Самонесущий оптический кабель на ВЛ 35—330 кВ

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

14

Тема номера

ÂÎËÑ

Самонесущий оптический 
кабель на ВЛ 35—330 кВ

Михаил ДМИТРИЕВ,

 заместитель генерального директора

 по научной работе ПКБ «РосЭнергоМонтаж», г. Санкт-Петербург, к.т.н.

В

олоконно-оптические линии связи (ВОЛС) 
зачастую размещают на опорах воздуш-
ных линий (ВЛ) электропередачи средне-
го и высокого напряжения. В связи с этим 

ОАО «ФСК ЕЭС» организовало работы по созданию 
стандарта «Правила проектирования, строитель-
ства и эксплуатации ВОЛС на ВЛ электропередачи 
напряжением 35 кВ и выше». 

Согласно проекту этого стандарта на воздушных 

линиях 35 кВ и выше могут применяться различные 
оптические кабели: 
•  встроенные в грозотрос (ОКГТ);
•  встроенные в фазный провод (ОКФП);
•  навитые на фазный провод или на грозозащит-

ный трос (ОКНН);

• самонесущие 

(ОКСН).

В случаях использования самонесущих оптиче-

ских кабелей проект стандарта требует их размеще-
ния в точках минимального наведённого фазными 
проводами ВЛ потенциала. Рассмотрим причины 
такого требования.

ПОТЕНЦИАЛ, 

НАВЕДЁННЫЙ НА ОКСН

В проекте стандарта дано следующее определе-

ние: ОКСН — это оптический кабель самонесущий 
неметаллический, армирующими элементами кото-
рого являются стеклопластиковые прутки или ара-
мидные нити, объединённые в единую конструкцию. 

На рис. 1 схематично показана одноцепная опора 

ВЛ 35—330 кВ с треугольным расположением фаз-
ных проводов «А», «В», «С», молниезащитным тро-
сом «Т» и ОКСН, закреплённым на опорах ВЛ под 
нижней траверсой.

Рабочее напряжение фазных проводов ВЛ соз-

даёт вокруг линии электрическое поле, потенциал 
которого 

U

K

 = 0

 воздействует на ОКСН. Величина 

этого потенциала зависит от расстояния до фазных 
проводов, троса, поверхности земли, а также от рас-
стояния до заземлённого тела опоры.

Поскольку в точке крепления ОКСН к опоре по-

тенциал отсутствует 

U

K

 = 0

, а в остальных точках 

пролёта справедливо 

U

K

≠

  0

, то вдоль ОКСН воз-

никает разность электрических потенциалов. Если 
поверхность ОКСН в достаточной мере загрязнена 
и увлажнена, то разность потенциалов вызовет про-
текание вдоль неё тока промышленной частоты, на-
правленного из пролёта в сторону опоры (рис. 2) и 
способного повредить кабель.

Например, в Санкт-Петербурге уже известны 

случаи повреждения оболочки ОКСН вблизи от тела 
опоры ВЛ 330 кВ, где протекающий вдоль её по-
верхности ток оказывается максимальным. Поэтому 
задача расчёта потенциала и его минимизации дей-
ствительно является актуальной.

Потенциал 

U

K

 зависит от следующих основных 

факторов:
•  высоты подвеса ОКСН на опоре;
•  высоты подвеса фазных проводов и тросов на 

опоре;

•  степени провисания ОКСН, проводов и тросов в 

средней части пролёта.

Рис. 1. Одноцепная ВЛ 35—330 кВ с 

установленным ОКСН

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

15

Тема номера

ÂÎËÑ

Полученный в результате расчётов потенциал 

U

K

 следует сравнивать с допустимым значением, в 

качестве которого согласно имеющимся данным на 
ОКСН можно использовать:
•  12 кВ, если оболочка выполнена из обычного по-

лиэтилена высокой плотности;

•  25 кВ, если оболочка выполнена из трекингостой-

кого полиэтилена (он дороже).
Если наибольший потенциал на поверхности 

ОКСН окажется выше 12 (25) кВ, то следует оптими-
зировать точку подвеса ОКСН на опоре ВЛ, сместив 
положение ОКСН в область меньших наводимых по-
тенциалов.

ВЫБОР ТОЧКИ ДЛЯ РАСЧЁТА ПОТЕНЦИАЛА

Результаты расчётов потенциала 

U

K

зависят от 

того, на какой высоте относительно земли разме-
щены фазные провода, молниезащитный трос и оп-
тический кабель. Поскольку вблизи от тела опоры 
расстояние до земли больше, чем в средней части 
пролёта ВЛ, то возникает вопрос: в какой точке меж-
ду опорами ВЛ проводить определение потенциала 
ОКСН:
•  вблизи от опоры (точка 1 на рис. 3);
•  посередине пролёта (точка 2);
•  на некотором удалении от опоры (точка 3, распо-

ложенная между 1 и 2).
Поскольку опора заземлена, то на самом деле в 

точке 1 у оптического кабеля нет потенциала. Одна-

ко не будем учитывать экранирующего действия за-
землённой опоры, так как по мере удаления от опо-
ры оно достаточно быстро нивелируется.

Проведя исследования влияния на потенциал 

ОКСН высоты его подвеса 

h

K

, расстояния до фазно-

го провода 

∆

h

 , стрел провеса ОКСН 

f

K

 и провода 

f

А

, 

можно сделать следующие выводы:
•  если оптический кабель провисает так же сильно, 

как и фазный провод 

f

K

= 

f

A

, то наибольшее значе-

ние 

U

K

 достигается у тела опоры (точка 1 на рис. 3);

•  если оптический кабель вообще не провисает 

(

f

K

 = 0

), то наибольшее значение 

U

K

 достигается в 

середине пролёта, где 

f

A

 = max (точка 2).

По имеющимся у автора сведениям на практике 

стрелы провеса оптического кабеля 

f

K

 меньше, чем 

у фазного провода, т.е. лежат в диапазоне 

f

A 

> 

f

K 

> 0, 

и, следовательно, наибольший потенциал будет на-
водиться не у тела опоры (точка 1) и не в середи-
не пролёта (точка 2), а где-то между этими точками 
(точка 3).

Стрелы провеса 

f-

фазных проводов и оптическо-

го кабеля зависят от многих факторов и не всегда 
известны. Поэтому при выборе точки крепления 
ОКСН на опоре в качестве базового расчётного слу-
чая целесообразно принять точку 1 и закладывать в 
расчёты потенциала ОКСН расстояния до земли, ха-
рактерные для тела опоры без учёта стрел провеса. 

Если полученный в точке 1 потенциал приближа-

ется к опасным значениям в 12 (или 25) кВ, то после 
получения данных о провисании фазных проводов и 
кабеля целесообразно проведение дополнительных 
проверочных расчётов потенциала в двух других 
точках:
•  в точке 2 (удаление от опоры на 50% длины про-

лёта);

•  в точке 3 (удаление от опоры на 25% длины про-

лёта).

СПОСОБЫ РАСЧЁТА ПОТЕНЦИАЛА

Расчёт потенциала ОКСН можно выполнить, на-

пример, аналитически [1] при помощи системы урав-
нений, записанной с применением собственных и 
взаимных потенциальных коэффициентов, которые 
связывают потенциалы ОКСН, проводов и тросов с 
их зарядами. Также потенциал ОКСН можно найти и 
с применением компьютерных программ, таких, как 
EMTP (Electro Magnetic Transient Program), или ана-
логичных ей. 

В EMTP и ряде других программ предусмотрена 

возможность моделировать систему параллельных 
друг другу проводников, в роли которых выступают 
как обычные фазные провода и тросы линий элек-
тропередачи, так и, скажем, какой-то дополнитель-
ный проводник — проходящая параллельно линия 
электропередачи иного класса напряжения, или же 
ОКСН. Подавая напряжение на одни из таких про-

Рис. 2. Узел крепления ОКСН к опоре и 

протекающий по поверхности ОКСН ток

Рис. 3. Определение наибольшего 

потенциала оптического кабеля на примере 

однофазной ВЛ

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

16

водов, EMTP позволяет определять напряжение, на-
ведённое на другие.

На рис. 3 показана EMTP-схема, где есть подклю-

чённая к трёхфазной сети одноцепная ВЛ, на опо-
рах которой подвешен дополнительный проводник 
(ОКСН), потенциал которого измеряет специальный 
вольтметр «V». При этом геометрия взаимного рас-
положения проводов и тросов ВЛ и ОКСН может 
быть произвольной и задаётся внутри блока, назван-
ного «LCC».

ПРИМЕР РАСЧЁТА ДЛЯ ОДНОЦЕПНОЙ 

ВЛ 330 КВ

В качестве примеров проведём серию расчётов 

потенциала ОКСН в точке 1 для промежуточных 

опор ВЛ 330 кВ [2], представленных на рис. 5. Длина 
гирлянд изоляторов 330 кВ принималась равной 3 м, 
гирлянды считались подвесными, напряжение на ВЛ 
принято равным наибольшему рабочему 363 кВ.

Результаты расчёта действующего значения по-

тенциала поля в зависимости от места крепления 
ОКСН на опорах рис. 5 приведены на рис. 6. 

П 330-3.

 ОКСН удобнее крепить к телу опоры под 

нижней траверсой, т.е. для опоры П 330-3 практиче-
скую значимость представляют прежде всего высо-
ты 

y < 25

 м. Поскольку металлическая опора П 330-3 

имеет заметное поперечное сечение, то ОКСН не 
может быть закреплён в точке 

х = 0

, и поэтому на 

рис. 6а даны две кривые: 

х = +2

 и 

х = -2 м

. При 

х = 

+2

 м оптический кабель крепится к телу опоры с той 

её стороны, где над ним имеются сразу две травер-
сы фазных проводов, а при 

х = -2

 м — только одна 

траверса. 

Согласно рис. 6а при 

y < 25 

м оптический кабель 

выгоднее размещать в точке 

х = +2

 м, поскольку при 

этом достигаются меньшие потенциалы ОКСН. Од-
нако в любом случае не избежать применения до-
рогостоящего ОКСН, оболочка которого выполнена 
из трекингостойкого полиэтилена, рассчитанного на 
потенциал 25 кВ.

Тема номера

ÂÎËÑ

Рис. 4. Внешний вид EMTP-модели одноцепной 

трёхфазной воздушной линии, где на опорах 

подвешен проводник, на котором измеряется 

потенциал

Рис. 5. Эскизы одноцепных промежуточных опор ВЛ 330 кВ 

   а) опора П 330-3                                                             б) опора П 330-9

LCC

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

17

П 330-9.

 Как следует из рис. 6б, для 

опоры с горизонтальным расположе-
нием фазных проводов также требу-
ется ОКСН, рассчитанный на высокий 
потенциал 25 кВ, а при 

y > 15

  м ОКСН 

и вовсе применять нельзя.

Изучив зависимости 

U

K

(x, y)

 рис. 6, 

полученные для опор рис. 5, можно 
сделать ряд очевидных обобщающих 
выводов:
• максимальные 

значения 

U

K

 дости-

гаются при приближении ОКСН к 
тому или иному фазному проводу;

• минимальные 

значения 

U

K

 дости-

гаются или рядом с поверхностью 
земли, или рядом с молниезащит-
ным тросом, или в тех точках, где 
ОКСН оказывается примерно на 
равном удалении от трёхфазных 
проводов (в таких точках поля фаз 
практически полностью компенси-
руют друг друга).

ПРИМЕР РАСЧЁТА ДЛЯ 

ДВУХЦЕПНОЙ ВЛ 330 КВ

Результаты расчёта действующего 

значения потенциала поля в зависи-
мости от точки крепления ОКСН на 
опорах рис. 7 приведены на рис. 8. При 
этом напряжение на ВЛ, как и раньше, 
принято равным наибольшему рабоче-
му 363 кВ.

На рис. 8, полученном при 

х = +2

 м, 

даны две кривые для потенциала 
ОКСН. Кривая АВС-АВС отвечает слу-
чаю, когда обе цепи имеют одинаковую фазировку 
проводов, а кривая АВС-СВА — при встречной фа-
зировке. 

Видно, что для двухцепной ВЛ 330 кВ вне зави-

симости от фазировки цепей под средней траверсой 
имеется область минимального потенциала, в которую 
можно было бы смело устанавливать ОКСН. Однако 
монтажным организациям удобнее располагать ОКСН 
не под средней, а под нижней траверсой. В таком слу-
чае применение ОКСН на двухцепной ВЛ 330 кВ воз-
можно лишь тогда, когда его оболочка рассчитана на 
25 кВ и только при встречной фазировке цепей. 

Анализ рис. 6 и 8 показывает, в частности, что 

применение ОКСН на ВЛ номинальным напряжени-
ем более 330 кВ не представляется возможным из-
за недопустимо высокого наводимого потенциала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализировав потенциал оптического кабеля, 

размещённого на опорах ВЛ 330 кВ, можно дать ряд 
обобщающих рекомендаций для ВЛ 35—330 кВ.

Тема номера

ÂÎËÑ

1. Для одноцепных опор с треугольным располо-

жением фаз оптический кабель ОКСН лучше разме-
щать с той стороны опоры, где имеются две травер-
сы.

2. Для двухцепных опор с вертикальным распо-

ложением проводов за счёт совместного действия 
полей фазных проводов сразу двух цепей уровень 
потенциала под нижней траверсой оказывается по-
вышенным и может потребовать установки ОКСН 
под среднюю траверсу, где электрические поля фаз 
лучше компенсируют друг друга, чем под нижней. 
Наиболее остро проблема стоит не для ВЛ 35—220 
кВ, а именно для ВЛ 330 кВ, где дополнительным 
фактором повышения потенциала является наличие 
расщепления фазных проводов на две составляю-
щие. На 330 кВ обеспечить возможность крепления 
ОКСН под нижней траверсой можно было бы за счёт 
смены фазировки одной из цепей (рис. 7б).

3. На ВЛ 35, 110 кВ при наличии обоснования воз-

можно применять ОКСН с оболочкой, рассчитанной 

Рис. 6. Потенциал электрического поля на ОКСН в зависимости 

от места подвеса на одноцепной опоре ВЛ 330 кВ

а) П 330-3 с треугольным расположением фаз

100

80

60

40

20

0

100

80

60

40

20

0

0

5

10

15

35

20

25

30

0

5

10

15

у, м

20

25

30

у, м

б) П 330-9 с горизонтальным расположением фаз

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

18

Тема номера

ÂÎËÑ

на потенциал 12 кВ. На ВЛ 220, 
330 кВ, скорее всего, всегда 
будет требоваться применение 
ОКСН, рассчитанного на потен-
циал 25 кВ. Для ВЛ 500 —750 кВ 
применение ОКСН и вовсе не 
представляется возможным в 
силу значительных наведённых 
потенциалов.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Нейман Л.Р., Демирчян К.С. 

Теоретические основы элек-
тротехники. Л., «Энергия», 
1967.

2.  Справочник по электрическим 

установкам высокого напря-
жения. Под ред. И.А. Баум-
штейна, С.А. Бажанова. Мо-
сква, Энергоатомиздат, 1989.

Рис. 8. Потенциал электрического поля на ОКСН в зависимости 

от места подвеса на двухцепной опоре ВЛ 330 кВ типа П 330-2 и 

фазировки проводов первой и второй цепей. Принято х = +2м

Рис. 7. Эскизы двухцепных промежуточных опор ВЛ 330 кВ типа П 330-2 

б) встречная фазировка проводов

соседних цепей АВС-СВА

а) совпадающая фазировка проводов 

соседних цепей АВС-АВС

100

80

60

40

20

0

0

5

10

15

у, м

20

25

30

35

40