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EuroWire – Januar 2010
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technischer artikel
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.
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
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.
Bild 3
▲
▲
:
Eislastbedingungen
Ist
dieses
Verfahren
erst
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.
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.
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.
Belastung
durch Eis
Restliche Bandüberlänge (XSL)
Band
Band wird von den
anliegenden Abschnitten
eingezogen
Nach der Entlastung ermöglicht
die optimierte Kopplung den
Bandausgleich
Ausgrabung
GaloppierendeSchwingung
Äolische
Schwingung