VISOKA KOLA ELEKTROTEHNIKE I RAUNARSTAVA STRUKOVNIH STUDIJA

NAZIV FALKUTETANastavni predmet: Tehnologija el.tehnikuh materijala

Studijski program:

TEHNOLOGIJA PROIZVODNjE IZOLATORA - srminarski rad-

PREDMETNI NASTAVNIK:

STUDENT, br. ind.:

Pavle Spasojevi

Nikola Jovanovi 00/00-0

grad, mesec 2015. god SADRAJ11. UVOD

2. KABLOVI2

2.1. Podela kablova3 2.2. Konstrukcija kablova, materijali i tehnoligija4 2.2.1. Izolacija4 3.2.2. Zatitni slojevi kabla53. ENERGETSKI KABLOVI6 3.1. Izolacija7 3.2. Jezgro kabla7 3.3. Impregnacija kabla7 3.4. Plat kabla7 3.5. Antikorozivna i mehanika zatita kablova74. VRSTE ELEKTROENERGETSKI KABLOVA8 4.1. Niskonaposnki kablovi8 4.2. Srednjenaponski kablovi9 4.3. Visokonaponski kablovi10 4.3.1. Uljni kabl nistkog pritiska10 4.3.2. Uljni kablovi visokog pritiska12 4.3.3. Kablovi sa unutranjim pritiskom gasa12 4.3.4. Kablovi sa spoljanjim pritiskom gasa13 4.3.5. Kablovi sa sintetikiom izolacijom13 4.3.6. Kablovi sa prinudnim hlaenjem13 4.3.7. Cevni kablovi14 4.3.8. Kriogenski kablovi15 4.3.9. Kablovi za jednosmernu struju165. OZNAAVANjE KABLOVA17 5.1. Izbor nazivnog preseka kabla19 5.2. Izbor kablova niskog napona 0,6/1kV19 5.3. Preporuke za polaganje energetskih kablova20 5.4. Direktno polaganje kablova u zemlju226. PROIZVODNjA I PRENOS EL. ENERGIJE25 6.1. Razvoj elektrifikacije25 6.2. Proizvodnja i prenos elektrine energije25 6.3. Uloga transformatorskih i razvodnih postrojenja u prenosu el. energije26 6.4. Potroai el. energije267. SAVREMENI NAIN PRENOSA STRUJE28 7.1. Optiki kabal28 7.2. Optiki kabal - fiziki opis29 7.2.1. Optiki kabal32 7.3. Prenos podataka kroz optika vlakna32 7.4. Vrste optikih vlakana33 7.5. Karakteristike optikog vlakna33 7.5. Odabir optikog vlakna34 7.5. Prednosti i mane optikih kablova348. ZAKLjUAK359. LITERATURA361. UVODElektronika je oblast elektrotehnike u kojoj se prouavaju zakonitosti i efekti proticanja nosilaca elektriciteta kroz provodnike, poluprovodnike, gasove ili vakum. U elektronskim kolima nosioci elektriciteta mogu da se kreu unilateralno u jednom smjeru. Pri tome, ne vai linearna relacija izmeu napona i struje, kao to je vaio Omov zakon u R, L, C kolima, pri bilateralnom kretanju elektrona kroz metalne provodnike.

Elektronika je danas najpropulzivnijagrana, ne samo elektrotehnike, ve tehnike uopte.

Ona je iroko prodrla u tehnologiju, oplodila je i transformisala. Sa mikroelektronikom se tek uvidjelo, kolika je dubina i kakav prevratniki karakter ima trea tehnoloka revolucija. Kompjuteri, "vjetaka inteligencija", optoelektronika, senzorska tehnika, robotika i sl., danas su veuobiajeni primjeri elektronske svakodnevice u mnogim oblastima ljudske djelatnosti. Sve ovo ukazuje na nunost, da se i inenjer neelektrotehnike struke upozna sa osnovama elektronike. U prvom periodu razvoja elektronike osnovni elementi u elektronskim kolima bile su vakumske ili gasne elektronske cijevi, koje su danas, zahvaljujui razvoju tehnologije, skoro potpuno ustupile mjesto poluprovodnikim elektronskim elementima i sklopovima, koji imaju

vie prednosti i pruaju vie mogunosti razliitih tehnikih primjena.

2. KABLOVIKablovi su provodnici koji su elektrino izolovani i smeteni u zajedniki omota radi zatite od spoljanjih uticaja (vlaga, mehanika oteenja, korozija). Konstrukcija kablova, mehanika zatita i vrsta upotrebljene izolacije zavise od toga da li se kablovi polau neposredno u zemlju, u cevi, beton, vodu, kanale, u vazduhu na otvorenom, u prostorijama i sl i od naznaenog napona. Prema broju ila, kablovi mogu biti jednoilni (za visoke i vrlo visoke napone), troilni (za srednje i visoke napone) i etvoroilni (za niske napone). U zavisnosti od naponskog nivoa, kablovi mogu da budu: standardizovani (naznaenog napona Un < 60kV) i specijalni (naznaenog napona Un > 60kV).

Konstrukcioni elementi kablova su: provodnik, izolacija, ile, jezgro, ekrani i spoljni omotai. Provodnici se izrauju od meko odarenog bakra ili aluminijuma i mogu biti jednoini ili vieini, okruglog ili sektorskog preseka.

Puni Koncentrini Kompaktni

okrugli okrugli okrugli

Puni Sektorski Sektorski

sektorski vieini kompaktniSlika 2.Provodnik je prevuen slojem izolacije koja moe biti od termoplastine mase, impregnisanog papira ili gume. Da bi se dobila to ravnomernija raspodela el. polja, na povrini provodnika se postavlja poluprovodni sloj od umreenog polietilena i to je ekran i imaju ga kablovi za napone preko 12kV. Pouene ile obrazuju jezgro. Jezgro se moe sastojati od 1-5 ila. Da bi se dobio kruni oblik jezgra, izmeu ila se postavlja ispuna. Ispuna se izrauje od niti papira, od PVC niti ili od gume. Iznad jezgra se postavlja pojasna izolacija koja poveava dielektrinu vrstou izolacije izmeu provodnika i plata i uvruje ile u jedinstvenu celinu. Svi kablovi za visoki napon moraju imati zatitu od previsokih napona i to je omota od bakarnih traka ili ica. Plat titi jezgro od vlage. Za kablove izolovane termoplastinim masama, plat moe biti od PVC mase ili od olova a za kablove izolovane impregnisanim papirom, plat se izrauje od olovne beavne cevi. Armatura je zatita od mehanikih oteenja i izrauje se od elinih traka. Omota kabla ili spoljni plat se izrauje od PVC mase ili od impregnisanog papira zalivenih bitumenom.2.1. Podela kablovaOsnovna podela kablova se vri u zavisnosti od osnovne funkcije prenosa i prema njoj se kablovi mogu svrstati u sledee grupe:- Energetski kablovi

- Telekomunikacioni kablovi

- Integralni energetsko-telekomunikacioni kabloviDruga podela kablova moe se izvriti:- Prema naponu

- Prema vrsti stuje

- Prema broju ila

- Prema materijalu provodnika

- Prema vrsti izolacijeKablovi koji tokom cielog veka eksploatacije ostanu na jednom mestu su nefleksibilni kablovi, dok su kablovi koji napajaju pokretne potroae fleksibilni. To znai da podela moe da se izvede i na:- Nefleksibilne

- Fleksibilne

Slika 2.1.2.2 Konstrukcija kablova, materijali i tehnoligijaKostrukcija kabla: - Provodnik

- Izolacija- Jezgro i plat kabla

- Zatitni slojevi

Konstrukcija kablova, ugraeni materijali i primjenjena tehnologija igraju vanu ulogu na karakteristike, eksploatacionu pouzdanost i ivotni vek kablova. Promenom nekog od parametra menjaju se i karakteristike kabla. Kod konstrukcije energetskih kablova date su osnovne karakteristike elemenata od provodnika do spolanje zatite.Materijali koji ulaze u konstrukciju kablova su: metali koji se koriste za izradu provodnika, elektrine zatite, metalnih plateva i mehanike zatite-armaturne i eline cevi, izolacioni materijali, izolacije i drugih poluprovodnikih slojeva, i platevski materijali za izradu unutranje i spolanje zatite.Vaan trenutak u razvoju kablovske tehnike predstavlau optiki kablovi i njihovo uvoenje u konstrukciju energetskih kablova-formiranje konstrukcije integralno energetsko optikog kabla. Ovaj tip kabla predstavla kombinaciju energetskog i optikog kabla. Kod troilnog energetskog kabla u meuprostorima energetski ila smetene su zatitne cevi sa optikim vlaknim. Ako je jednoilni energetski kabl. Zatitne cevi sa optikim vlaknima uvuene su u prostorima izmeu ica elektrine zatite.

Slika 2.2.2.1.1. IzolacijaIzolacija kablova moe biti: - Papirna- Od sintetikog materijala- Od gume

Slika 2.3.2.1.2. Zatitni slojevi kablova- Mehanika zatita- Elektrina zatita- Ekran provodnika i izolacije- Antikorozivna zatita3. ENERGETSKI KABLOVI Energetski kabl treba da bude konstruisan, proizveden i ispitan u skladu sapriznatim svetskim dostignuima i vaeim standardima:

- Kablovi sa izolacijom od impregnisanog papira i metalnim platom, za nazivne napone do 60 kV;

- Kablovi sa izolacijom od termoplastinih masa na bazi polivinilhlorida, sa platom od polivinilhlorida ili termoplastinog polietilena, za napone do 10 kV

- Kablovi sa izolacijom od termoplastinog ili umreenog polietilena, sa platom od termoplastinih ili elastomernih masa, za nazivne napone od 1 kV do 35 kV;

Energetski kablovi sa ekstrudovanim punim dielektrikom za nazivne napone od1 kV do 30 kV.Energetski kabl e raditi u normalnim uslovima:

- najvia temperatura vazduha: + 40oC;

- najnia temperatura vazduha: - 25oC;

- srednja godinja temperatura: vazduha + 20oC i tla + 15oC.

Slika 3.1.3.1. Izolacija

Izolacija se sastoji od vie impregnisanih papirnih traka, helikoidno omotanih oko provodnika.

Omotavanje se vri na mainama koje obezbeuju precizno i vrsto naleganje papirnih traka pa je isklueno stvaranje vertikalnih zazora i vazdunih prostora koji su podloni jonizaciji.

U priloenim tabelama deblina izolacije izmeu provodnika oznaena je simbolom P/P, a izmeu provodnika i plata simbolom P/O.3.2. Jezgro kabla

ile vieilnih kablova moraju biti meusobno pouene, a prostor izmeu ila ispunjen papirnim kordelom ili jutanim predivom da bi se dobile bole termike karakteristike i kruni oblik jezgra kabla.

Preko pouenih ila kablova nazivnog napona do 10 kV stavla se izolacija od papirnih traka helikoidno omotanih oko jezgra kabla. Ova pojasna izolacija pored mehanikog uvrenja ila poveava i dielektrinu vrstou izmeu provodnika i metalnog plata.3.3. Impregnacija kabla

Papirna izolacija se sui i impregnie u specijalnom postrojenju za impregnaciju. lmpregnacija se vri normalnim kompaundom.

3.4. Plat kabla

Metalni plat se izrauje istiskivanjem metala u toplom stanju u vidu beavne cevi. Metal moe biti olovo ili legura olova.Metalni plat se izraduje nahidraulinoj ili kontinualnoj presi.

3.5. Antikorozivna i mehanika zatita kablova

Kod armiranih kablova antikorozivna zatita se sastoji od unutranje i spolne zatite izmeu kojih se nalazi armatura. Unutranja zatita titi od korozije metalni plat a spolna armaturu kabla. Unutranja zatita se sastoji od impregnisanog papira i bitumenske mase a spolanja od impregnisanog vlaknastog materijala i bitumenske mase. Mehanika zatita kabla sastoji se od armature koja se izrauje od elinih traka.

4. VRSTE ELEKTROENERGETSKIH KABLOVAPodela kablova se moe izvriti na vie naina: prema visini napona, vrsti struje, vrsti izolacije itd. Elektroenergetski kablovi naizmenine struje najee se klasifikuju prema visini napona na: niskonaponske, srednjenaponske, visokonaponske i kablove vrlo visokog napona.4.1. Niskonaponski kabloviOvi kablovi se izrajuju sa izolacijom od polivinilhlorida (PVC) ili umreenog polietilena (XPE). Kablovi sa izolacijom od PVC se koriste ve dosta dugo. Njihova konstrukcija je relativno jednostavna. Provodnici su po pravilu od aluminijuma. Ovi kablovi su praktino nepreopteretljivi, jer pri preoptereenju dolazi do povienja temperature to uslovljava omekavanje PVC-a. Vie ilustracije radi, na sl.4.1 i sl.4.2 su prikazane neke od konstrukcija kablova sa izolacijom od PVC.

4321U poslednje vreme se sve vie i za izolaciju niskonaponskih kablova koristi umre'eni polietilen. Ovi kablovi se vie optereuju, jer XPE izdr'ava znatno vi{u radnu temperaturu od PVC.Slika 4.1. Kabl PP00-ASJ

543211 - jednoilni Al provodnik, 2 - PVC izolacija ile, 3 - unutranji sloj od gume ili PVC, 4 - spoljanji omota od PVC.Slika 4.2. Kabl PP40-ASJ1 - jednoilni Al provodnik, 2.- PVC izolacija od gume, 3 - unutranji sloj od gume, 4 - nulti provodnik, 5 - spoljanji omota od PVC.

4.2. Srednjenaponski kablovi

Ovoj grupi kablova pripadaju kablovi za napone od 1 kV do 60 kV. Za ove kablove se najvie koristi izolacija od papira impregnisanog u uljnom kompaundu, kao i od umre'enog polietilena.Kablovi sa izolacijom od impregnisanog papira esto se nazivaju i papirni kablovi. Za napone do 10 kV od papirnih kablova najee se koristi pojasni kabl. To je kabl koji preko pouenih ila ima zajedniku papirnu izolaciju. Njegovo elektrino polje je neradijalno. Za napone iznad 15 kV koriste se ekranizovani kablovi. Kod ovih kablova svaka ila ima svoj ekran. Prisustvo ekrana omoguava radijalnu raspodelu elektrinog polja.

Slika 4.3. Pojasni kabl NPO13-AS 6/10 kV1 - Al provodnik, 2 - izolacija ile, 3 - pojasna izolacija, 4 - olovni plat, 5 - unutranja zatita, 6 - eline trake, 7 - spoljanja zatita.

Veliki nedostatak kablova sa izolacijom od impregnisanog papira je teenje uljnog kompaunda pri veim visinskim razlikama du trase kabla. Ovaj nedostatak je delimino ublaen, ali ne i potpuno otklonjen korienjem naroitog (poluvrstog) kompaunda.Papirni kablovi pokazuju dobra uzemljivaka svojstva.

Slika 4.4. Jednoilni ekranizovani srednjenaponski kabl sa papirnom izolacijom (20/35 kV) NPHA 03-A 20/35 kV1 - Al okrugli provodnik, 2 - ekran provodnika, 3 - izolacija od naroito impregnisanog papira, 4 - ekran izolacije, 5 - Al plat,6 polietilenski plat.

987654321Slika 4.5. Jednoilni srednjenaponski kabl sa XPE izolacijom XHE 49-A 6/10 kV1- Al okrugli provodnik, 2 - ekran provodnika (slaboprovodni sloj), 3- izolacija od XPE, 4 - ekran izolacije (slaboprovodni sloj), 5 - slaboprovodna bubrea traka, 6 - elektrina zatita, 7 - bubrea traka, 8 - termoplastina traka, 9 - polietilenski plat.Poslednjih godina sve vie se koriste srednjenaponski kablovi sa izolacijom od umreenog polietilena. Ovi kablovi imaju niz prednosti u odnosu na papirne kablove: manje dilektrine gubitke, viu radnu temperaturu, mogunost primene za velike visinske razlike trase kabla itd.Mejutim, oni imaju i odrejene nedostatke: nedovoljno su otporni na udare, osetljivi su na prodor vode, zbog vie radne temperature dolazi do isuivanja zemljita u okolini kabla ime se smanjuje strujna opteretljivost, imaju vei redukcioni faktor u porejenju sa papirnim kablovima.Pri konstrukciji kablova sa XPE izolacijom velika panj a se poklanja spreavanju prodora vode u kabl. Za tu svrhu se obino koriste bubree trake ili Al-kopolimer folije. Bubree trake u dodiru sa vodom nabubre i spreavaju njeno dalje prostiranje. Al-kopolimer folije su ustvari aluminijumske trake presvuene kopolimerom etilena i akrilne kiseline. Ovakava traka se postavlja poduno sa preklopom na spoju, koji se pod dejstvom pritiska i temperature topi i zavaruje. Pored ova dva naina, spreavanje prodora vode u kabl se moe izvesti i metalnim omotaima od olova ili aluminijuma. S aspekta prodora vode u kabl znaajan je i izbor materijala za spoljanji plat. Primera radi, polietilen znatno manje upija vodu od polivinilhlorida.

4.3. Visokonaponski kabloviPostoji vei broj vrsta ovih kablova, od kojih e neki ovde biti pomenuti.

4.3.1. Uljni kabl niskog pritiska

Najzastupljenija konstrukcija kod ove vrste kablova je jednoilni kabl sa upljim provodnikom u kome se nalazi ulje (sl.4.6). Ulje u provodniku se nalazi pod statikim pritiskom od 0.5-0.8 MPa i ono mora da je male viskoznosti.

Slika 4.6.Uljni kabl sa kanalom u provodniku1- kanal za ulje, 2 - provodnik, 3 - slaboprovodni sloj (ekran provodnika),3- izolacija, 5 - slaboprovodni sloj (ekran ile), 6 - olovni omota, 7 - Cu traka protiv pritiska, 8 - PVC spoljanji omota.

uplji provodnik se izrajuje od okruglih ica sa kanalom za ulje od spiralne trake ili od segmentnih ica koje obrazuju kanal. Za vee preseke koriste se tzv. Miliken konstrukcije provodnika. Izolacija ovih kablova je od papira. Metalni omota se izrauje od olova ili aluminijuma. Olovni omota se pojaava bronzanim trakama.Statiki pritisak koji vlada u kablu zavisi od visinske razlike krajeva kabla, pri emu treba imati u vidu da na svakih 11 m visinske razlike pritisak iznosi oko 0.1 MPa. Da bi se izbegli veliki pritisci koriste se zaprene (stop) spojnice, koje razdvajaju kablovski vod na hidrauliki nezavisne deonice.Dobra strana uljnih kablova niskog pritiska je to mogu ostati u pogonu i kad ulje curi pri oteenju metalnog omotaa. Naravno, u tom sluaju se mora kontrolisati brzina isticanja i nivo ulja u sudovima i u pogodnom trenutku (koji zavisi od optereenja) iskljuiti kabl i izvriti popravku.1

39Slika 4.7. Trofazni uljni kabl1 - provodnik, 2 - izolacija (papir natopljen uljem), 3 - slaboprovodni sloj (ekran ile), 4 - cev za ulje, 5 - ispuna mejuprostora, 6 - olovni omota, 7-trake za zatitu od pritiska, 8 - armatura (eline trake), 9-PVC omota.Pored jednoilnih uljni kablovi niskog pritiska se rade i u troilnoj konstrukciji. Kod ove konstrukcije ulje se kree kroz posebne cevi postavljene u mejuprostoru izmeu ila, kao to je prikazano na sl.4.7.4.3.2. Uljni kablovi visokog pritiska

Kod ove konstrukcije ile kabla se nalaze u elinoj cevi u kojoj je ulje pod pritiskom od 1.5-1.7 MPa (sl.4.8). Pod ovim pritiskom ulje deluje direktno na izolaciju ile ne dozvoljavajui da se obrazuju prazni prostori. Zbog poveanog pritiska poveane su i hidrauline deonice ovih kablova u porejenju sa uljnim kablovima niskog pritiska.

Slika 4.8. Uljni kabl visokog pritiska1 - provodnik, 2 - izolacija (papir impregnisan u viskoznom kompaundu),3 - ekran ile, 4 - nemagnetna elina ili Cu ica, 5 - ulje pod pritiskom,6- elina cev, 7 - polietilenska antikoroziona zatitaNemagnetne eline ili bakarne ice koje su spiralno postavljene oko ila imaju zadatak da zatite ile kabla od mehanikih oteenja pri polaganju u eline cevi.4.3.3. Kablovi sa unutranjim pritiskom gasa317Ovi kablovi su veoma slini uljnim kablovima niskog pritiska (sl.4.9). Kao gas se obino koristi azot pod pritiskom od 1.5 MPa. Kod jednoilnih konstrukcija gas prolazi kroz uplji provodnik ili prostor izmeu metalnog omotaa i izolacije. Izolacija je od papira impregnisanog specijalnim uljnim kompaundom vee viskoznosti, kako bi se spreila njegova eventualna migracija.Slika 4.9. Troilni gasni kabl sa unutranjim pritiskom gasa1 - provodnik, 2 - izolacija, 3 - ekran ile, 4 - kanal za gas, 5 - olovni omota, 6 - eline ice, 7 - antikorozivna zatita.

4.3.4. Kablovi sa spoljanjim pritiskom gasaKablovi sa spoljanjim pritiskom gasa predstavljaju kombinaciju troilnog olovnog kabla i eline cevi u koju je on uvuen. I ovde se koristi azot pod pritiskom od 1.5 MPa. Pritisak gasa se prenosi na izolaciju kabla preko olovnog omotaa kabla. Olovni omota se ovde ponaa kao membrana. Naime, pri zagrevanju kabla olovni omota se iri pod dejstvom impregnacionog kompaunda, a kada se hladi on se vraa u prvobitan poloaj pod pritiskom gasa.

4.3.5. Kablovi sa sintetikom izolacijomTipina konstrukcija kabla sa sintetikom izolacijom (vrstim dielektrikom) prikazana je na sl.4.10. Za sluaj prikazan na slici izolacija je od umreenog polietilena, mada se moe koristiti i polietilen kao i etilenpropilen.

Kod ovih konstrukcija izuzetna panj a se poklanja spreavanju prodora vlage u kabl. Za podu'no zaptivanje koriste se bubree trake, a za popreno aluminijumske trake presvuene kopolimerom etilena i akrilne kiseline.

Slaboprovodni slojevi se ekstruduju zajedno sa izolacijom. Ovakvom izradom oni predstavljaju neodvojivu celinu sa izolacijom, ime se izbegava stvaranje upljina izmeju njih i izolacije.

Slika 4.10. Izgled kabla 110 kV sa izolacijom od XPE1 - provodnik, 2 - unutranji slaboprovodni sloj, 3 - izolacija, 4- spoljanji slaboprovodni sloj, 5 - bubrea traka, 6 - elektrina zatita (Cu ice), 7 - bubrea traka, 8 - Al traka sa kopolimerom, 9 - PE omotaSpoljanji plat je od polietilena, jer on u veini sluajeva pokazuje bolje osobine od polivinilhlorida koji se takoje moe koristiti za izradu spoljanjeg plata.

4.3.6. Kablovi sa prinudnim hlaenjem

Kod ovih kablova sredstvo za hlajenje je ulje ili voda. Ulje se istovremeno moe koristiti i kao izolaciono sredstvo.

Voda ima malu viskoznost i znatan specifian toplotni kapacitet (skoro 2.5 puta vei od ulja) pa se pokazuje kao dobro rashladno sredstvo. Problem koji se javlja pri korienju vode kao sredstva za hlajenje je erozija cevi kroz koje voda struji.

Iznoenje potencijala kod direktnog hlajenja provodnika vodom se spreava izradom kablovskog zavretka na cevi za vodu, tako da se u kablovskoj glavi prekida elektrina veza provodnika kabla i potisnog vodenog postrojenja. Na sl.4.11 je prikazan presek kabla sa direktnim hlaenjem.

Pored direktnog hlaenja primenjuje se i indirektno hlaenje. Tada se u neposrednoj blizini kablova postavljaju cevi kroz koje struji voda (sl.4.12).

Slika 4.11. Izgled kabla sa direktnim prinudnim hlajenjem1 - voda, 2 - cev od plemenitih elika, 3 - provodnik, 4 - slaboprovodne papirne trake (ekran provodnika), 5 - izolacija (papir i ulje), 6 - ekran izolacije, 7 - talasasti Al omota, 8 - antikorozivna zatita, 9 PVC omota. 1 2 1 2 1Slika 4.12. Primer indirektnog hlajenja kablova.1 - kablovi, 2 - cevi sa vodom.4.3.7. Cevni kablovi

Ovi kablovi kao izolaciono sredstvo koriste SF6 gas. Njima se mogu prenositi vrlo velike snage, a mogu se proizvoditi za preseke provodnika ak do 10000 mm2. Konstrukcije kablova mogu biti krute (nesavitljive) i savitljive. Savitljivi cevni kablovi se u veim duinama mogu polagati u zemlju.Na sl.4.13 je ilustracije radi, prikazan izgled savitljivog cevnog kabla.Provodnik kabla se izrajuje od pouenog aluminijumskog ueta u segmentnom obliku i postavlja se u talasastu bakarnu cev. Mogua je izrada provodnika i u obliku talasaste aluminijumske cevi ili vie ovakvih koncentrino postavljenih cevi.Drai, odnosno potporni izolatori su izrajeni od epoksidnih smola ili njima slinih materijala. Ovo iz razloga to produkti raspadanja SF6 gasa pri nastanku kratkog spoja razorno deluju na klasine izolacione materijale (porculan, staklo, papir).

Slika 4.13. Savitljivi cevni kabl1 - provodnik, 2 dra izolator, 3 - spoljanja cev4.3.8. Kriogenski kabloviKriogenski kablovi slue za prenos velikih snaga. Zavisno od materijala upotrebljenog za izradu provodnika razlikuju se superprovodni i kriorezistivni kablovi.Provodnik superprovodnih kablova (sl.4.14) se izrajuje od legura koje pokazuju osobine superprovodnosti. Veina ovih legura u sebi sadri niobijum. Karakteristine su legure niobijum-kalaj (Nb3S2), zatim niobijm-germanijum (Nb3Ge) kao i niobijum-aluminijum-germanijum. Pored ovih, za izradu provodnika se koristi i legura NbTi.Kao to je poznato superprovodne osobine se iskazuju na veoma niskim temperaturama. Za veinu legura kritina temperatura, odnosno temperatura na kojoj prestaje osobina superprovodnosti je ispod 20 K. Za postizanje tako niskih temperatura kabl mora da poseduje odgovarajui rashladni sistem. Uz to mora da je izuzetno dobro toplotno izolovan od okoline. Hlajenje ovih kablova se obino vri tenim helijumom, dok se toplotno izolovanje vri vakuumom.Kriorezistivni kablovi (sl.4.15) imaju provodnik od aluminijuma velike istoe. Za rashlajivanje ovih kablova se koristi azot, koji ima kritinu temperaturu od 77 K. Problemi vezani za rashlajivanje i toplotnu izolaciju kod kriorezistivnih kablova su identini problemima kod superprovodnih kablova.

Slika 4.14. Presek superprovodnog kabla1 - superprovodnik, 2 - helijum, 3 - dielektrik, 4 - superprovodni ekran,2 - cevi za helijum, 6 - teni azot, 7 - ekran za toplotno zraenje,8 - superizolacija, 9 - visoki vakum, 10 - spoljanja cev

Slika 4.15. Presek kriorezistivnog kabla4.3.9. Kablovi za jednosmernu struju

Kod najviih napona prenos elektrine energije jednosmernom strujom je konkurentan prenosu naizmeninom strujom. U tu svrhu se koriste i odgovarajua pretvaraka postrojenja, jer se na prijemnom kraju naizmenina struja pretvara u jednosmernu a na predajnom kraju iz jednosmerne invertuje u naizmeninu.

Za prenos jednosmernom strujom koriste se etiri vrste kablova: kabl izolovan impregnisanim papirom, cevni kabl, uljni kabl i gasni kabl.

Kablovi za jednosmernu struju u porejenju sa kablovima za naizmeninu struju pokazuju sledee prednosti: dielektrini gubici se mogu zanemariti (kod visokonaponskih kablova za naizmeninu struju oni su dosta veliki), nema povrinskog i efekta blizine pa je konstrukcija provodnika jednostavna, gubici u metalnom omotau su vrlo mali (uslovljeni su strujama odvoda i eventualnim promenama jednosmerne struje), prenosna snaga za isti presek provodnika i debljinu izolacije moe biti i do tri puta vea od prenosne snage naizmenine struje, u elektrinom pogledu izloeni su znatno manjem naprezanju, ne postoji uticaj na telekomunikacione kablove itd.5. OZNAAVANE KABLOVAJUS standard predvia pet grupa slovnih simbola kojim se oznaava kabl.Prva grupa oznaava vrstu izolacije i plata kabla:P - polivinil,

G - guma,

E - etilen,

H - umreeni polietilen,

T - tekstil,

N - neopren,

IP - impregnisani papir,

NP - naroito impregnisani papir,

B - butil guma,

S - silikonska guma,

L - lakirana tkanina,

F - izolaciona folija,

A - aluminijumski plat,

O - olovni plat,

H - poluprovodni sloj,

ZO - zaseban olovni plat za svaku ilu,

ZA - zaseban aluminijumski plat za svaku iluDruga grupa daje podatke o njegovim mehanikim svojstvima i antikorozivnoj zatiti. Ovu grupu ine dva broja koja se piu pored prve grupe. Prvi broj definie nain na koji je izvedena mehanika zatita a drugi broj definie antikorozivnu zatitu.

Treu grupu ine oznake za vrstu materijala od koga je ila izraena i za oblik preseka ile. Za ile od bakra okruglog preseka nita se ne pie a za aluminijumske ile - A i sektorskog oblika preseka - S. Slovo J znai sektorski jednoilni provodnik.

etvrtu grupu ine brojane oznake i ona daje podatke o broju ila i preseku provodnika. Prvi broj je broj ila a sledei broj je popreni presek provodnika u mm2 (na primer 4x25mm2). Ako je nulti provodnik manjeg preseka od faznog onda je 3x25+16mm ugraen nulti provodnik i 3x25/16mm za koaksijalno rasporeen nulti provodnik (fazni provodnici se poue a oko njih se mota helikoidalno nulti provodnik).Peta grupa oznaava naznaeni napon kabla U0 / U- fazni/linijski napon (kV/kV).

Konstrukcija kabla 1 lOkV sa umreenim polietilenom:

1) provodnik,

2) unutranji poluprovodni sloj,

3) izolacija od umreenog polietilena,

4) spoljanji poluprovodni sloj,

5) bubrea traka,

6) Cu elektrina zatita,

7) bubrea traka,

8) Al-traka.Srednjenaponski kablovi su kablovi kod kojih je pogonski napon izmeu 1kV i 60kV. Za napone manje od 15kV koriste se pojasni kablovi a za vee napone kablovi sa ekranizovanim ilama (H-kablovi). Kao srednjenaponski kablovi koriste se i kablovi sa vrstom izolacijom (od umreenog polietilena).

Pojasni kabl:

1) Al-provodnik,

2) izolacija ile,

3) pojasna izolacija,

4) olovni omota,

5) unutranja zatita (papir ili juta),

6) eline trake,

7) impregnisana juta.

Ekranizovani kabl:

1) Al-provodnik,

2) ekran ile,

3) izolacija ile,

4) ekran izolacije,

5) olovni omota,

6) impregniran papir ili PVC-trake,

7) impregniran papir,

8) impregnirana juta,

9) eline trake,

10) impregnisana jutaPrimeri oznaavanja:Kabl PP00-AS3x70+35mm2 1kV, oznaka znai:- kabl je sa izolacijom i vplatom od PVC mase (PP)

- nema mehaniku i antikorozivnu zatitu (00)

- ile su sektorske od aluminijuma (oznaka AS)

- presjek 3 ile od 70 mm2, a etvrta od 35 mm2- nazivni napon je 1 kV.5.1. Izbor nazivnog preseka kablaIzbor preseka vri se prema:

- maksimalnoj struji u normalnim pogonskim uslovima i

- zagrevanja kabla usled proticanja struje kratkog spoja.Po JUS-u i drugim propisima za pojedine napone i vrste kablova tabelarno je odreen popreni presjek za dozvoleno optereenje strujom u normalnim pogonskim uslovima. Tako, iz tablice izabrani presjek proverava se na struju kratkog spoja po obrascu: S=*I*Vt

Gde je: I - struja kratkog spoja koja protie kablom u kA

T - trajanje kratkog spoja u s

- veliina koja zavisi od vrste materijala i napona kabla5.2. Izbor kablova niskog napona 0,6/1 kv U mrei niskog napona preporuuje se primena dva osnovna tipa kabla naznaenog napona 0,6/1 kV (sl.5.1): a) Tip PP00-ASJ (JUS N.C5.220). To je etvoroilni kabl sa jednoinim sektorskim aluminijumskim provodnicima ("Solidal"), PVC izolacijom, ispunom od gume ili PVC-a i PVC platom. b) Tip XP00-ASJ (JUS N.C5.230). To je etvoroilni kabl sa jednoinim sektorskim aluminijumskim provodnicima, izolacijom od umreenog polietilena (UPE), ispunom od gume ili PVC-a i PVC-platom. Ovaj tip kabla ima prednosti na delu konzuma sa velikom gustinom optereenja, kao i na mestima sa velikim termikim naprezanjima kabla (polaganje vie kablova u isti rov, polaganje u tlo velike specifine toplotne otpornosti, polaganje u blizini toplovoda itd.).

Slika 5.1.1- Aluminijumski jednoini sektorski prodovnik; 2 - PVC ili UPE izolacija;3 - Ispuna od gume ili PVC; 4 - PVC PlatNa mestima gde se oekuju poveana mehanika naprezanja, kao: gradilita, provizorijumi, nezatieni regali izloeni moguim udarima itd., preporuuje se primena kabla sa armaturom od dve eline trake, tip PP41-ASJ ili HP41-ASJ, a na mestima sa izuzetnim mehanikim naprezanjima, kao: za vertikalno polaganje u duini preko 30 m, na klizitima itd., preporuuje se kabl sa armaturom od elinih ica, tip PP44-ASJ ili HP44-ASJ. Dozvolena je primena i odgovarajuih konstrukcija sa vieinim aluminijumskim provodnicima, na primer: PP00-AS, HP00-AS itd.

Obeleavanje ila energetskog kabla izvodi se na sledei nain:

- dve ile faznih provodnika: crno;

- jedna ila faznog provodnika: smee;

- ila neutralnog provodnika: svetloplavo. U distributivnim mreama je zabranjena primena kablova kod kojih je jedna od ila obeleena uto-zelenom bojom.5.3. Preporuke za polagane energetskih kablova Energetski kablovi se polau u zemlu, vodu, u kanale, na regale, na stubove,

preko mostova itd.Trasa kabla se bira tako da ispunjava optimalne tehnike i ekonomske uslove.

Trasa mora da bude usklaena sa trasama drugih podzemnih instalacija: vodovoda, kanalizacije, telefona, toplovoda, gasovoda itd. Zbog ogranienog prostora u urbanizovanim naselima, za polaganje pojedinihpodzemnih instalacija preporuuje se podjela raspoloivog prostora na zone.Na slici 5.2 dat je primer podele peakog trotoara na zone.

Slika 5.2. irina pojedinih zona zavisi od raspoloivog prostora. Ako je ovaj prostormali, tada magistralne instalacije vodovoda i toplovoda, a po potrebi i drugeinstalacije, mogu da se polau u kolovoz.Uobiajena irina zone za energetske kablove iznosi 0,7 m, dok irine zonaza ostale instalacije zavise od kapaciteta tih instalacija i raspoloivog prostora. Preporuuje se da se za smetaj pojedinih instalacija odredi zona sa obe strane ulice. U okviru raspoloive zone, energetski kablovi se rasporeuju po irini i dubini. Polaganje energetskog kabla paralelno sa zidom ili temelem zgrade vri se na rastojanju od najmanje 0,3 m.Energetski kabl se polae runo ili primenom mehanizacije. Vuenje kabla vri se pomou zatezne arape ili zatezne stezalke vezane za provodnike ili za armaturu od elinih ica.Nije dozvoleno vuenje kabla motornim vozilom, vuenje kabla po zemli iupredanje kabla.Pri polaganju moraju da se ispune zahtevi o dozvolenim poluprenicimasavijanja prema tabeli 1 i o dozvolenim vunim silama prema tabeli 2.Naznaeni napon

kabla [Uo/Un]Tip kabla #Dozvoljeni poprenik

savijawa [mm]#

0,6/1 kVPP00-ASJ, PP41-ASJ15.D

XP00-AS, XP41-AS12.D

6/10 kV, 12/20 kV

i 20/35 kVNPO 13-AS, NPZO 13-A15.D

XHE 49-A15.D1

NPHA-0325.D1

D- spoljanji prenik vieilnog kabla [mm]

D1 - spoljanji prenik jednoilnog kabla[mm]

Tabela 1.Nain vuenja kabla#Tip kabla#Dozvoljena vuna sila [N]#

Preko zatezne arapePP00-ASJ, PP41-ASJ

XP00-AS, XP41-AS, XHE 49-A5.D2

NPO 13-AS, NPHO 13-A

NPHA-03, NPZO-13A3.D2

Preko provodnika kabla#svi tipovi kablova#30.SAl#

50.SCu

Preko el. armaturePP44-ASJ, XP44-ASJ#150.S

D spoljanji preknik kabla [mm]

SAl ukupan presek Al provodnika za koje se vue kabl [mm]

SCu ukupan presek Cu provodnika za koje se vue kabl [mm]

S presek eline armature za koju se vue kabl [mm]

Tabela 2.5.4. Direktno polagane kablova u zemljuPreporuuje se direktno polaganje energetskih kablova u zemlu, u kablovski rov ije dimenzije zavise od naznaenog napona kabla, vrste tla, kao i od broja kablova koji se polau u isti rov.Normalna dubina rova u koji se polae kabl iznosi:

1,1 m za kablove 35 kV;

0,7 m do 0,8 m za kablova 1 kV, 10 kV i 20.Odstupala su dozvolena na manjim duinama pri ukrtanjima sa drugim kablovima i instalacijama, kao i u sluajevima nepovolnih uslova polaganja (na primer: kamenito tlo). Takoe mora da se uvai i planirana kota terena. Ako se zbog raznih prepreka i instalacija kabl polae na manju dubinu, treba da se predvidi dodatna zatita kabla od mehanikih oteenja primenom zatitnih cevi, betonskih kablovica itd.Kabl se polae tako da bude u sredini sloja postelice debline 0,2 m, kojase stavla na dno kablovskog rova (sl.5.3). Za nabijanje sloja postelice koriste se iskluivo runi nabijai. Za postelicu se koristi meavina peska i lunka koji imaju dobre karakteristike odvoenja toplote (visok sadraj kvarca) granulacije do 4 mm.

Za postelicu moe da se koristi i sitnozrnasta zemla (iz otkopa ilidopremlena), pod uslovom da ne sadri graevinski ut, kamenje, blato ilizemlu zagaenu hemikalijama.

U sluaju tekih uslova odvoenja toplote i opasnosti od isuivanja tla(na primer pri polaganju vie kablova u isti rov na izlazu iz TS, pri ukrtanjusa toplovodom itd.), koriste se postelice od specijalnih meavina, na primer: meavina lunka i peska sa dodatkom do 15% mlevenog krenjaka, meavina peska i cementa itd.

Kablovski rov se kopa kao otvoreni rov.Samo u sluaju ukrtanja kabla sa tramvajskom ili eleznikom prugom, kao isa putem ili ulicom kada ne sme da se ometa saobraaj, bui se otvor za cevkroz koju se provlai kabl. U urbanim naselima ovi radovi moraju da se vreveoma palivo zbog mogunosti oteenja drugih instalacija.Kabl se polae vijugavo, tako da je duina kabla najvie 2% vea od duinetrase. Iskopan kablovski rov mora da bude vidlivo obeleen radi sigurnostipjeaka i vozila. Ulazi u kue i poslovne prostorije treba da imajuodgovarajua premoenja.

Zatrpavanje kablovskog rova vri se zemlom iz otkopa ili dopremlenomzemlom, u slojevima od po 0,3 m, pri emu za prvi sloj koji se stavla iznadpostelice treba da se koristi sitnozrnasta zemla. Slojevi zemle iznad postelice pojedinano se nabijaju mehanikim nabijaima.Najmanja zbijenost zemle u rovu treba da bude 92% (JUS U.B1.038).

Pri zatrpavanju kablovskog rova, iznad kabla du cele trase, treba da sepostave plastine upozoravajue trake.

Preporuuje se sledei raspored upozoravajuih traka:a) Pri polaganju kabla na regulisanim povrinama postavla se jedna upozoravajua traka na 0,4 m iznad kabla (sl.5.3).b) Pri polaganju kabla na neregulisanim povrinama postavlaju se dvijeupozoravajue trake, od kojih je prva na 0,3 m, a druga na oko 0,5 m iznad kabla

a) ne regulisanim povrinama b) na regulisanim povrinama

Slika 5.3.1- upozoravajua traka; 2- zemlja nabijena u slojevima; 3- kabl; 4- posteljica.v) Ako se u isti rov polae vie kablova, tada broj upozoravajuih traka i njihovmeusobni razmak treba da se odabere tako da svi kablovi budu "pokriveni"

ovim trakama (sl.5.4).

Plastina upozoravajua traka je crvene boje, sa utisnutim upozorenjem da seispod trake nalazi energetski kabl. irina trake treba da bude oko 0,1 m, akvalitet materijala treba da garantuje vek trajanja trake od 30 godina.

Za prelaz ispod puta u urbanizovanim naselima, umesto kablovske kanalizacije moe da se koristi direktno polaganje kablova u zemlu (sl.5.5); u rov dubine 1,4m postavla se postelica kabla, iznad koje se postavlaju armiranobetonske ploe, sloj zemle (ispuna) i sloj mravog betona MB-150.

Slika 5.4.1 CH kabl; 2 posteljica; 3 zemlja nabijena u slojevima; 4 upozoravajua traka; 5 HH kablovi; 6 opeka.

Slika 5.5.1 kabl; 2 posteljica; 3 armiranobetonska ploa; 4 sloj zemlje (ispuna);

5 upozoravajua traka; 6 beton MB 150; 7 tampon puta.6. PROIZVODNJA I PRENOS EL. ENERGIJE6.1. Razvoj elektrifikacijePrva javna elektrana je izgraena u Njujorku 1882. godine i ta godina se smatra poetkom elektrifikacije. Tada se koristila klipna parna maina koja je pokretala generator jednosmerne struje i on je napajao strujom sijalice sa ugljenom niti a kasnije i motore jednosmerne struje. Taj sistem proizvodnje el. energije se uglavnom sastojao od nekoliko elektrana koje su bile meusobno izolovane i nepovezane i bio je prepun nedostataka. Do preokreta u elektrifikaciji je dolo izumom transformatora, trofazne struje i asinhronog motora 1887. godine pa je tada dolo do velikog napretka u ovoj oblasti. Kada su se javili zahtevi za veim snagama el. energije, dolo je do meusobnog povezivanja elektrana i do stvaranja velikih elektroenergetskih sistema.U Srbiji je prva termoelektrana izgraena 1893. godine u Beogradu.6.2. Proizvodnja i prenos el. EnergijeOsnovna uloga elektroenergetskog sistema je da proizvodi el. energiju tamo gde je najekonominije i da je na najekonominiji nain prenese do potroaa gde e biti potroena. Elektroenergetski sistem sastoji se od:1. podsistema proizvodnje,2. podsistema prenosa,3. podsistema distribucije i4. podsistema potronje.Podsistem proizvodnje sastoji se od velikog broja elektrana za proizvodnju el. energije. U savremenim elektroenergetskim sistemima najvie su zastupljene termoelektrane i hidroelektrane a postoje i druge (nuklearne, aero, solarne i sl.). Nominalni naponi generatora u elektranama su relativno niski (najee 15kV ili 20kV).Proizvedena el. energija se od elektrana do potroakih vorova prenosi preko prenosne mree i to je podsistem prenosa. Elektrane se na prenosnu mreu prikljuuju preko energetskih transformatora podizaa napona, ime se vri prenos el. energije na velike udaljenosti uz minimalne gubitke i padove napona. Nominalni naponi (efektivna vrednost meufaznog napona) prenosnih mrea u Srbiji su: 110kV, 220kV i 380kV a u svetu i 500kV, 750kV i 1150kV.Dalje se el. energija od potroakih vorova do potroaa prenosi preko distributivne mree i to je podsistem distribucije. Potroaki vorovi se na distributivnu mreu prkljuuju preko energetskih transformatora sputaa napona. Poseban sluaj distributivnih mrea su industrijske mree koje el. energijom snabdevaju velike industrijske potroe. Nominalni naponi (efektivna vrednost meufaznog napona) distributivnih mrea u Srbiji su: 0.4kV, 3kV i 6kV (za industrijske mree) i 10kV, 20kV i 35kV.6.3. Uloga transformatorskih i razvodnih postrojenja u prenosu el.EnergijePrenosne i distributivne mree se sastoje od vorova i grana (vodovi). U vorovima se grade razvodna postrojenja. Ova postrojenja mogu biti sa transformacijom napona ili bez nje. Njihova osnovna uloga je da:1. omogue spajanje vodova istog naponskog nivoa koji se stiu u voru,2. preko energetskih transformatora poveu mree razliitih naponskih nivoa i3. omogue prikljuak izvora (elektrane) i potroaa na mreu.S obzirom na namenu, razvodna postrojenja se mogu podeliti na razdelne i transformatorske stanice. Razdelna stanica je svako postrojenje u kojem se stiu vodovi istog naponskog nivoa i namena mu je da obezbedi raspodelu el. energije na prikljuene vodove. Transformatorska stanica jo i vri transformaciju el.energije sa jednog naponkog nivoa na drugi pa se pomou nje povezuju mree razliitih naponskih nivoa. U transformatorskoj stanici koja se nalazi u blizini elektrane ugrauje se i odgovarajua oprema koja omoguava prekidanje, odnosno iskljuenje pojedinih delova mree ili dalekovoda, omoguava merenje ili titi drugu opremu od raznih kvarova ili prenapona.Prema prostornom smetaju postrojenja mogu biti za unutranju i spoljanju montau, otvorenog ili oklopljenog tipa. Postrojenja za unutranju montau smetena su u zgradama koje se u tu svrhu grade pa su aparati i ureaji koji se upotrebljavaju kod ove vrste postrojenja zatieni od atmosferskih uticaja (vlaga, praina i sl.) i zato su jednostavnije konstrukcije. To su postrojenja za napone do 38kV (postrojenja za srednji napon) i mogu biti otvorenog ili oklopljenog tipa. U postrojenja otvorenog tipa spadaju postrojenja koja imaju pregrade, barijere i sl. ili su bez njih. Postrojenja visokog napona (110kV i vie) se rade napolju, na otvorenom.Glavni delovi razvodnih postrojenja su: sabirnice, transformatori, prekidai, rastavljai, ureaji za merenje i zatitu, signalizaciju, upravljanje i automatiku.6.4. Potroai el. EnergijePotroai el. energije se grupiu na sektore i kategorije potronje. Sektori potronje su:1. domainstva;2. komercijalna potronja;3. industrija i4. ostala potronja.Kategorije potronje se dobijaju tako to se razdvajaju srodni potroai u pojedinim sektorima i to su:1. domainstva (celokupna potronja el. energije u individualnim stambenim objektima, stanovima, zgradama i poljoprivrednim domainstvima);2. industrija, zanatstvo, trgovina (celokupna komercijalna potronja);3. poljoprivreda (potronja poljoprivrednih preduzea i irigacionih sistema);4. komunalna potronja (potronja javnog osvetljenja, vodovoda, kanalizacije i gradskog el. saobraaja (tramvaji, trolejbusi);5. saobraaj (potronja el. lokomotiva u javnom eleznikom saobraaju);6. ostala potronja.S obzirom na to kako se odreuje struja kratkog spoja, potroai elektrine energije se dele na:1. aktivne (asinhroni i sinhroni motori) i2. pasivni potroai (omski otpori, sijalice i sl.).7. SAVREMENI NAIN PRENOSA STRUJE 7.1. Optiki kabalOptiko vlakno namee se kao najperspektivniji prijenosni medij, jer je davno uoen ogroman informacijski kapacitet kojeg omoguuju prijenosni sistemi koji rade na frekvencijama elektromagnetskih talasa svetlosti (kapacitet prijenosa informacija razmjerno raste s radnom frekvencijom sistema). Brz napredak optikih komunikacija bio je ogranien s dva imbenika: realizacijom primopredajnih komponenata optikog komunikacijskog sistema i izradom optikih vlakana pogodnih za prijenos informacija. Optika vlakna se danas sve vie upotrebljavaju za veze na velikim udaljenostima na kopnu i pod morem, u lokalnim mreama u poslovnim zgradama, industrijskim objektima, bolnicama, transportnim sistemima, na plovnim objektima, itd.Savremeno zanimanje za optike komunikacije potiee iz 1960. godine, kad je prvi put prikazan laser (engl. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation pojaanje svjetlosti stimuliranom emisijom zraenja, izvor koherentnog monokromatskog zraenja.) kao efikasan izvor elektromagnetskih talasa (svjetlosti) ije su frekvencije bile za oko 104 puta vie od najviih radiokomunikacijskih frekvencija tada u upotrebi. Tekoe s prvim laserima su bile njihova nepouzdanost, glomaznost i neodgovarajua izlazna snaga. Ti su problemi uveliko rijeeni pronalaskom poluvodikog lasera 1962. godine. Tako je otvoren put za koritenje ogromnih kapaciteta prijenosa s optikim vlaknima.Projektanti u raunarskoj industriji su veoma ponosni na brzinu kojom se razvija

raunarska industrija. Personalni raunar (1981, IBM) radio je sa takt signalom od 4,77MHz.Dvadeset godina kasnije personalni raunar radi sa takt signalom od 2GHz. Poveanje brzine rada je dvadeset puta po dekadi. U istom periodu prenos digitalnih podataka izmeu geografski udaljenih lokacija je sa 56kb/s doao na 1Gb/s. Poveanje je 125 puta po dekadi, a verovatnoa greke je sa 10-5 je dola skoro na nulu. Sa dananjom tehnologijom izrade optikih vlakana propusni opseg dozvoljava brzinu od 50 000Gb/s (50Tb/s). Ogranienja koja trenutno postoje su posledica nemogunosti da se na veim brzinama izvri konverzija elektrinog u optiki signal. Sa druge strane centralna procesorska jedinica je dostigla svoje granice.U trci izmeu raunarstva i komunikacija, komunikacije su za sada pobedile. Posledice sutinski neogranienog opsega (ali ne i niske cene) jo nije potpuno prihvatila generacija projektanata koja je nauila da razmilja sa ogranienjima koja su postavili Nikvist i enon za iane medije.

7.2. Optiki kabal fiziki opis

Optika vlakna imaju cilindrini oblik i sastoje se od tri koncentrina dela: jezgra,

presvlake i omotaa. Jezgro je od stakla ili plastike (koje ima visok indeks prelamanja), presvuen je materijalom sa malo niim indeksom prelamanja.

Presvlaka izoluje optiku i spreava presluavanje susednih optikih vlakana. Trei sloj

moe da bude omota jednom ili vie optikih vlakana. Omota je obino napravljen od

plastinog materijala i zatita je od vlage, mehanikih oteenja i drugih neeljenih uticaja u okruenju.Kod ove vrste kablova, optika vlakna prenose digitalne signale u obliku modulisanih svetlosnih impulsa. Ovo je relativno bezbedan nain prenoenja podataka jer optiki kablovi ne mogu da prenose elektrine impulse pa se i ne mogu prislukivati, a podaci su bezbedni od krae. Takoe, kablovi od optikih vlakana ne podleu elektrinim smetnjama, imaju najmanje slabljenje signala du kabla i podravaju izuzetno velike brzine prenosa podataka na velikim udaljenostima. Najee ine osnovu tj. kimu (backbone) bilo koje ozbiljnije telekomunikacione mree.

Optiki kablovi se koriste i u sluajevima umreavanja vie objekata, gde se sa bakamim kablovima mogu oekivati problemi sa uzemljenjem i atmosferskim pranjenjima. Optike veze osim velike brzine prenosa obezbeuju i potrebno galvansko razdvajanje instalacija. esto se postavljaju u objektima, u sluajevima kada se predvia veliki mreni saobraaj izmeu spratnih (vertikalnih) razvoda u odnosu na centar mree. Prilikom postavljanja ovih kablova potrebno je potovati pravila o savijanju jer isuvie veliki ugao savijanja moe spreiti prostiranje svetlosti.

Slika 7.1Sistemi prenosa sa optikim kablovima se sastoje iz tri osnovna fu nkcionalna dela, a to su predajnik (izvor svetlosti: LED ili laserska dioda), optiko vlakno i prijemnik (foto senzor). Standardni elektrini signal se dovodi na lasersku ili LED diodu koje vre konverziju u svetlost, zatim se svetlost ubacuje u optiko vl akno na ijem drugom kraju je prijemnik koji vri opto-elektrinu konverziju posle koje se dobija standardni elektrini signal. Princip po kome se informacija prenosi po optikom vlaknu bazira se na fizikom fenomenu pod nazivom totalna refleksija. Svako optiko vlakno se sastoji iz jezgra koga ini staklo odreenog indeksa prelamanja i omotaa presvuenog preko jezgra. Ovaj omota je takoe od stakla, ali ono ima drugu vrednost indeksa prelamanja. Svetlost se ubacuje u jezgro pod odreenim uglom potrebnim da doe do totalne refleksije, zbog koje se svetlosni zrak neprestalno odbija od granine povrine jezgro/omota putujui tako kroz vlakno do prijemnika. Ponekad vlakna mogu biti napravljena i od plastike. Sa plastikom se lake radi, ali ona ne moe da prenese svetlosne impulse na razdaljine na koje to mogu staklena vlakna.Slika 7.2. Sastav optikog kablaOptika vlakna se mogu podeliti u dve osnovne grupe: na monomodna (singlemode - SMF) koja su tanja i omoguavaju prost'ranje samo jednog svetlosnog zraka, i mult'modna (multimode - MMF) koja su deblja i omoguavaju istovremeno prostiranje vie zraka od vie razliitih izvora. U tehnolokom procesu je mnogo jednostavnije (a time i jeftinije) proizvesti vlakno veeg prenika jezgra. To je razlog zbog kog se multimodna vlakna ee koriste. Pored toga, u vee jezgro je mnogo lake "ubaciti" svetlost iz izvora, pa su i predajnici jeftiniji jer svetlosni snop izvora ne mora biti toliko fokusiran kao u sluaju korienja monomodnog vlakna. Dakle, celokupni sistem baziran na multimodnom vlaknu je jeftiniji i takvi sistemi su danas dominantni kod lokalnih raunarskih mrea. Sa druge strane, zbog veih rastojanja koja je potrebno premostiti, u telekomunikacijama su dominantna monomodna vlakna. Kod raunarskih mrea svaki link (veza) zahteva dva vlakna - jedan za predaju a drugi za prijem.

Za opis prenosa signala preko optikog vlakna koriste se dva standarda: SONET (Synchronous Optical Network) i SDH (Synchronous Digital Hierarchy). SONET je standardizovan od strane Exchange Carriers Standards Association (ECSA) i American National Standards Institute (ANSI) i obino se koristi u severnoj Americi. SDH je internacionalni standard i koristi se svuda u svetu (osim u severnoj Americi).IEEE je standardizovao vie tipova raunarskih mrea sa optikim kablovima, a neki od njih su:Ethernet standardMedijaMaksimalna duina

100BASE-FX62.5 mikrona multimodni400m

1000BASE-SX62.5 mikrona multimodni 50 mikrona multimodni275m

550m

62.5 i 50 mikrona multimodni550m

1000BASE-LX

10km

Postoje razliiti tipovi konektora koji se montiraju na optike kablove. Neki esto korieni konektori nose oznake ST ili SC.

Slika 7.3. STiSCkonektori montirani na optikikabl Proces nastavljanja kablova se naziva "zatapanje u elektrinom luku" (splicing) i zahteva specijalnu opremu.

Slika 7.4. Oprema za splajsovanje

7.2.1. Optiki kabal

Materijali za optika vlakna su:

1. Staklena vlakna

(na bazi silicijum-dioksida)

2. Multikomponentna stakla

(na bazi silicijskog, natrijevog, kalcijevog i borovog oksida)

3. Stakleno-plastina vlakna

4. Plastina optika vlakna

Optika svojstva materijala:

1. Boja

2. Prozirnost ili transparencija

3. Lom

4. Apsorpcija ili upijanje

5. Refleksija ili odbijanje7.3. Prenos podataka kroz optika vlakna

Kod ove vrste kablova, optika vlakna prenose digitalne signale u obliku modulisanih svetlosnih impulsa. Kablovi od optikih vlakana ne podleu elektrinim smetnjama, imaju najmanje slabljenje signala du kabla i podravaju izuzetno velike brzine prenosa podataka na velikim udaljenostima. Koriste se i u sluajevima kada LAN mrea treba da povee vie objekata, gde se sa bakarnim kablovima mogu oekivati problemi sa uzemljenjem I atmosferskim pranjenjima. Optike veze osim velike brzine prenosa obezbeuju i potrebno

galvansko razdvajanje instalacija. esto se postavljaju u objektima, u sluajevima kada se predvia veliki mreni saobraaj izmeu spratnih razvoda u odnosu na centar mree.

Sistemi prenosa sa optikim kablovima se sastoje iz tri osnovna funkcionalna dijela, a to su predajnik (izvor svetlosti LED ili laserska dioda), optiko vlakno I prijemnik (foto senzor). Standardni elektrini signal se dovodi na LED ili lasersku diodu koje vre konverziju u svetlost, zatim se svetlost ubacuje u optiko vlakno na ijem drugom kraju je prijemnik koji vri opto-elektrinu konverziju posle koje se dobija standardni elektrini signal. Princip po kome se informacija prenosi po optikom vlaknu bazira se na fizikom fenomenu pod nazivom totalna refleksija. Svako optiko vlakno se sastoji iz jezgra koga ini taklo odreenog indeksa prelamanja i omotaa presvuenog preko jezgra. Ovaj

omota je takoe od stakla, ali ono ima drugu vrednost indeksa prelamanja. Svetlost se ubacuje u jezgro pod odreenim uglom potrebnim da doe do totalne refleksije, zbog koje se svetlosni zrak neprestalno odbija od granine povrine jezgro/omota putujui tako kroz vlakno do prijemnika.

7.4. Vrste optikih vlakana

Optika vlakna mogu biti:

1. monomodna (singlemode)

2. multimodna (multimode)Monomodna (singlemode sl.7.5.) su tanja i omoguavaju prostiranje samo jednog svetlosnog zraka.

Slika 7.5. SinglemodeMultimodna (multimode slika 7.6.) koja su deblja i omoguavaju istovremeno prostiranje vie zraka od vie razliitih izvora. U tehnolokom procesu je mnogo jednostavnije (a time i jeftinije) proizvesti vlakno veeg prenika jezgra. To je razlog zbog kog se multimodna vlakna ee koriste. Pored toga, u vee jezgro je mnogo lake ubaciti svetlost iz izvora, pa su i predajnici jeftiniji jer svetlosni snop izvora ne mora biti toliko fokusiran kao u sluaju korienja monomodnog vlakna. Dakle, celokupni sistem baziran na multimodnom vlaknu je jeftiniji I takvi sistemi su danas dominantni kod lokalnih raunarskih mrea. Sa druge strane, zbog veih rastojanja koja je potrebno premostiti, u telekomunikacijama su dominantna monomodna vlakna. Kod raunarskih mrea svaki link (veza) zahteva dva vlakna jedan za predaju a drugi za prijem.

Slika 7.6. Multimode7.5. Karakteristike optikog vlakna

Numerika apertura (numerika otvorenost)

Disperzija

Guenje

irina propusnog opsega

Vrijeme porasta

Snaga niti7.6. Odabir optickog kablaPri odabiru optikog vlakna kao prijenosnog medija relevantni parametri su:

- vrsta optikog vlakna (jednomodno ili viemodno),

- promjer jezgre,

- raspodjela profila indeksa loma,

- numerika apertura,

- priguenje u zadanom spektralnom podruju,

- propusno podruje,

- vrstoa,

- osjetljivost na mikrosavijanje,

- disperzija svjetlosnih impulsa7.7. Prednosti i mane optikih kablova

Prednosti primjene optikih vlakana su:

1. malo slabljenje

2. veliki propusni opseg

3. imunost na smetnje tipa EMI

4. imunost na smetnje tipa RFI

5. bezemisioni protok informacija

6. nemogunost nedestruktivnog ometanja i prislukivanja

7. nepostojanje problema neadekvatnog uzemljenja

8. male dimenzije

9. mala teina

Mane primjene optikih vlakana:

1. visoka cijena kablova, linijske opreme i prateeg alata i pribora

2. osjetljivost na mehanika dejstva8. ZAKLjUAKKablovi su najosnovniji nain provoenja elektrine energije, i kao takvi su najei nain elektroinstalacije. Za svaki vid instalacije postoji standardom odreen presjek kabela, ovisno o naponu, tj. Jakosti struje koja kroz njega protie.

Elektrine instalacije se izvode u stambenim objektima, poslovnim prostorima, industriji, poljoprivrednim dobrima, gradilitima itd. Postoje sljedee vrste instalacija: elektroenergetske, gromobranske, telekomunikacione i signalne. Elektroenergetske instalacije se izvode kako bi se osiguralo napajanje potroaa elektrinom energijom. Gromobranska instalacija se postavlja u cilju zatite ljudi i objekata od tetnog djelovanja atmosferskog elektrinog pranjenja.Slobodni nositelji elektrinog naboja mogu se gibati pod utjecajem elektrinog polja koje u vodiu nastaje kada se na njega dovede elektrini napon, a usmjereno gibanje tih nositelja je pojava koja se zove elektrina struja.Najei vodii su metali, koji se meutim i meusobno znatno razlikuju po stupnju provodljivosti. Vodljivost je suprotan pojam od tzv. elektrine otpornosti, kojom se izraava stupanj otpornosti koju materijal prua prolasku elektrine struje.Struju najbolje provodi srebro, a zatim bakar koji je meutim znatno jeftiniji. Kada nije bitan obim, ve samo cijena i masa vodia, kao npr. kod dalekovoda, koristi se aluminij. Kako su pored vodljivosti esto vana i neka hemijska ili mehanika svojstva vodia koriste se i mnoge drugi metali i njihove legure, npr. zlato, platina, cink, iva, bronza, elik.Optiki kabl je vrsta kabla koji se koristi za prenos informacija optikim putem.

Tim kablom se prenosi svetlost (skup boja) razliitih talasnih duina.Mogonost tj. opseg propustljivosti je skoro neogranien (beskonana). Ba zbog te sposobnosti, da ima veliki propusni opseg, tj da moe da prenese veliku koliinu informacija, optiki kabal nailazi na veliku primenu u svim telekomunikacionim granama. Kada se kae da optiki kabal ima veliku propusnu mo, misli se na veliku propusnu mo u odnosu na njegovu veliinu prenika koji se izraava u mikronima. Pomislili bi da je to idealno sredstvo za prenos informacija, kabal malog prenika a velike propusne moi, ali nije ba tako, taj idealan prenosnik ipak ima jednu veliku manu, a to je gubitak svojih osobina usled preteranog savijanja, tj moe se saviti samo do odreenog ugla.

9. LITERATURA Pisana literatura:

1. Kablovska tehnika, Stojan V. Nikolajevi2. Elektrotehniki materijali i komponente, Vladislava Altaras3. Mladen Veinovi, Aleksandar Jevremovi Uvod u raunarske mree, Beograd 2007.4. Andrews S. Tanenbaum, Raunarske mree, Mikro Knjiga, Beograd 2005

Literatur preuzeta sa interneta:

1. www.google.images.com2. www.wikipedia.org3. http://www.fks.co.rs/fks/nova/tkl/optika/optika.htm

EMBED Unknown

EMBED Unknown

EMBED Unknown

EMBED Unknown

EMBED Unknown

EMBED Unknown

EMBED Unknown

_1473511678.psd

_1473513967.psd

_1473516804.psd

_1473516845.psd

_1473514225.psd

_1473513633.psd

_1473497572.psd