PROTOLON (M) R(N)TSCGEWOEU LWL Arctic-50C3,6/6 (7,2) кВ−50 °C flexible6–24 fibersG62,5 / G50 / E9
PROTOLON (M) R-(N)TSCGEWOEU LWL Arctic-50C 3,6/6 кВ — низкотемпературный электрооптический upgrade
Силовая передача, split earth и оптическая связь в одном гибком барабанном кабеле.
Кабель объединяет три силовые жилы, две части защитного проводника и LWL-элемент из шести трубок вокруг центральной опоры. В каждой трубке размещается от одного до четырех волокон, поэтому доступны 6, 12, 18 или 24 fibers.
Fully flexible operation до −50 °C требует двойной приемки: электрической и оптической. Кабель должен выдерживать холодный изгиб, а оптическая трасса — сохранять стабильность после cold-soak, намотки и термоциклов.
Минимальная температура
−50 °C
Оптические волокна
6–24
Fiber types
3
G62,5 · G50 · E9
Типоразмеры
9
Содержание
- Electro-optical concept
- Construction
- Fiber selection
- OTDR
- Cold-soak
- Drum geometry
- Ice loading
- Electrical calculations
- FMEA
- Acceptance
1. Интегрированная электрооптическая система
Силовая и оптическая части проходят один барабан и одну механическую траекторию.
Upgrade: стандартная Arctic-50C версия передает мощность и PE; LWL добавляет независимый канал управления, телеметрии, видеонаблюдения, interlock или condition monitoring.
2. Конструкция
LWL replaces the third earth-sector position with a protected optical element.
Conductorvery finely stranded bare copper, class FS
PEдве части split earth
Optical elementsix tubes around central support, 1–4 fibers per tube
InsulationEPR >3GI3 with semiconductor EPR and NBR easy-strip
Inner sheathspecial sandwich EPR/CR
Reinforcementpolyester braid
Outer sheathPCP >5GM5
3. Оптические свойства
| Тип | Mode | Cladding | Fiber | Att. 850 | Att. 1310 | Att. 1550 | BW 850 | BW 1310 | NA | Disp. 1300 | Disp. 1550 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G62,5/125 μm | Multi-mode graded index | 125 μm | 250 μm | <3,3 dB/km | <0,9 dB/km | — | >400 MHz | >600 MHz | 0,275 ± 0,02 | — | — |
| G50/125 μm | Multi-mode graded index | 125 μm | 250 μm | <2,8 dB/km | <0,8 dB/km | — | >400 MHz | >1200 MHz | 0,2 ± 0,02 | — | — |
| E9/125 μm | Single-mode graded index | 125 μm | 250 μm | — | <0,4 dB/km | <0,3 dB/km | — | — | 0,14 ± 0,02 | <3,5 ps/(nm·km) | <18 ps/(nm·km) |
G62,5/125
Для совместимости с существующим multimode оборудованием и коротких промышленных каналов.
G50/125
Меньшее затухание и более высокая полоса на 1310 nm.
E9/125
Single-mode для дальних линий, высокой пропускной способности и минимального attenuation.
Mixed fibers
Исходные данные допускают комбинацию разных fiber types по запросу.
4. Чистое затухание волокна
A = α·LРасчет учитывает только само волокно.
Не включены connectors, splices, rotary joints, macro-bending, temperature margin и system reserve.
| Fiber | Length | 850 nm | 1310 nm | 1550 nm | Boundary |
|---|---|---|---|---|---|
| G62,5/125 | 0,1 км | 0,33 dB | 0,09 dB | — | только само волокно |
| G62,5/125 | 0,5 км | 1,65 dB | 0,45 dB | — | только само волокно |
| G62,5/125 | 1 км | 3,30 dB | 0,90 dB | — | только само волокно |
| G50/125 | 0,1 км | 0,28 dB | 0,08 dB | — | только само волокно |
| G50/125 | 0,5 км | 1,40 dB | 0,40 dB | — | только само волокно |
| G50/125 | 1 км | 2,80 dB | 0,80 dB | — | только само волокно |
| E9/125 | 0,1 км | — | 0,04 dB | 0,03 dB | только само волокно |
| E9/125 | 0,5 км | — | 0,20 dB | 0,15 dB | только само волокно |
| E9/125 | 1 км | — | 0,40 dB | 0,30 dB | только само волокно |
5. OTDR cold-soak acceptance
The optical channel becomes a diagnostic sensor for mechanical health.
Factory
Baseline каждой fiber: длина, события, затухание и wavelength.
Installation
OTDR до первого движения отделяет монтажный дефект от reeling fatigue.
Cold-soak
Повторная трасса при −50 °C без движения выявляет thermal macro-bend.
Run-in
Сравнение после первых низкотемпературных циклов.
6. Низкотемпературная механика
Slow start
После полного cold-soak запускать с пониженной скоростью и плавным acceleration.
Frozen roller
Примерзший ролик может одновременно повысить тягу и создать optical macro-bend.
Ice compression
Лед увеличивает effective diameter и давление на LWL unit.
Thermal cycle
Сравнивать RPE и OTDR после −50 °C → load heating → cooling.
7. Барабанная геометрия
| Construction | Dmax | 10×D radius | Min. drum-axis diameter | 20×D S-section | Mass |
|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 43 мм | 430 мм | 860 мм | 860 мм | 2,59 кг/м |
| 3×35+2×25/2+LWL | 44,6 мм | 446 мм | 892 мм | 892 мм | 2,96 кг/м |
| 3×50+2×25/2+LWL | 45,8 мм | 458 мм | 916 мм | 916 мм | 3,43 кг/м |
| 3×70+2×35/2+LWL | 49,4 мм | 494 мм | 988 мм | 988 мм | 4,35 кг/м |
| 3×95+2×50/2+LWL | 55,5 мм | 555 мм | 1110 мм | 1110 мм | 5,63 кг/м |
| 3×120+2×70/2+LWL | 59,2 мм | 592 мм | 1184 мм | 1184 мм | 6,8 кг/м |
| 3×150+2×70/2+LWL | 63,2 мм | 632 мм | 1264 мм | 1264 мм | 7,97 кг/м |
| 3×185+2×95/2+LWL | 68,4 мм | 684 мм | 1368 мм | 1368 мм | 9,63 кг/м |
| 3×240+2×120/2+LWL | 74,6 мм | 746 мм | 1492 мм | 1492 мм | 12,16 кг/м |
8. Ледовая нагрузка, пример 5 мм
Assumption only: ice density 900 kg/m³, radial ice thickness 5 mm.
This is not a product rating; real icing is non-uniform.
| Construction | Dmax | Iced diameter | Added ice mass | Mass increase | Added weight / 100 m |
|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 43 мм | 53 мм | 0,68 кг/м | 26,2% | 666 Н |
| 3×35+2×25/2+LWL | 44,6 мм | 54,6 мм | 0,7 кг/м | 23,7% | 688 Н |
| 3×50+2×25/2+LWL | 45,8 мм | 55,8 мм | 0,72 кг/м | 20,9% | 705 Н |
| 3×70+2×35/2+LWL | 49,4 мм | 59,4 мм | 0,77 кг/м | 17,7% | 754 Н |
| 3×95+2×50/2+LWL | 55,5 мм | 65,5 мм | 0,86 кг/м | 15,2% | 839 Н |
| 3×120+2×70/2+LWL | 59,2 мм | 69,2 мм | 0,91 кг/м | 13,3% | 89 Н |
| 3×150+2×70/2+LWL | 63,2 мм | 73,2 мм | 0,96 кг/м | 12,1% | 946 Н |
| 3×185+2×95/2+LWL | 68,4 мм | 78,4 мм | 1,04 кг/м | 10,8% | 1018 Н |
| 3×240+2×120/2+LWL | 74,6 мм | 84,6 мм | 1,13 кг/м | 9,3% | 1104 Н |
9. Самовес и R−50
R−50 ≈ R20·[1 + 0,00393·(−50−20)]
Ltheor = Fstatic/(m·g)Ltheor includes cable self-weight only.
| Construction | R20 | R−50 estimate | Self-weight 100 m | Margin to Fstatic | Theoretical vertical length |
|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 0,7839 | 0,5682 | 2541 Н | -1041 Н | 59 м |
| 3×35+2×25/2+LWL | 0,554 | 0,4016 | 2904 Н | -804 Н | 72,3 м |
| 3×50+2×25/2+LWL | 0,386 | 0,2798 | 3365 Н | -365 Н | 89,2 м |
| 3×70+2×35/2+LWL | 0,272 | 0,1972 | 4267 Н | -67 Н | 98,4 м |
| 3×95+2×50/2+LWL | 0,206 | 0,1493 | 5523 Н | 177 Н | 103,2 м |
| 3×120+2×70/2+LWL | 0,161 | 0,1167 | 6671 Н | 529 Н | 107,9 м |
| 3×150+2×70/2+LWL | 0,129 | 0,0935 | 7819 Н | 1181 Н | 115,1 м |
| 3×185+2×95/2+LWL | 0,106 | 0,0768 | 9447 Н | 1653 Н | 117,5 м |
| 3×240+2×120/2+LWL | 0,0801 | 0,0581 | 11929 Н | 2471 Н | 120,7 м |
10. PE + LWL joint diagnostics
| Construction | PE | Total PE | Internal arrangement | Control |
|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 2×25/2 | 25 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×35+2×25/2+LWL | 2×25/2 | 25 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×50+2×25/2+LWL | 2×25/2 | 25 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×70+2×35/2+LWL | 2×35/2 | 35 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×95+2×50/2+LWL | 2×50/2 | 50 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×120+2×70/2+LWL | 2×70/2 | 70 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×150+2×70/2+LWL | 2×70/2 | 70 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×185+2×95/2+LWL | 2×95/2 | 95 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
| 3×240+2×120/2+LWL | 2×120/2 | 120 мм² суммарно | две части PE + LWL в междужильях | RPE + OTDR до/после cold-soak |
Root-cause indicator: simultaneous RPE increase and a new OTDR event at the same paid-out length strongly suggest a local mechanical defect.
11. Dimensions and radii
| Construction | SAP | External | Conductor | Dmin | Dmax | kg/km | kg/m | PE | 6×D | 10×D | 20×D |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_05 | 5DK3*** | 7,1 | 40 | 43 | 2 590 | 2,59 | 2×25/2 | 258 | 430 | 860 |
| 3×35+2×25/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_06 | 5DK3*** | 8,4 | 41,6 | 44,6 | 2 960 | 2,96 | 2×25/2 | 267,6 | 446 | 892 |
| 3×50+2×25/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_07 | 5DK3*** | 10,1 | 42,8 | 45,8 | 3 430 | 3,43 | 2×25/2 | 274,8 | 458 | 916 |
| 3×70+2×35/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_08 | 5DK3*** | 11,8 | 46,4 | 49,4 | 4 350 | 4,35 | 2×35/2 | 296,4 | 494 | 988 |
| 3×95+2×50/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_09 | 5DK3*** | 13,8 | 51,5 | 55,5 | 5 630 | 5,63 | 2×50/2 | 333 | 555 | 1110 |
| 3×120+2×70/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_01 | 5DK3*** | 15,5 | 55,2 | 59,2 | 6 800 | 6,8 | 2×70/2 | 355,2 | 592 | 1184 |
| 3×150+2×70/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_02 | 5DK3*** | 17,4 | 59,2 | 63,2 | 7 970 | 7,97 | 2×70/2 | 379,2 | 632 | 1264 |
| 3×185+2×95/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_03 | 5DK3*** | 19,2 | 64,4 | 68,4 | 9 630 | 9,63 | 2×95/2 | 410,4 | 684 | 1368 |
| 3×240+2×120/2+LWL | M_R_50C_LWL_6kV_04 | 5DK3*** | 22,1 | 70,6 | 74,6 | 12 160 | 12,16 | 2×120/2 | 447,6 | 746 | 1492 |
12. Electrical and mechanical calculations
| Construction | Fstatic | Fdynamic | C | L | R20 | A | A/mm² | MVA | MW | ΔU/100 m |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 1 500 | 1 875 | 370 | 0,35 | 0,7839 | 131 | 5,24 | 1,36 | 1,23 | 0,3% |
| 3×35+2×25/2+LWL | 2 100 | 2 625 | 430 | 0,32 | 0,554 | 162 | 4,63 | 1,68 | 1,52 | 0,26% |
| 3×50+2×25/2+LWL | 3 000 | 3 750 | 490 | 0,28 | 0,386 | 202 | 4,04 | 2,1 | 1,89 | 0,23% |
| 3×70+2×35/2+LWL | 4 200 | 5 250 | 550 | 0,27 | 0,272 | 250 | 3,57 | 2,6 | 2,34 | 0,2% |
| 3×95+2×50/2+LWL | 5 700 | 7 125 | 630 | 0,26 | 0,206 | 301 | 3,17 | 3,13 | 2,82 | 0,18% |
| 3×120+2×70/2+LWL | 7 200 | 9 000 | 700 | 0,25 | 0,161 | 352 | 2,93 | 3,66 | 3,29 | 0,16% |
| 3×150+2×70/2+LWL | 9 000 | 11 250 | 760 | 0,25 | 0,129 | 404 | 2,69 | 4,2 | 3,78 | 0,15% |
| 3×185+2×95/2+LWL | 11 100 | 13 875 | 820 | 0,24 | 0,106 | 461 | 2,49 | 4,79 | 4,31 | 0,14% |
| 3×240+2×120/2+LWL | 14 400 | 18 000 | 930 | 0,24 | 0,0801 | 540 | 2,25 | 5,61 | 5,05 | 0,12% |
13. Charging current
Ic = 2πfCU0
Qc ≈ √3·U·Ic
f=50 Hz, U0=3,6 kV, U=6 kV
| Construction | C | Ic A/km | Qc kvar/km |
|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 370 | 0,418 | 4,3 |
| 3×35+2×25/2+LWL | 430 | 0,486 | 5,1 |
| 3×50+2×25/2+LWL | 490 | 0,554 | 5,8 |
| 3×70+2×35/2+LWL | 550 | 0,622 | 6,5 |
| 3×95+2×50/2+LWL | 630 | 0,713 | 7,4 |
| 3×120+2×70/2+LWL | 700 | 0,792 | 8,2 |
| 3×150+2×70/2+LWL | 760 | 0,86 | 8,9 |
| 3×185+2×95/2+LWL | 820 | 0,927 | 9,6 |
| 3×240+2×120/2+LWL | 930 | 1,052 | 10,9 |
14. Tensile verification
Fstatic=20 N/mm²·3·S
Fdynamic=25 N/mm²·3·S
6×D fixed · 10×D flexible · 20×D S-section · test voltage 11 kV
| Construction | Section | Calculated Fstatic | Table Fstatic | Fdynamic | Status |
|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 25 мм² | 1 500 Н | 1 500 Н | 1 875 Н | соответствует |
| 3×35+2×25/2+LWL | 35 мм² | 2 100 Н | 2 100 Н | 2 625 Н | соответствует |
| 3×50+2×25/2+LWL | 50 мм² | 3 000 Н | 3 000 Н | 3 750 Н | соответствует |
| 3×70+2×35/2+LWL | 70 мм² | 4 200 Н | 4 200 Н | 5 250 Н | соответствует |
| 3×95+2×50/2+LWL | 95 мм² | 5 700 Н | 5 700 Н | 7 125 Н | соответствует |
| 3×120+2×70/2+LWL | 120 мм² | 7 200 Н | 7 200 Н | 9 000 Н | соответствует |
| 3×150+2×70/2+LWL | 150 мм² | 9 000 Н | 9 000 Н | 11 250 Н | соответствует |
| 3×185+2×95/2+LWL | 185 мм² | 11 100 Н | 11 100 Н | 13 875 Н | соответствует |
| 3×240+2×120/2+LWL | 240 мм² | 14 400 Н | 14 400 Н | 18 000 Н | соответствует |
15. Selection overview
| Construction | Current | ≈ MW | Dmax | Mass | Application |
|---|---|---|---|---|---|
| 3×25+2×25/2+LWL | 131 А | 1,23 МВт | 43 мм | 2 590 кг/км | компактная машина с интегрированной оптической связью |
| 3×35+2×25/2+LWL | 162 А | 1,52 МВт | 44,6 мм | 2 960 кг/км | компактная машина с интегрированной оптической связью |
| 3×50+2×25/2+LWL | 202 А | 1,89 МВт | 45,8 мм | 3 430 кг/км | дробилка, перегружатель или средний привод с FO |
| 3×70+2×35/2+LWL | 250 А | 2,34 МВт | 49,4 мм | 4 350 кг/км | дробилка, перегружатель или средний привод с FO |
| 3×95+2×50/2+LWL | 301 А | 2,82 МВт | 55,5 мм | 5 630 кг/км | крупный привод с телеметрией и condition monitoring |
| 3×120+2×70/2+LWL | 352 А | 3,29 МВт | 59,2 мм | 6 800 кг/км | крупный привод с телеметрией и condition monitoring |
| 3×150+2×70/2+LWL | 404 А | 3,78 МВт | 63,2 мм | 7 970 кг/км | крупный привод с телеметрией и condition monitoring |
| 3×185+2×95/2+LWL | 461 А | 4,31 МВт | 68,4 мм | 9 630 кг/км | высокомощная машина; полная Arctic/OTDR проверка |
| 3×240+2×120/2+LWL | 540 А | 5,05 МВт | 74,6 мм | 12 160 кг/км | высокомощная машина; полная Arctic/OTDR проверка |
16. Electro-optical FMEA
Cold macro-bend
Frozen roller or ice creates local optical loss.
LWL displacement
Shock tension or crossed winding destabilizes the optical unit.
Fiber breakout cycle
−50 °C to warm enclosure causes condensation or splice loss.
Combined failure
RPE increase plus OTDR event points to interstice damage.
17. Acceptance checklist
- Verify LWL Arctic-50C marking, SAP, length, fiber count and fiber type.
- Verify fully flexible operation to −50 °C and 11 kV test documentation.
- Save factory OTDR baseline for every fiber and wavelength.
- Repeat OTDR after installation, cold-soak and first operating cycles.
- Measure R20, RPE and insulation before and after cold commissioning.
- Check drum, rollers, 10×D radius, 20×D S-section and acceleration.
- Check power termination, fiber breakout, service loop and sealing.
18. Engineering limitations
Fiber-loss calculations include fiber attenuation only and exclude connectors, splices, rotary joints, macro-bending, temperature, aging and system margin. R−50 and 5 mm ice calculations are illustrative assumptions. Final design requires approved drawings, OTDR baseline, thermal model, short-circuit calculation and protection coordination.
