Трубка для оптического волокна
Иногда в силовые кабели встраивают оптическое волокно. Такое волокно может быть расположено в металлической защитной трубке, размещенной между проволоками экрана. На фото показан пример такого кабеля, в котором одновременно размещены 4 металлические трубки, частично для резервирования друг друга (поскольку волокно очень хрупкое).
С какой целью внутри кабеля размещают оптическое волокно? Его можно использовать для выполнения ряда задач, например:
✅ контроль температуры кабелей;
✅ контроль частичных разрядов в кабелях;
✅ контроль вибрации вблизи от линии (защита от действий третьих лиц);
✅ цифровая связь между распределительными устройствами, расположенными на концах линии.
Рассмотрим пример практической реализации узлов, в которых оптоволокно выходит наружу из кабеля классов 110-500 кВ. Давайте сосредоточимся на случае кабельной линии с односторонним соединением экранов (обычно это применимо для линий длиной менее 500-800 м).
Известно, что одностороннее соединение экранов выполняется для устранения наведенных токов в экране и связанных с ними потерь мощности. Для реализации такой схемы кабельные экраны на одном конце линии заземляются, а на другом подключаются к ограничителям перенапряжений (ОПН), которые расположены в концевой коробке (при нормальной работе линии эти ОПН ведут себя как изоляторы). Но что делать с металлической трубкой, в которую помещено оптическое волокно?
Металлическую трубку следует вставить в «оптические коробки», расположенные на концах линии. В таких коробках выполняются все подключения оптического волокна кабеля к внешним устройствам. В то же время оптическая коробка должна обладать диэлектрическими свойствами, что особенно важно в случае одностороннего соединения кабельных экранов.
Если экраны имеют одностороннее заземление, но трубки оканчиваются металлическими оптическими коробками, то, по сути, это гарантирует, что кабельные экраны будут заземлены с двух сторон через эту самую трубку, что может привести к ее повреждению.
Давайте рассмотрим случай линии 110 кВ с односторонним заземлением экранов, которая была проложена между:
1️⃣ Распределительным устройством с элегазовой изоляцией (КРУЭ), где экраны были заземлены.
2️⃣ Силовым трансформатором, где экраны не были разземлены (установлена концевая коробка с ОПН внутри).
Были использованы оптические коробки, которые были изготовлены из металла. На фото 1️⃣ сотрудник измеряет сопротивление между корпусом муфты со стороны КРУЭ и корпусом оптической коробки, и оно составляет около 1 Ом.
Когда кабельную линию включали под напряжение сети, каждый раз в жиле кабеля происходил бросок тока. Это создало на экране импульс напряжения, достаточный для того, чтобы вызвать искру между металлической трубкой и металлическим корпусом оптической коробки. Такая искра сопровождалась громким хлопком (пожалуйста, смотрите видео ниже).
Именно благодаря громкому хлопку ситуацию вовремя заметили, металлические оптические коробки заменили на диэлектрические, и серьезного повреждения оптической системы удалось избежать.
Приложение: Ниже приведено видео с искрой в области оптической коробки, снятое во время подачи напряжения на кабельную линию. Видео было снято в КРУЭ, где установлена муфта 1️⃣, но ситуация на муфте 2️⃣ (на стороне силового трансформатора) была почти такой же.