохранении работоспособности оптического кабеля в течение длительного срока эксплуатации в составе ВЛ и соблюдении всех технических требований, влияющих на надежность воздушных линий электропередачи.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям грозозащитных тросов, изготавливаемых свивкой стальных проволок с встроенным оптическим кабелем, и может быть использовано для подвески на воздушных линиях электропередач для защиты от прямых ударов молнии и для оптической связи по кабелям, встроенным в грозозащитный трос. Трос с оптическим кабелем связи содержит центральную трубку с оптическими волокнами, гидрофобным заполнителем, выполненную из теплозащитного и высокопрочного композитного материала (углепластика) диаметром d₁, первый повив семи проволок с диаметром d₂, второй повив с чередованием семи стальных проволок с диаметром d₃ и семи стальных проволок с диаметром d₄ и третий повив четырнадцати стальных проволок с диаметром d₅, при этом первый, второй и третий повивы выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок первого, второго и третьего повивов, пластически деформированы, степень обжатия по площади сечения троса 2-4%, увеличена площадь контакта между проволоками третьего повива, а также между проволоками второго и первого повивов и трос в целом уплотнен. Изобретение увеличивает стойкость троса к удару молнии, вибрации, галопированию, к воздействию токов короткого замыкания, разрывного усилия после испытаний на токи короткого замыкания, при сохранении работоспособности оптического кабеля связи в течение длительного срока эксплуатации в составе ВЛ. 1 ил.

Грозозащитный трос с оптическим кабелем связи, содержащий центральную трубку с оптическими волокнами, гидрофобным заполнителем, при этом трубка выполнена из теплозащитного и высокопрочного композитного материала диаметром d₁, первый повив из семи проволок с диаметром d₂, второй повив с чередованием семи стальных проволок с диаметром d₃ и семи стальных проволок с диаметром d₄ и третий повив - из четырнадцати стальных проволок с диаметром d₅, при этом первый, второй и третий повивы выполнены с одинаковым шагом свивки в одном направлении и с линейным касанием проволок первого, второго и третьего повивов, при этом выполняют пластическое обжатие внешних проволок только третьего повива с диаметром d₅, со степенью обжатия по площади сечения троса 2-4%, в результате чего все повивы получаются пластически деформированными, увеличена площадь контакта между проволоками третьего повива, а также между проволоками второго и первого повивов и трос в целом уплотнен.