В современном мире сложился такой стереотип, что всё работает «без проводов». Сотовые телефоны, домашние/рабочие Wi-Fi сети и другие гаджеты. Базовые станции, от которых работает сотовая связь, жилые дома, офисы — в большинстве своём все имеют «физическое» подключение по оптическому кабелю. Да, есть варианты подключения «по воздуху», но на пока именно оптический кабель обеспечивает самую высокую скорость передачи и самую минимальную задержку при практически любых погодных условиях и на любые расстояния.
Сегодня на российском рынке представлены более пятидесяти различных типов оптоволоконных кабелей. Такое количество создаёт некие трудности в подборе ОК под конкретный проект. Ускорить процесс подбора можно в нашем удобном конфигураторе — Подбор оптического кабеля.
Основное деление всех типов оптических кабелей происходит в первую очередь от условий их прокладки (рис.1). Главная задача — защитить оптическое волокно от всех внешних воздействий.
Рис. 1. Конструкции ОК
Оптический кабель для задувки в трубы
Способ прокладки в трубы достаточно перспективен по причинам удобства и практичности технологии. Конструкция кабеля очень простая (рис.2), в качестве дополнительных силовых элементов на сердечник накладываются стеклонити, а поверх внешняя оболочка. Плотная труба защищает кабель от возможных механических повреждений. В последнее время, популярное направление задувка микротрубок в канализацию. Для микротрубок был разработан микрокабель, где нет дополнительной защиты, кроме внешней оболочки. Такой вариант меньше по размеру (кстати, в этом варианте возможно использование ОВ с уменьшенным диаметром, 200-микронное волокно SMF-28® Ultra 200, чтобы также уменьшить диаметр модулей в ОК).
Рис. 2 ОК для задувки в трубы
Подписывайтесь на канал ВОЛС.Эксперт
Показываем, как правильно выполнять монтаж оптических муфт и кроссов, разбираем частые ошибки, даем полезные советы специалистам.
YouTube
Оптический кабель для прокладки в кабельной канализации
При прокладке в кабельной канализации существует необходимость защиты кабеля от грызунов. Поэтому в конструкции кабеля предусмотрена броня в виде стальной гофрированной ленты, проволочной брони или стеклонитей (рис.3). Существуют варианты как с промежуточной оболочкой, так и без неё. Возможно использование в конструкции ОК двух дополнительных стальных проволок, выполняющих роль силового элемента.
Рис. 3 ОК для кабельной канализации
Оптический кабель для прокладки в грунт
Самый суровый вариант прокладки кабеля — непосредственно в грунт без какой-либо дополнительной защиты (рис 4). Оптические кабели в своей конструкции имеют броню в виде стальной оцинкованной или канатной проволоки, одного либо двух повивов, в зависимости от требуемых характеристик. Обеспечивается защита как от поперечного сдавливания, так и от растягивающих нагрузок.
Рис. 4 ОК для прокладки в грунт (проволочная броня)
Когда необходим кабель с похожими характеристиками, но при этом полностью диэлектрический, то в конструкции вместо проволоки используется броня из стеклопластиковых прутков (рис. 5).
Рис. 5 ОК для прокладки в грунт (диэлектрический)
Преимущества, виды и типы оптического волокна
Интенсивный рост использования волоконно-оптических кабелей в мире продолжается уже более 40 лет. Это связано со многими преимуществами волоконной оптики. Наиболее важными являются: очень высокая пропускная способность одного волокна, низкое затухание сигнала даже на очень больших расстояниях, малые размеры и небольшой вес, полная устойчивость к радиопомехам и электромагнитному полю. Из-за актуальных экологических проблем, важной особенностью волокон является отсутствие какого-либо воздействия на окружающую среду, что очень важно при проектировании оптоволоконных линий. Эти соединения в значительной степени надежны, просты в использовании, обеспечивают безопасность на рабочем месте и значительную эффективность, поэтому они становятся все более популярными.
Типы проводов с оптическими волокнами в линиях электропередач
Волоконно-оптические кабели производятся в виде пучков, содержащих от десятка до нескольких сотен волокон в одном пучке. Кабели с оптоволоконными кабелями могут использоваться в силовых линиях в качестве: фазные проводники (под напряжением) или молниеотводы (заземляющие потенциальные проводники) и самонесущие диэлектрические (дополнительные кабели в линии, содержащей только волоконно-оптические кабели). Существует несколько типов проводников, связанных с оптическими волокнами. OPGW (Optical Ground Wire — оптический провод заземления) — молниеотводы, обычно используемые в воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ.
С точки зрения конструкции, различают два типа проводов:
- провода, состоящие из одной центральной трубки (из алюминиевой или нержавеющей стали), содержащей оптические волокна, и наружный слой из алюминиевых сплавов ,
- шланги с раструбом из нержавеющей стали, они состоят из нескольких стальных проволок, образующих жилы и наружного слоя из алюминиевых сплавов. Оптические волокна помещаются в специальную трубку из нержавеющей стали и являются сердцевиной кабеля.
Наиболее важными преимуществами этих кабелей являются следующие:
- возможность применения в существующих линиях (в место обычных из стали и алюминиевых проводов типа AFL), в большинстве случаев без необходимости усиления конструкции колонны,
- простой монтаж, с использованием существующего кабеля,
- надежность и долговечность.
ADSS (All Dielectric Self Supporting) — оптоволоконные кабели без металлических элементов. Они сделаны из центрально расположенного сердечника FRP в форме стержня, окруженного несколькими трубками, содержащими оптические волокна. Между внутренней и внешней оболочкой кабеля находятся очень прочные арамидные волокна, которые придают кабелям ADSS соответствующую механическую прочность.
Кабели ADSS характеризуются небольшим увеличением провисания. При выборе точки крепления кабелей ADSS, необходимо также учитывать распределение напряженности электрического поля между фазовыми проводами, так как в случае дождя или высокой влажности воздуха, наружная оболочка подвергается микроразрядам. Размещение проводов в зоне с слишком большим электрическим полем, приводит к быстрому разрушению их оболочки. Решением этой проблемы является использование полупроводниковых кабелей, которые из-за высокой напряженности электромагнитного поля обычно используются в линиях напряжением не более 110 кВ. При более высоком напряжении используются специальные кабели, изготовленные из материалов, устойчивых к воздействию электрического поля. При проектировании подвески кабелей ADSS на существующих линиях электропередач, необходимо учитывать дополнительное напряжение, воздействующее на несущие конструкции, и создать соответствующие усиления.
MASS (Metallic Aerial Self Supporting) — самонесущие кабели из алюминиевой стальной проволоки в сочетании с оптоволокном. Они очень похожи на кабели OPGW, но не являются молниеотводом или электрической функцией в линии. По этой причине кабели MASS обычно свисают чуть ниже, чем фазовые провода.
Данное решение является альтернативой стандартному способу крепления оптоволоконных кабелей в высоковольтных линиях и обычно используется, когда необходимо увеличить количество волокон в линии, а заменить существующие OPGW, OPPC или ADSS кабели либо невозможно, либо экономически нецелесообразно. Благодаря высокой механической прочности, небольшому весу и диаметру эти тросы немного увеличивают нагрузку на конструкцию столба.
Sky Wrap — диэлектрический оптоволоконный кабель, обмотанный вокруг традиционного молниеотвода или фазовой линии электропередачи. Он используется в ситуациях, когда существующий традиционный оптоволоконный кабель находится в хорошем состоянии и его замена на кабель OPGW экономически нецелесообразна или если существует необходимость увеличения количества волокон в установленном кабеле OPGW. Sky Wrap собирается с помощью специальных роботов с собственным приводом, перемещающихся по кабелю и дистанционно управляемых с земли. Преимуществом использования этих кабелей является: низкая дополнительная нагрузка на линии (значительно меньше, чем, например, у кабелей ADSS), низкая чувствительность к колебаниям (благодаря спиральной обмотке с контролируемым напряжением), возможность установки также на существующие кабели OPGW, простой и быстрый монтаж, низкая стоимость всей системы по сравнению с другими решениями. Кабели Sky Wrap также могут использоваться в линиях напряжением 15 кВ, после чего их монтаж выполняется с помощью робота.
На видео: Монтаж sky Wrap кабеля
ADL (All Dielectric Lashed Cables) — диэлектрические оптоволоконные кабели, прикрепляемые к молниеотводу с помощью кевларовой ленты. Они отличаются от Sky Wrap тем, что закреплены на несущем кабеле и фиксируется снизу. Установка осуществляется с помощью специального самоходного робота.
Подводный оптический кабель
Подводный оптоволоконный кабель (рис. 6) необходим для прокладки на морских участках (прибрежных шельфовых и глубоководных), в том числе во все типы грунтов, включая скальные и подверженные мерзлотным деформациям, в болота, на переходах через судоходные реки и другие водные преграды, в кабельную канализацию, трубы, блоки, лотки, тоннели, эстакады, мосты, коллекторы.
Рис. 6 Подводный оптический кабель
Конструкция такого кабеля имеет дополнительную защиту от проникновения воды в виде алюмополимерной ленты.
Оптический кабель для подвеса
Самый распространённый метод строительства ВОЛС на сегодняшний день. Кабель должен выдерживать растягивающие нагрузки по всей своей длине. Оптические кабели для подвеса бывают по своей конструкции типа «8» (рис. 7, и круглыми (рис. 9).
Оптические кабели типа «8» имеют в своей конструкции металлический (рис. 7) либо стеклопластиковый трос (рис. 8). Кабель со стеклопластиковым тросом полностью диэлектрический (рис. 8).
Рис. 7 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, металлический трос)
Постепенно телеком-операторы переходят на круглый самонесущий оптический кабель (рис. 9) в виду некоторых недостатков кабеля типа «8». Более подробно про недостатки можно прочитать в статье про основные принципы подбора магистральных оптических кабелей.
Рис. 8 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, стеклопластиковый трос)
Подвесной самонесущий кабель или оптический кабель самонесущий неметаллический (ОКСН). Возможны исполнения данного кабеля как на арамидных нитях, так и на стеклонитях. Кабель на арамидных нитях меньше в диаметре и легче в сравнении со стеклонитями. Также у арамидных нитей двухкратный запас прочности на разрыв по отношению к максимально допустимым нагрузкам. Самонесущий кабель на арамидных нитях аттестован к применению на объектах ОАО «ФСК ЕЭС России» и ОАО «Холдинг МРСК», на стеклонитях — запрещен.
Читайте подробнее про применение и особенности монтажа кабеля ОКСН.
Рис. 9. Подвесной самонесущий ОК
Оптоволокно: виды, применение, фотографии
Теория
Наиболее полно теория передачи сигнала по оптическим волноводам изложена на страницах. • Теория волоконно-оптической передачи. Фундаментальные принципы. • Показатель преломления • Закон Снелла. Внутреннее и внешнее отражение. • Строение оптического волокна • Природа передачи света стеклом
Виды оптических волокон
И десяток лет назад и на конец 2013 года оптоволокно выпускаемое промышленностью стандартизировано и имеет множество типов и подтипов. Основные разновидности ОВ рассмотрены на страницах • Типы и стандарты оптических волокон • Типы оптических волокон
Наиболее кардинально различаются волокна многомодовые и одномодовые
.
Многомодовое оптоволокно
имеет относительно большую светопроводящую сердцевину в 50 или 62,5 мкм. Приставка «много» в данном случае не является синонимом «хорошо», так как именно из-за этой многомодовости происходит размывание формы импульса сигнала. Используется такие волокна для сетей небольшой протяжённости (до 1 км). Выигрыш их использования в меньшей стоимости приёмо-передающей аппаратуры.
Многомодовые волокна описаны в стандартах ITU-T G.651.1 и IEC 60793.
Теория передачи по ним рассмотрена на страницах Модовое распространение в волокнах. Число мод. Формула. Многомодовые волокна со ступенчатым и плавным изменением показателей преломления
Одномодовое оптоволокно
используется для связи на расстояния десятки и даже сотни километров. Имеет в отличие от многомода тонкую светопроводящую сердцевину порядка 7 — 13 мкм. За годы развития оптоволоконных технологий были разработаны и используются несколько стандартов таких волокон.
Одномодовые волокна описаны в стандартах ITU-T G.652 • G.653 • G.654 • G.655 • G.656 • G.657
По внешнему виду оптические волокна ни чем не отличаются. То есть, без соответствующих приборов разобраться какое оптоволокно попало к вам в руки невозможно. Внешний вид, цвет, да и некоторые свойства оптическим волокнам придаёт специальное покрытие. Стандартизированы несколько размеров ОВ.
Оптоволокно без лака Все фото Оптоволокно (1 кл.=5мм)
125 мкм
стеклянная (кварцевая) часть, уже в ней самой содержится светопроводящая сердцевина толщиной зависимой от стандарта. Фотография кусочков оптоволокна оставшихся после скалывателя (Скалыватели оптического волокна)
250 мкм
это же стекло покрытое лаковой изоляцией. Лак обычно используется разноцветный и кроме изоляционных свойств цвет волокна определяет его условный номер в модуле. (Цветовой счёт волокон, идентификация по цвету в оптических кабелях). Лаковое покрытие придаёт дополнительную устойчивость к изгибам. Такое волокно похоже на рыболовную леску и выдерживает изгибы радиусом в 5мм (см. фото)
900 мкм
оптоволокно в буферном полимерном покрытии. Используется при изготовлении шнуров и подключения оптоволоконных кроссов. Цвет покрытия зачастую определяет тип оптоволокна. (Цветовой счёт в оптоволоконных кабелях)
Оптоволокно с лаковым (125 мкм) и полимерным (900 мкм) покрытием, внизу коннектр закрытый колпачком (Все фото)
Преформа оптоволокна
Производство оптических волокон и кабеля
Основная масса оптоволокна производится фирмами Fujikura (Япония) и Corning (США). Но всё чаще появляются технологические линии, в том числе и в России, производящие тот или иной вид оптических волокон. Некоторые этапы и принципы этого процесса описаны на страницах • Технология производства оптоволокна. Изготовление преформ для оптоволокна • Вытяжка оптоволокна из преформы
Далее оптоволокно на специальных барабанах поставляется на кабельные заводы, где его и используют в производстве оптического кабеля. Так как кабеля для ВОЛС различаются по назначению и способу прокладки, то соответственно они имеют разное количество броневых покровов и отличаются по профилю.
Маркировка оптических кабелей
В странах СНГ производителей оптоволоконных кабелей много и при этом каждое предприятие разрабатывает свои технические условия (ТУ) на свою продукцию и по-своему её маркирует. Системы маркировки различны и разбору этой проблемы посвящены следующие страницы • Справочник по маркировке и назначению оптоволоконных кабелей • Список возможных маркировок оптоволоконных кабелей в алфавитном порядке • Маркировка оптоволоконного кабеля с сортировкой по производителям
Прокладка волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)
ВОЛС прокладываются по воздушным линиям электропередач, в грунте, кабельной канализации, по стенам зданий и внутри помещений. Прокладке оптоволоконных кабелей по воздушным линиям электропередач посвящены официальные документы: • Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 0,4-35 кВ • Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше
Остальные виды прокладки почти не отличаются от способов прокладки кабеля с металлическими жилами и их особенности описаны на странице из «Руководства по СЛСМСС»: Особенности прокладки оптических кабелей
Монтаж муфт и оконечных устройств ВОЛС
Увеличить фото
Оптоволоконные кабеля по внешнему виду похоже на кабель обычный. Вся сложность «оптики» именно в соединении оптических волокон между собой. Соединить их «на коленке» не получится, для любого типа соединения ОВ требуются специализированные инструменты и приборы. Методам монтажа и измерений на оптоволокне при монтаже муфт, кроссов и коннекторов посвящены страницы • Оконечные устройства ВОЛС. Коннекторы • Оптоволоконные аттенюаторы для ВОЛС • Скалыватель оптоволокна. Гелевые соединители для ВОЛС • Сварка оптоволокна ВОЛС. Типы сварочных аппаратов • Описание монтажа оптоволоконных муфт и оптических кроссов
На следующей фотографии оптические волокна уложенные в кассету оптоволоконной муфты
Оптоволокно в кассете муфты (Увеличить фото)
Измерения оптоволокна
Измерения оптических волокон производятся до прокладки (контроль барабанов с кабелем), в процессе монтажа оптоволоконных муфт и кроссов, и в процессе ВОЛС. С измерения проводятся двумя типами приборов: измерение оптоволоконными тестерами и оптическими рефлектометрами (OTDR). Измерениям ОВ посвящены страницы • Виды измерений ВОЛС. Измерения оптоволокна • Измерения оптоволоконного кабеля (ВОЛС) в процессе монтажа
Ещё более подробно эта тема раскрыта на страницах книги Лиственных Рефлектометрия оптических волокон. • Измерение потерь с помощью оптических тестеров • Принцип действия OTDR • Назначение OTDR
Старение оптоволоконных (оптических) кабелей
• Теория • Измерение механических характеристик волокон Разрывная прочность Статическая усталость Долговечность волокон Метод бриллюэновской рефлектометрии + Из переписки → Большое затухание ОВ G.652 на волне 1550 нм Преждевременное старение подвесного оптического кабеля + Из практики → Конструкция кабеля и натяжение оптоволокна
Документация на ВОЛС
Монтаж оптоволоконных муфт и кроссов, а так же все измерения оптических кабелей должны оформляться соответствующими протоколами и паспортами. Далее представлены ссылки на страницы официальных правил и руководств по стоительству линий связи. • Протокол измерения затухания оптических волокон строительной длины, перед прокладкой (входной контроль) • Протокол измерения затухания оптических волокон проложенной строительной длины, • Протокол монтажа муфты № «n» • Протокол монтажа оптического кросса на объекте • Протокол измерения затухания оптических волокон смонтированной кабельной линии • Рефлектограммы оптических волокон №1…,п на смонтированной линии • Паспорт на смонтированную муфту ОК. Протокол входного контроля строительной длины ОК. Ведомость группирования строительных длин ОК на объекте • Паспорт ВОЛС на ВЛ напряжением 0,4-35 кВ (ВОЛС-ВЛ 0,4-35 кВ) • Паспорт регенерационного участка ВОЛС-ВЛ 0,4-35 кВ. Протокол измерения затухания волоконно-оптической линии связи (ВОЛС-ВЛ 0,4-35 кВ) и в сростках муфт
Инструкции по монтажу муфт:
• Муфта оптоволоконная укороченная МОГу • Муфта тупиковая оптоволоконная МТОК
Ответы по теме «Оптоволокно или ВОЛС»
Ответы на вопросы по теме «Оптоволокно или ВОЛС» из переписки сайта размещены на следующих страницах • Последствия растяжений оптоволоконного кабеля (ВОЛС) • Мультиплексирование по длине волны в одномодовом волокне. Волна и мода • ОВ усилители EDFA. Неточность в справочнике ОК. Двухсторонние рефлектограммы • Особенности работы оптических рефлектометров. Рефлектограмма ВОЛС • Нормы потерь на стыке, при измерении оптических кабелей • Линия на стыке ОВ: надёжность и потери. Разная оптическая длина ОК • Измерение OTDR коротких ОВ линий. Минимальное расстояние между муфтами • Важно ли погонное затухание между муфтами ВОЛС • Сколько тракторов при прокладке оптоволоконного кабеля • Оценка степени повреждённости оболочки кабеля ВОЛС • Применение протекторов при строительстве ВОЛС на опорах ВЛ • Считывание трафика с оптоволокна без разрыва КИП на оптоволокне. Молниезащита ОК. Перемычка брони на ВОЛС
Пластиковое оптоволокно
В промышленности и быту всё чаще используются пластиковые оптические волокна. Большое погонное затухание сигнала в них определяет и границу их использования. Все они применяются в локальных системах небольшой протяжённости. Как правило, это либо светотехнические установки, либо для связи датчиков с системами автоматики, в том числе и автомобильной. О подобном использовании на странице Другие виды оптических волокон и Датчики использующие оптоволокно
Применение пластикового оптоволокна постоянно расширяется, но в ближайшее время в протяжённых линиях связи использовать их не планируется.
Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ)
Это отдельная категория оптических кабелей, которые применяются на воздушных линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше (рис. 12). Конструкции ОКГТ полностью металлические.
Рис. 12 Грозотрос/ОКГТ
В зависимости от требуемых технических характеристик, ОКГТ может быть разного исполнения в конструкции сердечника:
- ОКГТ-Ц — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с центральным модулем;
- ОКГТ-Ц-А — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с центральным модулем, плакированным аллюминием;
- ОКГТ-С — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с оптическим модулем в повиве.
Если использовать ОКФП (оптический кабель, встроенный в фазный провод), то получим продукт «два в одном»: передачу электрической энергии и линию волоконно-оптического кабеля связи. Подробнее про ОКФП читайте в нашей статье.
С помощью конструкций ОКГТ и ОКФП можно проводить мониторинг ЛЭП.
Там, где линия связи уже проложена и требуется защита от ударов молнии применяется ГТК — грозозащитный трос коррозионностойкий.
Конструкция ВОК
Конструкция кабелей различается в зависимости от области применения. К подземному кабелю требования гораздо выше, чем к линии внутри здания. Различия вызваны необходимостью обеспечить нужную прочность кабеля и достаточную изоляцию от внешних воздействий в разных условиях.
Конструкция световода во всех случаях одинакова. Это нить из сверхчистого кварцевого стекла или пластика.
Когда требуется высокая прочность на растяжение, в центре кабеля прокладывается сердцевина из гибкого металла или прочного пластика, вокруг которой располагаются оптические модули с трехслойной изоляцией.
