Диссертация (Исследование оптических кабелей в условиях тропического климата), страница 2

Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. (Москва, 2014г., 2015 и 2016 г.); 15-я международная конференция «Электромеханика,электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым,Алушта, 2014 г.).ПубликацииПо теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, втом числе 3 статьи в рецензируемых научных журналах из Перечня ВАКМинистерства образования и науки России и 4 тезисов докладов всборниках трудов международных научных конференций.Структура и объем диссертации.Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения,списка использованной литературы из 138 наименований, и содержит 82страниц машинописного текста, 38 рисунок, 29 формул и 12 таблиц.9ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕОПТИЧЕСКИХКАБЕЛЕЙВТРОПИЧЕСКОМ КЛИМАТЕ РЕСПУБЛИКИ СОЮЗА МЬЯНМЫРеспублика Союз Мьянмы – страна с развивающейся экономикой, гдев последнее время отмечается заметный рост интереса инвесторов ипотребителей к развитию мобильной связи и Интернету.

В мобильную связьуверенно внедрен стандарт GSM (Global System For Mobile), наряду скоторым также используют стандарт CDMA (Code Division Multiple Access).Для Интернета используют стандарте VoIP (Voice over Internet Protocol).Поставщиками услуги связи по мобильному телефону и Интернета вРеспубликеСоюз Мьянмаявляютсягосударственныеучреждения:Министерство почты и телекоммуникаций (МПТ), Мьянма телепорт иЕданабон телепорт. В последнее время услуги связи стали предоставлятьчастные компании, например, Elite, RedLink, SkyNet [15].Развитие отрасли связи в Республике Союз Мьянмы определяет МПТ,однаизцелейкотороговключаетвсебясовершенствованияинфраструктуры международной и внутренней связи с высокой мощностьюи высоким качеством услуг [16]. Под этим следует понимать расширениесети связи.Самой совершенной физической средой для передачи информации всетях связи являются оптические волокна, способные передавать большиепотокиинформацииназначительныерасстояния.Сегодняпристроительстве как крупных магистральных территориальных сетей связи,так и высокоскоростных локальных сетей используют в основном кабели,содержащие в качестве передающей среды оптические волокна.1.1.Тенденции в развитии связи в Республике Союз МьянмаСтроительство новых линий связи и увеличение пропускнойспособности существующих линий связи является на данный момент10времени актуальной задачей для МПТ.

Новые сети строят на основеоптических кабелей, которые обладают рядом преимуществ передпроводными и радиорелейными системами связи: малое затухание сигнала;высокая пропускная способность. Большая скорость передачи информации,хорошая помехозащищенность, низкие потери при передаче сигнала, все этопозволяет прокладывать оптические кабели на большие расстояния (более100 км) без установки промежуточного усилительного оборудования.Оптические кабели обладают хорошими физико-механическимихарактеристиками, что достигается применением специальных полимерныхматериалов.

Проблема наращивания длины кабеля при инсталляцииуспешно решена путем использования для соединения оптических волоконспециальных сварочных аппаратов.В процессе прокладки, монтажа и эксплуатации оптические кабелиподвергают различным внешним воздействиям, среди которых выделяютмеханическое, химическое, тепловое, климатическое, биологическое и ряддругих воздействий [3, 4]. Отсюда возникают требования к конструкцииоптические кабели. Например, требований по стойкости к механическимвоздействиям,полностьюопределяютсяусловиямипрокладкииэксплуатации оптические кабели. Оптические кабели, предназначенные дляпрокладки в земле механизированным способом, должны обладатьстойкостью к растягивающим и раздавливающим нагрузкам.

Подвесныеоптические кабели. должны быть стойкими к растягивающему усилию. Квнутри объектовым оптическим кабелям предъявляют повышенныетребования по гибкости для обеспечения удобства прокладки и монтажа взданиях, сооружениях и внутри аппаратуры [2, 4].Ускорение процесса создания новых линий связи решается, какправило, путем упрощения прокладки этих линий и оптимизацией затрат.Анализ тенденций в развитии связи показывает, что преимущественноприменение в Республике Союз Мьянма находят подвесные и самонесущиеоптические кабели.111.2.Особенности применения оптических кабелей в тропическомклимате Республики Союза МьянмыГосударство Республика Союз Мьянмы находится в Юго-ВосточнойАзии на широте от 10 до 30° в зоне влажного тропического климата.

Ссевера страну защищают от холодных воздушных масс, поступающих изЦентральной Азии, высокие горы, поэтому на большей части территориистраны преобладает тропический и субтропический климат (рис. 1.1).Рис. 1.1. Расположение государства Республика Союз Мьянмы нагеографической карте Юго-Восточной Азии12Погоду в течение года разделяют на три сезона: влажный (сезондождей), длящийся с конца мая до конца октября; прохладный – с концаоктября до середины февраля; и жаркий – с середины февраля до конца мая.Для влажных субтропиков характерно продолжительное и жаркое лето.Средняя температура самого теплого месяца превышает +27 °С, амаксимальная – +38 °С. Зимы во влажных субтропиках мягкие, со среднимимесячными температурами выше 0 °С, но возможны случайные заморозки.На низменностях Республика Союз Мьянмы круглый год наблюдаютвысокую температуру воздуха, так что понятие «прохладный» –относительное.

В январе в городе Мандалае, расположенном вблизиморского побережья в дельте реки Эяведи, средняя месячная температурасоставляет +24 °С. В это время в центральной части страны в городе Янгоне,средняя месячная температура составляет +21 °C, а летом максимальная –+41 °C. В горных районах страны прохладнее, например, в зимнее время вШанском нагорье температура ночью может опустится ниже нуля [6,7].Средняясуммарнаявеличинагодовыхосадковвовлажныхсубтропиках колеблется от 750 до 2000 мм. Выпадение осадков по сезонамраспределено не равномерно. Зимой дожди и редкие снегопады в севернойчасти страны приносятся, главным образом, циклонами.

Осадки летомвыпадают, чаще всего, в виде грозовых ливней, связанных с мощнымипотоками теплого и влажного океанического воздуха. Ураганы или тайфуныпроявляются очень редко и возможны в конце лета и осенью.С точки зрения влажности на территории Республики Союз Мьянмыколичество осадков в горной местности варьируется в зависимости отвысоты и направления склонов по отношению к муссонным ветрам,несущим влагу с юго-запада. Наибольшее значение влажности во времявлажного сезона с максимумом осадков в июле. В штатах Ракхайн иТанинтайи за год выпадает в среднем 4600-5100 мм осадков. Центральнаяравнина защищена от таких ветров и здесь максимальная влажность в годувсего 635 мм.

Города Ситуэ и Минбу, которые расположены на побережье13Индийского океана в штате Ракхайн, называют «Влажным поясом»,поскольку среднее годовое количество осадков здесь достигает 4950 мм вгодПоскольку Республика Союз Мьянмы находится тропической зонеазиатского континента, здесь круглый год обильно поступает солнечнаяэнергия. Интенсивность солнечного среднесуточного облучения в течениегода над территорией Республики Союз Мьянма колеблется в диапазоне3,30÷6,49 кВт·ч/м2. На рис. 1.2 показано как распределяется интенсивностьсолнечной радиации по территории страны в разные месяцы года[7].Рис.1.2. Ежемесячное распределение интенсивности солнечной радиациипо территории Республика Союз МьянмыТаким образом, тропический климат Республики Союз Мьянмахарактеризуется среднегодовой температурой 18 оС при этом максимальнаятемпература достигает 45 оС.

Относительная влажность обычно составляетот 34 % (комфортной) до 80 % в течение года, и редко достигаетэкстремальных значений 23 % (сухой) и 100 % (очень влажный).14Интенсивность солнечного среднесуточного облучения в течение года надтерриторией Республики Союз Мьянма превышает 3,30 кВт·ч/м2[7].Перечисленные особенности, характерные для тропического климатаРеспублики Союз Мьянма, выдвигают определенные требования кконструкции оптических кабелей и методам испытаний, а также следуетучитывать при проведении расчетов.1.3.Обзор результатов ранее проведенных исследований по влияниюповышенной температуры, влажности и солнечной радиации насвойства материалов кабельных изделий.Эксплуатация кабелей и проводов на открытом воздухе в условияхтропического климата сопровождается интенсивным воздействием тепла,влажности и солнечной радиации.

изменении цвета, Воздействие этихфакторов может приводить к появлению на поверхности изоляции кабелейбеспорядочной сетки мелких трещин. В отличие от теплового старения этинарушения происходят не по всей толще, а лишь на внешней поверхности,тем не менее, наблюдаемые изменения материала изоляции могутсопровождатьсяпотерейпервоначальныхфизико-механическихиэлектрических свойств. Степень этих изменений тем больше, чем активнееинтенсивность воздействия. Исследованию стойкости кабельных изделий квоздействию тропического климата посвящена работа [6].В данной работе проведены исследования долговечности проводовтипаСИП-3сполиэтиленовойизоляции.ПроводатипаСИП-3эксплуатируют на открытом воздухе, при этом электрические параметрыизоляциипрактическинеизменилисьзавремяиспытаний,ачувствительным к тепловому старению параметром является механическийпараметр: относительное удлинение при разрыве.

Результаты показывают,что между относительным удлинением и временем старения существуетпостоянное соотношение. Константу скорости процесса старения при15эффективнойтемпературеэксплуатациииспользованосоотношениеАррениуса:-ki= kо exp(-Еа/RT)(1.1)где kо – предэкспоненциальный множитель;Еа – эффективная энергия активации процесса старения;R – универсальная газовая постоянная;T – температура старения;Далее используя уравнение (1.1) рассчитали константу скоростипроцесса старения при эффективной температуре эксплуатации, котораясоставила 4,7×10-6 мин.-1 Задавшись допустимым значением относительногоудлинения рассчитали срок службы провода, который составил 44 года, чтоподтверждает возможность длительного применения проводов типа СИП втропическом климате.Для повышения стойкости полиэтилена к тепловому старению начато внашей стране в начале 50-годов прошлого века.