Как все диэлектрические самонесущие кабели ведут себя в условиях сильного ветра или ледяной нагрузки?

В сфере современных телекоммуникаций надежность инфраструктуры часто зависит от того, насколько хорошо она противостоит воздействиям окружающей среды. Все диэлектрические самонесущие кабели (АДСС) являются важной частью оптоволоконных сетей, особенно там, где необходима подвесная прокладка. Эти кабели разработаны без металлических компонентов, что делает их идеальными для прокладки вблизи высоковольтных линий электропередачи и в местах, где электромагнитные помехи (ЭМП) могут повлиять на производительность. Однако один из наиболее важных вопросов для инженеров и планировщиков сети: как кабели ADSS ведут себя в условиях сильного ветра или ледяной нагрузки?

1. Понимание структуры всех диэлектрических самонесущих кабелей.

Прежде чем исследовать их работу в экстремальных условиях, полезно понять, что делает кабели ADSS уникальными. Эти кабели полностью состоят из неметаллических материалов, обычно в том числе:

• Центральные оптические волокна , которые несут сигналы данных.
• Буферная трубка Это обеспечивает амортизацию и защиту волокон.
• Силовые члены , часто изготовленный из арамидных нитей (таких как кевлар), которые придают кабелю прочность на разрыв и позволяют ему выдерживать собственный вес на больших пролетах.
• Верхние куртки , обычно изготовленные из устойчивого к ультрафиолетовому излучению полиэтилена или аналогичных материалов, защищающих от влаги, истирания и солнечного света.

Такая «полностью диэлектрическая» конструкция позволяет кабелям ADSS быть легкими, устойчивыми к коррозии и не обладающими электропроводностью — все это необходимо для воздушного развертывания вблизи линий электропередачи.

2. Факторы экологического стресса: ветровая и ледовая нагрузка.

При установке наружной антенны два наиболее серьезных механических напряжения, с которыми сталкиваются кабели, — это давление ветра и скопление льда .

• Условия сильного ветра: Когда сильный ветер дует на пролет кабеля, он создает боковые силы, которые заставляют кабель раскачиваться, вибрировать или колебаться. Со временем это движение может вызвать усталость кабеля или поддерживающего его оборудования.
• Условия ледовой нагрузки: В холодном климате ледяной дождь или высокая влажность могут привести к образованию льда на поверхности кабеля. Вес льда значительно увеличивает нагрузку на кабель и его опоры, что может привести к провисанию, механическому напряжению или даже поломке кабеля, если его не принять во внимание должным образом.

Совместное воздействие ветра и льда может повысить уровень стресса, поскольку ветер прикладывает динамические силы, а лед увеличивает статическую нагрузку. Таким образом, способность кабелей ADSS выдерживать эти комбинированные условия имеет важное значение для их успешной долгосрочной эксплуатации.

3. Факторы проектирования, влияющие на характеристики кабеля ADSS

а. Прочность на разрыв и конструкция пролета

Одним из ключевых преимуществ кабелей ADSS является их высокое соотношение прочности к весу, достигаемое за счет использования арамидных нитей. Эти синтетические волокна равномерно распределяют механическую нагрузку по тросу и позволяют ему сохранять устойчивость даже при сильных ледовых нагрузках.
Инженеры обычно рассчитывают максимально допустимую длину пролета на основе ожидаемого ветра и ледовых условий в регионе. Более короткие пролеты часто рекомендуются в регионах с сильным обледенением, чтобы уменьшить напряжение и риск механического повреждения.

б. Диаметр кабеля и качество поверхности

Внешний диаметр и гладкость поверхности кабеля напрямую влияют на то, сколько льда накапливается и как на него действует ветер. Кабель меньшего диаметра имеет меньшую площадь поверхности для сопротивления ветру и образования льда. Некоторые производители также применяют покрытия с низким коэффициентом трения или гидрофобные покрытия которые уменьшают прилипание льда, помогая минимизировать дополнительный вес в зимних условиях.

в. Устойчивость материала и состав оболочки

Внешняя оболочка кабелей ADSS устойчива к растрескиванию и истиранию при колебаниях температуры. В районах с сильным ветром куртка также должна предотвращать износ, вызванный вибрацией или контактом с опорными конструкциями. УФ-стабилизация не менее важна, поскольку длительное воздействие солнечного света может ослабить материал и увеличить риск повреждения в условиях высокой нагрузки.

4. Вибрация и эоловые эффекты при ветровой нагрузке.

Одной из тонких, но существенных проблем, с которыми сталкиваются кабели ADSS в условиях сильного ветра, является эоловая вибрация — явление, вызванное устойчивым ветром низкой скорости (обычно 3–25 миль в час). Эти ветры могут вызывать небольшие повторяющиеся колебания кабеля, что приводит к долговременному усталостному повреждению как кабеля, так и его фитингов.

Чтобы смягчить этот эффект, виброгасители или устройства контроля спиральной вибрации обычно устанавливаются рядом с точками крепления. Правильное натяжение во время установки также играет важную роль в уменьшении амплитуды вибрации и предотвращении преждевременного износа. В особенно ветреных регионах двухслойная защита или специальная конструкция зажимов могут еще больше повысить устойчивость.

5. Производительность в условиях ледовой нагрузки

Когда на кабеле ADSS начинает скапливаться лед, происходит несколько изменений:

• вес кабеля существенно увеличивается.
• растягивающая нагрузка на опорных точках поднимается.
• провисать в кабеле увеличивается, что может привести к изменению зазоров и созданию дополнительных изгибающих напряжений.

Современные кабели ADSS разработаны для решения подобных ситуаций благодаря оптимизированной механической прочности и гибкости. Армирование арамидной нитью гарантирует, что даже при дополнительном весе льда оптические волокна остаются хорошо защищенными и продолжают передавать сигналы без затухания.

В чрезвычайно холодных условиях, морозостойкие материалы куртки — часто изготовленные из низкотемпературного полиэтилена — используются для предотвращения хрупкости и растрескивания. Использование правильная геометрия кабеля и поддержка оборудования Разработанный для регионов, подверженных обледенению, помогает сохранять устойчивость даже в условиях сильного обледенения.

6. Методы установки для защиты от неблагоприятных погодных условий

Даже хорошо спроектированный кабель ADSS может работать плохо, если его неправильно установить. Методы установки напрямую влияют на то, как кабель реагирует на нагрузки окружающей среды. Некоторые ключевые соображения включают в себя:

• Правильное натяжение: Убедитесь, что трос не слишком натянут и не слишком провисает, что помогает сбалансировать производительность во время ветра и гололеда.
• Соответствующая длина пролета: В зонах повышенного риска рекомендуется использовать более короткие пролеты и промежуточные опоры.
• Выбор оборудования: Использование устойчивых к атмосферным воздействиям зажимов, опор и виброгасителей помогает продлить срок службы.
• Планирование оформления: Обеспечение достаточного расстояния от линий электропередачи и других конструкций предотвращает контакт или истирание во время перемещения кабеля.

Регулярный осмотр после суровых погодных условий также важен для выявления потенциальных повреждений до того, как они приведут к перебоям в обслуживании.

7. Испытания и стандарты устойчивости к воздействию окружающей среды.

Кабели ADSS тестируются в стандартизированных условиях для имитации реальных нагрузок от окружающей среды. Отраслевые стандарты, такие как МЭК 60794 и ИЭЭЭ 1222 укажите механические, экологические и электрические требования к этим кабелям.
Тесты могут включать в себя:

• Испытание на растяжение под имитированной массой льда
• Испытания в аэродинамической трубе на аэродинамическое поведение
• Циклическое изменение температуры для оценки характеристик куртки
• Оценка устойчивости к ультрафиолету и влаге

Соответствие этим стандартам гарантирует, что кабели ADSS способны выдерживать сложные условия эксплуатации на протяжении десятилетий.

8. Реальные применения и проверенная надежность

Использование полностью диэлектрических самонесущих кабелей в регионах с экстремальным климатом доказало их устойчивость. В северных странах с сильными снегопадами кабели ADSS сохраняют связь, несмотря на обледенение, благодаря своей легкой, но прочной конструкции. В прибрежных и горных регионах их неметаллический состав предотвращает коррозию и смягчает ущерб от соли или мусора, переносимого ветром.

Коммунальные предприятия и операторы связи часто выбирают кабели ADSS для системы связи по линиям электропередачи , где часто бывают сильный ветер и гололед. Их способность поддерживать стабильные оптические характеристики даже при механических нагрузках делает их надежным решением для воздушных установок.

9. Профилактическое обслуживание и долгосрочная работа

Хотя кабели ADSS предназначены для минимального обслуживания, профилактические меры могут продлить их срок службы:

• Регулярные визуальные проверки после штормов
• Мониторинг значений провисания и натяжения
• Проверка признаков износа куртки или воздействия арамидной пряжи.
• Замена изношенных виброгасителей или элементов подвески.

При правильном уходе кабели ADSS могут надежно работать в течение от 25 до 30 лет даже в районах, подверженных ветру и льду.

Заключение

Все диэлектрические самонесущие кабели спроектированы так, чтобы выдерживать самые сложные условия окружающей среды, встречающиеся при установке волоконно-оптических сетей. Сочетание легкой конструкции, высокой прочности на разрыв и непроводящих материалов позволяет им эффективно работать как в условиях сильного ветра, так и в условиях ледяной нагрузки.

Хотя воздействие окружающей среды никогда не может быть полностью устранено, тщательный выбор конструкции кабеля, точные методы монтажа и соблюдение передовых методов обслуживания могут обеспечить долгосрочную производительность и надежность. Независимо от того, прокладываются ли кабели ADSS на открытых полях, горных хребтах или прибрежных энергетических коридорах, они продолжают доказывать, что надежная конструкция и продуманный дизайн позволяют обеспечить прочность и стабильность в сложных условиях.