Проектирование строительства кабельного трубопровода с применением защитных пластмассовых труб

 

К основным преимуществам строительства кабельных трактов в ЗПТ следует отнести несколько факторов:

- ЗПТ обеспечивают повышенную степень защиты кабельного тракта от экстремальных ударных, сдавливающих нагрузок, вибрационных воздействий, а также от механических напряжений, вызванных деформацией грунта или вследствие протекания мерзлотно-грунтовых процессов (морозного пучения, перемещения грунта при оттаивании, морозобойных трещин и др.), что особенно важно в климатических условиях разных регионов России;

- стойкость пары «ЗПТ – кабель» к механическим воздействиям (растягивающим, сдавливающим и ударным нагрузкам), а также стойкость к удару превосходит аналогичные характеристики любых типов бронированных кабелей, включая усиленные марки бронированных кабелей, что дает возможность использовать легкие небронированные кабели в грунтах всех категорий, а также через водные переходы;

- современные технологии прокладки кабеля позволяют минимизировать растягивающие и сдавливающие нагрузки, воздействующие на прокладываемый кабель, в результате чего появляется возможность использовать при строительстве кабели связи увеличенной строительной длиной (до 12 км);

- отработанная технология инсталляции кабеля в ЗПТ вынужденным потоком воздуха позволяет с одного поста проложить оптический кабель длиной не менее 2 км (в ряде случаев – до 6 км);

- увеличение строительной длины кабеля связи приводит к значительному снижению общего объема выполняемых работ при прокладке кабеля связи, монтаже самой линии, что повышает эксплуатационную надежность в целом;

- применение высококачественных полимерных материалов при производстве ЗПТ и ОК позволяет осуществлять строительство кабельных трактов при температурах от минус 20°С до 50°С, т.е. практически круглый год;

- технология раздельной прокладки ЗПТ и кабелей связи позволяет более точно планировать, контролировать и при необходимости корректировать процесс строительства кабельного тракта;

-появляется возможность оперативного восстановления работоспособности кабельного тракта в случае его повреждения за счет быстрой замены кабеля связи или обхода поврежденного участка по резервному трубопроводу без проведения земляных работ;

- прокладка резервных ЗПТ позволяет существенным образом снизить затраты времени и средств на реконструкцию, модернизацию и расширение кабельного тракта;

- стоимость строительства кабельных трактов волоконно-оптических линий передач в защитных пластмассовых трубопроводах, в настоящее время, не превышает стоимости традиционных методов строительства с использованием бронированных оптических кабелей.

Защитные полиэтиленовые трубы предназначены для прокладки непосредственно в грунт, через водные преграды, а также по мостам и эстакадам. При укладке кабелей в трубопроводах повышается степень защиты кабелей от вибрационных воздействий и механических напряжений, возникающих в результате деформации грунта или протекания мерзлотно-грунтовых процессов (морозного пучения, перемещения грунта при оттаивании, морозобойных трещин и др.).

Замена кабелей в трубопроводах не требует выполнения земляных работ (что способствует повышению безопасности движения по магистралям) и снижению затрат на ремонтно-восстановительные работы. Применение трубопроводов позволяет повысить надежность работы кабельных линий связи, улучшить условия технического обслуживания, ремонта и восстановления кабелей.

Прокладка кабеля в трубопроводах производится как традиционными методами прокладки кабелей (затяжки вручную или механизированным способом), так и в потоке воздуха (бесплунжерным и с использованием плунжеров).

Выпускаемые ЗПТ имеют двухслойную структуру:

· наружный слой из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП типа РЕ-63, РЕ-80 с антиоксидантами и светостабилизаторами);

· внутренний слой из композиции ПЭВП и силикона, играющий роль твердой смазки и обеспечивающий уменьшение коэффициента трения между пластмассовой оболочкой кабеля и внутренней поверхностью ЗПТ до значений 0,1 и ниже.

Применяемые материалы обеспечивают экологическую безопасность ЗПТ и стойкость к воздействию агрессивных сред и веществ, содержащихся в грунтах и воздухе, в течение 50 лет.

ЗПТ производства ЗАО "Пластком" предназначены для прокладки при температуре от минус 10° до плюс 50°С и эксплуатации при температуре от минус 60° до плюс 60°С.

Защитные полиэтиленовые трубы для линейных сооружений связи изготавливаются из полиэтилена высокой плотности (с антиокислителями и светостабилизаторами). Внутренняя поверхность защитных полиэтиленовых труб покрыта твердой смазкой для уменьшения трения при прокладке в защитной трубе кабеля. Смазка равномерно нанесена по всей внутренней поверхности, не изменяет свои свойства в течение всего срока службы трубы и совместима с пластмассовыми оболочками прокладываемых кабелей.

Толщина внутреннего слоя составляет не менее 5% от номинальной толщины стенки защитной полиэтиленовой трубы.

Выпускается 7 основных типоразмеров защитных полиэтиленовых труб, геометрические размеры масса которых представлены в таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Геометрические размеры и масса труб

Типоразмер	Номинальный наружный диаметр, мм	Номинальная толщина стенки, мм	Номинальная погонная масса, кг/м
32/2,5	32	2,5	0,227
32/3,0	32	3,0	0,262
40/3,0	40	3,0	0,334
40/3,5	40	3,5	0,385
50/4,0	50	4,0	0,555
50/4,5	50	4,5	0,616
63/5,0	63	5,0	0,873

        Защитные полиэтиленовые трубы для линейных сооружений связи поставляются стандартными строительными длинами, представленными в таблице 5.10.

Таблица 5.10 - Стандартные строительные длины труб

Типоразмер	Строительная длина защитной полиэтиленовой трубы
	При поставке на барабанах	При поставке в бухтах
32/2,5 32/3,0	2700 ± 2	3000 ± 2
40/3,0 40/3,5	1750 ± 2	2000 ± 2
50/4,0 50/4,5	1000 ± 2	1100 ± 2
63/5,0	600 ± 2	700 ± 2

   Возможна поставка строительных длин, отличных от стандартных, по согласованию с Потребителем.

 Материалы, использованные для изготовления труб, соответствуют таким техническим параметрам, чтобы обеспечивались высокие физико-механические свойства защитных полиэтиленовых труб, представленные в таблице 5.11. 

Таблица 5.11- Физико-механические свойства ЗПТ

Типоразмер	Растягивающее усилие, не менее кН*	Раздавливающее усилие, не менее МПа	Внутреннее избыточное давление воздуха, не менее МПа
32/2,5	3,5	1,5	2,0
32,3,0	4,1	2,1
40/3,0	5,2	1,1
40/3,5	6,0	1,3
50/4,0	8,7	1,5
50/4,5	9,6	2,0
63/5,0	13,6	1,4

*Остаточное удлинение не более 2,0%.

Маркировка наносится на наружную поверхность ЗПТ нагретым металлическим штампом с высотой шрифта не менее 3.5 мм или краской, контрастной цвету ЗПТ и устойчивой к климатическим воздействиям.

Маркировка наносится с интервалом 1 метр и содержит следующую информацию:

- сокращенное название полимерного материала;

- типоразмер ЗПТ;

- тип исполнения ЗПТ (наличие твердой смазки, продольных рифлений);

- название и (или) товарный знак фирмы - изготовителя;

- год изготовления;

- знак сертификата соответствия Минсвязи РФ (ОСТ 45.02-97);

- последовательный счет метража для ЗПТ.

Погрешность наносимого счета метража не должна превышать 1%.

Условное обозначение ЗПТ (указывается в спецификации договора) содержит следующую информацию:

- слово «ЗПТ»;

- сокращенного наименования материала (ПЭ63, ПЭ80, ПЭ100 – полиэтилен высокой или средней плотности,

НГ – полимерная композиция, не распространяющая горение);

- типоразмер ЗПТ (номинальный наружный диаметр/номинальная толщина стенки);

- тип исполнения ЗПТ (ТС - наличие твердой смазки, РИФ – наличие продольных рифлений на внутренней поверхности трубы);

- цвет ЗПТ (черный – Ч, оранжевый – О, коричневый – К, красный – П, зеленый – З);

- цвет четырех одинарных (сдвоенных) продольных полос, контрастных к цвету ЗПТ (черный – Ч, оранжевый – О,

коричневый – К, красный – П, зеленый – З, желтый - Ж);

- наличие сдвоенных продольных полос (х2);

- вид поставки (в бухте – БУ, на барабане – БА);

- строительная длина (м);

- наличие заготовочного шнура (диаметр и прочность на разрыв);

- обозначения настоящих технических условий.

Примеры условного обозначения в спецификации договора:

- ЗПТ из полиэтилена ПЭ 63 номинальным наружным диаметром 40 мм, номинальной толщиной стенки 3.5 мм, с внутренним слоем твердой смазки, черного цвета, с белыми продольными полосами, в бухте, строительной длиной 2000 м:

ЗПТ ПЭ63 40/3,5 ТС – Ч - Б - БУ, 2000 м, ТУ 5296-003-27459005-2003;

- ЗПТ из полиэтилена ПЭ80 номинальным наружным диаметром 50 мм, номинальной толщиной стенки 4.0 мм, с твердой смазкой, с продольными рифлениями на внутренней поверхности трубы, оранжевого цвета, на барабане, строительной длиной 1000 м:

ЗПТ ПЭ80 50/4,0 ТС – РИФ – О - БА, 1000 м, ТУ 5296-003-27459005-2003;

- ЗПТ в исполнении, не распространяющем горение, номинальным наружным диаметром 63 мм, номинальной толщиной стенки 5.0 мм, без твердой смазки, черного цвета, в бухте, строительной длиной 700 м:

ЗПТ НГ 63/5,0 – Ч - БУ, 700 м, ТУ 5296-003-27459005-2003.

При заказе допускается указывать только типоразмер ЗПТ и в произвольной форме основные требования к поставке ЗПТ.

 Количество прокладываемых ЗПТ определяется проектом, исходя из перспективы прокладки оптических кабелей по трассе проектируемой ВОЛП и с учетом интересов других операторов связи, как правило, с непрерывной их прокладкой на всей длине трассы регенерационного участка.

В пригородах, населенных пунктах, заповедных зонах, на заболоченных участках трасс, а также по условиям согласований на пересечениях с магистральными газо- и нефтепродуктопроводами и другими подземными коммуникациями допускается прокладка ЗПТ участками непрерывной прокладки, кратными строительным длинам ОК, но не менее одной строительной длины.

 Минимально-допустимые расстояния в свету от прокладываемых ЗПТ до подземных и наземных коммуникаций и сооружений при сближении и пересечении должны приниматься по нормам ОСТН 600.

 Выбор типоразмера ЗПТ следует производить из условия максимально-возможной длины пневмопрокладки ОК, при этом внутренний диаметр трубы должен быть в два раза больше наружного диаметра кабеля.

Прокладку ЗПТ в грунте следует осуществлять преимущественно с применением кабелеукладочной техники или в предварительно разработанную траншею на глубину:

- 1,2 м – в грунтах I – IV группы для оптических кабелей на ВОЛП магистральной, внутризоновых, местных первичных сетях ЕCЭ Российской Федерации;

- 0,4 м при выходе скалы на поверхность для всех типов кабелей (глубина траншей 0,5 м);

- 0,6 м при наличии над скальной породой поверхностного почвенного слоя для всех типов кабелей (глубина траншей 0,7 м).

При почвенном слое мощностью от 0,7 до 1,3 м ЗПТ должна прокладываться над скальной породой на расстоянии 0,1 м.

 При прокладке ЗПТ кабелеукладчиком при наличии пересечений с автодорогами, подземными и наземными коммуникациями и др. сооружениями допускается разрезание труб с последующим их соединением с помощью муфт. В зависимости от условий местности допускается в среднем не более 2-х разрезов на 1 км трассы.

 Прокладку ЗПТ на переходах через автомобильные, железные дороги и коммуникации следует производить в асбестоцементных или полиэтиленовых трубах с внутренним диаметром не менее 100 мм.

 По оси прокладки ЗПТ в местах стыка строительных длин ОК следует предусматривать установку в грунт смотрового устройства – контейнера пункта оперативного доступа (ПОД) или контейнера оптического трубопроводного (КОТ), предназначенных для размещения соединительных муфт и технологического запаса кабеля.

Установка ПОД должна производиться на глубине прокладки ЗПТ, по возможности, вне болот и мест с высоким уровнем грунтовых вод. При прокладке ЗПТ кабелеукладочной техникой через болота и в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод должны предусматриваться мероприятия, исключающие всплытие труб и контейнеров.

При невозможности размещения ПОД вне заболоченных, низменных заливных и пойменных местах, необходимо предусматривать инженерные мероприятия исключающие их всплытие и разрушение (устройство насыпи, ограждающей обваловки, дренажей и др.), объем которых определяется проектом.

 В соответствии с заданием заказчика о прокладке ЗПТ или при прохождении трассы ВОЛП по горной, заболоченной или застроенной местности, допускается размещение ЗПТ в обочине  автомобильных дорог на основании технических условий Федеральных Управлений автомобильных дорог или Департаментов (Управлениий) дорожного хозяйства cубъектов Федерации.

В некоторых случаях (на отдельных участках реконструкции автодороги, переустройства мостов, неглубокого заложения дренажных труб автодороги и т.д.) по требованию владельцев автодорог допускается прокладка ЗПТ в полосе отвода автодороги.

 Проектные решения принимаются с учетом максимального использования механизированной прокладки ЗПТ, обеспечения сохранности ЗПТ, дорожной конструкции и возможности ее восстановления и ремонта.

Для размещения ЗПТ, смотровых устройств и максимальной сохранности дорожной конструкции необходимо учитывать следующее:

- основные параметры поперечного профиля проезжей части и земляного полотна;

- конструкцию дорожной одежды;

- характеристику местности в полосе отвода;

- наличие, размещение и вид элементов инженерного оборудования, подземных коммуникаций, искусственных сооружений, дренажных сооружений и сооружений поверхностного водоотвода;

- наличие и вид зданий и сооружений дорожных служб, других зданий и сооружений в полосе отвода;

- необходимость обеспечения минимального количества переходов трассы ЗПТ через автодорогу;

- перспективу развития дорожной сети и возможные изменения в период эксплуатации ЗПТ. В первую очередь учитывается возможность расширения проезжей части земляного полотна при реконструкции, возможность строительства зданий и сооружений дорожных служб, других зданий и сооружений в полосе отвода.

Прокладка ЗПТ в обочине дороги предусматривается на глубине от 0,5 до 1,2 метра от верха обочины в зависимости от грунтовых условий и на расстоянии 0,5 – 1,0 метров от края асфальтового покрытия проезжей части по требованию технических условий владельцев автодорог.

Смотровые устройства устанавливаются в предусматриваемых для этих целей присыпных бермах по согласованию с владельцами автодорог или в полосе отвода.

Прокладка ЗПТ по мостовым сооружениям по согласованию с владельцами автодорог допускается в стальной трубе закрепляемой к основанию или другим конструкциям моста.

 Технологический запас ЗПТ при прокладке их в грунте и в каналах кабельной канализации связи следует принимать 2 % на 1 км трассы строительства междугородного кабельного трубопровода.

 

5.11  Защита ВОЛП от ударов молнии

Применяемые в настоящее время подземные волоконно-оптические ка­бели могут быть поделены на две группы [41]:

1. Полностью неметаллические ВОК;

2. ВОК с металлическими элементами:

- с металлическими оболочками и металлическими жилами;

- с металлическими оболочками без металлических жил.

Полностью неметаллические ВОК не подвержены электромагнитному влиянию и не требуют защиты от грозовых разрядов, так как вероятность удара молнии непосредственно в кабель, в результате которого могут произойти термические и механические разрушения, ничтож­но мала.

Волоконно-оптические кабели с металлическими жилами на магист­ральных ВОЛП не применяются, защита таких кабелей достаточно четко регламентирована действующими правилами и руководствами и в настоя­щем учебном пособии не рассматривается.

Наиболее широкое применение на магистральных ВОЛП получили во­локонно-оптические кабели без металлических жил, но с металлическими элементами конструкции (оболочка, броня). Металлические покровы зазем­ляются на вводах в регенерационные пункты.

При ударе молнии в землю или в деревья вблизи трассы подземного ОК часть или весь ток молнии может попасть в металлическую оболочку кабеля. Причем дуговой разряд, возникающий между точкой удара и кабелем, перекрывает расстояние в несколько десятков метров. Влага, содержащаяся в объеме канала разряда, практически мгновенно испаряется, так как температура в нем составляет сотни и даже тысячи градусов. Фронт расширяющихся паров и газов вблизи разряда создает давление порядка 1000 кг/см2, которое сминает оболочку кабеля еще до попадания туда тока молнии. В данном случае на оболочке может не возникать ни малейших следов оплавления. Это так называемый электрогидравлический эффект. Он в сильной степени зависит от амплитуды тока, его крутизны и влажности грунта. В случае пологой формы импульса тока возникает теплоотвод и возможно оплавление оболочки.

При дальнейшем протекании тока молнии по металлической оболочке кабеля вследствие разницы в параметрах распространения импульсов по земле и по цепи "оболочка - земля" между металлическими элементами ОК и землей возникает напряжение, амплитуда которого достигает нескольких тысяч вольт. В результате этого происходит пробой внешнего шланга или изоляции между металлическими элементами конструкции кабеля. Во время искрового или дугового пробоя могут пострадать расположенные рядом волокна, а через образовавшееся отверстие начнет постепенно проникать влага. Амплитуда возникающего напряжения зависит от двух параметров:

· электрическое сопротивление оболочки;

· удельное сопротивление окружающей земли.

В принципе этот механизм повреждения оптического кабеля с металлическими элементами мало чем отличается от типа повреждения при грозе обычного электрического кабеля с металлическими жилами.

Повреждения изоляции при распространении тока по оболочке могут происходить не только вблизи точки удара молнии, но и на значительном расстоянии от нее вдоль кабеля (до нескольких километров), особенно в местах с ослабленной изоляцией или в точках с механическими повреждениями наружного пластмассового шланга. При одном и том же ударе молнии возможны десятки повреждений изоляции О К на расстоянии от нескольких до сотен метров друг от друга и от точки входа тока в оболочку кабеля.

Грозовые повреждения электрических кабелей связи в металлической оболочке в среднем составляют порядка 10-13% от всех повреждений кабелей в зависимости от грозодеятельности, геологических и географических условий, типа кабеля, способа прокладки и т.п. Очевидно, что грозовые повреждения ОК с металлическими жилами и оболочкой будут составлять примерно такую же цифру. Если ОК имеет только металлическую оболочку без жил дистанционного питания, то наиболее вероятны повреждения шланга с последующим постепенным проникновением влаги внутрь конструкции. Это необязательно влечет за собой немедленный выход кабеля из строя с перерывом связи, но значительно снижает его надежность.

Существует минимальный ток молнии, который при ударе молнии в землю приводит к образованию электрической дуги от точки удара молнии к кабелю, отчего возникает повреждение. Сила тока зависит от нескольких факторов:

· удельное сопротивление земли в месте прокладки кабеля;

· поверхностная электрическая прочность грунта;

· однородность строения грунта;

· равномерность электрического поля;

· расстояние до кабеля;

· собственные свойства кабеля.

В реальных условиях ток молнии может попасть в ОК и через элементы окружающей инфраструктуры - монтажные устройства и соединительные элементы или посторонние металлические конструкции. На практике наиболее часто дуга разряда возникает после удара молнии в высокие деревья и далее проходит по поверхности земли (так как поверхностное пробивное напряжение меньше, чем в объеме) или иногда по корням дерева до кабеля. Это расстояние в среднем составляет (25-30) м, но может достигать и (50-75) м.

 Различают следующие виды опасных воздействий разрядов молнии на ОК: грозовые перенапряжения, электродинамические и термические воздействия. Кабели одновременно подвергаются всем видам воздействий.

Под грозовым перенапряжением понимается обусловленное ударом молнии повышенное напряжение в различных цепях ОК, вызывающее пробои изоляции и прекращение действия связи.

Электродинамические воздействия создают наиболее серьезные повреждения ОК, которые возникают в результате интенсивного испарения воды во влажном грунте или битумного (гидрофобного) состава, наложенного поверх бронепокрова, и резкого повышения давления при контакте с высокотемпературным каналом молнии в месте входа тока молнии в кабель. Наблюдаются прогибы и вмятины на бронелентах, оболочке и сердечнике со смятием и растрескиванием трубок оптических модулей и изоляции жил ДП.

Термические воздействия тока молнии вызывают перегрев бронепокрова и жил ДП, по которым течет ток, вплоть до их разрушения, оплавление и прожог оболочек и лент бронепокрова, расплавление и разрушение трубок оптических модулей и изоляции жил ДП в результате интенсивного выделения тепла в месте контакта с каналом молнии.

  При проектировании защиты ВОК от ударов молнии учитываются следующие факторы:

·  соотношение допустимого и расчетного вероятного числа опасных
ударов молнии (допустимой и вероятной плотности повреждения кабеля) на 100 км трассы за год;

· интенсивность грозовой деятельности;

· удельное сопротивление грунта и его геологическое строение;

· молниестойкость кабеля,

 Опасным ударом молнии называется такой удар, при котором возникает повреждение ОК с перерывом связи.  На проектируемых оптических кабельных линиях передачи магистральной и внутризоновых сетей связи защитные мероприятия от повреждений ударами молнии следует предусматривать на тех участках, где вероятное число опасных ударов молнии (вероятная плотность повреждений) в ОК превышает допустимое число, указанное в таблице 5.12.

 

Таблица 5.12 -Допустимое число опасных ударов молнии

Назначение кабеля	Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год
	в горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении свыше 500 Ом∙м и в районах многолетней мерзлоты	в остальных районах
ОК магистральной сети связи	0,1	0,2
ОК внутризоновой сети связи	0,3	0,5

Если при проектировании защиты ОК от ударов молнии рас­четы указывают на необходимость принятия мер защиты на дли­не не менее 75% от длины регенерационного участка, то защиту следует осуществлять на всей длине этого участка.

 Вероятное число повреждений ОК ударами молнии характеризуется вероятной плотностью повреждений. Под вероятной плотностью повреждений понимается общее число грозовых повреждений с перерывом связи, отнесенных к 100 км кабельной линии в год [41]

                       ,                                                    (5.11.1)

где

 N - общее число повреждений, равное числу опасных ударов молнии, на всей кабельной линии в течение рассматриваемого промежутка времени;

К - промежуток времени, за который произошло N повреждений, лет;

L - длина линии, км.

 

Для определения вероятной плотности повреждений ОК необходимо знать следующие данные:

1. Молниестойкость кабеля (допустимый ток молнии, не вызывающий повреждения ОК с перерывом связи), кА.

2. Интенсивность грозовой деятельности в районе прокладки ОК (удельная плотность ударов молнии в землю или среднегодовая продолжительность гроз в часах).

3. Удельное сопротивление грунта, Ом∙м, и его строение.

4. Наличие вблизи кабеля возвышающихся объектов (лес, отдельно стоящие деревья, ВЛС, ВЛ и т.п.).

 Допустимый ток молнии в металлической оболочке (бронепокрове) ОК, при котором не возникает повреждения кабеля с перерывом связи, определяется экспериментально в соответствии с рекомендацией К. 25 МСЭ-Т «Защита волоконно-оптических кабелей от ударов молнии» Средний ток молнии характеризуется следующими данными: величина при грозовом разряде в землю 30 кА, форма импульса 5/65 мкс.

Кабели подразделяются на 4 категории по молниестойкости.

Таблица 5.13 - Категории кабелей по молниестойкости

Категория кабеля по молниестойкости	Допустимый ток молнии в металлической оболочке, кА (форма испытательного импульса 10/350 мкс)
I	105 и выше
II	от 80 до 105
III	от 55 до 80
IV	менее 55

Рекомендуемые категории ОК по молниестойкости представлены в таблице ниже.

Таблица 5.14  - Рекомендуемые категории ОК по молниестойкости

Районы	Рекомендуемые категории по молниестойкости ОК., предназначенных для
	Магистральной сети связи	Внутризоновых сетей связи
С удельным сопротивлением грунта до 1000 Ом∙м	I-III	I-IV
С удельным сопротивлением грунта свыше 1000 Ом∙м	I-II	I-III
С многолетнемерзлым грунтом	I	I-II

 

Кабели IV категории по молниестойкости на магистральной сети связи не применяются.

 Интенсивность грозовой деятельности определяется по удельной плотности ударов молнии в землю (ожидаемое число ударов молнии в 1 км поверхности земли за год) исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах. Ее устанавливают по сведениям метеостанций, расположенных на трассе оптической кабельной линии, или региональным картам продолжительности гроз. Ориентировочную оценку интенсивности грозовой деятельности можно производить по карте среднегодовой продолжительности гроз в часах для территории РФ.

Определение удельного сопротивления грунта и его строения на трассе проектируемой кабельной линии включает:

- сбор исходных материалов и разбивку предполагаемой трассы кабеля на отдельные районы с однотипным строением земли,

- натурные электроразведочные исследования электрического строения земли.

Данные о строении земли на трассе проектируемой кабельной линии собираются на основании изучения геологических карт масштаба 1:200000 или 1:100000.

На основе имеющихся данных выделяются районы с однотипным строением земли, наносятся стыки различных пород и границы тектонических разломов, пересекающих трассу кабеля.

Уточнение границ районов с однотипным строением земли следует проводить по картам масштаба 1:50000 или 1:25000.

После разбивки кабельной трассы на отдельные районы выполняются натурные исследования электрических характеристик грунтов.

Удельное сопротивление грунта измеряется методом четырех электродов при разносе крайних заземлителей на 6 м или любым другим методом, обеспечивающим измерение удельного сопротивления грунта на той же глубине. Измерения производятся летом (в период максимальной грозодеятельности).

Измерение удельного сопротивления грунта в районах многолетней мерзлоты проводится по методу вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Глубина зондирования грунта должна быть не менее 100 м. Измерения производятся летом после оттаивания деятельного слоя не менее чем на половину глубины прокладки кабеля.

Точки измерения удельного сопротивления грунта должны располагаться в центрах районов с однотипным строением земли, но не реже чем через 5 км вдоль трассы проектируемой линии. Дополнительные измерения по трассе производятся в местах изменения рельефа земной поверхности (равнина, возвышенность) или в местах смены растительности (степь, лес). При слоистом строении грунта, в том числе в районах вечной мерзлоты, следует принимать в расчетах эквивалентное значение удельного сопротивления земли.

Для выполнения электроразведочных работ при проектировании защиты кабельных линий рекомендуется измерительная аппаратура М-416 (в районах с удельным сопротивлением земли менее 1000 Ом∙м), ЭСК-1, ИКС-1, АЭ-72 и им подобная.

В случае приближения трассы кабеля к лесу (при прохождении по опушке леса, в просеке шириной более 6 м) необходимо учитывать увеличение вероятной плотности опасных ударов молнии по сравнению с определенной без учета леса. Оптимальное с точки зрения грозозащиты кабеля расстояние между лесом и кабелем (L_onm) в зависимости от средней высоты деревьев (h) на краю леса определяется из следующих соотношений

h = 10M L_опт ≈ 1,5 h,                                              (5.11.2)

h = 20M L_опт ≈ 1,25h,                                  (5.11.3)

h = 30M L_опт ≈ h.                                          (5.11.4)

При расположении трассы кабеля в просеке шириной более 6 м лес во внимание не принимается, расчет вероятной плотности повреждений производится как для открытой местности.

 Защита ВОК от ударов молнии может быть осуществлена следующими способами:

- путем прокладки полностью неметаллических ОК;

-  путем прокладки ОК повышенной молниестойкости;

- с помощью проложенных в земле параллельно ВОК защитных проводов (тросов).

 Защитное действие проложенных в земле проводов оценивается коэффициентом защитного действия, показывающим отношение вероятного числа повреждений ВОК при наличии защитного провода к вероятному числу повреждений при его отсутствии [37].

Коэффициенты защитного действия проводов приведены в таблице 5.15.

 

Таблица 5.15  - Коэффициенты защитного действия

Удельное сопротивление грунта, Ом.м	Коэффициент защитного действия
	Одного провода	Двух проводов при расстоянии между ними, м
		0,4	1,0	2,0	4,0
100	0,03	0.02	0,02	0,001	0,4
300	0,18	0,15	0,06	0,03	0,32
500	0,25	0.21	0,10	0,06	0,19
700	0,34	0 28	- 0,16	0,09	0,13
1000	0,41	0 31	0,22	0,15	0,18
3000	0,63	0 54	0,48	0,41	0,23
5000	0,73	0 63	0,58	0,49	0,36
7000	0,78	0.69	0,63	0,55	0,44
10000	0,82	0 77	0,71	0,64	0,52

 Если ВОК проложен по открытой местности, а по. условиям расчета выбран один защитный провод, последний прокладывается над кабелем.

Если по условиям расчета выбраны два защитных провода, последние прокладываются симметрично над кабелем с расстоянием между проводами от 0,4 до 4 м.

Защита наиболее эффективна при прокладке проводов на расстоянии 2 м друг от друга, если удельное сопротивление грунта не более 1000 Ом.м, и 4 м, если удельное сопротивление грунта более 1000 Ом м.

Защита оптического кабеля с помощью проводов в количестве более двух не предусматривается.

Защитные провода прокладываются на глубине 0,4 м от поверхности земли. В грунтах V группы и выше, а также в грунтах IV группы, разрабатываемых взрывным способом или отбойными молотками, защитные провода прокладываются на глубине, равной половине глубины прокладки кабеля.

 Защитные провода с бронепокровом (оболочкой) ОК не соединяются. Они должны заканчиваться на расстоянии не менее 25 м от регенерационного пункта (НРП, ОРП). Продление защитного провода на соседний регенерационный участок мимо НРП недопустимо.

 Специальные заземления по длине защитного провода не делаются.

На каждом участке защитные провода плавно (с радиусом не менее 3 м) отводятся в сторону от ВОК под прямым углом на расстояние, равное 15 м.

На концах провода оборудуются заземлители с сопротивлением 10 Ом, 20 Ом_т 30 Ом, 50 Ом, 60 Ом при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом∙м, от 100 до 300 Ом∙м, от 300 до 500 Ом∙м, от 500 до 1000 Ом м, свыше 1000 Ом м соответственно.

 Диаметр защитного провода должен быть не менее 4 мм для биметаллического провода и не менее 9,4 мм для стального оцинкованного провода (соответствует проводу ПС-70).

Для замены одного провода типа ПС-70 стальными проводами другого типа необходимо применять оцинкованные провода такого диаметра и в таком количестве, чтобы общее сечение их было не менее 70 мм2. При этом провода должны прокладываться вместе в одной траншее по возможности ближе друг к другу (пучком).

Если ВОК проложен вдоль леса, а между ВОК и лесом по условиям расчета необходимо проложить защитный провод, последний прокладывается на расстоянии 1 м от кабеля при удельном сопротивлении грунта менее 1000 Ом*м и 2 м от кабеля при удельном сопротивлении грунта более 1000 Ом∙м.

 Если вблизи трассы ОК находятся отдельно стоящие деревья, опоры ВЛС или ВЛ, а также другие объекты высотой более 6 м (опоры молниеотводов, мачты и опоры радио объектов и т.п.), при прокладке ОК вдоль опушки леса (аллеи деревьев), ВЛС или ВЛ защиту предусматривать при расстоянии между кабелем и деревом (ближайшим электродом заземляющего контура опоры, подземной частью незаземленной опоры) менее расстояний, приведенных в таблице 5.16. для различных значений удельного сопротивления грунта.

Таблица 5.16 - Наименьшие допустимые расстояния

Удельное сопротивление грунта, Ом м	Наименьшее допустимое расстояние,
до 100	5
более 100 до 1000	10
более 1000	15

 В случае невозможности выдержать расстояния, приведенные в таблице 5.16. необходимо предусматривать дополнительную защиту.

В местах сближения ОК с отдельно стоящими деревьями, опорами ВЛС и ВЛ, а также с другими объектами высотой более 6 м (опоры молниеотводов, мачты и опоры радио объектов и т.п.) защита выполняется путем прокладки защитной шины (троса, провода) сечением не менее 12 мм по меди и 70 мм по стали между кабелем и опорой или деревом (рис. 1а). Концы шины заземляются. Сопротивление заземляющих устройств должно быть не более 10 Ом при удельном сопротивлении р₃ грунта до 100 Ом∙м, 20 Ом при ρ₃ свыше 100 до 300 Ом∙м, 30 Ом при р₃ свыше 300 до 500 Ом∙м, 50 Ом при ρ₃ свыше 500 до 1000 Ом∙м и 60 Ом при ρ₃ свыше 1000 Ом∙м.

Вместо двух заземлений можно делать одно, но в этом случае шина (трос, провод) должна прокладываться вокруг опоры кольцеобразно, причем оба конца присоединяются к заземлению.

 При прокладке ОК вдоль опушки леса (аллеи деревьев), ВЛС или ВЛ на расстоянии меньше, чем указано в таблице 5.х необходимо между кабелем и лесом (ВЛС, ВЛ) проложить один защитный провод типа ПС-70 по всей длине сближения.

Если расстояние между ОК и лесом (ВЛС, ВЛ) меньше 2 м, то защитный провод прокладывается по возможности ближе к лесу.

Если удельное сопротивление грунта в районе прокладки ОК более 1000 Ом∙м и расчетное вероятное число повреждений ОК на 100 км трассы в год для условий открытой местности превышает удвоенное значение допустимого числа повреждений, то помимо защитного провода со стороны деревьев (опор ВЛС, ВЛ) необходимо предусмотреть прокладку дополнительного защитног