EoW January 2010

technischer artikel

überschreitet, sollte das Band eng gegen zugspannungslose Schleifen gezogen werden oder, falls zugspannungslose Schleifen nicht vorhanden sind, eng gegen Verschlüsse gezogen werden. Diese Bedingung gilt sowohl für gelgefüllte Kabel wie für Kabel mit trockener Zentralader. Wenn Eis sich zurückbildet, bewirkt das von den anliegenden Kabelabschnitten eingezogene Band eine neue permanente Bandüberlänge im Kabel, wie in Bild 3 , Position 3, dargestellt. Während des darauf folgenden Eisbelast- ungsereignisses dehnt sich das Kabel aus, da jedoch die Bandüberlänge, die der verformten Kabellänge entspricht, bereits vorhanden ist, wird kein weiteres Band in den Abschnitt “eingezogen”, wie in Bild 3 , Position 4, dargestellt. Das Kabel hat somit ein neues Gleichgewicht erzielt.

das Luftkabel des Typs „lashed“ nur unwahrscheinlich bei solchen Frequenzen mitschwingt, die für die äolische Schwingung erforderlich sind, könnte es jedoch die Umweltschwingung von Quellen simulieren, wie z. B. von Eisenbahntrassen oder von Fahrzeugverkehr auf einer Brücke oder an einem Hang.

Die Fragewurde auf dieWirkung der direkten Aussetzung einer hohen Verformung auf die anliegenden Kabelabschnitte gestellt. Die Einschätzung eines 50m Kabelabschnitts, der einer Verformung in der Nähe der Bruchfestigkeit der meisten Kabelaufbauten ausgesetzt wird, führt zum Einziehen des Bands aus den anliegenden Abschnitten und könnte tatsächlich gegen zugspannungslose Schleifen bei einem Kabel mit trockener Zentralader wie auch bei einem gelgefüllten Kabel dicht anziehen. Die Fähigkeit des Kabels und des Bands diese Verformung aufzunehmen hängt von dem Kabelaufbau ab, sowie von der innewohnenden Bandüberlänge und der Länge des anliegenden Kabelabschnitts. Unabhängig von der vorhandenen Kopplung führt diese dazu, daß die Bandverformung entweder vermieden oder auf die Kabellänge übertragen wird und es ebenfalls vermieden oder ermöglicht wird, daß sich das Kabel nach dem Entlasten ausgleicht. Bild 4 stellt dieses Ereignis dar.

GaloppierendeSchwingung Äolische Schwingung

Bild 2 ▲ ▲ : Kabelschwingungsbedingungen

2.2 Verformungsereignisse Verformungsereignisse könnten unter vielen verschiedenen Umständen auftreten. Die meisten Kabel werden während der Installation verformt. Nach der Installation werden Kabel auch einer wiederkehrenden Verformung durch Eisansammlung oder unbeabsichtigte Ausgrabungen ausgesetzt. In jedem Fall ist der Umfang der Bandbewegungen von Bedeutung. Es ist in der Tat wichtig, daß die Bandbewegung nicht die ganze Länge des Kabels nach unten zieht, wodurch die komplette Bandüberlänge verbraucht werden würde und demzufolge Schäden an der Faser verursacht würden. Bei den Installationsverfahren wurden zugspannungslose Kabelschleifen gefordert, die sich im Falle eines extremen Verformungsereignisses ideal dazu eignen die Bänder an das Kabel zu schließen. Wie jedoch in den nächtsten Abschnitten näher erklärt, ist es äußerst unwahrscheinlich, daß die Kabelverformung unter diesen Bedingungen zu schädlichen Bandverformungen führt. 2.2.1 Belastung durch Eis Lichtwellenleiterkabel, die in Regionen wo Eisbildung wahrscheinlich ist, müssen in der Lage sein eventuellen Lasten und Dehnungen zu wiederstehen. Das NESC (National Electric Safety Code) beschreibt die Szenarien des Eisaufbaus und der Windbedingungen entsprechend jeder Region eines Landes [7] . Aus diesen Eingaben kann die Dehnung eines Kabels das diesen Bedingungen ausgesetzt wird, berechnet werden, sowie jegliche sich daraus ergebende Banddehnung vorhergesagt werden. Unter den Bedingungen der Belastung durch Eis dehnt sich das Kabel aus. Falls die Kabeldehnung die innewohnende Bandüberlänge des Kabels überschreitet, wird Band von einem anliegenden Kabelabschnitt eingezogen, wie in Bild 3 , Position 1 und 2, dargestellt. Wenn die Kabeldehnung, die sich aus dem Ladeereignis ergibt, die innewohnende Bandüberlängealler anliegendenTeilstücke

Band

Belastung durch Eis

Restliche Bandüberlänge (XSL)

Ausgrabung

Band wird von den anliegenden Abschnitten eingezogen

Nach der Entlastung ermöglicht die optimierte Kopplung den Bandausgleich

Bild 3 ▲ ▲ : Eislastbedingungen

Ist einmal verstanden, können die Analyse der Größe der Kabeldehnung, die induzierte Bandüberlänge und die Robustheit des Kabelaufbaus untersucht werden. Durchgeführte Kettenberechnungen für diese Szenarien an einem Luftkabel des Typs „lashed“ bei einer Teilstücklänge wie im“schlimmsten Fall”, ergaben eine erzielte Kabeldehnung unter 0,05% für starke Eislastbedingungen nach NESC [8] . Gemäß dieser Kenntnis muss zwingend sichergestellt werden, daß der Kabelaufbau diese Menge an Bandüberlänge ohne Dämpfungsverlust aufnehmen kann und ohne dabei die Faser zu beschädigen. Der innewohnende Wert der Bandüberlänge ist so festgelegt, daß diese Kabeldehnung übertroffen wird. 2.2.2 Kabelausgrabungen Manchmal wird ein Kabel versehentlich durch Bagger oder ähnlichen Grabvorrichtungen freigelegt, wenn vor Arbeitsbeginn die entsprechenden Vorkehrungen nicht getroffen werden., In diesem Fall wird ein ganz spezieller Abschnitt des Kabelteilstücks hohen Verformungen ausgesetzt. Es wurde geschätzt, daß der verformte Bereich zwischen 5m und 50m liegt [4] . In der Regel wird ein solcher Kabelabschnitt entfernt und ersetzt. dieses Verfahren erst

Bild 4 ▲ ▲ : Verformungsereignis wegen der Ausgrabung

Ein mit viskoelastischem Gel gefülltes Kabel besitzt die einzigartige Fähigkeit die Bänder an das Kabel zu koppeln und im Laufe der Zeit eine Entspannung der Bänder zu ermöglichen. Die erforderliche Zeit zum Ausgleichen könnte lang sein, länger als die empfohlenen Ziehraten für die Prüfung der Kabelkoppelung. Die Temperatur des Gels spielt ebenfalls eine wichtige Rolle beim Reibungswiderstand, welcher den Bändern weitergegebenen wird und die Entspannungsrate stark beeinflussen könnte. Ein trockenes Kopplungsmittel weist solche Eigenschaften nicht auf. Kabelverformungen, die sichmit einer Kraft ergeben, die die trockene Kuppelungskraft übertrifft - was in diesem Szenarium beinahe sicher ist - könnten dazu führen, daß die anliegenden Abschnitte sich nicht ausgleichen könnten. Aus diesem Grund ist eine direkte Korrelation zur gelgefüllten Kopplung gefährlich, und deswegen ist die Prüfung von praktischen Ereignissen eines Kabellebenszyklus so wichtig. 2.2.3 Installation Während der Installation wird ein lokalisierter Kabelabschnitt einer hohen Verformung ausgesetzt.

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EuroWire – Januar 2010