Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Илецк-Сарактаж

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ОмГУПС)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПРОЕКТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ИЛЕЦК - САРАКТАЖ

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит описание проектируемого участка линии связи (физико-географические данные, сведения о сближении с железными дорогами и их характеристику); произведен выбор кабельной системы, типа кабеля; определено размещение оконечных и промежуточных усилительных пунктов; описан монтаж кабельной магистрали; произведен расчет взаимных влияний в цепях связи, описаны меры по снижению влияний; произведен расчет мешающих и опасных влияний контактной сети железной дороги на линию связи, рассмотрены и рассчитаны меры по снижению мешающих и опасных влияний, приведено описание мер по защите аппаратуры связи.

Альбом чертежей, прилагающийся к пояснительной записке, содержит план трассы линии связи, общий вид и сечение кабеля со спецификацией, схему организации связи, скелетную схему участка трассы, схемы защиты аппаратуры связи.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА ЛИНИИ СВЯЗИ

1.1 Карта проектируемого участка железной дороги

2. ВЫБОР ТИПОВ КАБЕЛЯ, СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ, РАЗМЕЩЕНИЕ ЦЕПЕЙ ПО ЧЕТВЕРКАМ

2.1 Система передачи

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

3. РАЗМЕЩЕНИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫХ И РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ ПУНКТОВ НА ТРАССЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

4. ОРГАНИЗАЦИЯ СВЯЗИ И ЦЕПЕЙ СЦБ ПО КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

5. ВЫБОР АРМАТУРЫ ДЛЯ МОНТАЖА КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

6. РАСЧЕТ ВЛИЯНИЙ НА КАБЕЛЬ

6.1 Расчет влияний контактной сети переменного тока

6.2 Расчет влияния ЛЭП с заземленной нейтралью

6.3 Расчет взаимного влияния жил кабелей

6.3.1 Определение собственных параметров кабеля

6.3.2 Волновые параметры кабеля

6.3.3 Расчет переходных затуханий

7. ЗАЩИТА КАБЕЛЯ И АППАРАТУРЫ СВЯЗИ ОТ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ

7.1 Защита кабеля от опасных влияний

7.1.1 Редукционные трансформаторы

7.1.2 Отсасывающие трансформаторы

7.2 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

7.3 Расчет редукционных трансформаторов

8. СИММЕТРИРОВАНИЕ КАБЕЛЕЙ

8.1 Теоретические сведения

8.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

8.1.2 Симметрирование высокочастотных цепей

8.2 Расчёт элементов контура противосвязи

9. СОДЕРЖАНИЕ КАБЕЛЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

10. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ СВЯЗИ

10.1 Теоретические сведения

10.2 Расчет параметров оптического кабеля

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Главная задача, поставленная перед железнодорожным транспортом, обеспечение всевозрастающей потребности народного хозяйства в перевозках, повышение скоростей и безопасности движения поездов.

Железнодорожная сеть нашей страны представляет собой единую, работающую по общему плану систему, все части которой взаимодействуют друг с другом. Работа всех звеньев железнодорожной сети не может осуществляться без широкого использования разнообразных видов связей, организуемых по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям.

Кабельные линии отличаются высокой эксплуатационной надежностью и дают возможность осуществления всех видов связи и каналов передачи информации, необходимых для управления перевозочным процессом железных дорог. Строительство магистральных кабельных линий позволяет резко увеличить количество каналов связи управлениями железных дорог, отделениями и станциями, дает возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи. Кабельные линии связи строят: при электрификации железных дорог по системе тока в качестве основной меры защиты цепей связи, автоматики и телемеханики от влияния тяговой сети; взамен воздушной линии связи при строительстве автоматической блокировки и диспетчерской централизации; при электрификации железных дорог по системе постоянного тока и строительстве главных дополнительных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололедом; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы. В данном курсовом проекте разработана линия связи на участке железной дороги, которая в должной мере отвечает приведенным выше требованиям; определены влияния высоковольтных линий на цепи проводной связи.

1. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА ЛИНИИ СВЯЗИ

1.1 Карта проектируемого участка железной дороги

На рисунке 1.1 изображена карта Южно-Уральской железной дороги, содержащая проектируемый участок.

железный дорога связь линия

Рисунок 1.1 - Карта Южно-Уральской железной дороги

2. ВЫБОР ТИПОВ КАБЕЛЯ, СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ, РАЗМЕЩЕНИЯ ЦЕПЕЙ ПО ЧЕТВЁРКАМ

2.1 Система передачи

Проектируемая линия связи состоит из 500 каналов магистральной связи и 200 каналов дорожной связи (в соответствии с заданием). Для ее организации используется аппаратура уплотнения ИКМ-480 и ИКМ-120. Аппаратура типа ИКМ является аппаратурой высокочастотного уплотнения. Предназначена для организации 480 и 120 двухсторонних телефонных каналов тональной частоты по двум однотипным симметричным кабелям. В системе связи ИКМ группа каналов прямого и обратного направлений имеет одинаковую скорость передачи цифровой информации (8,448 Мбит/c).

Системы ИКМ являются четырехпроводнными, поэтому на каждую систему отводится две пары жил. Так как аппаратура уплотнения требует разнесения уплотняемых пар, то система будет двухкабельной.

Учитывая то, что в каждом кабеле необходимо иметь запас свободных жил на случай использования кабеля для других видов связи, распределим связи по четвёркам так, что в первом и во втором кабеле будет занята часть полных четверки для систем ИКМ и часть четверок останется в резерве (требуемый уровень резерва - от занимаемых четвёрок).

Также требуется реализовать оперативно-технологическую связь (здесь и далее будет употребляться сокращение ОТС).

Выбор количества систем производится по формуле:

,(1)

где - количество необходимых каналов (с учетом 10% резерва);

- количество каналов в одной системе (для ИКМ-480 и ИКМ-120 - 480 и 120).

Тогда для магистральной и дорожной связи:

, принимается

, принимается

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

Учитывая местный рельеф и географическое расположение трассы для магистральной и дорожной связи будет использоваться кабель типа МКСАБп для прокладки в почве и прохождения водных преград соответственно (магистральный кабель, стерофлексная изоляцией жил, алюминиевая оболочка, броня из плоских стальных лент с полиэтиленовым шлангом). Количество четверок выбирается равным 7, предусматривается отсутствие сигнальных пар. Распределение пар магистральной и дорожной связи по кабелям и четверкам отражено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Распределение магистральной, дорожной и ОТС связи

1 кабель (МКСАБп 7х4х1,05+520,7+1х0,7)	2 кабель (МКСАБп 7х4х1,05+520,7+1х0,7)
№ четвёрки	№ пары	Система	№ четвёрки	№ пары	Система
1 ВЧ	1	ИКМ-480 магистр. передача	1 ВЧ	1	ИКМ-480 магистр. приём
	2	ИКМ-480 магистр. передача		2	ИКМ-480 магистр. приём
2 ВЧ	1	ИКМ-120 доржная. передача	2 ВЧ	1	ИКМ-120 дорожная. приём
	2	ИКМ-120 дорожная. передача		2	ИКМ-120 дорожная. приём
3 НЧ	1	ПС	3 НЧ	1	ЛПС
	2	ЭДС		2	СЭМ (ССМ)
4 ВЧ	1	резерв	4 ВЧ	1	резерв
	2	МЖС		2	ДК
5 НЧ	1	ПРС(1)	5 НЧ	1	ПДС
	2	ПРС(2)		2	переезд
6 ВЧ	1	Экспресс	6 ВЧ	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
7 НЧ	1	ВГС	7 НЧ	1	ПГС (1)
	2	СЦБ(1)		2	ПГС (2)
Сигнальные пары	1	ТУ	Сигнальные пары	1	СЦБ (2)
	2	ТС		2	СЦБ (3)
	3	резерв		3	СЦБ (4)
	4	резерв		4	СЦБ (5)
	5	резерв		5	СЦБ (6)
Контрольная жила	Контрольная жила



3. РАЗМЕЩЕНИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫХ И РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ ПУНКТОВ НА ТРАССЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

Вследствие затухания сигнала и искажении формы прямоугольных импульсов (при ИКМ) при прохождении через кабель требуется устанавливать регенерационные (для цифровых систем) и усилительные (для аналоговых систем) пункты. Они бывают двух категорий: обслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые регенерационные и усилительные пункты (ОРП и ОУП) устанавливаются на крупных станциях в линейных аппаратных залах (ЛАЗах). Необслуживаемые регенерационные и усилительные пункты (НРП и НУП) устанавливаются на перегонах. Расположение ОРП, ОУП, НРП и НУП показано в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на трассе линии связи

Километр	Станция	Оборудование НЧ	Оборудование ИКМ-120	Тяговые подстанции
0	ИЛЕЦК	ОУП	ОРП	ТП
5	Раз. Канисай	-	НРП	-
7	Раз. Боевая Гора	-	НРП	-
13	Маячная	-	НРП	-
25	Раз. Розенберг	НУП	НРП	-
39	Донгузская	-	НРП	-
54	Раз. Ветелки	НУП	НРП	ТП
61	Меновой Двор	-	НРП	-
69	ОРЕНБУРГ	-	НРП	-
75	О.П Оренбург Вост.	НУП ИЛ-6	НРП	-
88	Об. П. №201	-	НРП	-
100	Сакмарская	ОУП	ОРП	ТП
124	Чебенький	НУП ИЛ-3	НРП	-
149	Черный Отрог	НУП ИЛ-3	НРП	ТП
163	О.П. 94 км	-	НРП	-
174	Саракташ	НУП	НРП	-

4. ОРГАНИЗАЦИЯ СВЯЗИ И ЦЕПЕЙ СЦБ ПО КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

Организация всех связей для обеспечения оперативной работы дороги по магистральным кабельным линиям отличает железнодорожные кабельные линии от подобных им линий Министерства связи. Это вызвано большим количеством низкочастотных технологических связей и необходимостью их выделения в ряде пунктов как на станциях, так и на перегонах. Наличие многих ответвлений от магистрального кабеля вызывает ряд затруднений при его монтаже и эксплуатации.

Главным недостатком кабельных линий связи в настоящее время является совместное прохождение путей связи и автоматики в одних кабелях, что вызывает влияние кодовых цепей на каналы связи, требует установки фильтров и т.д., а также вызывает необходимость большого количества ответвлений.

Ответвления от магистрального кабеля делают для ввода цепей в помещения постов ЭЦ и пассажирские здания, подвода цепей автоматики и перегонной связи к сигнальным точкам автоблокировки, для включения промежуточных пунктов линейно-путевой связи на перегонах, связи объектов электрификации (тяговых подстанций и др.), а также для некоторых других целей.

Ответвления с цепей осуществляется шлейфом или параллельно; цепи автоматики всегда ответвляют шлейфом. На станциях, где нет усилительных пунктов, все цепи отделенческой связи заводят в пассажирское здание с устройствами автоматики и пост ЭЦ шлейфом. На тех же станциях, где находятся усилительные пункты, ответвления от магистрального на пост ЭЦ или пассажирское здание, как правило, не делают, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации. В тех случаях, когда объекты, к которым должно быть подано ответвление, находятся на расстоянии меньше 100 метров один от другого, применяют объединенные ответвления, заканчивающиеся на ближайшем из объектов.

Основным документом для монтажа магистрального кабеля является монтажная схема кабеля (см. альбом чертежей). При определении необходимого количества кабеля учитывают запас в размере 2%: 1,6% на укладку кабеля в траншеях, котлованах и 0,4% на отходы при спаечных работах. При прокладке кабеля в грунт, подверженный смещению или выпучиванию, запас в траншее и котлованах увеличивают до 4%, при прокладке через водоемы принимают запас 14%. Для монтажа муфт и раскладки кабеля в котлованах концы строительных длин должны перекрывать друг друга. Кроме того, необходимо учитывать, что на ввод кабеля в ОУП требуется запас 20 м, в НУП - 10 м, в релейный шкаф сигнальной установки автоблокировки - 3 м. В помещении усилительного пункта кабель по скелетной схеме прокладывают от ввода до газонепроницаемой муфты, во всех остальных случаях - до бокса.

Ниже приведена таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации для участка железной дороги Илецк - Розенберг.

Таблица 4.1 - Таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Ординаты объектов связи, км	Тип ответвления	Цепи ответвления, вводимые	Число требуемых пар кабеля	Емкость и марка выбранного кабеля	Расстояние по трассе до объекта, м	Доп. расход кабеля, м	Общая длина кабеля, м
		шлейфом	параллельно
0	ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ, ТП	все	-	24х2	2ТЗПАБп 741,2+520,7+10,7	30	5	105
1	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	12	1ТЗБ 441,2	13	3	16
3	НРП	ВЧ	--	4х2	2ТЗБ 441,2	0	2	4
3,6	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	9х2	1ТЗПАБп 441,2+520,7+10,7	7	3	10
4	РШ НРП	ПГС, СЦБ ВЧ	ПДС	12 4х2	2ТЗБ 441,2	12 0	3 2	20
5	ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ, ТП	все	-	24х2	2ТЗПАБп 741,2+520,7+10,7	30	5	65
6	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	12	1ТЗБ 441,2	13	3	16
7	ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ, ТП	все	-	24х2	2ТЗПАБп 741,2+520,7+10,7	30	5	65
8	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	12	1ТЗБ 441,2	13	3	16
10	НРП	ВЧ	--	4х2	2ТЗБ 441,2	0	2	4
10,6	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	9х2	1ТЗПАБп 441,2+520,7+10,7	7	3	10
12	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	12	1ТЗБ 441,2	13	3	16
13	ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ, ТП	все	-	24х2	2ТЗПАБп 741,2+520,7+10,7	30	5	65
14	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	12	1ТЗБ 441,2	13	3	16
16	НРП	ВЧ	--	4х2	2ТЗБ 441,2	0	2	4
16,6	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	9х2	1ТЗПАБп 441,2+520,7+10,7	7	3	10
19	НРП	ВЧ	--	4х2	2ТЗБ 441,2	0	2	4
19,2	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	9х2	1ТЗПАБп 441,2+520,7+10,7	7	3	10
21,8	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	9х2	1ТЗПАБп 441,2+520,7+10,7	7	3	10
22	НРП	ВЧ	--	4х2	2ТЗБ 441,2	0	2	4
24	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	12	1ТЗБ 441,2	13	3	16
22	ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ, ТП	все	-	24х2	2ТЗПАБп 741,2+520,7+10,7	30	5	95
	644

5. ВЫБОР АРМАТУРЫ ДЛЯ МОНТАЖА КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

Для ответвления от магистрального кабеля применяют разветвительные муфты. Это сросток, в котором четверки и пары одного кабеля распределяются между двумя и более ответвляющимися кабелями разной емкости. Разветвительные муфты монтируют на речных переходах при распределении емкости магистрального кабеля между основным и резервным кабелями, на ответвлениях от магистрального кабеля к различным объектам на перегонах (а иногда и на станциях), в усилительных и оконечных пунктах в тех случаях, когда емкость магистрального кабеля превышает емкость оконечного кабельного оборудования. Следует стремиться к тому, чтобы место ответвления совпадало с прямой муфтой. Разветвительные муфты, устанавливаемые не на стыке строительных длин, называются врезными; их монтируют в том случае, когда место ответвления удалено более чем на 100 м от ближайшего стыка строительных длин магистрального кабеля. От механических повреждений прямые и разветвительные муфты защищают чугунными соединительными или тройниковыми муфтами.

Для герметизации кабеля при содержании его под постоянным избыточным давлением устанавливают газонепроницаемые муфты типа ГМС-4, ГМСМ-40 или ГМСМ-60 - перед оконечными вводными устройствами в усилительных пунктах и в начале каждого ответвления от магистрального кабеля. Эти муфты монтируют на 4-5-метровом отрезке кабеля той же марки, что и кабель ответвления. Для муфты ГМС от механических повреждений ее помещают в чугунную муфту и заливают битумной массой. Газонепроницаемые муфты, устанавливаемые в помещениях, естественно, в защите чугунными муфтами не нуждаются.

6. РАСЧЕТ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ НА КАБЕЛЬ

6.1 Расчет влияний контактной сети переменного тока

Контактные сети переменного тока оказывают значительное влияние на цепи связи. Опасные влияния обусловлены рабочими токами частотой 650 Гц. Следует различать три режима работы контактной сети:

Нормальный, если тяговые токи поступают в контактную сеть от всех подстанций участка;

Вынужденный, когда одна из тяговых подстанций временной отключена и ее нагрузку воспринимают смежные с ней подстанции;

Режим короткого замыкания - аварийный режим, в этом случае контактный провод замыкается на рельсы или землю.

6.1.1 Расчёт вынужденного режима

Для вынужденного режима опасные напряжения в цепях связи необходимо вычислять при всех практически возможных вариантах выключения тяговых подстанций:

,(6.1)

где - коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети. Коэффициент характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие несинусондальностн тока тяговой сети, обусловленной характером работы выпрямительных устройств электровозов. При расчетах влияний на провода воздушных линий и на оболочки кабелей следует принимать =1,15; при расчете влияний на кабельные жилы = 1;

- эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети, А. Под эквивалентным током подразумевается ток в тяговой сети, одинаковый по всей длине сближения, который индуктирует в проводе (жиле) такое же опасное напряжение, какое возникает при действительном (ступенчатом) распределении токов.

Величина эквивалентного тока на длине сближения при вынужденном режиме работы, А

,(6.2)

где - результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

- коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током. Величина его зависит от количества поездов, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания (при вынужденном режиме):

(6.3)

где т - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме;

- длина плеча литания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;

- расстояние от места расположения тяговой подстанции до начала участка, подверженного влиянию, км.

- длина сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км;

- коэффициент экранирующего действия

,(6.4)

где, - коэффициент экранирующего действия рельсов,

- коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля, ;

- среднее значение коэффициента взаимной индукции, Гн/км:

,(6.5)

где а - ширина сближения линии связи с контактной сетью, м;

- проводимость грунта, .

В нашем примере рассмотрим усилительный участок Илецк - Раз. Розенберг, при отключении ТП на станциях Илецк () и Раз.

Ветелки. () (рисунок 6.1). Результаты расчётов занесём в таблицу 6.1.

Рисунок 6.1 - Взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций: а) при отключении ТП на станции Илецк; б) при отключении ТП на станции Раз. Ветелки



Таблица 6.1 - Результаты расчётов мешающих напряжений

а, м	10	20	30	40	50	60	70	80	90	95	100
, Гн/км	544.57	407.23	328.25	273.59	232.54	200.29	174.21	152.73	134.78	126.89	119.63
	178.28	133.32	107.46	89.57	76.13	65.57	57.03	50	44.12	41.54	39.16
	12.36	9.24	7.45	6.21	5.28	4.54	3.95	3.47	3.06	2.88	2.71

При сравнении полученных при расчёте опасных напряжений с нормой (36 В) выбираем ширину сближения 100 м (при а=100 м Uш=39,16 мВ) с применением специфльных мер защиты, в частности вклечение в тяговую сеть отсасывающих трансформаторов.

6.1.2 Расчёт режима короткого замыкания

Для режима короткого замыкания опасные напряжения на проводах связи относительно земли вычисляют, предполагая, что контактная сеть имеет одностороннее питание, то есть получает его только от одной из двух смежных тяговых подстанций.

Для расчета возьмем усилительный участок Илецк-раз. Розенберг, длиной 25 км, считая, что тяговая сеть состоит из участков одностороннего питания, т.е. полное тяговое плечо разделено посередине на два плеча одностороннего питания.

Расчет при параллельной трассе сближения производится по формуле (6.6):

(6.6)

гле - напряжение провода (жилы) относительно земли при заземлении противоположного конца. В;

- ток короткого замыкания (определяется по диаграмме токов короткого замыкания);

- длина влияющей части электротягового плеча, то есть длина сближения от начала усилительного участка до места короткого замыкания, км;

Для расчёта воспользуемся диаграммой токов короткого замыкания (рисунок 6.2). Рассмотрим значения токов к.з. в точках, удалённых от начала усилительного участка на 2 км,

1/3 L, 2/3 L и (L - 25км) (точки 1, 2, 3, 4 и 5).

Рисунок 6.2 - Диаграмма токов короткого замыкания

Рассчитаем наведённые напряжения в кабеле связи при коротком замыкании ТП на станциях Токмансай () и Пост 119 км (). Результаты расчётов занесём в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Результаты расчётов опасных напряжений

Ширина сближения а, м	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	100
, мкГн/км	544.6	407.2	328.2	273.6	232.5	200.3	174.2	152.7	134.8	119.6	343.4
		81.436	60.897	49.086	40.912	34.774	29.951	26.052	22.839	20.155	17.889
		317.53	237.44	191.393	159.52	135.58	116.78	101.58	89.054	78.588	69.751
		613.16	458.52	369.587	308.04	261.82	225.51	196.15	171.96	151.75	134.691
		718.37	537.20	433.006	360.90	306.75	264.20	229.81	201.47	177.79	157.804
		853.87	638.52	514.678	428.97	364.61	314.04	273.16	239.47	211.33	187.568
		62.274	46.568	37.536	31.286	26.592	22.904	19.922	17.465	15.413	13.68
		257.30	192.41	155.094	129.26	109.87	94.634	82.316	72.165	63.684	56.522
		536.51	401.20	323.388	269.53	229.09	197.32	171.63	150.47	132.78	117.855
		646.86	483.72	389.902	324.97	276.21	237.90	206.93	181.41	160.09	142.095
		798.78	597.33	481.473	401.29	341.09	293.78	255.53	224.02	197.69	175.467

При сравнении полученных при расчёте опасных напряжений с нормой (160 В) получаем, что на ширине сближения 100 м наиболее приемлемое, но также необходимо ставить защитную аппаратуру.

6.2 Расчет влияния ЛЭП с изолированной нейтралью

Напряжение шума в приёмнике двухпроводной телефонной цепи от влияния ЛЭП с изолированной нетралью при нормальном режиме работы рассчитывают по формуле, мВ

,(6.6)



где и - составляющие напряжения шума, обусловленные магнитным и электрическим влиянием фазовых проводов, мВ.

Электрическая составляющая не оказывает влияния на кабельные линии, поэтому:

,(6.7)

где - эквивалентное значение фазового тока ЛЭП, А;

- поправочный коэффициент равный 0,85;

- длина усилительного участка ЛС до начала сближения с ЛЭП (принимаем равным 0);

- коэффициент чувствительности кабеля к помехам, ,

где k - номер влияющей гармоники, k = 21

- общая длина сближения в пределах усилительного участка (25 км);

- расстояние от середины влияющего участка до конца расчетного усилительного участка линии связи (12,5 км);

- длина усилительного участка (25 км);

p и q - коэффициенты экранирования, равные 0,7 каждый;

- усредненное значение модуля взаимного сопротивления между ЛС и симметричной трехфазной ЛЭП.

Т.к. сближение кабелей связи и ЛЭП - параллельное, то

,(6.8)

где - взаимное сопротивление между ЛЭП и ЛС при частоте 800 Гц.

- среднее геометрическое расстояние между соседними проводами ЛЭП, ;

и - максимальная и минимальная ширина сближения кабелей связи и ЛЭП:

,(6.9)

где а - ширина сближения ЛС и контактной сети (10 м);

h - расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м), h = 90 м;

,(6.10)

Произведя расчет, получаем:

.

Мешающие влияния не превышают норму (0,977 мВ).Следовательно мероприятия по защите проводить не обязательно.

6.3 Расчет взаимного влияния

6.3.1 Определение собственных параметров кабеля

Кабельную линию связи можно представить в виде четырёхполюсника, обладающего рядом параметров. Составляется расчётная схема замещения линии связи, на которой распределённые параметры заменены эквивалентными сосредоточенными. Номиналы расчётной схемы замещения получили название первичных параметров. К ним относят:

R -удельное сопротивление на единицу длинны [ Ом/км ];

L -удельная индуктивность [ Гн/км];

G - проводимость изоляции [ См/км];

С - удельная ёмкость [ Ф/км ];

Данные величины являются специфическими свойствами каждого отдельного типа кабеля, используемого для прокладки проектируемой линии связи, и определяются геометрическими размерами отдельных элементов кабеля, их электрическими свойствами, частотой сигнала. При расчёте первичных параметров необходимо учитывать влияние поверхностного эффекта и эффекта близости близко расположенных цепей.

Определим значения первичных параметров для кабеля МКСАБп. Существует множество методов проведения подобных расчётов. Большинство из них основано на использовании специальных вспомогательных функций, значения которых протабулированы с точностью, достаточной для инженерных расчётов. Воспользуемся данным способом расчёта. Зависимость специальных функций от частоты приведена в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Специальные вспомогательные функции

f, кГц	F(f)	G(f)	H(f)	Q(f)
50	0,934	0.707	0.5138	0.706
100	1,63	0,8466	0.584	0.423
150	2,169	1,3237	0,6113	0.3523
200	2,9977	1,5489	0,6343	0.3024
250	3,1	1,7488	0,75	0.2668
300	3,3554	1,9277	0,75	0.2436
350	3,6843	1,0922	0,76	0.2255
400	3,9905	2,2752	0,76	0.2109
450	4,278	2,389	0,77	0.1988
500	4,55	2,549	0,77	0.1886

Для расчёта первичных параметров можно воспользоваться следующими зависимостями:



, Ом/км(6.11)

где R0 - удельное сопротивление постоянному току [Ом/км], определяется площадью поперечного сечения жилы кабеля и материалом, из которого она была изготовлена. Для кабеля МКПАБ данная величина составляет 31,7 Ом/км;

Р - коэффициент, характеризующий близость с соседними жилами, в данном случае Р =5 («звёздная» скрутка жил);

d - диаметр жилы (1,05 мм);

а - расстояние между осями проводников (1,85 мм):

R - дополнительное сопротивление за счёт потерь энергии на вихревые токи. Данная величина является функцией частоты и зависит от материала оболочки кабеля.

Ом.(6.12)

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, Гн/км(6.13)

где r - коэффициент магнитной проницаемости. Для алюминия: r=1;

- коэффициент укрутки. Для кабеля МКСАБп = 1,016.

Ёмкость кабельной линии определяется по следующеё зависимости:

, Ф/км(6.14)



где - коэффициент увеличения ёмкости за счёт эффекта близости. Для используемого кабеля = 0,644;

р - диэлектрическая проницаемость изоляции. В данном случае р= 1,4;

Проводимость изоляции, как правило, не велика. При её определении можно использовать следующее выражение:

, Гн/км(6.15)

где tgp - результирующий тангенс угла потерь изоляции. Данная величина является функцией частоты.

Произведём расчёт первичных параметров для кабеля МКСАБп в спектре частот. Полученные данные занесём в таблицу 6.3

Таблица 6.3 - Частотная зависимость первичных параметров кабельной линии

f, кГц	R, Ом/км	L, мГн/км	С, нФ/км	G, мкСм/км
50	106	0,45	81,34	30,65
100	139	0,42	81,34	61,30
150	187	0,41	81,34	91,95
200	229	0,406	81,34	122,61
250	251	0,403	81,34	153,26
300	271	0,401	81,34	183,91
350	286	0,399	81,34	214,56
400	316	0,398	81,34	245,21
450	334	0,396	81,34	275,86
500	353	0,395	81,34	306,51

Приведём пример расчёта на частоте f = 250 кГц. Используя формулы (6.11) - (6.15) произведем расчет первичных параметров:



Ом/км

мГн/км

нФ/км

мкСм/км

Построим по полученным данным графики частотных зависимостей первичных параметров (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Функции частотных зависимостей первичных параметров: а) - сопротивления; б) индуктивности; в) емкости; г) проводимости

6.3.2 Волновые параметры кабеля

Основной характеристикой любого кабеля являются его волновое сопротивление ZВ и коэффициент распространения . Данные параметры значительно более удобны для практических расчётов, чем первичные. Волновое сопротивление определяет собой отношение напряжения к току бегущей по цепи волны в любой точке кабеля. Коэффициент распространения - комплексная величина. Действительная составляющая - километрический коэффициент затухания () - показывает степень убывания амплитуды напряжения или тока бегущей волны на расстоянии 1 км. можно определить как:

	(6.16)

где L - длина линии;

UH и UK - напряжения в начале и конце лини.

Мнимая составляющая - километрический коэффициент фазы () - представляет собой разность фаз векторов напряжений или токов в точках цепи, отстоящих одна от другой на расстояние 1 км. Коэффициент затухания определяет максимально возможную дальность передачи сигнала.

Волновые параметры непосредственно связаны с первичными следующими зависимостями:

	(6.17)
	(6.18)

Определим, используя выше приведённые зависимости волновые параметры кабеля МКСАБп. Полученные данные занесём в таблицу 6.4.

Таблица 6.4 - Волновые параметры кабеля МКСАБп

f, кГц	ZВ, Ом	, дБ/км	, рад/км	-В, град
50	83,155	0,673	2,016	18,397
100	76,394	0,939	3,79	13,854
150	74,832	1,285	5,591	12,878
200	73,967	1,588	7,392	12,052
250	72,985	1,749	9,16	10,741
300	72,368	1,907	10,931	9,828
350	71,828	2,023	12,688	8,992
400	71,634	2,24	14,472	8,732
450	71,277	2,378	16,219	8,271
500	71,055	2,519	17,982	7,905

Приведём пример расчёта на частоте 50 кГц:

(Ом)

6.3.3 Расчет переходных затуханий

Переходные затухания определяются в первую очередь параметрами электромагнитных связей. Определим частотную зависимость вектора комплексной электромагнитной связи.

Согласно заданию на курсовое проектирование: k12 = 35 пФ/с.д. Величина g12 задана через процентное отношение , то . Активная составляющая магнитной связи задана через соотношение, где .

Комплексные вектора электромагнитных связей можно определить по следующей формулам:



	(6.19)
	(6.20)
	(6.21)
	(6.22)

Произведём расчёт векторов комплексной электромагнитной связи на дальнем и ближнем конце. Полученные данные сведём в таблицу 6.5.

Приведем пример расчета на частоте 50 кГц:

(См);

(Гн/с.д.);

(Ом);

;

;

;

;

Таблица 6.5 - Вектора электромагнитной связи

f, кГц	Re(F12)	Im(F12)	-Re(N12)	-Im(N12)
50	0.863	5.973	4.179	1.923
100	0.981	8.204	7.577	3.458
150	1.252	11.19	11.11	5.062
200	1.439	13.787	14.62	6.651
250	1.363	15.133	17.996	8.166
300	1.281	16.459	21.39	9.689
350	1.554	19.381	24.773	11.225
400	1.151	19.281	28.204	12.749
450	1.034	20.435	31.562	14.254
500	0.922	21.627	34.953	15.774

Для определения переходных затуханий воспользуемся в данном курсовом проекте значениями векторов электромагнитных связей, рассчитанных выше. Найдём искомые величины на строительной длине - элементарного участка кабельной линии. Стандартная строительная длинна - 82525м. Примем для расчёта среднее значение 825м (0,825 км). Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по следующим зависимостям:

,	(6.23)
,	(6.24)
,	(6.25)

где А0СД - переходное затухание в начале строительной длины;

АLСД - переходное затухание в конце строительной длины;

АЗСД - защищённость;

- километрический коэффициент затухания, ДБ;

S - строительная длина.

На основе полученных значений затуханий на одну строительную длину можно определить суммарное затухание на длине усилительного участка.

	(6.26)
	(6.27)



	(6.28)

где n - количество строительных длин на усилительном участке.

Произведём расчёт переходных затуханий на усилительном участке Балтийск - Шиповка, который содержит 30 строительных длин.

Для расчета воспользуемся вышеприведёнными зависимостями.

Полученные данные занесём в таблицу 6.6.

Приведем пример расчета на частоте 50 кГц:

Определим переходные затухания на одну строительную длину:

,

,

.

На длине усилительного участка:

(дБ),

(дБ),

(дБ).

Таблица 6.6 - Величина рассчитанных переходных затуханий

f, кГц	А0сд дБ	АзсддБ	АLсд дБ	А0 , дБ	АL, дБ	Аз, дБ
50	60.137	70.407	70.945	63.469	71.788	55.636
100	55.039	67.679	68.43	59.817	75.443	52.907
150	51.73	64.99	66.018	57.87	81.059	50.219
200	49.358	63.184	64.454	56.418	86.525	48.413
250	47.574	62.387	63.786	55.053	89.592	47.616
300	46.088	61.666	63.192	53.943	92.663	46.895
350	44.81	60.245	61.864	52.921	94.026	45.474
400	43.703	60.303	62.095	52.257	99.291	45.531
450	42.734	59.802	61.704	51.547	102.103	45.031
500	41.853	59.313	61.328	50.917	104.998	44.542

Построим графики зависимостей переходных затуханий от частоты (рисунки 6.3, 6.4).

Рисунок 6.3 - Частотная зависимость затуханий на строительной длине кабеля



Рисунок 6.4 - Частотная зависимость затуханий на строительной длине участка

7. ЗАЩИТА КАБЕЛЯ И АППАРАТУРЫ СВЯЗИ ОТ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ

7.1 Защита кабеля от опасных влияний

7.1.1 Редукционные трансформаторы

Редукционные трансформаторы (РТ) являются эффективным средством защиты от влияний высоковольтных линий. Первичная I и вторичная II обмотки РТ имеют одинаковое число витков и намотаны на замкнутый железный сердечник. Первичная обмотка включается в разрез металлического покрова (оболочку, броню, экран) защищаемого кабеля, а вторичная - в разрез жил кабеля. Первичная обмотка РТ обычно выполняется из медного изолированного проводника, поперечное сечение которого не меньше общего эквивалентного поперечного сечения металлического покрова кабеля. Вторичная обмотка представляет собой пучок изолированных друг от друга жил, по конструкции одинаковых с жилами защищаемого кабеля.

РТ увеличивает магнитную связь между металлопокровами кабеля и сердечником и вызывает появление дополнительной ЭДС и компенсирующего тока.

РТ не оказывает заметного увеличения собственного затухания сигнала, так как используется сам кабель. РТ используется для защиты ВЧ каналов. РТ включается на длине усилительного участка в количестве до трёх штук.

Марка РТ - ОСГРГ - однофазный, сухой, герметизированный, редукционный.

РТ повышает экранирующее действие металлических покровов кабеля. При наличии других (третьих) цепей, например, рельсовой цепи, экранирующее действие которой повышается за счёт применения ОТ.

Экранирующий эффект (S) РТ зависит от их числа: при одном РТ S=0,3; при двух - 0,2; при трех - 0,15. Без РТ величина S составляет 0,8…0,9.

Отсюда следует, что наличие одного РТ дает снижение помех в 3 раза, а при трех РТ помехи снижаются в 6 раз. Дальнейшее увеличение РТ не дает существенной выгоды.

7.1.2 Отсасывающие трансформаторы

Установка отсасывающих трансформаторов является эффективным методом снижения магнитного влияния контактной сети переменного тока на линии связи. Отсасывающие трансформаторы обычно имеют коэффициент трансформации от 0,8 до 1, мощность 800 кВ?А и более. Известны два способа включения отсасывающих трансформаторов:

с обратным проводом;

без обратного провода.

При установке отсасывающих трансформаторов с обратным проводом первичная обмотка трансформатора включается в контактный провод, а вторичная - в дополнительный провод, подвешенный на опорах контактной сети и периодически соединяемый с рельсами. При протекании тягового тока по первичным обмоткам трансформаторов во вторичных обмотках и обратном проводе будет протекать ток почти противоположного направления, что снижает напряженность влияющего магнитного поля. При включении вторичных обмоток в рельсы ток в них значительно увеличивается, что улучшает экранирующее действие рельсов.

Количество устанавливаемых отсасывающих трансформаторов определяется расчетами. Их защитное действие зависит от расстояний между ними, взаимного расположения линии, подверженной влиянию, и тяговой сети, сопротивления рельсов относительно земли и т. Д. Коэффициент защитного действия при включении в провод обратного тока может иметь значения 0,25..0,5, а при включении в рельсы - 0,25..0,7.

Использование отсасывающих трансформаторов в качестве меры защиты от опасных и мешающих влияний удорожает строительство тяговой сети, усложняет эксплуатацию и увеличивает потери электроэнергии, но при необходимости защиты дорогостоящих действующих сооружений (магистральных кабелей, кабельных сетей местной связи и т.д.) их применение может быть оправдано.

7.2 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

Разработка схем защиты зависит от следующих факторов:

Элементная база аппаратуры (реле, полупроводники)

Вид передаваемой информации - аналоговая, цифровая, уплотнённые (неуплотнённые) цепи.

Разновидность линейного сооружения - воздушные линии, симметричный кабель, высокочастотный кабель, коаксиальная линия, волновод.

Схема защиты состоит из совокупности разрядников, плавких вставок (предохранитель), нелинейных сопротивлений, полупроводниковых элементов и заземлителей.

Рассмотрим пример схем защиты и принцип действия.

Схема защиты состоит из разрядника Р-35, сопротивления заземления, плавких вставок и линейного трансформатора.

Работа схемы: в связи с различным временем срабатывания Р-35 разрядных промежутков Р1 и Р2 вначале пробивается (срабатывает) один из них, например Р1. Через Р1 будет проходить ток, затем сработает Р2.

Недостаток этой схемы - не одновременность срабатывания Р1 Р2 приводит к появлению опасных волн перенапряжения в двухпроводных цепях, которые трансформируются линейным трансформатором и поступают на вход аппаратуры. Эти волны будут вызывать импульсы перенапряжений. Для устранения этого недостатка применяют дренажные и запирающие катушки. Рассмотрим такую схему (см. чертеж схем защиты).

Дренажная катушка - устраняет не одновременность срабатывания

Запирающая катушка - препятствует проникновению в двухпроводную цепь мешающих напряжений.

Недостатки этой схемы:

1) используется дренажная и запирающая катушки для защиты высокочастотной аппаратуры приводит к изменению ёмкостной и индуктивной составляющих нагрузок кабельной линии, особенно на ВЧ;

2) применение одного газонаполненного разрядника Р35 приводит к значительному времени запаздывания срабатывания разрядника, а это сказывается при использовании в схемных решениях автоматики и связи полупроводников и, особенно, микросхем.

Из-за этих недостатков приведённая схема используется для аппаратуры, работающей в тональном диапазоне частот.

При использовании ВЧ аппаратуры автоматики и связи в состав схем защиты должны входить полупроводниковые элементы: диодные ограничители, стабилитроны, динисторы, варисторы.

Эти элементы имеют нелинейную ВАХ и повышенное быстродействие. В качестве примера приведём схему защиты усилителя ВЧ связи с помощью динистора (т.е. динисторная защита).

Данный фрагмент схемы защиты аппаратуры позволяет обеспечить защиту ВЧ усилителя от импульсных напряжений, возникающих в двухпроводных кабельных цепях за счёт наличия газонаполненного разрядника Р-4 и встречно-параллельного включения динисторов КН102А.

Любая схема защиты должна иметь каскад, который бы защищал элементы аппаратуры от перенапряжений относительно земли.

Для этой цели используют вывод от средней точки линейного трансформатора служебной связи.

Разрядник Р-34, включается между средней точкой линейного трансформатора служебной связи и землёй. Данный разрядник одновременно защищает двухпроводную цепь, в которую включены ВЧ усилитель и аппаратуру служебной связи от перенапряжений.

В этой схеме имеются три каскада защиты:

Самый грубый: на разрядниках Р-34, для которого Uсраб=1500100 В; срабатывает относительно корпуса или заземлителя. Все потенциалы обнуляются при срабатывании, все опасные токи стекают в заземлитель.

Выполнен на разряднике Р-4, Uсраб=10020 В. Разрядник устраняет перенапряжение между проводами (“провод-провод”).

Чувствительный и быстродействующий - снижает перенапряжения до десятков вольт, в зависимости от типа используемых динисторов.

Такая схема может быть использована и применяется в эксплуатации в настоящее время для ограничения перенапряжений, возникающих в кабельных линиях при использовании аппаратуры ВЧ связи.

Недостаток схемы - ограниченная пропускная способность динисторов по току. Ведутся разработки по замене динисторов на варисторы.



8. СИММЕТРИРОВАНИЕ КАБЕЛЕЙ

8.1 Теоретические сведения

Кабельные цепи в строительных длинах одного и того же типа кабеля всегда имеют различные электрические характеристики (в пределах допустимых техническими условиями), и от того, как они будут соединены, зависит защищенность их от взаимных влияний и влияний внешних источников.

Поэтому при выполнении монтажных работ с симметричными кабелями проводят комплекс мероприятий, направленных на уменьшение влияний. Взаимные влияния возникают в результате наличия между цепями электромагнитных связей. При этом в кабелях низкочастотных (до 4 кГц) преобладают электрические (емкостные) связи, а в кабелях высокочастотных (до 252 кГц) - электромагнитные комплексные связи. Внешние влияния обусловлены связями, вызванными продольной асимметрией цепей, подверженных влиянию. Для снижения взаимных влияний уменьшают связи между цепями скрещиванием жил, включением между жилами цепей конденсаторов и контуров из последовательно соединенных резисторов с активным сопротивлением и конденсаторов. Эти контуры называют контурами противосвязи.

Сущность симметрирования скрещиванием заключается в компенсации электромагнитных связей между цепями на одном участке кабельной линии, связями другого участка, путем соединения жил без скрещивания или со скрещиванием. Компенсация объясняется тем, что при скрещивании связи изменяют свой знак.

При симметрировании конденсаторами последние устанавливают в промежуточной муфте, соединяющей два участка кабельной линии, и включается между жилами цепей.

Симметрирование контурами противосвязи заключается в том, что токи помех, вызываемые электромагнитными связями между цепями, компенсируются токами влияния противоположной фазы, создаваемыми с помощью контуров, включаемых между жилами цепей. Необходимо, чтобы контур противосвязи воспроизводил частотную зависимость естественной электромагнитной связи, которая носит комплексный характер.

На ближний конец токи влияния с различных участков приходят с разными фазами, и компенсировать их токами противосвязи сложно. Поэтому практически симметрирование контурами противосвязи применяют только для уменьшения влияний на дальний конец. Влияние на ближний конец уменьшают скрещиванием.

В низкочастотных кабелях преобладают емкостные связи и можно применять симметрирование скрещиванием, конденсаторами и контурами противосвязи; при симметрировании высокочастотных кабелей - скрещиванием и контурами противосвязи.

Применение одних конденсаторов нецелесообразно, поскольку при высоких частотах действуют электрические и магнитные связи, соизмеримые между собой. Внешние влияния уменьшают снижением продольной асимметрии путем включения конденсаторов между жилами и оболочкой (землей) и резисторов активного сопротивления в жилы кабелей.

Методика симметрирования высокочастотных и низкочастотных цепей различна. Объясняется это следующим. Высокочастотные цепи имеют большое затухание на высоких частотах и токи влияния на ближний конец с участков, расположенных на расстоянии, соответствующем затуханию 10-11 дБ (на верхних частотах передаваемого спектра), незначительны. Это позволяет производить симметрирование на всем усилительном участке.

Низкочастотные цепи имеют значительно меньшее затухание и, снижая влияние на дальний конец, можно увеличить влияние на ближний конец и наоборот. Поэтому симметрирование низкочастотных кабелей производят небольшими участками, называемыми шагами симметрирования. Обычно длину шага симметрирования непупинизированных кабелей принимают равной 2 км, а пупинизированных 1,7 км.

В железнодорожных кабелях дальней связи имеются как высокочастотные, так и низкочастотные четверки и приходится при симметрировании таких кабелей применять оба метода.

8.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

В кабелях со звездной скруткой жил, наибольшие влияния имеют место между цепями внутри четверок. Влияние между цепями смежных четверок меньше вследствие различных шагов их скрутки. Однако при большой длине кабеля это влияние может превысить допустимое. Уменьшают его смешиванием четверок, которое заключается в том, что на протяжении кабельной линии четверки меняются местами, то, удаляясь, друг от друга, то сближаясь. Перед началом симметрирования все ответвления и вводы должны быть замонтированы. Для симметрирования четверок сначала измеряют емкостные связи в соединяемых строительных длинах кабеля. Затем производят симметрирование, которое осуществляют в три этапа: внутри шагов симметрирования, при соединении шагов и на смонтированном усилительном участке.

Симметрирование внутри шагов симметрирования (первый этап) может выполняться в одной, трех и семи точках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от концов шага симметрирования. Муфты, в которых производится симметрирование скрещиванием, называют симметрирующими; муфты, в которых производится симметрирование скрещиванием и конденсаторами, называют конденсаторными, муфты, в которых симметрирование не производится и жилы соединяются напрямую, называют прямыми муфтами.

Для удобства процедуры скрещивания (х) и прямого соединения (*) называют операторами. При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную. В случае трехточечной и семиточечной схемы вначале осуществляют монтаж прямых муфт, затем симметрирующих и только потом конденсаторных.

Схемы скрещивания жил при соединении четверок в симметрирующих муфтах выбирают по данным измерений емкостных связей и асимметрии. Выбирают ту схему, при которой связь и асимметрия имеют наименьшие значения. Когда нельзя одновременно уменьшить связи и асимметрию, оператор выбирают исходя из задачи уменьшения связей. Если скрещиванием не удалось снизить связи и асимметрию до допустимых величин, то применяют симметрирование конденсаторами. При соединении шагов между собой (второй этап) симметрирование выполняется способом скрещивания по результатам измерений переходного затухания между цепями на частоте 800 Гц. Выбирают операторы, которые дают наибольшее переходное затухание. Наращивание шагов производят последовательно, начиная от концов усилительного участка в его середине по измерениям переходного затухания на ближний и дальний концы, добиваясь наибольшего их значения. Одновременно выравнивают рабочие емкости и сопротивления жил основных цепей в шаге симметрирования так, чтобы асимметрия не превышала 0.1 Ом. Если это не удается, то ее уменьшают включением резисторов.

Симметрирование на смонтированном усилительном участке (третий этап) производят в муфте, расположенной в середине участка. В этой муфте определяют наилучший оператор по измерениям переходного затухания на дальнем конце. В четверках, не удовлетворяющих нормам, производят дополнительно симметрирование с помощью конденсаторов.

8.1.2 Симметрирование высокочастотных цепей

Симметрирование ВЧ кабелей производится по результатам измерений годографа (частотной зависимости) комплексной электромагнитной связи взаимодействующих цепей. Эта связь может иметь произвольную величину и фазу в пределах от 0 до 360° и вектор связи может находиться в любом из четырех квадрантов.

Симметрирование выполняется в два этапа:

На первом этапе при соединении строительных длин кабеля в соединительных муфтах на всем усилительном участке для уменьшения влияния через третьи цепи высокочастотные четверки соединяют по оператору х. Одновременно разделывают кабели на боксах и производят монтаж всех муфт, за исключением двух ближайших к усилительным пунктам и трех, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от усилительных пунктов.

На втором этапе в двух муфтах, ближайших к усилительным пунктам, выбирают наилучший оператор по измерениям переходного затухания на ближнем конце. Затем в оставшихся несмонтированных трех муфтах подбирают наилучшие операторы по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце. Если с помощью скрещивания не удается получить требуемые значения затухания, то производят в тех же муфтах симметрирование контурами противосвязи.

Измерения затуханий производят на наибольшей передаваемой частоте, контролируя и на более низких частотах. В результате симметрирования затухания должны удовлетворять нормам.

Кроме приведенного метода симметрирования высокочастотных цепей (кабелей) с помощью контуров противосвязи, по измерениям переходного затухания и защищенности между цепями, существуют и другие. Для кабелей низкого качества применяют метод симметрирования по результатам измерений комплексных связей. Получил распространение метод симметрирования участками большой протяженности (200 км и более) от одного обслуживаемого усилительного пункта до другого без симметрирования по отдельным усилительным участкам.



8.2 Расчёт элементов контура противосвязи

В случае, если переходные затухания не удовлетворяют нормам, необходимо применять специальные методы для их увеличения. Воспользуемся методом симметрирования при помощи контуров противосвязи. Принцип действия данных устройств основан на том, что они создают между влияющей и подверженной влиянию цепями активно-ёмкостную связь, вектор которой противоположен к вектору комплексной электромагнитной связи, обуславливающей взаимные влияния. Результирующие влияние в результате взаимной компенсации значительно уменьшается, что увеличивает переходные затухания. Для определения параметров контура противосвязи в данном курсовом проекте воспользуемся графоаналитическим методом:

1) строится график вектора комплексной электромагнитной связи - годограф. Математически, годограф представляет собой траекторию движения конца вектора электромагнитной связи на комплексной плоскости. Вид данной зависимости на дальнем и ближнем конце различен. Ввиду значительных сложностей, возникающих при определении параметров контура противосвязи на ближнем конце, как правило, рассматривается график переходного затухания на дальнем конце;

2) по виду зависимости определяется устройство контура противосвязи и жил кабеля, между которыми он будет включён;

3) на крайней частоте полосы пропускания определяются параметры элементов контура.

По данным таблицы 6.6 построим график вектора комплексной электромагнитной связи на дальнем конце F. На этой же координатной плоскости построим характеристику контура противосвязи Fk.



Рисунок 8.1 - График вектора комплексной электромагнитной связи

Для создания данной формы вектора противосвязи, необходима схема, показанная на рисунке в альбоме чертежей.

Определим номиналы элементов, входящих в схему контура. Учтём, что по оси Х графика отложена действительная часть проводимости контура, а по оси Y - мнимая часть, обусловленная наличием в схеме ёмкостей. Определим значение вектора противосвязи на граничной частоте полосы пропускания 500 кГц:

Х = 2,043 мСм,

Y = 2,286 мСм.

Номинал сопротивления R1 определим по следующей формуле:

	(8.1)



Выбираем по номинальному ряду R1=430 Ом.

Рассчитаем емкость С1.

	(8.2)

С1==727,8 пФ.

По номинальному ряду С1=730 пФ.

9. СОДЕРЖАНИЕ КАБЕЛЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Содержание кабелей связи под постоянным избыточным газовым (воздушным) давлением позволяет не только контролировать герметичность оболочки, но и предотвращать проникновение влаги в кабель при её незначительных повреждениях. Для избыточного давления в кабель непрерывно подаётся осушенный воздух. Такое мероприятие является эффективным способом предупреждения повреждений кабеля с перерывами связи (отказов). Учитывая это, на кабельных сетях стремятся увеличить количество кабельных линий, оборудованных устройствами по содержанию кабеля под давлением.

Непременным условием для постоянного содержания кабеля под давлением является предварительная герметизация оболочки на всём протяжении кабеля, а также на вводах в усилительные и оконечные пункты.

Герметизированный участок магистрального кабеля образует газовую секцию. Практически длину газовой секции принимают равной длине усилительного участка.

Особенностью магистральных кабелей, прокладываемых для связи МПС, является большое число параллельных ответвлений. Содержание последних под непрерывным избыточным давлением практически невозможно, поэтому все ответвления изолируют от магистрали газонепроницаемыми муфтами.

Постоянное избыточное давление в кабеле поддерживается оборудованием для автоматической подкачки воздуха. Нагнетательные установки, которые монтируют во всех усилительных и оконечных пункта, состоят из баллона со сжатым воздухом (или компрессора), измерительных и регулировочных приборов, элементов, осушающих воздух, и системы пневмопроводов с запорными вентилями.

До настоящего времени для содержания магистральных кабелей под постоянным избыточным давлением используется аппаратура типа АКОУ - автоматическая контрольно-осушительная установка, предназначенная для обслуживания четырёх кабелей. Также существует специальное вспомогательное оборудование, такое как: