Was ist ein ADSS-Glasfaserkabel und welche Funktion hat es?

ADSS-Glasfaserkabel unterscheiden sich in ihrer Struktur von Freileitungsseilen. Ihre Zugfestigkeit wird von einem Aramidfaserseil getragen. Der Elastizitätsmodul von Aramidfaserseilen ist mehr als halb so hoch wie der von Stahl, und ihr Wärmeausdehnungskoeffizient ist deutlich geringer. Dadurch reagiert das ADSS-Glasfaserkabel empfindlicher auf Änderungen der äußeren Belastung. Unter Vereisungsbedingungen kann die Dehnung des ADSS-Glasfaserkabels bis zu 0,6 % betragen, während die von Freileitungsseilen nur 0,1 % beträgt. Das Durchhängen ist relativ unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen und bleibt bei Temperaturschwankungen im Wesentlichen unverändert. Bei starkem Wind ist der Windablenkwinkel sehr groß und erreicht bei einer Windgeschwindigkeit von 30 m/s 80°, während der Windablenkwinkel von Freileitungsseilen nur etwa halb so groß ist wie der des Glasfaserkabels.

Es besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterbedingungen (starke Winde, Vereisung usw.).

Der Außenmantel von ADSS-Glasfaserkabeln besteht aus AT- oder PE-Material. Bei Betrieb in starken elektrischen Feldern ist er anfällig für elektrolytische Korrosion. Weitere Informationen finden Sie unter: Netz für Energieübertragungs- und -verteilungsanlagen.

ADSS-Glasfaserkabel sind Windschwingungen ausgesetzt. Gleichmäßige, stabile Seitenwinde, die auf das Glasfaserkabel treffen, können Windschwingungen verursachen, die zu Materialermüdung an den Aufhängepunkten führen.

ADSS-Lichtwellenleiterkabel besitzen eine gewisse Druckfestigkeit und können der erheblichen Haltekraft von Zugklemmen standhalten.

Repräsentative Strukturen von ADSS-Glasfaserkabeln
I. Repräsentative Strukturen

Derzeit sind sowohl im Inland als auch international zwei Haupttypen von ADSS-Glasfaserkabeln weit verbreitet.

1. Zentralrohrstruktur:

Die optische Faser wird mit einer gewissen Überlänge in ein mit wasserabweisendem Fett gefülltes PBT-Rohr (oder ein Rohr aus einem anderen geeigneten Material) eingelegt. Entsprechend der erforderlichen Zugfestigkeit wird sie mit einem geeigneten Spinnvlies umwickelt, und anschließend wird ein PE-Mantel (≤ 12 kV elektrische Feldstärke) oder ein AT-Mantel (≤ 20 kV elektrische Feldstärke) extrudiert.

Die zentrale Rohrstruktur lässt sich mit einem kleinen Durchmesser leicht realisieren, was zu geringerer Vereisung und Windlast führt; sie ist außerdem relativ leicht, allerdings ist die überschüssige Faserlänge begrenzt.

2. Strandstruktur:

Die losen Glasfaseradern werden mit einer bestimmten Steigung auf ein zentrales Verstärkungselement (üblicherweise Faserverbundwerkstoff) gewickelt. Anschließend wird ein Innenmantel extrudiert (dieser Schritt kann bei geringer Zugspannung und kurzen Spannweiten entfallen). Danach wird ein geeignetes Spinnvlies entsprechend der erforderlichen Zugfestigkeit um die innere Ader gewickelt und abschließend ein PE- oder AT-Mantel extrudiert. Der Kabelkern kann mit Fett gefüllt werden. Bei großen Spannweiten mit erheblichem Durchhang neigt der Kabelkern jedoch aufgrund des geringen Widerstands des Fetts zum „Verrutschen“, wodurch sich die Steigung der losen Adern leicht verändern kann. Dies lässt sich durch geeignete Methoden zur Befestigung der losen Adern am zentralen Verstärkungselement und eines trockenen Kerns beheben, stellt aber gewisse technologische Herausforderungen dar.

Die Litzenkonstruktion ermöglicht problemlos eine sichere Faserüberschusslänge, obwohl Durchmesser und Gewicht relativ groß sind, was sie für Anwendungen mit mittleren bis großen Spannweiten vorteilhaft macht.

Wichtigste technische Parameter des ADSS-Glasfaserkabels
ADSS-Glasfaserkabel werden in großer Spannweite mit zwei Aufhängungen (typischerweise Hunderte von Metern, sogar über einen Kilometer) oberirdisch verlegt und unterscheiden sich damit grundlegend vom herkömmlichen Konzept der Freileitungsverlegung (die in den Normen für Post- und Telekommunikationsleitungen festgelegten Aufhängepunkte für Glasfaserkabel sehen durchschnittlich einen Aufhängepunkt alle 0,4 Meter vor). Daher entsprechen die Hauptparameter von ADSS-Glasfaserkabeln den Vorschriften für Freileitungen.

1. Maximal zulässige Spannung (MAT/MOTS)

Dies bezieht sich auf die Spannung, die das Glasfaserkabel unter der theoretisch berechneten Gesamtlast bei den vorgesehenen meteorologischen Bedingungen erfährt. Unter dieser Spannung sollte die Faserdehnung ≤ 0,05 % (gestreckt) bzw. ≤ 0,1 % (im Zentralrohr) betragen, ohne zusätzliche Dämpfung. Vereinfacht ausgedrückt: Die überschüssige Faserlänge wird bei diesem Kontrollwert vollständig abgebaut. Basierend auf diesem Parameter, den meteorologischen Bedingungen und dem kontrollierten Durchhang lässt sich die zulässige Spannweite des Glasfaserkabels unter diesen Bedingungen berechnen. Daher ist die MAT eine wichtige Grundlage für die Berechnung von Durchhang, Spannung und Spannweite und liefert wichtige Hinweise zur Charakterisierung der Spannungs-Dehnungs-Eigenschaften von ADSS-Glasfaserkabeln.

2. Bemessungszugfestigkeit (UTS/RTS)

Auch bekannt als Zugfestigkeit oder Bruchkraft, bezeichnet dies den berechneten Wert der Summe der Festigkeiten des tragenden Querschnitts (hauptsächlich unter Berücksichtigung der GlasfaserkabelDie tatsächliche Bruchkraft sollte mindestens 95 % des berechneten Wertes betragen (der Bruch einer beliebigen Komponente im Glasfaserkabel gilt als Kabelbruch). Dieser Parameter ist nicht optional; viele Kontrollwerte hängen davon ab (z. B. Mastfestigkeit, Zugbeschläge, Schwingungsdämpfungsmaßnahmen usw.). Für Fachleute im Bereich Glasfaserkabel gilt: Wenn das Verhältnis RTS/MAT (entspricht dem Sicherheitsfaktor K von Freileitungen) ungeeignet ist, selbst wenn viele andere Faktoren berücksichtigt werden, … Glasfaserkabel Bei Verwendung dieser Methode ist der verfügbare Faserdehnungsbereich sehr gering, was zu einem ungünstigen Verhältnis von Wirtschaftlichkeit zu technischer Leistung führt. Daher empfiehlt der Autor Fachleuten aus der Industrie, diesem Parameter besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Typischerweise entspricht MAT etwa 40 % von RTS.

3. Jährliche Durchschnittsbelastung (EDS)

Die sogenannte tägliche Durchschnittsspannung (ADSS) beschreibt die Zugkraft im Glasfaserkabel unter theoretisch berechneten Lasten bei Windstille, Eisfreiheit und durchschnittlicher Jahrestemperatur. Sie kann als durchschnittliche Zugkraft (Spannung) des Glasfaserkabels im Langzeitbetrieb betrachtet werden. Die EDS beträgt typischerweise (16–25) % der RTS. Unter dieser Spannung sollte die Glasfaser keine Dehnung und keine zusätzliche Dämpfung aufweisen, was auf eine hohe Stabilität hinweist. Die EDS ist zudem ein Parameter für die Ermüdungsalterung des Glasfaserkabels und bestimmt dessen Schwingungsdämpfung.

4. Maximale Betriebsspannung (UES)

Diese auch als spezielle Betriebsspannung (UES) bezeichnete Spannung gibt die maximale Spannung an, der das Glasfaserkabel während seiner Nutzungsdauer standhalten kann und die unter Umständen die Auslegungslast überschreitet. Das bedeutet, dass das Kabel kurzzeitig überlastet werden darf und die Glasfaser die Dehnung innerhalb eines begrenzten zulässigen Bereichs aushält. Typischerweise sollte die UES > 60 % der RTS betragen. Unter dieser Spannung tritt bei einer Faserdehnung von

III. Armaturen und Glasfaserkabel

Unter Fittings versteht man die Hardware, die zur Installation von Glasfaserkabeln verwendet wird.

1. Spannklemme

Obwohl sie als „Klemme“ bezeichnet wird, ist eine spiralförmig vorverdrillte Drahtklemme vorzuziehen (außer bei Anwendungen mit geringer Spannung und kurzen Spannweiten). Sie wird auch als „Anschlussklemme“ oder „Festanschlussklemme“ bezeichnet. Die Konfiguration richtet sich nach dem Außendurchmesser und der RTS (Remote Tensid) des Glasfaserkabels und erfordert in der Regel eine Klemmkraft von ≥ 95 % der RTS. Gegebenenfalls sollte ein Anpassungstest mit dem Glasfaserkabel durchgeführt werden.

2. Aufhängungsklemme

Eine spiralförmig vorverdrillte Drahtverbindung ist ebenfalls vorzuziehen (außer bei Anwendungen mit geringer Spannung und kurzen Spannweiten). Diese wird auch als „Mittelbereichs-“ oder „Aufhängungs-Endstück“ bezeichnet. Im Allgemeinen ist eine Haltekraft von mindestens (10–20) % RTS erforderlich.

3. Schwingungsdämpfer

ADSS-Glasfaserkabel verwenden häufig Spiraldämpfer (SVD). Bei einem EDS-Wert ≤ 16 % RTS ist keine Schwingungsdämpfung erforderlich. Bei einem EDS-Wert zwischen 16 % und 25 % RTS sind Schwingungsdämpfungsmaßnahmen notwendig. Wird das Glasfaserkabel in einem vibrationsreichen Umfeld verlegt, sollte die geeignete Schwingungsdämpfungsmethode gegebenenfalls durch Tests ermittelt werden.

Anwendung von ADSS-Glasfaserkabeln in Energiekommunikationsnetzen

Zusammenfassung: Die Entwicklung und Konstruktion von ADSS-Glasfaserkabeln stellt ein umfassendes Systementwicklungsprojekt dar. Dieser Artikel behandelt die strukturellen Eigenschaften, die Lebensdauer, die Kriterien für die Auswahl der Aufhängepunkte, die Kabeltrommelkonfiguration und die Interpretation von Durchhangspannungstabellen für ADSS-Glasfaserkabel und bietet so ein tieferes Verständnis ihrer Anwendung in spezifischen Umgebungen.

Einführung

In den letzten Jahren basierte der Aufbau von Kommunikationsnetzen in der Stromversorgung hauptsächlich auf ADSS-Glasfaserkabeln. ADSS-Glasfaserkabel (All Dielectric Self-Supporting Optical Cable) verwenden ein spezielles Erdungssystem. Die Mindestspannweite beträgt in der Regel mindestens 7 m. Bei der Festlegung der Kabeltrommelkonfiguration sollte die Spannweite möglichst gering gehalten werden, um die Anzahl der benötigten Glasfaserkabeltypen zu reduzieren. Dadurch verringert sich der Bedarf an Ersatzteilen (wie z. B. verschiedenen Aufhängungselementen), was die Installation vereinfacht.

6. Grundlegende Anforderungen an den Aufbau von ADSS-Glasfaserkabeln

(1) Die Verlegung von ADSS-Glasfaserkabeln erfolgt üblicherweise auf unter Spannung stehenden Freileitungsmasten. Während der Arbeiten müssen isolierte Endlosseile, isolierte Sicherheitsgurte und isolierte Werkzeuge verwendet werden. Die Windstärke darf Stärke 5 nicht überschreiten. Zu Leitungen mit unterschiedlichen Spannungen muss ein Sicherheitsabstand eingehalten werden: mehr als 1,0 m bei 35 kV, mehr als 1,5 m bei 110 kV und mehr als 3,0 m bei 220 kV.

(2) Weil die Faserkern ist extrem spröde, Zug- und Seitendruck während der Bauarbeiten sollten nicht übermäßig sein.

(3) Während der Verlegung darf das Glasfaserkabel nicht mit dem Boden, Gebäuden, Türmen, Kabeltrommelkanten oder anderen Gegenständen in Berührung kommen oder kollidieren.

(4) Der Biegeradius des Glasfaserkabels ist begrenzt. Im Allgemeinen beträgt der Biegeradius im Betrieb ≥ D, wobei D der Durchmesser des Glasfaserkabels ist. Bei der Verlegung beträgt der Biegeradius ≥ 30 mm.

(5) Das Verdrehen des Glasfaserkabels führt zu dessen Beschädigung; ein Längsverdrehen ist strengstens verboten.

(6) Die Faserkern Das Glasfaserkabel ist bruchgefährdet, wenn es feucht wird oder von Wasser durchdrungen wird; die Enden des Glasfaserkabels müssen während der Verlegung mit wasserdichtem Klebeband abgedichtet werden.

(7) Der Außendurchmesser des Glasfaserkabels muss auf die vorgesehene Spannweite abgestimmt sein; die Kabeltrommel darf während der Montage nicht willkürlich verstellt werden. Auch die Formstücke müssen auf den Außendurchmesser des Glasfaserkabels abgestimmt sein und dürfen nicht falsch verwendet werden.

(8) Nach Fertigstellung jeder Glasfaserspule wird üblicherweise eine ausreichende Kabellänge für die Aufhängung und das Spleißen an den Masten sowie für die Installation von Glasfaserverteilerrahmen in Umspannwerken reserviert.

7. Informationen zu Durchhangspannungsmessern: Durchhangspannungsmesser liefern wichtige Daten zur aerodynamischen Leistung von ADSS-Glasfaserkabeln. Ein umfassendes Verständnis und die korrekte Anwendung dieser Daten sind entscheidend für die Verbesserung der Projektqualität. Hersteller bieten üblicherweise drei Arten von Durchhangspannungsmessern unter konstanten Bedingungen an: konstanter Installationsdurchhang (ein fester Prozentsatz der Spannweite), konstante Installationsspannung und konstante Lastspannung. Diese drei Arten von Spannungsmessern beschreiben das Durchhangspannungsverhalten von ADSS-Glasfaserkabeln aus unterschiedlichen Perspektiven. Die vorliegende Tabelle veranschaulicht lediglich die Durchhang- und Spannungscharakteristika von ADSS-Glasfaserkabeln unter bestimmten Betriebsbedingungen. Sie weicht von realen Anwendungen ab und ist daher mit Vorsicht zu genießen. Die Spannweite in der Tabelle ist die tatsächliche Spannweite, genauer gesagt die Spannweite eines isolierten Abschnitts, d. h. die Spannweite mit nur einem Spannungsabschnitt. In der Praxis sollte zunächst die repräsentative Spannweite für diesen Spannungsabschnitt ermittelt werden. Anschließend sind die entsprechenden Durchhang- und Spannungsdaten für den Abschnitt mit gleichem oder ähnlichem Wert in der Tabelle zu finden. Beachten Sie, dass der Durchhang in diesem Fall in der Regel ein zusammengesetzter Durchhang ist. Der horizontale und vertikale Durchhang werden anhand des Windablenkwinkels ermittelt. Basierend auf den theoretischen Werten für den repräsentativen Durchhang, die repräsentative Zugkraft und die repräsentative Spannweite werden die tatsächlichen Daten berechnet. Unter kontrollierten Bedingungen hängt die Windlastkontrolle von den mechanischen Eigenschaften des ADSS-Glasfaserkabels ab. Sie tritt typischerweise bei großen Spannweiten (über 600 m) und Windgeschwindigkeiten über 30 m/s auf. Das ADSS-Glasfaserkabel ist leichter als der Leiter und sein Windablenkwinkel ist größer als der des Leiters, wodurch es anfälliger für Dehnung ist. Dies könnte bei starkem Wind potenziell zu einer Kollision des ADSS-Glasfaserkabels mit dem Leiter führen. Obwohl die Berechnungen komplex sind, wird bei kleinen Spannweiten, z. B. bei einer repräsentativen Spannweite von weniger als 100 m, der Durchhang der Freileitung üblicherweise mit 0,5 m angenommen; bei einer repräsentativen Spannweite zwischen 100 m und 120 m beträgt der Durchhang der Freileitung 0,7 m. Der tiefste Punkt des Durchhangs des ADSS-Glasfaserkabels darf nicht tiefer liegen als der tiefste Punkt des Leiterdurchhangs. In der Praxis wird bei durchgehenden Spannfeldern des Spannmastes häufig das mittlere Feld oder ein größeres, nahe am mittleren Feld gelegenes Feld mit dem geringsten Höhenunterschied der Aufhängepunkte als Beobachtungsfeld gewählt. Bei 7 bis 15 Feldern sollten an jedem Ende zwei Beobachtungsfelder ausgewählt werden. Gängige Beobachtungsmethoden sind die Methode gleicher und ungleicher Längen zur Durchhangsmessung; auch die Spannungsmessung kann zur Durchhangsmessung herangezogen werden. Fazit: Die Planung und der Bau von ADSS-Glasfaserkabelprojekten sind komplexe Systemtechnikprojekte, die viele Aspekte wie Mechanik, Elektrotechnik, meteorologische Bedingungen und die Qualifikation des Baupersonals umfassen. Sie erfordern sowohl eine wissenschaftliche Herangehensweise als auch effektive Arbeitsmethoden. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Projekten im Bereich der Energie- und Informationsnetze wird sich die Anwendung von ADSS-Glasfaserkabeln zwangsläufig weiterentwickeln.