Проектирование кабелей ADSS: IEC 60794-4-20, TEC 85190 и вопросы, которые задают инженеры

Кабели ADSS (all-dielectric self-supporting — полностью диэлектрические самонесущие) — это оптические кабели, которые подвешивают непосредственно на опорах линий электропередачи. Они не содержат металла, не требуют несущего троса и сами несут собственный вес в каждом пролёте. Энергокомпании и операторы ценят их за то, что они используют существующую трассу ЛЭП, часто могут монтироваться на линиях под напряжением и не требуют заземления.

Для производителя кабеля ADSS — продукт совсем другого рода. Большинство оптических кабелей защищены кабельной канализацией, грунтом или несущим тросом. Кабель ADSS — это конструктивный элемент, который десятилетиями должен выдерживать ветер, гололёд, жару и электрическое поле. На рынке доминируют два документа: IEC 60794-4-20 — международная групповая спецификация на кабели ADSS, прокладываемые вдоль линий электропередачи, и TEC 85190:2022 (Release 3) — требования индийского Telecommunication Engineering Centre к кабелям ADSS с оптическими модулями (loose tube).

В этой статье — ответы на вопросы, которые задают инженеры при проектировании кабелей ADSS и подготовке коммерческих предложений.

Чем ADSS отличается от других волоконно-оптических кабелей?

Для кабеля в кабельной канализации конструкцию во многом определяет число волокон. Для ADSS оно почти второстепенно. Конструкцию определяют:

• длина пролёта и требуемая стрела провеса или габарит до земли,
• климатические нагрузки — ветер, гололёд и диапазон температур,
• электрическое поле вокруг кабеля на опоре,
• арматура, которая его удерживает.

Общий подход — характеристики декларирует производитель, а подтверждают испытания по методам IEC — тот же, что и для остальной серии; он описан в нашем обзоре IEC 60794. Меняется лишь то, какие свойства становятся определяющими.

Вывод 1: силовой элемент рассчитывают от пролёта, а не от числа волокон

В большинстве конструкций ADSS нагрузку воспринимают арамидные нити. Количество арамида определяется наибольшим тяжением, которое кабель испытает в самых неблагоприятных погодных условиях, на которые рассчитана линия, — как правило, при сочетании максимального ветра, гололёда и низкой температуры — при заданных пролёте и стреле провеса.

Инженеры обычно оперируют тремя уровнями нагрузки: номинальной разрывной прочностью кабеля, максимально допустимой растягивающей нагрузкой, которой он может достигать при экстремальных воздействиях, и среднеэксплуатационной нагрузкой, которую он несёт бо́льшую часть срока службы. Заказчик задаёт пролёт, стрелу провеса или габарит и климатические условия; производитель определяет нагрузки и рассчитывает силовой элемент.

Это итерационная задача. Больше арамида делает кабель прочнее, но одновременно толще и тяжелее, что увеличивает ветровую и гололёдную нагрузку, а значит, и тяжение. Именно из-за этой замкнутой зависимости кабели ADSS обычно предлагают семействами по категориям пролётов, а не как одну универсальную конструкцию, — и именно поэтому запрос «ADSS 48F» без данных о пролётах и климатических условиях невозможно ответственно просчитать.

Вывод 2: волокна должны оставаться ненапряжёнными, пока кабель растягивается

Под нагрузкой удлиняется весь кабель. Волокна в оптических модулях не должны удлиняться вместе с ним. Избыточная длина волокна в модулях задаёт «окно» без деформации волокна: до определённого относительного удлинения кабеля волокна просто перемещаются внутри модулей.

Грамотная конструкция ADSS удерживает удлинение кабеля при максимально допустимой растягивающей нагрузке в пределах этого окна — с запасом на долговременную ползучесть арамида и на усадку при низких температурах. Поэтому критерии приёмки при испытаниях ADSS обычно формулируют через изменение затухания: практически никакого изменения при среднеэксплуатационной нагрузке и лишь ограниченное, обратимое изменение при максимальной.

Вывод 3: оболочку выбирают по электрическому полю

Кабель ADSS висит в электрическом поле фазных проводов. Когда его поверхность влажная и загрязнённая, по оболочке протекают небольшие токи. Вблизи точек подвеса, где поверхность высыхает неравномерно, эти токи могут концентрироваться в сухих зонах и вызывать дуговые разряды, которые образуют трекинговые дорожки и разрушают оболочку. За годы это может прожечь оболочку вплоть до силового элемента.

Защита состоит из двух частей:

• Материал оболочки. Стандартные полиэтиленовые оболочки подходят для низкой напряжённости поля. Там, где поле сильнее, применяют трекингостойкие оболочки. Выбор материалов в более общем плане рассмотрен в нашем руководстве по материалам изоляции и оболочек кабелей.
• Место подвеса. Напряжённость поля в месте расположения кабеля зависит от напряжения линии, расположения фаз и от того, где именно на опоре подвешен кабель. Перенести кабель в зону с меньшей напряжённостью поля может оказаться дешевле, чем применить более дорогую оболочку.

Морская соль на побережье и промышленные загрязнения усиливают дуговые разряды в сухих зонах, поэтому при одинаковом напряжении линии в разных регионах могут потребоваться разные оболочки.

Вывод 4: арматура и вибрация — часть конструкции

Кабели ADSS удерживаются натяжными (анкерными) и поддерживающими зажимами, как правило, со спиральной арматурой. Поскольку кабель лёгкий, сильно натянут и обладает слабым собственным демпфированием, эоловая вибрация на длинных пролётах может быть значительной, поэтому у опор часто устанавливают гасители вибрации.

Типичная проблема тендеров: арматуру поставляет другая сторона, и она подобрана под другой диаметр. Наружный диаметр кабеля, твёрдость оболочки и арматуру нужно специфицировать совместно.

IEC 60794-4-20 и TEC 85190: как они соотносятся?

Практический вывод: конструкция, соответствующая одному документу, не соответствует автоматически другому. IEC 60794-4-20 даёт больше простора для оптимизации, но оставляет больше вопросов для согласования с каждым заказчиком. Требования TEC снижают неоднозначность, что облегчает сравнение предложений, — но оставляют меньше возможностей выделиться конструкцией.

Чего обычно ожидают индийские тендеры по TEC 85190

Редакция 3 заменяет прежние требования TEC к кабелям ADSS вдоль трасс линий электропередачи (редакция 2, выпущенная в 2017 году под нумерацией GR). Подход TEC состоит в том, чтобы определять варианты кабеля — например, по типу водоблокировки сердечника и климатической нагрузке — и позволять покупателю выбирать из заданных опций заказа, а не специфицировать всё с нуля.

При подготовке предложения будьте готовы подтвердить:

• вариант — водоблокировка сердечника (гидрофобный заполнитель или сухая) и условия нагрузки;
• число волокон и строительную длину на барабане из заданных опций;
• длительный минимальный срок службы, подтверждённый собственными расчётами производителя;
• требования к маркировке, цветовой кодировке и барабанам;
• процедуру одобрения и сертификации, которую требует покупатель.

Всегда работайте с текстом действующей редакции: детали меняются от редакции к редакции.

Тендерный чек-лист для кабелей ADSS

1. Длины пролётов и требуемая стрела провеса или габарит до земли.
2. Климатические нагрузки: максимальный ветер, гололёд, диапазон температур.
3. Напряжение линии, геометрия опоры и место подвеса — они определяют оболочку.
4. Число волокон, тип волокна, количество модулей и цветовая кодировка.
5. Водоблокировка сердечника: гидрофобный заполнитель или сухая.
6. Арматура: кто её поставляет и под какой диаметр.
7. Определяющий документ: IEC 60794-4-20, TEC 85190, IEEE 1222 или собственная спецификация энергокомпании.
8. Подтверждение типовых испытаний — и охватывают ли они предлагаемую категорию пролётов.

Проектирование ADSS в CablePLM

Библиотека оптических стандартов CablePLM включает как IEC 60794-4-20, так и TEC 85190:2022 (Release 3). Каждый из них — это версионируемая методика расчёта: конструкция от волокон и оптических модулей до силового элемента и оболочки, спецификация материалов и технический паспорт формируются на основе проекта, причём каждое значение помечено как нормативное или оценочное. Варианты по категориям пролётов остаются связанными с одной базовой конструкцией, поэтому изменение материалов распространяется на все варианты.

Дополнение Qualification & Quality отслеживает, какие категории пролётов уже охвачены вашими типовыми испытаниями, а AI Tender Agent извлекает из тендерной документации пролёты, климатические данные и требования к оболочке — с указанием источника каждого требования.

Производите кабели ADSS для Индии или международных тендеров? Запишитесь на демонстрацию, и мы покажем CablePLM на вашем ассортименте.