vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_159vrgup-130Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTМоделирование процесса нагрева оптоволоконного кабеля, вмонтированного в грозозащитный трос, токами короткого замыканияModeling of the heating process of the fiber-optic cable embedded into the lightning protection cable by short-circuit currentsОсиповаА. И.OsipovaA. I.

Осипова Анна Ивановна, кафедра «Автоматизированные системы электроснабжения», кандидат технических наук, доцент

Osipova Anna Ivanovna, Chair “Automated Systems of Power Supply”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

nyshka79@mail.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)20253003202501159166Copyright © Осипова А.И., 20252025Осипова А.И.Osipova A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/130

Рассмотрен подход к определению возможности интеграции волоконно-оптического кабеля с проводящей оболочкой в систему группового заземления в средства повышения надежности и безопасности работы железной дороги постоянного тока. Критерием для принятия решения является температура нагрева элементов кабеля, определяемая в зависимости от величины протекающего тока и времени срабатывания релейной защиты. В качестве инструмента для расчета температуры всех элементов кабеля, включая оптический модуль с оптическим волокнами, предложена программа, использующая в качестве основного алгоритма метод конечных элементов. Исходными данными для выполнения моделирования являются ток в кабеле, данные о конструкции кабеля, а также технические характеристики элементов кабеля.

The paper considers an approach to determining the possibility of integrating a fiber-optic cable with a conductive sheath into a group grounding system as a means of increasing the reliability and safety of DC railroad operation. The criterion for decision making is the heating temperature of the cable elements, determined depending on the magnitude of the flowing current and the time of relay protection operation. As a tool for calculating the temperature of all cable elements, including the optical module with optical fibers, a program using the finite element method as the main algorithm is proposed. The initial data for performing the modeling are the current in the cable, data on the cable design, as well as the technical characteristics of the cable elements.

токи короткого замыканияволоконно-оптический кабельгрупповое заземление опортермическая деградациятепловой импульсshort-circuit currentsfiber-optic cablegroup grounding of supportsthermal degradationthermal pulseReferencesКабель ОКГТ от «Инкаб» – грозотрос с оптическим волокном // Сайт компании «Инкаб». – URL: https://incab.ru/optical-cable/opgw/ (дата обращения: 31.03.2025).OPGW cable from “Incab” – a ground wire with optical fiber // “Incob” company website. – URL: https://incab.ru/optical-cable/opgw/ (date of access: 03/31/2025).Кабель ОКГТ-с // Сайт компании «Сарансккабель-Оптика». – URL: https://sarko.ru/okgt-scable.html (дата обращения: 31.03.2025).OPGW-s cable // “Saranskkabel-Optika” company website. – URL: https://sarko.ru/okgt-s-cable.html (date of access: 03/31/2025).ОКГТ. Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос // Сайт компании «ЛЭП-Инжиринг». – URL: https://energotehek.ru/catalog/grozozashhitnyij-tros (дата обращения: 31.03.2025).OPGW. Optical cable embedded into a ground wire // “LEP-Engineering” company website. – URL: https://energoteh-ek.ru/catalog/grozozashhitnyij-tros (date of access: 03/31/2025).Капкаев, А. А. Интеграция экранирующего провода в системе тягового электроснабжения с волоконно-оптической линией связи : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.22.07 / Капкаев Андрей Андреевич. – Ростов-на-Дону, 2017. – 208 с.Kapkaev, A. A. Integration of the shielding wire in the system of the traction power supply with the fiber-optic communication line : dissertation for the degree of candidate of technical sciences 05.22.07 / Kapkaev Andrey Andreevich. – Rostov-on-Don, 2017. – 208 p.Осипова, А. И. Особенности организации альтернативной схемы заземления опор контактной сети постоянного тока / А. И. Осипова, В. А. Осипов // Сборник научных трудов V Международной научно-технической конференции «Энергетика транспорта. Актуальные проблемы и задачи». – Ростов-на-Дону : РГУПС, 2021. – С. 45–47. – ISBN 978-5-907295-50-6.Osipova, A. I. Peculiarities of the organization of the alternative grounding scheme of the DC contact network supports / A. I. Osipova, V. A. Osipov // Collection of scientific papers of the V International scientific and technical conference “Transport Energy. Actual problems and tasks”. – Rostov-on-Don : RSTU, 2021. – P. 45– 47. – ISBN 978-5-907295-50-6.Осипова, А. И. Моделирование и расчёт токов короткого замыкания в системе постоянного тока с дополнительным тросом группового заземления опор контактной сети / А. И. Осипова, В. А. Осипов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2019. – № 4. – С. 127–133. – ISSN 0201-727X.Osipova, A. I. Modeling and calculation of short-circuit currents in the DC system with an additional cable of the group grounding of the contact network supports / A. I. Osipova, V. A. Osipov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2019. – No. 4. – P. 127–133. – ISSN 0201-727X.Жарков, Ю. И. Проблемы организации защиты тяговой сети постоянного тока от коротких замыканий при повышенных токовых нагрузках / Ю. И. Жарков, Е. П. Фигурнов // Електрифiкацiя транспорту. – 2014. – № 7. – С. 28–31. – ISSN 2307-4221.Zharkov, Yu. I. Problems of protection organization of the DC traction network from short circuits at the increased current loads / Yu. I. Zharkov, E. P. Figurnov // Electrification of transport. – 2014. – No. 7. – P. 28–31. – ISSN 2307-4221.Параметры совместных схем замещения систем внешнего и тягового электроснабжения при коротком замыкании в контактной сети / Е. П. Фигурнов, Ю. И. Жарков, Л. А. Герман [и др.] // Электрические станции. – 2021. – № 7 (1080). – С. 20–26. – ISSN 0201-4564.Parameters of the joint substitution schemes of the external and traction power supply systems at a short circuit in the contact network / E. P. Figurnov, Yu. I. Zharkov, L. A. German [et al.] // Electrical stations. – 2021. – No. 7 (1080). – P. 20–26. – ISSN 0201-4564.Дынькин, Б. Е. Анализ отказов релейных защит путем статистического моделирования их работы / Б. Е. Дынькин // Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции «Энергетика транспорта. Актуальные проблемы и задачи» / Ростовский государственный университет путей сообщения. – Ростов-на-Дону, 2019. – С. 24–28. – ISBN 978-5-88814-992-8.Dynkin, B. E. Analysis of relay protection failures by statistical modeling of their operation / B. E. Dynkin // Collection of scientific papers of the International scientific and practical conference “Energy of Transport. Actual problems and tasks” / Rostov State Transport University. – Rostov-on-Don, 2019. – P. 24–28. – ISBN 978-5- 88814-992-8.СТО «Руководство по расчёту режимов плавки гололеда на грозозащитном тросе со встроенным оптическим кабелем (ОКГТ) и применению распределенного контроля температуры ОКГТ в режиме плавки» : утверждено и введено в действие приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 18.05.2012 № 264. – URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1743404135&tld=ru&lang=ru&name=s3o8hishtn0zee6uhtyglpbxwe3vmfwr.pdf& (дата обращения: 31.03.25).STO "Guide to calculating ice melting modes on a ground wire with a built-in optical cable (OPGC) and the use of distributed temperature control of the OPGC in the melting mode" : approved and put into effect by order of JSC “FGC UES” dated 18.05.2012 No. 264. – URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1743404135&tld=ru&lang=ru&name=s3o8hishtn0zee6uhtyglpbxwe3vmfwr.pdf& (date of access: 03/31/2025).СТО 56947007-33.180.10.173-2014. Методические указания по расчету термического воздействия токов короткого замыкания и термической устойчивости грозозащитных тросов и оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос, подвешиваемых на воздушных линиях электропередачи. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС», утвержденные приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 21.05.2014 г. № 237. – URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1743404605&tld=ru&lang=ru&name (дата обращения: 31.03.25).STO 56947007-33.180.10.173-2014. Methodological guidelines for calculating the thermal effect of short-circuit currents and thermal stability of lightning protection cables and optical cables embedded into the lightning protection cable suspended on overhead power lines. Standard of the organization of JSC “FGC UES”, approved by the order of JSC “FGC UES” from 21.05.2014 No. 237. – URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1743404605&tld=ru&lang=ru&name (date of access: 03/31/2025).Инструкция по технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи ОАО «РЖД» : утверждена Первым вице-президентом ОАО «РЖД» В. Н. Морозовым 18.12.2013. – URL: http://scbist.com/scb/uploaded/docs/2013/dekabr2013/5051-rasporyazhenie-oao-rzhd-ot-18-12-2013-n2792r.htm (дата обращения: 31.03.25).Instruction for the technical operation of fiberoptic transmission lines of JSC “Russian Railways” : approved by the First Vice President of JSC “Russian Railways” V. N. Morozov 18.12.2013. – URL: http://scbist.com/scb/uploaded/docs/2013/dekabr-2013/5051-rasporyazhenie-oao-rzhd-ot-18-12-2013-n2792r.htm. (date of access: 03/31/2025).Снижение влияния электрического поля высоковольтных линий электропередачи на волоконно-оптические линии связи / Е. А. Стороженко, Д. Е. Стороженко, А. С. Кляморов, К. С. Гукасов // Инженерный вестник Дона. – 2013. – № 2 (25). – С. 56. – eISSN 2073-8633.Reducing the influence of the electric field of high-voltage power lines on fiber-optic communication lines / E. A. Storozhenko, D. E. Storozhenko, A. S. Klyamorov, K. S. Gukasov // Engineering Journal of Don. – 2013. – No. 2 (25). – P. 56. – eISSN 2073-8633.Влияние переменных электромагнитных полей высокой напряженности на интенсивность деградационных процессов в структуре волоконно-оптических кабелей / А. С. Бочев, Г. Е. Соловьев, В. А. Осипов, О. В. Невретдинова // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2009. – № 2 (34). – С. 94–99. – ISSN 0201-727X.The influence of alternating electromagnetic fields of high intensity on the intensity of degradation processes in the structure of fiber-optic cables / A. S. Bochev, G. E. Soloviev, V. A. Osipov, O. V. Nevretdinova // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2009. – No. 2 (34). – P. 94–99. – ISSN 0201-727X.Лариков, Л. Н. Тепловые свойства металлов и сплавов : справочник / Л. Н. Лариков, Ю. Ф. Юрченко – Киев : Наукова думка, 1985. – 437 с.Larikov, L. N. Thermal properties of metals and alloys : a reference book / L. N. Larikov, Yu. F. Yurchenko – Kiev : Naukova Dumka, 1985. – 437 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.