Способ прокладки кабельных линий связи

 

Изобретение относится к прокладке кабельных сетей, а именно к подземной прокладке кабелей в грунтах, подверженных морозобойному растрескиванию. Сущность изобретения: при засыпке траншеи с проложенным кабелем используют гидрофильную горную породу, которую пропитывают водным раствором этиленгликоля с концентрацией, зависящей от глубины прокладки кабеля и определяемой из математического выражения, что позволит предотвратить разрывы при криогенном растрескивании грунта.

Изобретение относится к прокладке кабельных линий связи непосредственно в земле.

Преимущественно способ может быть использован при прокладке кабелей в грунтах, подверженных морозобойному (криогенному) растрескиванию, в частности в зоне многолетней мерзлоты.

Известен способ прокладки кабелей непосредственно в земле, когда кабели укладывают в траншею с устройством постели и верхнего покрывающего слоя из разрыхленной земли или песчаного грунта толщиной по 10 см каждый [1]. Недостатком данного способа является то, что с течением времени в результате воздействия поверхностных вод в летний период происходят переувлажнение слоя грунта вокруг кабеля и его смерзание с кабелем в зимний период.

В зонах, подверженных криогенному растрескиванию, это приводит к нарушению целостности кабеля, а зачастую к его полному разрыву в месте прохождения морозобойной (криогенной) трещины.

Известен способ прокладки кабелей в мерзлых породах, включающий дополнительную обмотку кабеля несколькими слоями полиэтиленовой пленки, между которыми укладывают пластинчатую смазку типа БАМ-3, ЦИАТИМ-201 и др. [2]. Недостатками данного способа являются его сложность и высокая стоимость при прокладке через морозобойные участки грунтов, достигающие иногда десятки километров.

Наиболее близким к предлагаемому является способ прокладки муфт кабелей в грунтах, подверженных морозобойному растрескиванию, заключающийся в том, что перед засыпкой кабельных муфт в котловане часть засыпного грунта, необходимого для покрытия муфты со всех сторон слоем в 3-5 см, перемешивают с пластинчатой смазкой (смесь делают из расчета 1:1 по объему), затем котлован засыпают обычным грунтом. Недостатками данного способа являются его трудоемкость, высокая стоимость, что делает его применение практически невозможным при прокладке линейных кабелей на большие расстояния через морозобойные участки.

Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации кабелей в мерзлых породах, подверженных криогенному растрескиванию.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе в качестве засыпного грунта используют гидрофильные горные породы, которые полностью насыщают водным раствором этиленгликоля, причем концентрацию этиленгликоля в растворе определяют из следующего соотношения: где П - концентрация этиленгликоля в растворе,%; t0 - среднегодовая температура воздуха,oC; tп - средняя температура воздуха за самую холодную пятидневку в году,oC; h - глубина заложения кабеля, м; a - коэффициент температуропроводности грунта, м2/ч.; 0 - длительность периода от середины июля до наступления самой холодной пятидневки, ч.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что появляется возможность обрабатывать большие участки укладки кабеля, подверженные морозобойному растрескиванию, и его простота.

Новизна предлагаемого способа заключается в том, что для засыпки используются гидрофильные породы, которые насыщают водным раствором этиленгликоля, что предотвращает смерзание кабеля с грунтом и предохраняет его от морозобойных трещин.

Существенными отличиями предлагаемого способа от известного являются: - для засыпки используют гидрофильные горные породы, которые за счет капиллярных сил удерживают водный раствор этиленгликоля и не промерзают в зимний период; - пропитку горных пород производят до полного насыщения;
- процентное содержание этиленгликоля в растворе определяют из специального математического соотношения.

Вывод расчетной формулы для определения концентрации этиленгликоля в растворе. Нижний предел концентрации этиленгликоля в растворе должен обеспечить температуру грунта вокруг кабеля ниже или равной температуре замерзания водного раствора. На основании лабораторных исследований получена следующая зависимость для определения предельной концентрации от температуры (T, oC), при которой раствор замерзает
П = -1,6T - 2,0 (2)
где 1,6 и 2,0 - эмпирические коэффициенты, имеющие размерность (%/oC) и (%) соответственно.

Определим минимальную температуру грунта на заданной глубине. Согласно работе (Докучаев В.В. Расчет фундаментов на вечномерзлых грунтах по предельным состояниям. - Л.: Стройиздат, 1968, с. 120) минимальная температура грунта на глубине R определяется по формуле
T(h) = t0 - A0exp (-D), (3)
где t0 - среднегодовая температура воздуха, oC;
- амплитуда колебаний температуры на поверхности грунта, oC;
tп - экстремальная температура поверхности грунта, oC.

Как показывает анализ многолетних наблюдений, tп приблизительно равна средней температуре воздуха за самую холодную пятидневку, т.е. может быть определена по известным справочным данным для данной местности, как и величина t0.

Например, "Строительные нормы и правила". Ч. 2, разд. А, гл. 6. В кн. Строительная климатология и геофизика, СНиР 2-А.6-72. - М.: Стройиздат, 1973, 320 с.


где 0 - период от середины июля до наступления самой холодной пятидневки, ч;
a - температуропроводность, м2/ч.

Таким образом, на глубине заложения кабеля минимальная температура грунта будет определяться из выражения

или, поскольку всегда выше, то

Концентрация этиленгликоля должна быть такой, чтобы обеспечить на глубине R температуру, выше или равную температуре замерзания водного раствора, т.е.

П -1,6 Tз - 2,%, (6)
где П определяется по формуле (5), т.е.


С другой стороны, проведенные лабораторные исследования показали, что при определенной концентрации зависимость между температурой замерзания раствора и содержанием в нем этиленгликоля имеет точку перегиба. В частности, установлено, что при П = 65,3% температура замерзания равна минимальному значению -65oC, и при дальнейшем увеличении концентрация не понижается, а растет (сравним: при П = 82,5oC T = -44oC, а при П = 97% T = -22oC).

Таким образом, естественным ограничением способа (верхним пределом формулы) является соотношение:
П 65,3%. (8)
Соединяя (8) и (7), получим соотношение (1), которое и вошло в формулу изобретения.

Рассмотрим конкретный пример использования способа, поясняющий сущность изобретения. Прокладка кабеля осуществляется в дисперсных грунтах г. Якутска, подверженных морозобойному растрескиванию, в результате чего около 30% кабельных линий ежегодно выходит из строя и требует ремонта. Характерные данные для условий г. Якутска следующие: t0 = -10,4oC; tп = -55oC; h = 1,2 м; Q = 410 м2/ч; 0= 4320 ч. По формуле (1) находим нижний предел концентрации этиленгликоля в растворе П 19, 1%. В качестве гидрофильных пород можно использовать алевролиты, туфы, известняки и др. Наиболее приемлемым является использование глиежей или, как их еще называют, гореликов, разновидности которых обладают хорошо развитой структурой. Лабораторные исследования показали, что розовые глиежи Кильдямского месторождения пригорода г. Якутска обладают водонасыщением до 40% по объему в насыпном состоянии.

Способ реализуем следующим образом.

На дне траншеи, как и в известных способах, устраивают постель из глиежей толщиной 10 см, укладывают кабель и засыпают его снова глиежами на такую же толщину слоя. Затем пропитывают глиежи 19,1%-ным раствором этиленгликоля методом пряного полива. Полное влагонасыщение фиксируют визуально по появлению слоя жидкости на поверхности глиежей. Лабораторными исследованиями установлено, что скорость капиллярного всасывания глиежей достаточно высока и не влияет на технологичность процесса насыщения в реальных условиях. На насыщенный слой глиежей засыпается естественный грунт, который уплотняют любым известным механическим способом, например тромбуют. В местах обильных водопритоков в летнее время между слоем глиежей и грунтом целесообразно проложить полиэтиленовую пленку.

Способ работает следующим образом.

При возникновении морозобойной трещины концентратор напряжений, находящийся в ее вершине, встречая талые пластичные породы, окружающие кабель, резко расширяется, в результате напряжения полностью релаксируются и на кабель никакие растягивающие силы не действуют, т.е. обеспечивается его сохранность. Естественное сокращение длины, происходящее при понижении температуры зимой, также не оказывает отрицательного воздействия, т.к. кабель имеет возможность практически свободно перемещаться в грунтах, - смерзания грунта с поверхностью кабеля не происходит.

По сравнению с базовым способом, за который принят прототип, данный обладает тем преимуществом, что надежен и технологичен. Кроме того, способ значительно дешевле - стоимость даже чистого этиленгликоля в 10-15 раз ниже стоимости пластинчатых смазок, которые рекомендуется использовать в 50%-ной концентрации смеси с грунтом.

Внедрение данного способа не требует специального оборудования и может быть осуществлено силами строителей систем кабельных линий связи.

В настоящее время готовится техническая документация для внедрения способа в системе Якутской городской телефонной станции.

Способ направлен на улучшение надежности и повышения безопасности эксплуатации кабельных линий связи, поэтому экономический эффект не подсчитывался.


Формула изобретения

Способ подземной прокладки кабельных линий связи, включающий укладку кабеля на дно траншеи и засыпку траншеи грунтом с отличными от коренных пород механическими свойствами, отличающийся тем, что в качестве засыпного грунта используют гидрофильные горные породы, которые полностью насыщают водным раствором этиленгликоля, причем концентрацию этиленгликоля в растворе определяют из следующего соотношения:

где - концентрация этиленгликоля в растворе, %;
t0 - среднегодовая температура воздуха, oС;
tп - средняя температура воздуха за самую холодную пятидневку в году, oС;
h - глубина заложения кабеля, м;
а - коэффициент температуропроводности грунта, м2/ч;
0 - длительность периода от середины июля до наступления самой холодной пятидневки, ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию кабельной промышленности

Изобретение относится к электротехнике , в частности к прокладке электрических кабелей непосредственно в чемле

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано при прокладке кабелей

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в переездах (П) для защиты уложенного на почву кабеля

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам прокладки кабелей ВОЛС под водой

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при строительно-дорожных и геологоразведочных технологиях применительно к разработке грунтов природных шельфов, имеющих III-VII группы прочности
Изобретение относится к геологическим изысканием и строительно-монтажным работам на суше и под водой

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при прокладке кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема

Изобретение относится к строительству подземных линейно-кабельных сооружений связи местного значения

Изобретение относится к области устройств предотвращения кражи кабеля, в частности защиты от кражи электрических силовых или сигнальных кабелей

Изобретение относится к кабелям с двойной функцией - заземляющих проводников и оптических телекоммуникационных кабелей

Изобретение относится к экранированию кабельных систем высокого напряжения. Предложена магнитно-экранированная кабельная компоновка, содержащая, по меньшей мере, два кабеля (201-203) переменного тока, содержащих разнесенный участок (210-212) между двумя сближенными участками (213, 214) параллельных кабелей, причем такой разнесенный участок (210-212) последовательно включает в себя расходящийся участок, широко разнесенный участок и сходящийся участок, и систему (1) экранирования электромагнитного поля (ЭМП), проложенную поверх упомянутых, по меньшей мере, двух кабелей (201-203) переменного тока, причем упомянутая система (1) экранирования ЭМП содержит проводник (2, 3, 11, 12), имеющий две ветви (2, 3), образующие срединный участок (4, 5) и концевые участки (7-10), причем ширина срединного участка равна расстоянию между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке (210), или больше этого расстояния, а ширина на оконечностях концевых участков (7-10) больше, чем расстояние между кабелями переменного тока на сближенных участках, и меньше, чем расстояние между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке, при этом упомянутый проводник (2, 3, 11, 12) содержит внутренний электрический тракт (2a, 3a) и внешний электрический тракт (2e, 3e), соединенные друг с другом (11, 12) на соответствующих продольных концах. Изобретение обеспечивает понижение магнитного поля, излучаемого кабелями переменного тока в местах, где они разнесены друг от друга на протяжении некоторого участка своей длины. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 17 ил., 3 табл.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для кабельных линий электропередачи. Способ прокладывания кабельной линии с обеспечением ферромагнитного экранирования включает рытье траншеи для кабелей одной цепи кабельной линии, нанесение на дно траншеи подсыпки, укладку цепи кабельной линии, установку ферромагнитного экрана в местах локальных максимумов напряженности магнитного поля по трассе кабельной линии. Кабельная камера содержит корпус, опорные конструкции для соединительных муфт внутри корпуса, плиту перекрытия кабельного отсека, корпус снабжен колодцем транспозиции экранов кабеля, размещенным с внешней стороны торцевой стенки короба. Техническим результатом является упрощение процесса сооружения трассы кабельной линии и осуществление более надежной и безопасной передачи энергии потребителям. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх