EN
نصب کابلهای فیبر نوری در دهانههای هوایی طولانی — مانند ستونهای برق در درهها، قلههای کوهستانی و زیرساختهای گسترده روستایی — کابل را در معرض تنشهای مکانیکی، گرانشی و محیطی پیوسته قرار میدهد. برخلاف نصبهای داخل ساختمان یا در لولههای دفنشده که در آنها کابلها در کانالهای محافظتشده قرار میگیرند، کابلهای فیبر نوری هوایی بهعنوان عناصر سازهای عمل میکنند و وزن خود را بین نقاط تکیهگاهی ثابت تحمل میکنند.
ناتوانی در محاسبهٔ دقیق استحکام کششی کابل، تحملپذیری طول دهانه، پارامترهای شلی و عوامل بار محیطی منجر به ایجاد ترکهای ریزشیشهای میکروسکوپی، افزایش ناگهانی تضعیف نوری، شلی فیزیکی شدید یا فروپاشی کامل مکانیکی خط میشود. این راهنما اصول مهندسی، اجزای سازهای، استانداردها و رویههای میدانی لازم برای نصب قابلاطمینان فیبر نوری هوایی را تشریح میکند.
۱. مکانیک استحکام کششی و سه سطح کشش
استحکام کششی بیشترین بار کششی را تعریف میکند که یک کابل نوری میتواند بدون وقوع تغییر شکل ساختاری دائمی، پارگی روکش یا افزایش تضعیف نوری تحمل کند. در مهندسی شبکههای هوایی، کشش بر اساس سه سطح عملیاتی که توسط کد ایمنی الکتریکی ملی (NESC) و استانداردهای بینالمللی تعریف شدهاند، ارزیابی میشود:
۱. کشش نصب (بار کششی پویا)
-
تعریف: بیشترین نیروی کششی موقتی که در حین فرآیند فعال کشیدن کابل اعمال میشود.
-
قانون مهندسی: تنش نصب هرگز نباید از ۵۰ تا ۷۰ درصد رتبهبندی تنش حداکثر مجاز کابل (MAT) فراتر رود.
-
تأثیر شکست: فراتر رفتن از این حد، باعث میشود هسته شیشهای درونی کابل تحت تنش فیزیکی قرار گیرد و در نتیجه ترکهای ریزی بلافاصله در روکش شیشهای ۱۲۵ میکرونی ایجاد شود که منجر به افت بالای درجی یا پارگی آیندهی الیاف در اثر انبساط حرارتی میشود.
۲. تنش حداکثر مجاز (MAT — بار طراحی)
-
تعریف: حداکثر بار ساختاری کوتاهمدتی که کابل میتواند در شرایط بدترین وضعیتهای آبوهوایی تحمل کند.
-
متغیرهای محیطی: MAT شامل سرعت حداکثر باد (مانند تا ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت)، انباشتگی سنگین یخ (مانند ضخامت شعاعی یخ از ۶٫۴ تا ۱۲٫۷ میلیمتر) و کمترین دمای محیطی عملیاتی، بهصورت همزمان است.
-
اساس محاسبه: تحت بار کامل MAT، کرنش الیاف نوری باید در محدودهی حد ایمن کشسانی سازنده باقی بماند (معمولاً کمتر یا مساوی ۰٫۲۳ تا ۰٫۳۳ درصد کرنش) تا از افت دائمی جلوگیری شود.
۳. استرس روزانه (EDS - بار کاری ایستا)
-
تعریف: تنش بلندمدت و پیوستهای که کابل در دمای محیط عادی (مانند ۱۵ تا ۲۰ درجه سانتیگراد) و بدون وزش باد و بدون بار یخ، تجربه میکند.
-
آستانه مهندسی: EDS معمولاً باید کمتر از ۱۵ تا ۲۵ درصد استحکام شکست نامی کابل باشد. حفظ سطح پایین استرس روزانه، خزش بلندمدت مواد در اعضای مقاومکننده و خستگی تنشی روی پوشش خارجی را در طول عمر عملیاتی ۲۵ تا ۳۰ ساله جلوگیری میکند.
۲. معماری ساختاری و اجزای مقاومت مکانیکی
الیاف شیشهای سیلیسی شکننده (با پوششی از آکریلات به قطر ۲۵۰ میکرون روی هستهای با قطر ۱۲۵ میکرون) تحمل بار کششی بسیار کمی دارند. مقاومت مکانیکی کاملاً به عناصر ساختاری داخلی یا یکپارچهشده وابسته است که برای جذب نیروهای کششی و کشش طراحی شدهاند.
تحلیل مقایسهای مواد تقویتکننده
۳. معماری کابلهای هوایی: نوع عدد هشت در مقابل ADSS
انتخاب ساختار مناسب کابل به وجود خطوط برق، فاصله بین دکلها و شرایط بارگذاری محیطی بستگی دارد.
کابلهای خودتکیهکننده نوع عدد هشت
کابلهای شکل-۸ دارای پروفیلی با اکستروژن دوگانه هستند که در آن سیم پیامرسان فولادی گالوانیزه با استحکام بالا از طریق یک شبکه انعطافپذیر از پلیاتیلن به هسته کابل نوری لولهای شل متصل میشود.
-
رفتار سازهای: سیم فولادی پیامرسان تمامی کشش مکانیکی را در حین نصب و بارگذاری روزانه روی دهانه جذب میکند.
-
حفاظت از فیبرها: فیبرهای نوری بهصورت آزاد درون لولههای شل رنگی و پر از ژل قرار دارند و کاملاً از کشش واردشده بر سیم فولادی جدا میمانند.
-
زمینه نصب: این کابلها برای خطوط تلفنهمراهِ مخصوص به تلفنهمراه، دهانههای کوتاه تا متوسط (تا ۱۰۰ تا ۱۵۰ متر) و پروژههای روستایی با حساسیت بالا نسبت به هزینه ایدهآل هستند.
کابلهای بدونفلز خودنگهدار (ADSS)
کابلهای ADSS کاملاً غیرفلزی هستند و از یک میله تقویتی FRP مرکزی، لولههای شل رنگی، لایه ضخیمی از نخ آرامید در جهت محیطی و پوشش بیرونی مقاوم در برابر ردیابی تشکیل شدهاند.
-
رفتار سازهای: بار کششی بهطور یکنواخت بین لایه داخلی نخ آرامید و عضو مرکزی FRP توزیع میشود.
-
ایمنی دیالکتریک: ازآنجاکه کابلهای اِدِس شامل هیچ فلزی نیستند، میتوان آنها را بهصورت ایمن در فضای برقرسانی خطوط انتقال با ولتاژ بالا (مانند ۱۲ کیلوولت تا ۵۰۰ کیلوولت) نصب کرد بدون اینکه خطر اتصال به زمین یا خطر القای الکتریکی وجود داشته باشد.
-
زمینه نصب: پهنایهای برقرسانی با ولتاژ بالا، دهانههای بلند که رودخانهها یا درهها را میپوشانند (دهانههایی به طول ۲۰۰ تا ۵۰۰ متر یا بیشتر)، و محیطهایی که بارش صاعقه در آنها بسیار شایع است.
۴. مشخصات مکانیکی و استانداردهای انطباق
کابلهای هوایی با کیفیت بالا بر اساس استانداردهای مهندسی بینالمللی دقیق ساخته و آزمایش میشوند، از جمله آیئیسی ۶۰۷۹۴ , آیایایئی ۱۲۲۲ (برای اِدِس)، و وایدی/تی ۹۰۱ :
-
بیشترین نیروی کششی قابل تحمل: کابلهای معمولی سنگینوزن نوع فیگور-۸ و ادیس طوری طراحی شدهاند که نیروهای کششی را از ۳۰۰۰ نیوتن برای دهانههای سبک تا بیش از ۱۵۰۰۰ نیوتن برای دهانههای بسیار بلند ادیس تحمل کنند.
-
مقاومت در برابر فشار: باید مقاومت حداقلی در برابر فشار جانبی معادل ۱۰۰۰ نیوتن در هر ۱۰۰ میلیمتر را داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات بستن و گیرههای آویزان، لولههای بافر داخلی را له نکنند.
-
محدودهٔ دمای کاری: بهگونهای ترکیب شدهاند که بهطور قابل اعتمادی در دمای ۴۰- درجه سانتیگراد تا ۷۰+ درجه سانتیگراد کار کنند، بدون اینکه روکش ترک بخورد یا ژل بافر مایع شود.
۵. استانداردهای نصب در محل و کنترل کیفیت
رعایت صحیح روشهای میدانی در زمان کشش و کشیدن کابل، از آسیب مکانیکی زودهنگام جلوگیری میکند:
-
اصول پیچش و کشش: انحناء وکشش در طول کابل رابطهای معکوس دارند. انحناء برابر است با حاصلضرب وزن کابل در واحد طول در مربع طول دهانه، تقسیمبر هشت برابر نیروی کشش. تکنسینها باید جداول پیشمحاسبهشدهٔ انحناء–کشش را بررسی کنند تا اطمینان حاصل شود که کابل با انحناء کافی کشیده شده تا بتواند انقباض حرارتی زمستانی را جذب کند، بدون اینکه حد مجاز کشش (MAT) را تجاوز کند.
-
کنترل کشش با دینامومتر: عملیات کشش باید از دینامومتر کشش کالیبرهشده یا جک چرخدار با محدودکنندهٔ خودکار کشش تنظیمشده روی ۵۰٪ حد مجاز کشش (MAT) کابل استفاده کنند.
-
رعایت شعاع خمش پویا: در حین کشش، حداقل شعاع خمش پویا باید حداقل ۲۰ برابر قطر خارجی کابل باشد. پس از ثابتشدن کابل در فنرها یا بستهای معلق ایستا، شعاع خمش میتواند به ۱۰ برابر قطر خارجی کابل کاهش یابد.
-
چرخهای میانی کشش: کشیدن کابل باید با استفاده از شیوههای چرخشی با قطر بزرگ و یاتاقانهای صاف در هر ستون انجام شود تا زوایای اصطکاک تیز در حین کشش از بین روند.