110 kV įtampos oro linijos (toliau - OL) sudaro svarbią elektros energetikos sistemos dalį, užtikrinant elektros energijos perdavimą dideliais atstumais. Šiuolaikinės technologijos leidžia integruoti ryšių funkcijas tiesiai į šias perdavimo linijas, panaudojant šviesolaidinius kabelius, kurie montuojami trosuose (dar vadinamuose žaibosaugos lynais). Šis sprendimas suteikia galimybę efektyviai išnaudoti esamą infrastruktūrą ryšių reikmėms, tačiau reikalauja atidžios inžinerinės analizės ir griežto norminių aktų laikymosi.
Teisinė ir norminė bazė
Elektros įrenginių įrengimo bendrosios taisyklės (toliau - Taisyklės), patvirtintos 2007 m. sausio 31 d. įsakymu Nr. I.1 ir vėliau keistos, yra pagrindinis dokumentas, reglamentuojantis elektros įrenginių projektavimą, įrengimą ir eksploatavimą Lietuvoje. Šių taisyklių reikalavimai yra privalomi visiems elektros energetikos sistemos dalyviams: gamintojams, perdavimo ir skirstomųjų tinklų operatoriams, vartotojams, įrengiantiems, rekonstruojantiems ar kapitališkai remontuojantiems elektros įrenginius.
Taisyklės apibrėžia daugybę sąvokų, svarbių suprasti šviesolaidinių kabelių integravimo specifiką. Pavyzdžiui, "trosas (žaibosaugos lynas)" apibrėžiamas kaip daugiavielis laidas su jame sumontuotu optiniu kabeliu arba be jo, skirtas oro linijai nuo tiesioginio žaibo smūgio apsaugoti. Tai tiesiogiai nurodo galimybę integruoti šviesolaidinius kabelius į šią konstrukciją.
Kitos svarbios sąvokos apima "atvirąją instaliaciją" (ant pastatų ir kitų statinių sienų, lubų, atramų), "lentyną" (atvirą konstrukciją laidams tiesti, neapsaugančią nuo mechaninių pažeidimų) ir "lovį" (uždara konstrukcija, turinti apsaugoti nuo mechaninių pažeidimų). Nors šios sąvokos tiesiogiai netaikomos trosuose montuojamiems kabeliams, jos formuoja bendrą supratimą apie kabelių instaliavimo būdus ir jų apsaugos poreikį.
Reglamentuojami ne tik instaliavimo būdai, bet ir pačių kabelių bei laidų techniniai reikalavimai. 2017 m. gegužės 22 d. įsakymu Nr. pakeistos ir papildytos Taisyklės, pavyzdžiui, 9 punkte nurodoma, kad "Elektros kabeliai, vadovaujantis Lietuvos standartu LST EN 13501-6:2014 „Statybos gaminių ir statinio elementų klasifikavimas pagal atsparumą ugniai. 6 dalis." Tai rodo, kad kabelių pasirinkimui taikomi griežti priešgaisrinės saugos reikalavimai, ypač svarbūs didelės įtampos perdavimo linijose.
Taip pat svarbu atsižvelgti į bendruosius elektros instaliacijos principus, tokius kaip laidininkų parinkimas pagal įšilimą, terminį ir elektrodinaminį atsparumą trumpojo jungimo srovėms, mechaninį atsparumą, srovės perkrovas, įtampos nuostolius ir nuokrypius bei ekonomiškumą (Taisyklių 54 punktas). Nors šie principai dažniausiai taikomi srovę perduodantiems laidininkams, jie suteikia kontekstą, kaip svarbu kruopščiai vertinti visus kabelių parametrus.
Šviesolaidinių kabelių integravimo ypatumai 110 kV OL
Pagrindinis principas, leidžiantis integruoti šviesolaidinius kabelius į 110 kV OL, yra jų montavimas specializuotuose trosuose, kurie jau atlieka žaibosaugos funkciją. Tokie trosai, dar vadinami optiniais lauko kabeliais (OLFK) arba optiniais žaibosaugos lynais (OPGW), yra suprojektuoti taip, kad juose būtų integruotos optinės skaidulos, apsaugotos nuo aplinkos poveikio ir elektros laukų.
1. Konstrukciniai sprendimai ir apsauga:
- Trosų konstrukcija: OPGW kabeliai paprastai sudaryti iš centrinio optinio modulio, apsupto metalinių gijų, kurios suteikia mechaninį atsparumą ir laidumą, reikalingą žaibosaugai. Metalinės gijos taip pat gali atlikti ir laidininko vaidmenį, nors pagrindinė jų funkcija yra mechaninė.
- Apsauga nuo aplinkos poveikio: Optinės skaidulos yra jautrios drėgmei, temperatūros svyravimams ir mechaniniams pažeidimams. Todėl jos yra apsaugotos specialiais vamzdeliais, geliais ir išorinėmis dangomis, užtikrinančiomis ilgalaikį stabilumą.
- Apsauga nuo elektros poveikio: Nors 110 kV įtampos laukai yra gana intensyvūs, optiniai kabeliai, esantys trosuose, yra pakankamai toli nuo įtampos laidininkų, kad tiesioginis elektrinis poveikis būtų minimalus. Papildomai, trosas pats yra įžemintas, todėl jis neturi didelio potencialo skirtumo su žeme.
- Montavimo gylis ir atstumai: Taisyklėse pateikiami atstumai tarp skirtingų įtampos lygių kabelių ir ryšių kabelių (162 punktas). Nors šie reikalavimai dažniausiai taikomi požeminiams kabeliams, jie iliustruoja svarbą išlaikyti saugius atstumus tarp skirtingų funkcijų kabelių, siekiant išvengti elektromagnetinių trukdžių ir užtikrinti saugumą. 110 kV ir aukštesnės įtampos kabeliams numatytos specialios apsauginės plokštės (160.1 punktas), kurios, nors ir skirtos požeminiams kabeliams, pabrėžia aukštos įtampos instaliacijų apsaugos svarbą.
2. Techniniai reikalavimai ir atsparumas:
- Mechaninis atsparumas: OPGW kabeliai turi atitikti tuos pačius mechaninio atsparumo reikalavimus kaip ir įprasti žaibosaugos lynai. Tai apima atsparumą tempimui, vibracijai ir kitoms dinaminėms apkrovoms, kylančioms dėl vėjo, ledo ir kitų aplinkos veiksnių. Taisyklės (punktas 320) nurodo, kad OL konstrukcijoms skaičiuoti klimato sąlygos turi būti nustatomos pagal Lietuvos Respublikos teritorijos apšalo, vėjo rajonų duomenis.
- Terminis atsparumas: Nors šviesolaidiniai kabeliai nėra tiesiogiai paveikti elektros srovės keliamo įšilimo, trosas, kuriame jie sumontuoti, gali įkaisti dėl žaibo iškrovos ar trumpojo jungimo. Todėl optinio kabelio konstrukcija turi atlaikyti ir aukštesnę temperatūrą, nei įprastai veikiant.
- Atsparumas trumpojo jungimo srovėms: Trosas, kaip laidininkas, turi atlaikyti trumpojo jungimo srovės poveikį. Tai svarbu ne tik pačiam trosui, bet ir jame integruotam optiniam kabeliui, kad nebūtų pažeistos optinės skaidulos. Taisyklių skyriai X ir V detalizuoja trumpojo jungimo srovių skaičiavimą ir laidininkų bei izoliatorių parinkimą, atsižvelgiant į šiuos veiksnius. Nors šie punktai daugiausia orientuoti į srovę perduodančius laidininkus, principai dėl mechaninio atsparumo trumpojo jungimo srovėms yra taikytini ir OPGW konstrukcijai.
3. Ryšių ir energetikos sistemų sąveika:
- Dvejopa funkcija: OPGW kabeliai vienu metu atlieka dvi svarbias funkcijas: žaibosaugą ir didelės spartos duomenų perdavimą. Tai leidžia sutaupyti išlaidas ir supaprastinti infrastruktūrą, lyginant su atskirų ryšių linijų tiesimu.
- Informacijos perdavimas: Optinės skaidulos suteikia galimybę perduoti didelius informacijos kiekius dideliu greičiu, kas yra būtina šiuolaikinėms energetikos sistemoms valdyti, stebėti ir optimizuoti. Tai apima telemetriją, apsaugos sistemas, ryšių kanalus dispečeriniam valdymui ir kt.
- Standartizacija: Lietuvos standartai, tokie kaip LST EN 13501-6:2014, LST HD 60364-5-52, ir kiti techniniai reglamentai, nurodo reikalavimus, susijusius su elektros kabelių ir instaliacijos būdų parinkimu. Nors tiesioginio nurodymo dėl OPGW kabelių gali nebūti, bendrieji principai dėl atsparumo aplinkos veiksniams, priešgaisrinės saugos ir mechaninio atsparumo yra taikytini.
Svarbūs aspektai ir iššūkiai
- Specializuota įranga ir žinios: OPGW kabelių montavimas, sujungimas ir priežiūra reikalauja specializuotos įrangos ir kvalifikuotų specialistų, turinčių patirties tiek su aukštos įtampos linijomis, tiek su optiniais ryšiais.
- Kainos ir ekonominis efektyvumas: Nors OPGW kabeliai gali būti brangesni nei tradiciniai žaibosaugos lynai, jų integravimas leidžia sutaupyti, atsisakant atskirų ryšių linijų tiesimo. Ekonominis efektyvumas priklauso nuo konkretaus projekto masto ir poreikių.
- Priežiūra ir remontas: Bet kokie darbai ant 110 kV OL yra sudėtingi ir reikalauja tinklo atjungimo arba specialiomis priemonėmis atliekamų darbų aukštoje įtampoje. Tai gali apsunkinti OPGW kabelių priežiūrą ir remontą.
- Gaisrinė sauga: Kaip minėta, kabelių atsparumas ugniai yra svarbus reikalavimas (2.17 lentelė). Renkantis OPGW kabelius, būtina atsižvelgti į jo ugnies klasifikaciją pagal LST EN 13501-6:2014 ir kitus susijusius standartus, ypač jei jie klojami uždarose erdvėse, tokiose kaip techninės nišos ar šachtos.
Išvada
Šviesolaidinių kabelių integravimas į 110 kV įtampos oro linijų trosus (OPGW) yra technologiškai įmanomas ir vis dažniau taikomas sprendimas. Jis leidžia efektyviai išnaudoti esamą energetikos infrastruktūrą ryšių reikmėms, užtikrinant didelės spartos duomenų perdavimą ir kartu palaikant žaibosaugos funkciją. Svarbiausia yra griežtai laikytis galiojančių norminių aktų, atlikti kruopščius techninius skaičiavimus, atsižvelgti į aplinkos sąlygas, mechaninį ir terminį atsparumą, taip pat priešgaisrinės saugos reikalavimus. Tai užtikrina ne tik sistemos patikimumą ir saugumą, bet ir ilgalaikį bei efektyvų šviesolaidinių kabelių veikimą integruotoje 110 kV įtampos oro linijų sistemoje.