Конструювання кабелів ADSS: IEC 60794-4-20, TEC 85190 і запитання, які ставлять інженери

Кабелі ADSS (all-dielectric self-supporting — повністю діелектричні самонесучі) — це оптичні кабелі, які підвішують безпосередньо на опорах ліній електропередачі. Вони не містять металу, не потребують несучого троса і самі несуть власну вагу в кожному прольоті. Енергокомпанії та оператори цінують їх за те, що вони використовують наявну трасу ЛЕП, часто можуть монтуватися на лініях під напругою і не потребують заземлення.

Для виробника кабелю ADSS — продукт зовсім іншого роду. Більшість оптичних кабелів захищає кабельна каналізація, ґрунт або несучий трос. Кабель ADSS — це конструктивний елемент, який десятиліттями має витримувати вітер, ожеледь, спеку та електричне поле. На ринку домінують два документи: IEC 60794-4-20 — міжнародна групова специфікація на кабелі ADSS, що прокладаються вздовж ліній електропередачі, і TEC 85190:2022 (Release 3) — вимоги індійського Telecommunication Engineering Centre до кабелів ADSS з оптичними модулями (loose tube).

Ця стаття відповідає на запитання, які ставлять інженери під час конструювання кабелів ADSS і підготовки комерційних пропозицій.

Чим ADSS відрізняється від інших волоконно-оптичних кабелів?

Для кабелю в кабельній каналізації конструкцію значною мірою визначає кількість волокон. Для ADSS вона майже другорядна. Конструкцію визначають:

• довжина прольоту та необхідна стріла провисання або габарит до землі,
• кліматичні навантаження — вітер, ожеледь і діапазон температур,
• електричне поле навколо кабелю на опорі,
• арматура, яка його утримує.

Загальний підхід — характеристики декларує виробник, а підтверджують їх випробування за методами IEC — такий самий, як і для решти серії; його описано в нашому огляді IEC 60794. Змінюється лише те, які властивості мають вирішальне значення.

Висновок 1: силовий елемент розраховують від прольоту, а не від кількості волокон

У більшості конструкцій ADSS навантаження сприймають арамідні нитки. Кількість араміду визначається найбільшим тяжінням, якого зазнає кабель за найнесприятливіших погодних умов, на які розраховано лінію, — зазвичай за поєднання максимального вітру, ожеледі та низької температури — за заданих прольоту і стріли провисання.

Інженери зазвичай оперують трьома рівнями тяжіння: номінальною розривною міцністю кабелю, максимально допустимим тяжінням, якого він може досягати за екстремальних навантажень, і експлуатаційним тяжінням, яке він несе більшу частину строку служби. Замовник задає проліт, стрілу провисання або габарит і кліматичні умови; виробник визначає тяжіння й розраховує силовий елемент.

Це ітераційна задача. Більше араміду робить кабель міцнішим, але водночас товщим і важчим, що збільшує вітрове та ожеледне навантаження, а отже, й тяжіння. Саме через цей замкнений цикл кабелі ADSS зазвичай пропонують сімействами за категоріями прольотів, а не як одну універсальну конструкцію, — і саме тому запит «ADSS 48F» без даних про прольоти та кліматичні умови неможливо відповідально прорахувати.

Висновок 2: волокна мають залишатися ненапруженими, коли кабель розтягується

Під навантаженням подовжується весь кабель. Волокна в оптичних модулях не повинні подовжуватися разом із ним. Надлишкова довжина волокна в модулях задає «вікно» без деформації волокна: до певного відносного подовження кабелю волокна просто переміщуються всередині модулів.

Грамотна конструкція ADSS утримує подовження кабелю за максимально допустимого тяжіння в межах цього вікна — із запасом на довготривалу повзучість араміду та на скорочення за низьких температур. Тому критерії приймання у випробуваннях ADSS зазвичай формулюють через зміну загасання: практично жодної зміни за експлуатаційного навантаження і лише обмежена, оборотна зміна за максимального.

Висновок 3: оболонку вибирають за електричним полем

Кабель ADSS висить в електричному полі фазних проводів. Коли його поверхня волога й забруднена, по оболонці протікають невеликі струми. Поблизу точок кріплення, де поверхня висихає нерівномірно, ці струми можуть концентруватися в сухих зонах і спричиняти дугові розряди, які утворюють трекінг-доріжки та роз'їдають оболонку. З роками це може прорізати оболонку аж до силового елемента.

Захист складається з двох частин:

• Матеріал оболонки. Стандартні поліетиленові оболонки придатні для низької напруженості поля. Там, де поле сильніше, застосовують трекінгостійкі оболонки. Вибір матеріалів у загальнішому плані розглянуто в нашому посібнику з матеріалів ізоляції та оболонок кабелів.
• Місце підвіски. Напруженість поля в місці розташування кабелю залежить від напруги лінії, розташування фаз і того, де саме на опорі підвішено кабель. Перенести кабель у зону з меншою напруженістю поля може бути дешевше, ніж застосувати дорожчу оболонку.

Морська сіль на узбережжі та промислові забруднення посилюють дугові розряди в сухих зонах, тому за однакової напруги лінії в різних регіонах можуть знадобитися різні оболонки.

Висновок 4: арматура і вібрація — частина конструкції

Кабелі ADSS утримуються натяжними (анкерними) та підтримувальними затискачами, зазвичай зі спіральною арматурою. Оскільки кабель легкий, сильно натягнутий і має слабке власне демпфування, еолова вібрація на довгих прольотах може бути значною, тому біля опор часто встановлюють гасники вібрації.

Типова тендерна проблема: арматуру постачає інша сторона, і її підібрано під інший діаметр. Зовнішній діаметр кабелю, твердість оболонки та арматуру потрібно специфікувати разом.

IEC 60794-4-20 і TEC 85190: як вони співвідносяться?

Практичний висновок: конструкція, що відповідає одному документу, не відповідає автоматично іншому. IEC 60794-4-20 дає більше простору для оптимізації, але залишає більше питань для узгодження з кожним замовником. Вимоги TEC зменшують неоднозначність, що полегшує порівняння пропозицій, — але залишають менше простору для відмінностей у конструкції.

Чого зазвичай очікують індійські тендери за TEC 85190

Редакція 3 замінює попередні вимоги TEC до кабелів ADSS уздовж трас ліній електропередачі (редакція 2, випущена у 2017 році під нумерацією GR). Підхід TEC полягає в тому, щоб визначати варіанти кабелю — наприклад, за типом водоблокування осердя та кліматичним навантаженням — і давати покупцеві змогу вибирати з визначених опцій замовлення, а не специфікувати все з нуля.

Готуючи пропозицію, будьте готові підтвердити:

• варіант — водоблокування осердя (гідрофобний заповнювач або сухе) та умови навантаження;
• кількість волокон і будівельну довжину на барабані з визначених опцій;
• тривалий мінімальний строк служби, підтверджений власними розрахунками виробника;
• вимоги до маркування, кольорового кодування та барабанів;
• процедуру схвалення та сертифікації, якої вимагає покупець.

Завжди працюйте з текстом чинної редакції: деталі змінюються від редакції до редакції.

Тендерний чек-лист для кабелів ADSS

1. Довжини прольотів і необхідна стріла провисання або габарит до землі.
2. Кліматичні навантаження: максимальний вітер, ожеледь, діапазон температур.
3. Напруга лінії, геометрія опори та місце підвіски — вони визначають оболонку.
4. Кількість волокон, тип волокна, кількість модулів і кольорове кодування.
5. Водоблокування осердя: гідрофобний заповнювач чи сухе.
6. Арматура: хто її постачає і під який діаметр.
7. Визначальний документ: IEC 60794-4-20, TEC 85190, IEEE 1222 або власна специфікація енергокомпанії.
8. Протоколи типових випробувань — і чи охоплюють вони запропоновану категорію прольотів.

Конструювання ADSS у CablePLM

Бібліотека оптичних стандартів CablePLM містить як IEC 60794-4-20, так і TEC 85190:2022 (Release 3). Кожен із них — це версіонована методика розрахунку: конструкція від волокон і оптичних модулів до силового елемента та оболонки, специфікація матеріалів і технічний паспорт формуються на основі проєкту, причому кожне значення позначено як нормативне або оціночне. Варіанти за категоріями прольотів залишаються пов'язаними з однією базовою конструкцією, тож зміна матеріалів поширюється на всі варіанти.

Доповнення Qualification & Quality відстежує, які категорії прольотів уже охоплені вашими типовими випробуваннями, а AI Tender Agent витягує з тендерної документації прольоти, кліматичні дані та вимоги до оболонки — із зазначенням джерела кожної вимоги.

Виробляєте кабелі ADSS для Індії чи міжнародних тендерів? Замовте демонстрацію, і ми покажемо CablePLM на вашому асортименті.