Проект городской телефонной сети микрорайона города

Коэффициент электрической связи определяется отношением тока, наведенного в цепи, подверженной влиянию, к разности потенциалов во влияющей цепи:

, (4.1.1)

где - активная составляющая коэффициента электрической связи;

- реактивная составляющая коэффициента электрической связи.

Коэффициент магнитной связи определяется отношением наведенной ЭДС в цепи, подверженной влиянию, к току во влияющей цепи с обратным знаком:

, (4.1.2)

где - активная составляющая коэффициента магнитной связи;

- реактивная составляющая коэффициента магнитной связи.

Существующая в действительных условиях емкостная асимметрия (неуравновешенность) моста, являющаяся причиной возникновения мешающих влияний между цепями связи, называется емкостной связью:

(4.1.3)

Коэффициент индуктивной связи характеризует асимметрию моста и соответственно степень перехода энергии из цепи I в цепь II:

 (4.1.4)

Активная составляющая электрической связи обусловлена асимметрией потерь энергии в диэлектрике. Активная составляющая электрической связи выражается уравнением:

(4.1.5)

Активная составляющая магнитной связи, так называемая активная связи, обусловлена вихревыми токами. При прохождения переменного тока по цепи кабеля в соседних жилах за счет переменного магнитного поля наводятся вихревые токи, вызывающие дополнительные потери энергии в цепи передачи. Аналогичные потери имеют место в экране, свинцовой оболочке и других металлических частях кабеля.

(4.1.6)

Величины называются первичными параметрами влияния.

- активная составляющая электрической связи - потери в диэлектрике учитывает неоднородности диэлектрика: изменение толщены изоляции.

- емкостная связь - результат асимметрии частичных емкостей между жилами влияющей цепи и цепи подверженной влиянию.

- активна составляющая магнитной связи - обусловлен вихревыми токами и вызывается отличием Rжил и потерями на вихревые токи в соседних цепях, экране и оболочке.

- индуктивная связь - асимметрия частичных индуктивностей жил влияющей цепи и подверженной влиянию.



Рисунок 4.1 - Влияние между цепями

При рассмотрении влияния между цепями связи различают два вида переходов энергии: на ближнем (передающем) и на дальнем (приёмном) концах. Влияние, проявляющееся на том конце цепи, где расположен генератор первой цепи, называется переходным влиянием на ближнем конце А₀. Влияние на противоположный конец цепи называется переходным влиянием на дальнем конце А_l.

4.1.1 Систематические влияния

Переходное затухание на ближнем конце на частоте 800 Гц рассчитывается по формуле:

, дБ (4.1.7)

дБ

Для расчета на других частотах применяем формулу:

, дБ (4.1.8)

Защищённость определяется по формуле:

, дБ (4.1.9)

; (4.1.10)

, (4.1.11)

где -вектор электромагнитного влияния на ближнем конце;

- вектор электромагнитного влияния на дальнем конце.

Формулы, определяющие первичные параметры влияния:

, См/сд (4.1.12)

, Ом/сд (4.1.13)

, Гн/сд (4.1.14)

Проведем расчет на частоте 600 Гц:

См/сд;

Гн/сд;

Ом/сд.

Остальные рассчитанные значения сведем в таблицу 4.1

Таблица 4.1 - Первичные параметры влияния

f, кГц	g, См/сд	m, Гн/сд	r, Ом/сд	k, пФ/сд
0,6	2,64	17,3	0,026075	35
1,4	6,15	7,4	0,02602
2,2	9,67	4,72	0,026084
2,9	12,75	3,58	0,0260796

Используя формулы (4.1.10) и (4.1.11) рассчитаем векторы электромагнитного влияния и переходные влияния на ближнем и дальнем конце.

На частоте Гц:

Переходное затухание на ближнем конце и защищённость рассчитываем только на частотах выше 800 Гц, тогда на Гц:

дБ

дБ

Аналогично проводим расчеты на других частотах, сведём все полученные значения в табл. 4.2

Построим график зависимости переходного затухания от частоты.

Рисунок 4.2 - График зависимости переходного затухания .

Вывод: Исходя из полученного графика можно заметить, что с ростом частоты затухание уменьшается. Это связано с тем, что с ростом частоты влияние одной цепи на другую увеличивается, а следовательно переходное затухание, которое испытывает помеха, уменьшается. Защищённость больше , так как в формуле мы делим на F12, которое значительно меньше, чем N12 из формулы .

4.1.2 Несистематические влияния

Кроме систематических взаимных влияний существуют еще влияния несистематические, обусловленные влиянием за счет неоднородностей в цепи (как конструктивных, так и стыковых неоднородностей).

Для всех частот, начиная с 800 Гц, рассчитываем переходное затухание на ближнем конце для одной строительной длины по формуле:

, дБ (4.1.15)

где - нормированная спектральная плотность случайной функции нерегулярной связи на ближнем конце;

lсд - это строительная длина кабеля, км;

б - коэффициент затухания, Нп/км.

Значение с²/км².

Тогда на частоте f = 800 Гц:

Остальные значения сведём в таблицу 4.2

Построим график зависимости переходного влияния от частоты.



Рисунок 4.3 - График зависимости переходного влияния

Результирующее значение защищенности :

, дБ (4.1.16)

Рассчитаем результирующее значение защищённости на ближнем конце на Гц:

Построим график зависимости результирующего значение от частоты

Рисунок 4.4 - График зависимости результирующего значение

Вывод: Исходя из полученного графика можно заметить, что с ростом частоты затухание уменьшается. Это связано с тем, что с ростом частоты влияние одной цепи на другую увеличивается, а следовательно переходное затухание, которое испытывает помеха, уменьшается.

Таблица 4.2 - Рассчитанные значения переходных затуханий

f, кГц	N12	F12	,дБ	,дБ	,дБ	,дБ
0,6	-	-	-	-	-	-
0,8	-	-	97,47	-	127,42	94,46
1,4			76,72	96,98	126,53	76,78
2,2			75,39	96,02	122,72	75,53
2,9			73,47	96,01	120,4	73,57

4.1.3 Расчёт переходного затухания на ближнем конце от длины линии

Произведем расчет переходного затухания на ближнем конце от длины линии по формуле:

, дБ (4.1.17)

где n - количество строительных длин, ;

- берём для верхней частоты;

б - коэффициент затухания на верхней частоте, Нп/км.

берем для Гц и для n=2:

,

Два остальных значения заносим в таблицу 4.3

Таблица 4.3 - Рассчитанные значения переходных затуханий в зависимости от длины линии

б, Нп/км	f в, кГц	n		А0У, дБ
0,2325	2,9	2	0,7	71,198
		10	3,5	68,181
		50	17,5	62,45

Построим график зависимости переходного затухания на ближнем конце от длины линии .

Рисунок 4.5 - График зависимости переходного затухания на ближнем конце (L)

Вывод: сравнивая с нормой дБ, видим что значения не удовлетворяют норме, поэтому нужно проводить симметрирование кабеля.

4.2 Влияние ЛЭП на ОКЛБг-Н-3-М13-3Х4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-12/0

Рисунок 4.6 - Схема сближения ЛЭП и ЛП ai - указывают ширину сближения, м; li - длина сближения, км

4.2.1 Расчет Е при опасном влиянии ЛЭП в аварийном режиме работы ЛЭП с помощью метода проб [3, с.550]

, (4.2.1)

где рад/с (f=50 Гц)

коэффициент взаимной индуктивности на каждом участке, мкГн/км;

ток короткого замыкания на каждом участке, А;

длина сближения на каждом участке, км;

коэффициент экранирования (для ОКЛБг Si =1).

Исходя из рисунка 4.1 определили значения токов КЗ:

Подставляя числовые значения в формулу (4.2.1), получим для точки (0):

у = = = 0,014 = 14 мСм/км

Судя по номограмме Михайлова [3, с.552]: мкГн/км.

Аналогично рассчитываем Е при других числовых значениях.

Занесём полученные значения E в таблицу 4.1

Таблица 4.4 - Расчет наведенных ЭДС для участков сближения ЛЭП с межстанционной соединительной линией передачи в аварийном режиме работы.

№ точки	, м	, м	, м	, км	, мкГн/км	, А	, В	, В
0	16	16	16	0	670	8200	0	0
1	16	24	20	0,5	660	5800	600,996	600,996
2	24	20	22	0,6	650	3900	477,594	1078,59
3	20	30	24	0.5	640	3000	301,44	1380,03
4	30	90	52	1	570	2200	393,76	1773,79

Построим график зависимости Е(l)

Рисунок 4.8 ? График зависимости Е от li при аварийном режиме работы ЛЭП

Вывод: Допустимая продольная ЭДС в оболочке кабеля в аварийном режиме работы ЛЭП составляет :

U_{исп волс}=10000 В (4.2.2)

Сравнивая рассчитанное суммарное продольное ЭДС с нормой, видим, что оно удовлетворяет норме, поэтому нет необходимости в мерах защиты.

4.2.2 Расчет Е в нормальном режиме работы ЛЭП [3, с.550]

(4.2.3)

рабочий ток ЛЭП при нормальном режиме работы, А.

Формула (4.2.3) аналогична формуле (4.2.1), но вместо значений подставляем значение . Производим перерасчет и заносим результат в таблицу 4.2

Таблица 4.5 ? Расчет наведенных ЭДС для участков сближения ЛЭП с межстанционной соединительной линией передачи в нормальном режиме работы.

№ точки	, м	, м	, м	, км	, мкГн/км	, А	, В	, В
0	16	16	16	0	670	460	0	0
1	16	24	20	0,5	660		47,67	47,67
2	24	20	22	0,6	650		56,33	104
3	20	30	24	0,5	640		46,22	150,22
4	30	90	52	1	570		82,33	232,55



Рисунок 4.9 ? График зависимости Е от li при нормальном режиме работы ЛЭП

Вывод: Допустимая ЭДС в нормальном режиме работы составляет:

Е=42 В (4.2.4)

Т.к. рассчитанное значение не удовлетворяет норме, то необходимы меры защиты.

Можно выбрать, например, относ трассы или использовать трос.

1. Относ проектируемой трассы. Для этого рассчитаем: [3, с.550]

, (4.2.5)

где Е_норма = 42 В

Затем по номограмме Михайлова определяем , и оно в нашем случае равно м. Это и есть эквивалентное расстояние, ближе которого проектируемая трасса не может приближаться к ЛЭП.

2. Защита с помощью тросов.

Выберем из таблицы Sтр такое, чтобы при подстановке в формулу (4.2.3):

Е ‹ Енорма

Пусть это будет медный трос с сечением 150 мм, тогда:

Sтр = 0,57

Проведём перерасчёт по формуле (4.2.3). Для точки (0):

Аналогично рассчитаем для остальных точек:

Тогда суммарное ЭДС составит:

Поэтому можно сделать вывод, что защита с помощью троса невозможна.

4.3 Расчет защиты кабеля от коррозии блуждающими токами

Коррозия - процесс разрушения металлических оболочек кабелей (свинцовых, стальных, алюминиевых), а также защитных и экранирующих покровов (стальной брони, медных и алюминиевых экранов) вследствие химического, механического и электрического воздействий окружающей среды. Различают следующие виды коррозии: почвенную (электрохимическую), межкристаллитную (механическую) и электрокоррозию (коррозию блуждающими токами).

В связи с большой вероятностью повреждения прокладываемых кабелей различными грызунами, возникла необходимость вблизи трамвайного полотна проложить кабель марки ТППБ.

Рисунок 4.10 - Схема сближения проектируемого и существующего кабелей с рельсами

Максимальный потенциал на проектируемом кабеле:

, В (4.3.1)

где =1,55 В ? максимальный потенциал на существующем кабеле.

Определим в анодной зоне (в точке с max положительным потенциалом) поверхностную плотность тока, стекающего с брони кабеля в землю (тока утечки):

, (4.3.2)

где j ? поверхностная плотность тока утечки, А/дм²;

D_бр ? диаметр кабеля по броне, м;

R_пер? переходное сопротивление между металлическими покровами кабеля и землей, Ом•м (R_пер = 15 сгр );

q ? коэффициент использования металлических покровов кабеля (учитывает контакт между грунтом и покровами кабеля), для бронированных кабелей q = 0,5.

Рассчитаем значение максимального потенциала по формуле (4.3.1):

Подставив полученные значения в формулу (4.3.2) получим:

= 0,3 мА/дм²

Допускается поверхностная плотность тока для бронированных кабелей:

мА/дм²

Как видно, рассчитанное значение больше нормы, поэтому нужно применять меры защиты.

Меры защиты от коррозии:

1. Выбор трассы с менее агрессивным грунтом (песок, глина, суглинок, нежирный чернозем).

2. Применение кабелей с герметичным полиэтиленовыми шлангами поверх металлических оболочек (обязательно для алюминия и стали).

3. Электрический дренаж (от электрической коррозии).

4. Катодные станции (от электрической и почвенной коррозии).

5. изолирующие муфты (от электрической коррозии).

6. Протекторные установки (от почвенной коррозии).

7. Антивибраторы амортизирующие, рессорные подвески (от межкристаллитной коррозии).

Катодные станции.

Принцип действия катодной защиты состоит в том, что к оболочке кабеля, имеющей положительный потенциал по отношению к земле (анодная зона), присоединяют отрицательный полюс от постороннего источника постоянного тока, тем самым придавая оболочке отрицательный потенциал. Таким образом, напряжение источника тока переводит анодную зону на оболочке кабеля в катодную. Положительный полюс источника тока заземляют. Принцип работы катодной защиты показан на рис. 4.10.

Рисунок 4.11- Катодная установка: а) принцип действия; б) потенциал на кабеле.

Для катодной защиты применяются катодные станции, представляющие собой выпрямительное устройство с селеновыми выпрямителями или германиевыми диодами. Имеются различные типы катодных станций с условными наименованиями: КС-400 - максимальная мощность выпрямленного тока 400 Вт; КСГ-500 и КСГ-1200 - максимальная мощность выпрямленного тока соответственно 500 и 1200 Вт и др. Для достижения требуемой защиты обычно используют две-три катодные станции на длине усилительного участка кабеля. Габариты станции КС-400 608Ч620Ч205 мм, масса 34 кг. Принципиальная схема КС-400 показана на рис 4.11.

Рисунок 4.12 - Принципиальная схема катодной станции КС-400

Вследствие сравнительно больших эксплуатационных расходов катодные станции используются преимущественно для совместной защиты нескольких подземных сооружений и главным образом защиты от коррозии блуждающих токов.

4.4 Расчет вероятности повреждения и выбор способа защиты кабеля от ударов молнии

Рассчитаем ожидаемое вероятное кол-во повреждений оптического кабеля за год на длине L по формуле:

, (4.4.1)

где N₀? общее вероятное среднегодовое количество всех ударов молнии с величиной тока молнии от 1 до 250 кА в кабеле связи, который проектируется проложить;

K_p? коэффициент риска грозоповреждений кабеля;

К_п? поверхностный коэффициент, который учитывается при ширине сближения с наземным высотным объектом меньше, чем 2r_0max;

r_0max? условный радиус максимальной искровой зоны.

, (4.4.2)

где q ? удельная плотность ударов молнии в год, год/кмІ;

r_n0? условный радиус искровой зоны, м;

L ? длина линии, км (L=L_сл=7,8 км)

q=C•T, (4.4.3)

где С=0,067? среднее количество ударов молнии в 1 км² поверхности земли за 1 грозочас;

T=49 час/год? среднегодовая продолжительность гроз в часах.

, (4.4.4)

где 20,66 кА? эквивалентный ток молнии в кА;

=270 Ом•м ? удельное сопротивление Е электрического поля в грунте, кВ/м

Е_пр = 250кВ/м ? пробивное значение Е электрического поля в грунте, кВ/м;

К_р = 0,05;

К_п = 1.

Рассчитаем по формуле (4.4.3) значение удельной плотности ударов q: год/кмІ

Рассчитаем значение условного радиуса искровой зоны по формуле (4.4.4):

км

Подставив полученные значения, рассчитаем N₀ по формуле (4.4.2):

Теперь рассчитаем ожидаемое вероятное количество повреждений N_n по формуле (4.4.1):

Рассчитанное должно быть ? = 0,3 для местных сетей:

(4.4.5)

Рассчитанное значение N_п должно быть меньше N_доп, в противном случае существуют такие меры защиты:

1) заменить кабель на более грозостойкий;

2) использовать защитные тросы.

У нас получилось, что рассчитанное значение N_п меньше N_доп, следовательно, меры защиты не нужны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гроднев И.И., Курбатов Н.Д., Г86 Линии связи: Учебник для ВУЗов. -

4-е изд., перероб.и доп. - М: Связь, 1980. - 440с.: ил.

2. Гроднев И.И., Верник С.М. Г86 Линии связи: Учебник для ВУЗов. - 5-е изд., перероб.и доп. - М: Радио и связь, 1988. - 544с.: ил.

3. Гроднев И.И., Гумеля А.Н., Климов М.А., Инженерно-технический справочник по электросвязи. Кабельные и воздушные линии связи. - М: Связь,1964. - 631с.:ил.

4. Строительство кабельных сооружений связи: Справочник / Д.А. Барон, И.И. Гроднев, В.Н. Евдокимов и др. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь,1988. - 768с.:ил.

5. Сборник методических указаний к лабораторным работам по курсу «Линии передачи». Модуль 2. - Одесса:ОНАС,2008. -124с.: ил.

6. Иоргачёв Д.В., Бондаренко О.В., Дащенко А.Ф., Усов А.В., Волоконно-оптические кабели. Теоретические основы, конструирование и расчёт, технология производства и эксплуатации: Монография. - Одесса:Астропринт,2000. -536с.

7. Корнейчук В.И., Панфилов И.П., Волоконно-оптические системы передачи. - Одесса:Друк,2001. -436с.:ил.

Размещено на Allbest.ru