Проект строительства внутризоновой ВОЛП на участке п.Маслянино – г.Черепаново

7. ЗАЩИТА  ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ ОТ ВЛИЯНИЯ ЛИНИЙ  ВЫСОГО НАПРЯЖЕНИЯ И АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

 
 

1. Общие положения

 

    Применяемые в настоящее время подземные  волоконно-оптические кабели могут быть поделены на две группы:

1. Полностью неметаллические ВОК;
2. ВОК с металлическими элементами:

    - с металлическими оболочками и металлическими жилами (кабели 
первого типа);

    - с металлическими оболочками без металлических жил (кабели второго 
типа).

    Полностью неметаллические ВОК не подвержены электромагнитному влиянию высоковольтных линий и не требуют защиты от грозовых разрядов, так как вероятность удара молнии непосредственно в кабель, в результате которого могут произойти термические и механические разрушения, ничтожно мала.

    Волоконно-оптические кабели с металлическими жилами на магистральных ВОЛС не применяются, защита таких кабелей достаточно четко регламентирована действующими правилами и руководствами и в настоящем методическом руководстве не рассматривается.

    Наиболее  широкое применение на магистральных  ВОЛС получили волоконно-оптические кабели без металлических жил, но с металлическими элементами конструкции (оболочка, броня). Металлические покровы заземляются на вводах в регенерационные пункты.

    Необходимость защиты таких кабелей от ударов молнии и, в особенности, от магнитного и гальванического влияния линий электропередачи зачастую недооценивается, проектирование и осуществление защитных мероприятий вызывают затруднения ввиду отсутствия у многих проектных и строительных организаций методической литературы по вопросам защиты кабелей этого типа.

 

7.2.  Защита ВОК второго типа от  ударов молнии

 

       7.2.1. Общие положения 

         При проектировании защиты ВОК  от ударов молнии учитываются  следующие факторы:

• соотношение допустимого и расчетного вероятного числа опасных ударов  молнии (допустимой и вероятной плотности повреждения кабеля) на 100 км трассы за год;
• интенсивность грозовой деятельности;
• удельное сопротивление грунта и его геологическое строение;
• молниестойкость кабеля.

       Опасным ударом молнии называется такой удар, при котором возникает повреждение ОК с перерывом связи.

       Допустимое  число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год (допустимая плотность повреждений) составляет:

0,1 – в горных  районах и районах со скальным  грунтом (при удельном сопротивлении  грунта свыше 500 Ом·м), а также в районах вечной мерзлоты;0,2 – в остальных районах.

       Молниестойкость кабеля определяется допустимым током  молнии в металлической оболочке, при котором не возникает повреждений  с перерывом связи.

       Интенсивность грозовой деятельности характеризуется удельной плотностью ударов молнии в землю, q, (ожидаемым числом ударов молнии в 1 км² поверхности земли за год). Трасса проходит по району, где удельная плотность ударов молнии в землю q = 4,

       Удельное  сопротивление грунта определяется с помощью измерений либо по составу грунта.

       При неоднородном грунте необходимо учитывать  модуль геоэлектрического разреза (отношение удельного сопротивления  нижнего слоя грунта к удельному  сопротивлению верхнего слоя μ = Р₂ / Р₁). При μ > 1 вероятность плотности повреждения кабеля растет.[25]

    Молниестойкость кабеля определяется допустимым током  молнии в металлической оболочке, при котором не возникает повреждений  с перерывом связи.

    Средний ток молнии характеризуется следующими данными: величина при грозовом разряде в землю 30 кА, форма импульса 5/65 мкс. Кабели подразделяются на 4 категории по молниестойкости, таблица 7.1.

Таблица 7.1

Категория кабеля по молниестойкости	Допустимый  ток молнии в металлической оболочке кабеля, кА
I	105 и выше
II	От 80 до 105
III	От 55 до 80
IV	Менее 55

 

    Кабели  IV категории по молниестойкости на магистральной сети связи не применяются. 

7.2.2    Определение вероятного числа  повреждений кабеля

от ударов молнии

 

   Вероятное число повреждений кабеля (число опасных ударов молнии в кабель) на 100 км трассы в год, проложенного в открытой местности или сплошном лесу (при ширине просеки не более 6м):

                    , где                                                                  (7.1)                                                                             

      n₀ - вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы за год (вероятная плотность повреждений), сравниваемое с допустимым;

q - удельная плотность ударов молнии в землю,

определяемая из данных среднегодовой продолжительности гроз .

         n₁ -вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы за год (вероятная плотность повреждений).

При заказе ОК по импорту необходимо потребовать  от поставщика данные о максимально допустимом токе молнии, выдерживаемом поставляемым кабелем без повреждения, и электрической прочности изоляции между металлическими покровами и землей.

       В случае приближения трассы кабеля к  лесу (при прохождении по опушке леса, в просеке шириной более 6 м) необходимо учитывать увеличение вероятной плотности опасных ударов молнии по сравнению с определенной без учета леса.

       Оптимальное с точки зрения грозозащиты кабеля расстояние между лесом и кабелем (L_опт) в зависимости от средней высоты деревьев (h) на краю леса определяется из следующих соотношений:

            h = 10 м         L_опт ≈ 1,5h

            h = 20 м         L_опт ≈ 1,25h

            h = 30 м         L_опт ≈ h

       При расположении трассы кабеля в просеке  шириной не более 6 м лес во внимание не принимается, расчет вероятной плотности  повреждений производится, как для открытой местности.

3.  Защитные  мероприятия

 

       Защита  ВОК второго типа от ударов молнии может быть осуществлена следующими способами:

• путем прокладки ОК повышенной молниестойкости;
• с помощью проложенных в земле параллельно ВОК защитных проводов.

       Защитное  действие проложенных в земле  проводов оценивается коэффициентом  защитного действия S_пр, показывающим отношение вероятного числа повреждений ВОК при наличии защитного провода к вероятному числу повреждений при его отсутствии.

       Если  ВОК проложен по открытой местности, а по условиям расчета выбран один защитный провод, последний прокладывается над кабелем.

    Если  по условиям расчета выбраны два  защитных провода, последние прокладываются симметрично над кабелем с расстоянием между проводами от 0,4 до 4 м. Если ВОК проложен вдоль леса, а между ВОК и лесом по условиям расчета необходимо проложить защитный провод, последний прокладывается на расстоянии 1 м от кабеля при удельном сопротивлении грунта менее 1000 Ом.м и 2 м от кабеля при удельном сопротивлении грунта более 1000 Ом.м.

    Так же прокладывается защитный провод при  прокладке кабеля вдоль ВЛС, ЛЭП, аллеи деревьев.

       Защитные  провода прокладываются на глубине 0,4 м от поверхности земли. В грунтах  V группы и выше защитные провода прокладываются на глубине равной половине глубины прокладки кабеля.

       Защитные  провода с бронепокровом ОК не соединяются.

        Защитный провод должен заканчиваться на расстоянии не менее 25 м от регенерационного пункта (НРП, ОРП), продление защитного провода  на соседний регенерационный участок мимо НРП недопустимо (рисунок 7.1).

                     

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 7.1 - Способ укладки отводов защитных тросов:

1– защитный  трос;    2 – кабель;     3 – отвод «луч»;    d=25 м;

L = 15 м при   ρ≤100 Ом∙м;     L=50 м при ρ=100...500 Ом∙м   и

L=75 м при ρ≥500 Ом∙м;     R=3 м. 

       Специальные заземления по длине защитного провода  не делаются.

       На  каждом участке защитные провода  плавно (с радиусом не менее 3 м) отводятся в сторону от ВОК под прямым углом на расстояние, равное 15 м. На концах провода оборудуются заземлители с сопротивлением зависящим от удельного сопротивления грунта.

    Диаметр защитного провода должен быть не менее 4 мм для биметаллического провода и не менее 9,4 мм для стального оцинкованного провода(соответствует проводу ПС-70).

    При сближении трассы ВОК с одиночными деревьями, опорами ВЛС и ЛЭП при пересечении, с другими возвышенными предметами высотой более б м защита осуществляется с помощью прокладки защитной шины из провода ПС-70 (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Перехват токов молний, попавших в опору ВЛ, с помощью защитной шины (провода, троса), проложенной в земле между кабелем и опорой.  

       Мероприятия по защите ВОК от ударов молнии должны сочетаться с мероприятиями по защите от токов короткого замыкания, если имеют место сближения и пересечения с ЛЭП напряжением 110 кВ и выше.[25]

       7.3   Защита ВОК второго типа от  влияния линий электропередачи (ЛЭП)

1.  Общие  положения

 

       При коротком замыкании на ЛЭП, имеющих  сближение и пересечение с  ВОК, на металлической оболочке индуктируются продольные ЭДС, которые могут привести к перерыву связи в случае пробоя внешней полиэтиленовой оболочки. Пробой может сопровождаться повреждением или недопустимым изменением свойств оптического волокна. Волоконные оптические кабели подвержены магнитному и гальваническому влиянию ЛЭП с заземленной нейтралью при коротком замыкании провода на землю.

2. Допустимые  величины индуктируемых ЭДС

 

       Максимальная  допустимая величина индуктируемой  ЭДС определяется наименьшим по величине испытательным напряжением для изоляции металлических оболочек по отношению к земле, установленным техническими условиями на кабели (с применением мероприятий по технике безопасности).

       В соответствии с ТУ – 16.К71 – 79 – 90 испытательное  напряжение между металлической оболочкой и землей равно 10 кВ по переменному току и 20 кВ – по постоянному.

    Индуктируемая ЭДС нормируется на длине гальванически  неразделенного участка металлического покрова кабеля, т.е. участка, на длине которого металлический покров не прерывается и не содержит каких-либо элементов, препятствующих прохождению электрического тока вдоль металлического покрова. 

7.3.3  Защита кабеля от гальванического  влияния при пересечении с  ЛЭП 

       В таблице 7.2 приведены допустимые расстояния между кабелем и ближайшим  электродом заземляющего устройства опоры ЛЭП напряжением 110 кВ и выше при условии, что крепление проводов ЛЭП на опорах, ограничивающих пролёт пересечения, осуществляется с помощью глухих зажимов.                                                                                                 

 Таблица 7.2 - Допустимые расстояния между  кабелем и ближайшим электродом  заземляющего устройства опоры  ЛЭП напряжением 110 кВ и выше