КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
ЛЕКЦИЯ 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Типы воздушных линий связи.
Воздушные линии пригодны лишь для ограниченного числа каналов (система так как они подвержены внешним электромагнитным влияниям (гроза, ЛЭП и т.д.) и атмосферным воздействиям (температура, влажность) и связь по ним менее стабильна и надежна, чем по подземным кабельным линиям. Однако ВЛС существенно проще в строительстве и дешевле по капитальным затратам.
В настоящее время воздушные линии связи применяются в качестве линий внутризоновой внутриобластной) связи и в большей степени -линий сельской телефонной связи (СТС). По своему назначению воздушные линии подразделяются на три класса:
1 класс— магистральные линии,
II класс — новые и соединительные линии СТС
Ш класс — абонентские линии сельской связи.
По механической прочности ВЛС подразделяются на четыре типа:
облегченный — О,
нормальный — Н,
усиленный — У
особо усиленный ОУ.
Тип линии определяется гололедностью района, по территории которого проходит линия. Некоторые конструктивные особенности воздушных линий определяются температурной зоной:
I зона (северная) — расчетные температуры от —55 до +30°С,
П зона (средняя)—от -40 до +45°С и
Ш зона (южная)—от -25 до +60°С.
Указанная классификация определяется метеорологическими условиями района строительства : основным критерием является эквивалентная толщина стенки гололеда, образующегося на проводах, так как при гололеде не увеличения массы проводов и их поверхности, подвергающейся давлению вет ра, воздушная линия испытывает наибольшую механическую нагрузку. Каждый из данных типов линий характеризуется, глав ным образом, числом опор на 1 км (табл. 2.1). Из таблицы следует, что в районах с ин тенсивной гололедностью для обеспечения ме ханической прочности линий устанавливается большее число опор на 1 км
Таблица 2.1
|
Тип линии
|
Район климати ческих условий
|
Толщина го лоледа на про воде,
|
Число опор на 1 км
|
Длина пролета (расстоя ние между опорами),
|
|
|
|
мм
|
|
м
|
|
О
|
Негололедный и слабогололедный
|
5
|
20
|
50
|
|
Н
|
Средней интенсивности гололеда
|
10
|
20
|
50
|
|
У
|
Сильной интенсивности
|
15
|
25
|
40
|
|
ОУ
|
Особо сильной интенсивности
|
20
|
28
|
35,7
|
Проволока, применяемая на воздушных линиях, ее характеристика.
Воздушные линии связи состоят из метал лических проводов, подвешенных на опорах с помощью изоляторов и специальной арма туры.
Элементами воздушных линий связи являются:
проволока (линейная и перевязочная), арматура для изоляции и крепления проводов на опорах.
Проволока. Провода воздушных линий свя зи подвергаются действию ветра, гололеда, влаги, химических реагентов, находящихся в воздухе, колебаниям температуры.
Линейная проволока, применяемая для проводов воздушных линий связи, должна обладать высокой электрической проводимостью, большой механической прочностью и достаточной элас тичностью, устойчивостью против коррозии, экономичностью изготовления. В соответствии с указанными требованиями наибольшее при менение для проводов воздушных линий свя зи получили медная, биметаллическая и сталь ная проволоки.
Медная проволока изготовляется диамет рами 4; 3,5 и 3 мм. Она хорошо противостоит атмосферным воздействиям и большинству химических реагентов, находящихся в возду хе. Покрываясь толстым слоем окиси меди, провода хорошо защищены от коррозии. Мед ная проволока дефицитна, имеет высокую стоимость и поэтому широкого применения не получила.
Стальная проволока изготовляется диамет ром 5; 4; 3; 2,5; 2 и 1,5 мм. Проволока диа метром 5; 4 и 3 мм применяется для линий междугородной связи, а диаметром 2,5; 2 и 1,5 мм — для местных линий.
Стальная проволока имеет сравнительно небольшую стоимость. Однако большое ак тивное сопротивление ее, сильно возрастаю щее с увеличением частоты (вследствие зна чительного поверхностного аффекта в стали, являющейся магнитным материалом), ограни чивает возможность уплотнения стальных цепей и их использование для дальних теле фонных связей (практически для телефонной связи стальные цепи используются на рас стоянии до 200 — 250 км). Кроме того, сталь ная проволока подвержена коррозии. Для лучшей защиты от коррозии стальную прово локу покрывают слоем цинка.
Биметаллическая сталемедная проволока состоит из стальной сердцевины и медной обо лочки. Применение такой проволоки обеспе чивает экономию меди при сохранении при мерно той же величины активного сопротив ления на высоких частотах, как и у медной (вследствие поверхностного эффекта на вы соких частотах, ток распространяется в ос новном по медной оболочке). Изготовление биметаллической проволоки осуществляется термическим способом. В зависимости от тол щины медного слоя биметаллическая прово лока подразделяется на два типа: БСМ-1 и БСМ-2.
В табл. 2.2 приведены диаметры проволо ки и толщины медного слоя. Биметаллическая проволока диаметром 3 и 4 мм широко при меняется для междугородной высокочастотной связи, а проволока меньших диаметров — для сельских и пригородных сетей. Механическая прочность биметаллической проволоки выше медной, а устойчивость против коррозии та кая же.
В целях экономии меди применяют сталеалюминиевый биметалл. Биметаллическая ста-леалюминиевая проволока представляет собой стальной сердечник, покрытый алюминиевой оболочкой, которая наносится методом горя чего опрессования. Проволока имеет марку БСА и изготовляется наружными диаметрами 5,1 и 4,1 мм с толщиной алюминиевого слоя 0,55 мм. Коррозионная устойчивость и проч ность сталеалюминиевой проволоки БСА ху же, чем сталемедной БСМ.
Применяют также сталеалюминиевый мно гопроволочный провод марки АС. На сердеч ник из одной или нескольких стальных оцин кованных проволок навиты алюминиевые про волоки. Эти провода изготовляются с номи нальным сечением алюминиевой части прово да 25, 16 и 10 мм2 (соответственно АС-25, АС-16 и АС-10).
При удлиненных пролетах (переходы че рез реки, овраги), а также переходных линий связи через электрифицированные железные дороги и контактные трамвайные и троллей бусные провода, применяются многопроволоч ные канаты (тросы) высокой механической прочности: для цепей из цветного металла (цепи ЦМ) — бронзовые марок ПAБ-10 и ПАБ-25 (провод антенный бронзовый сечением 10 и 25 мм2) диаметром соответственно 4,6 и 7,4 мм; для остальных цепей — сталь ные семипроволочные диаметром 4,2; 5 и 6,6 мм.
Основные физические и механические свой ства линейной проволоки и канатов приведе ны в табл. 2.3.
Для крепления проводов на изолятор применяется перевязочная проволока диамет ром 2 и 2,5 мм (соответственно для линейных проводов диаметром 3 и 4 мм), стальная мягкая оцинкованная — для стальных проводов и медная мягкая - для проводов из цветного металла
Для соединения концов линейных проводов пайкой используется спаечная проволока: стальная мягкая луженая диаметром 1—1,2 мм — для стальных проводов и медная мягкая диаметром 1 и 1,5 мм — для проводов из цветного металла (соответственно диаметром 3 и 3,5—4 мм).
Изоляторы, крюки, штыри, траверсы, кронштейны, накладки, крепежные детали.
Арматура. Для изоляций проводов воздушных линий связи их укрепляют на изоляторах. должны обладать большим электрическим сопротивлением, малыми диэлектрическими потерями и высокой механической прочностью. Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют фарфоровые изоляторы. Употребляются также стеклянные изоляторы, изготавливаемые из малощелочного стекла. Фарфоровые и стеклянные изоляторы имеют одинаковую форму (рис. 2.1). Внутри изолятор имеет винтовую нарезку для укрепления его на крюке или штыре. При навертывании изолятора на штырь на последний предварительно наматывается просмоленная пенька (каболка) или полиэтиленовый колпачок. Для увеличения поверхностного сопротивления в изоляторах делают две юбки (увеличивается длина пути утечки тока). Фарфоровые изоляторы имеют марку ТФ (телефонный фарфоровый), а стеклянные —ТСМ (телефонный стеклянный малощелочной), В зависимости от материала и диаметра подвешиваемых проводов применяются изоляторы различных типов, отличающихся между собой размерами: ТФ-20 и ТСМ-2 — для стальных проводов диаметром 5 и 4 мм и проводов из цветного металла диаметром 4; 3 мм; 16 и ТСМ-3 — для стальных проводов 3 мм; ТФ-12 и ТСМ-4 — для местных линий при диаметре проводов 2,5 мм и менее. Нор мированные сопротивления изоляции изолято ров ТФ-20, ТФ-16 и ТФ-12 составляют соот ветственно 50000, 40000 и 20000 МОм, а стеклянных соответствующих типов — в 10 раз меньше.
Для укрепления изоляторов на опорах при меняют крюки и траверсы со штырями.
Стальные крюки (рис. 2.2) изготовляют следующих типов: КН-20, КН-18, КН-16 и К.Н-12 (крюк низковольтный диаметром соот ветственно 20, 18, 16 и 12 мм). Крюки типов КН-20 и КН-18 предназначаются для изоля торов типов ТФ-20 и ТСМ-2; КН-16 —для изоляторов ТФ-16 и ТСМ-3; КН-12 —для изоляторов ТФ-12. Крюки окрашивают чер ным асфальтовым лаком для предохранения их от коррозии.
Траверсы изготавливают из дерева (дуба, сосны, лиственницы, ели, кедра и угловой разнобокой стали. Деревянные траверсы про питывают противогнилостным составом. Наи более широко применяются восьмиштырные траверсы. Вид и основные размеры восьмиштырной деревянной траверсы показаны на рис. 2.3. Стальные траверсы по сечению имеют следующие размеры: восьмиштырные — 50X50X6 мм и 60X60X6 мм, четырехштырные —40X40X4 мм и 50x50x6 мм.
Рис. 2.1. Изолятор
Рис. 2.2. Крюк
Рис. 2.3. Восьмиштырная траверса и стальной штырь
На траверсах укрепляются стальные шты ри (см. рис. 2.3) с размерами, соответствую щими типу траверс (деревянные или сталь ные), и изоляторы.
Арматура в основном выбирается исходя из диаметра и условий крепления, применяе мого провода (табл. 2.4).
Кроме рассмотренной основной арматуры, при строительстве воздушных линий связи применяются кронштейны, подвесные крюки, накладки, а также различные крепежные ма териалы (болты, глухари, подкосы и пр.).
Типы опор и приставок.
Опоры. Опоры воздушных линий связи должны обладать достаточной механической прочностью, сравнительно продолжительным сроком службы, быть относительно легкими, транспортабельными и экономичными. До по следнего времени на воздушных линиях связи применялись опоры из деревянных столбов. Затем- начали широко применяться железо бетонные опоры.
Деревянные столбы для опор линий связи заготавливают в основном из сосны, листвен ницы, ели, кедра и пихты. Размеры столбов выбирают в зависимости от класса и линии, числа проводов, способа их подвески и допускаемого расстояния от нижнего вода до земли. Наиболее широко применяются столбы длиной 6,5; 7,5; 8,5 м с диаметром в вершине от 12 до 22 см; для устрой переходных опор большей высоты применяются, кроме того, столбы длиной 9,5; 11 и 13 м с диаметром в вершине от 14 до 24 см.
Деревянные опоры, особенно их нижние части, находящиеся у поверхности земли, подвержены гниению. По этой причине срок службы деревянных столбов сравнительно велик — 5—7 лет. Для увеличения срока службы деревянные столбы (а также приставки, служащие для укрепления столбов) пропитывают противогнилостным составом — антисептиками. В качестве последних применяются креозотовое и антраценовое масло, а та уралит, фтористый натрий и др.
Железобетонные опоры и приставки прочны и долговечны. Из железобетона изготовляют все основные типы опор: промежуточные, угловые, анкерные, вводные, кабельные, строительства линий связи наиболее широко применяются опоры прямоугольного сечения.
Железобетонные опоры изготовляются длиной 6,5; 7,5 и 8,5 м.
Марка опоры имеет букву, указывающую тип профиля, и две цифры — первая указывает величину расчетного изгибающего момента (кН-м), который может быть допущен данной опоры в направлении, перпендикулярном направлению линии, и вторая показывает длину опоры. Для линий связи применяют следующие марки железобетонных опор ПО — прямоугольная облегченная и ПОР то же, с предварительно напряженной арматурой.
Основные характеристики железобетон опор приведены в табл. 2.5.
Наряду с железобетонными опорами линиях связи широко применяют железобетонные приставки, укрепляющие деревянные опоры для удлинения срока их службы.
Таблица 2.2
|
Диаметр проволо ки, мм
|
Условия крепления
|
Марка изоля тора
|
Марка штыря
|
Марка крюка
|
|
5,4; 6,6
|
Обычное
|
ТФ-20
|
ШТ-20
|
КН-16
|
|
3,0; 4,0; 4,4
|
— »—
|
ТФ-16
|
ШТ-16
|
КН-16
|
|
4,0; 4,4
|
Усилен ное
|
ТФ-20
|
ШТ-20У ШТ-20
|
КН-18
|
|
5,4; 6,6
|
— »—
|
ТФ-20
|
ШТ-20У
|
КН-20
|
Рис. 2.4. Деревянная опора с железобетоными приставками
Таблица 2.3
|
Тип опоры
|
Расчетный изгибающий момент, кН-м
|
Длина опоры, м
|
Размеры попе речного сечения, см2
|
Бетон
|
Масса опоры, кг
|
|
|
|
|
|
марка
|
объем опоры, м3
|
|
|
П0-1,75-6,5
|
17,2
|
6,5
|
24X14
|
200
|
0,137
|
343
|
|
П0-1,75-7,5
|
17,2
|
7,5
|
24X14
|
200
|
0,156
|
390
|
|
П0-2,75-6,5
|
27,0
|
6,5
|
24X14
|
200
|
0,164
|
410
|
|
П0-2,75-7,5
|
27,0
|
7,5
|
24X14
|
200
|
0,183
|
455
|
|
ПО-4,4-7,5
|
43
|
7,5
|
30X18
|
300
|
0,29
|
725
|
|
П0-4,4-8,5
|
—
|
8,5
|
30X18
|
300
|
0,324
|
810
|
|
ПО-6,8-8,5
|
67
|
8,5
|
30X18
|
300
|
0,324
|
810
|
ставки прямоугольной формы имеют марку ПР и ТН. Длина железобетонных приставок составляет от 2,8 до 3,5.
Деревянная опора с железобетонными приставками показана на рис. 2.4
ПРОФИЛИ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Профилем воздушной линии связи начн ется порядок расположения цепей и проводов на опорах. Наименование профилей определяется способом крепления (подвески) проводов на опорах.
На воздушных линиях связи используются крюковой, траверсный и смешанный (провода подвешивают на траверсах и крюках) профили. Для воздушных линий связи предусмотрено семнадцать типовых профилей опор, наибольшее применение получили профили, изображенные на рис. 2.5. Как видно из ри нка, крюки на опоре располагают в шах тном порядке, места цепей, подвешенных крюках, нумеруют сверху вниз, а на траверсах — слева направо и сверху вниз (понятие левей и правой сторон линий является условным, -однако принято считать левой по левую сторону линии, а правой — дорожную). Расстояние между крюками на опоре равно 30 или 60 см. Траверсы на опоре располага ются на расстоянии 60 см друг от друга, рас стояние между проводами одной цепи на тра версе составляет 20 см, а между соседними цепями - 50 см.
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ ОПОР
Воздушные линии связи на железобетон ных опорах строятся, как правило, траверс ного, профиля. При устройстве воздушных ли ний связи применяются простые и сложные опоры. Простыми, называются опоры, не имею щие дополнительных укреплений, сложными — опоры, имеющие дополнительные укрепления, или опоры, составленные из нескольких стол бов. К простым опорам относятся промежу точные опоры, устанавливаемые на прямых участках линии; к сложным — угловые, ленные, переходные, оконечные, кабельные и др.
Рис. 2.5. Профили опор воздушных линий
' Лежень
Рис. 2.6. Угловая опора.
Угловые опоры—устанавливают в местах изменения направления (поворота) линии. Такие опоры подвергаются действию равнодействующей силы тяжения проводов, направленной внутрь угла по его биссектрисе. Угловую опору укрепляют подпорой или оттяжкой свиваемой из 6—8 линейных проводов (рис. 2.6). Оттяжка укрепляется в земле с помощью якоря. При большом числе проводов и значительном угле поворота линии угловую опору укрепляют подпорой и оттяжкой. Для ограничения возможных разрушений на линии в случае больших нагрузок применяют усиленные (рис. 2.7) и противоветровые опоры, устанавливаемые на прямолинейных участках трассы. При числе проводов более шести и место усиленных опор полуанкерные опоры или анкерные опоры (рис. 2.8). Эти опоры устанавливают на линиях типа О через 3 км, Н — через и типа У и ОУ — через 1 км. Противоветровые опоры устанавливают на середине участка между усиленными или полуанкерными опорами.
Оконечные опоры устанавливают в начале и конце воздушной линии связи. При подвеске до 16 проводов в качестве оконечных применяют одинарные опоры, укрепленные подпорой со стороны тяги проводов или тяжкой с противоположной стороны, а подвеске более 16 проводов — полуанкерные опоры или сдвоенные опоры, укрепленные подпорой
Рис. 2. 8. Усиленная опора Рис. 2.7. Анкерная железобетонная опора
Рис. 2.9. Кабельная опора
Кабельные, ОПОРЫ устанавливают в местах перехода воздушной линии на кабельную; они оборудуются кабельным шкафом и для удобства обслуживания — площадкой и сту пеньками (рис. 2.9).
В районах вечной мерзлоты, где имеет место выпучивание (выпирание) столбов из грунта, опоры укрепляют в грунте с помощью лежня, прикрепляемого к нижней части опо ры.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ