Разработка линии связи на участке железной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсовой проект содержит 60 страниц, 24 иллюстрации, 16 таблиц, 5 использованных источников.

Линия связи, магистральный кабель, четверка, уплотняющая аппаратура, усилительный пункт, тяговая подстанция, регенерационный пункт, монтажная схема, муфта, взаимное влияние, переходное затухание, фильтр, симметрирование, ЛЭП.

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.

Содержание

Реферат

Введение

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Физико-географические данные

1.2 Административно-хозяйственная структура железнодорожного участка

1.3 Сведения о сближении с железными дорогами

1.4 Карта проектируемого участка линии связи

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещение цепей по четверкам

3. Размещение усилительных, регенерационных пунктов и тяговых подстанций на трассе линии связи

4. Разработка схемы связи

5. Разработка скелетной схемы участка

5.1 Общие положения по разработке скелетной схемы

5.2 Выбор кабелей для ответвлений

5.3 Расчет кабелей ответвлений

5.4 Расчёт расстояния по трассе до объекта

5.5 Расчёт дополнительного и общего расходов кабеля

6. Расчет опасных и мешающих влияний на кабель

6.1 Расчет влияний контактной сети переменного тока

6.1.1 Расчет опасных влияний в вынужденном режиме работы

6.1.2 Расчет опасных влияний в режиме короткого замыкания

6.1.3 Расчет влияний ЛЭП с изолированной нейтралью

7. Расчет переходных влияний между цепями кабельной линии связи

7.1 Определение собственных параметров кабеля

7.2 Волновые параметры кабеля

7.3 Расчет переходных затуханий

8. Защита кабеля и аппаратуры от опасных и мешающих влияний

8.1 Заземление в устройствах автоматики, телемеханики и связи

8.2 Защита аппаратуры и линейных сооружений с помощью разрядников

8.3 Отсасывающие трансформаторы и контуры

8.4 Редукционные трансформаторы

8.5 Включение нейтрализующих трансформаторов

9 Мероприятия по защите от переходных влияний

9.1 Скрещивание воздушных линий связи

9.2 Скрутка, экранирование и симметрирование цепей

10. Расчет параметров оптического тракта

10.1 Расчет затухания световодов

10.2 Расчет волнового сопротивления

10.3 Расчет числовой апертуры

10.4 Расчет числа мод

10.5 Расчет длины регенерационного участка

Заключение

Библиографический список

Введение

Большую роль в железнодорожном транспорте играет связь. Причем работа всей железнодорожной сети не представляется вообще без линий связи. 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 Физико-географические данные

Среднегодовое количество осадков в данной области 250-500 миллиметров. Почва состоит из черноземов степей и лесостепей. Рельеф отличается большим разнообразием. В пределах данной местности имеются различные области -- от низменностей и холмистых равнин до хребтов, вершины которых превышают 1000 м. Имеются крупные месторождения железных руд , медных и никелевых руд, минерально-строительного сырья. Имеются запасы бурого угля . Участок находится в области герцинской складчатости. Климат континентальный (степи с неустойчивым увлажнением). Природная зона - лесостепь. Лесистость местности от 1% до 30%.

1.2 Административно-хозяйственная структура железнодорожного участка

Данная железная дорога располагается в Челябинской и Оренбургской областях. Сельское хозяйство представляет собой зерново-животноводческий район со значительными посевами картофеля, овощей и технических культур. Промышленность состоит из производства топлива, черной металлургии, легкой промышленности, машиностроения и металлообработки.

1.3 Сведения о сближении с железными дорогами

Имеются сведения о том, что на всем участке от Шильды до Золотой Сопки проложена двухпутная железная дорога с пассажирским движением.

1.4 Карта проектируемого участка линии связи

Проектируемый участок линии связи от Шильды до Золотой сопки имеет протяженность 294 километра и содержит в себе 24 станции. Карта данного участка представлена на рисунке 1.4.1.

Рисунок 1.4.1 Фрагмент карты на котором находится проектируемый участок линии связи



План трассы проектируемой линии связи и проходящей рядом линии электропередач представлен на рисунке 1.4.2. В таблице 1 представлены все станции участка и километраж.

Таблица 1.4.1 Станции участка Шильда - Золотая Сопка

Станция	Расстояние по трассе	Расстояние между соседними станциями
Шильда	0	20
Айдырля	20	7
О. п. Шихан	27	20
Байтук	37	9
О. п. Чулаксай	46	15
Наследницкий	61	20
Боеды	81	16
О. п. Рамеевский	97	11
О. п. Камышлы	108	9
Гогино	117	12
О. п. Карагай	129	10
О. п. Неплюевский	139	19
Карталы I	158	7
О. п. Арчалы	165	14
Об. п. Туман	179	23
Тамерлан	202	12
О. п. Статейка	214	8
Саламат	222	7
О. п. Улькун	229	8
О. п. Исян	237	7
Бускуль	244	21
Магнай	265	9
О. п. Еманкино	274	10
Золотая Сопка	284	-

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещение цепей по четверкам

Кабельная магистраль может быть организована одно-, двух-, или трехкабельной системой.

При однокабельной системе все виды связи и цепи СЦБ организуются по одному кабелю. Однокабельная система наиболее дешевая, однако обладает ограниченной дальностью передачи, (до 1500 км) и допускает относительно небольшое развитие количества телефонных каналов. Поэтому она рекомендуется для организации лишь дорожной и отделенческой связи на второстепенных участках железных дорог, не имеющих перспектив развития.

При двухкабельной системе для организации всех видов связи и цепей СЦБ прокладывается два кабеля, при этом для цепей дальней связи (магистральной или дорожной) используются либо аппаратура К-60п, работающая в спектре частот 12-250 кГц, либо цифровая система передачи, например ИКМ-120, с частотой передачи цифровой информации 8,448 Мбит/с.

Каждая из этих систем требует две кабельные пары, одна из которых в целях обеспечения защищенности от переходных токов располагается в первом, а другая - во втором кабеле.

Применяя для уплотнения железнодорожных кабелей аппаратуру ИКМ-120, можно, например, по двум высокочастотным четверкам организовать 480 каналов тональной частоты (ТЧ), то есть в два раза больше по сравнению с уплотнением системой К-60п. Остальные четверки и пары железнодорожных кабелей используются для организации других цепей связи СЦБ.

Двухкабельная система по требуемому количеству каналов и двухпроводных цепей в большинстве случаев удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магистральным линиям связи, и является в настоящее время основной системой кабельной магистрали. Однако объединение в одних кабелях всех видов связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам, вызывает определенные трудности при монтаже и эксплуатации магистрали, снижает устойчивость и качество дальней связи, что является недостатком двухкабельной магистрали.

При трехкабельной системе прокладывается три кабеля, из которых первый используется для отделенческих связей и цепей СЦБ, а второй и третий - для цепей дальней связи. Все ответвления на перегонах и станциях производятся только от первого кабеля. Система по количеству каналов дальней связи, количеству пар для отделенческих связей и числу цепей для СЦБ соответствует требованиям для всех участков железных дорог, включая участки со скоростным движением, обеспечивает высокое качество и надежность работы каналов дальней связи, однако требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Поэтому эта система находит применение на участках железных дорог, где требуется организация мощных пучков каналов связи.

В соответствии с вариантом задания нужно обеспечить 210 каналов магистральной связи и 135 каналов дорожной связи. Сама система передачи информации двухкабельная. Так как резерв по каналам должен составлять 15%, то в данном случае с запасом получится 240 каналов магистральной связи и 150 каналов дорожной связи. Для магистральной связи нам понадобится два комплекта уплотняющей аппаратуры ИКМ120, а для дорожной один комплект ИКМ120 и один комплект ИКМ30.

Для кабельных магистралей, прокладываемых вдоль железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока, выпускаются кабели с повышенным защитным действием оболочек МКПАБ, МКПАП, МКПАБП, МКПАК, МКПАПКП, допускающие уплотнение цепей до 252 кГц, а также кабели МКБАБ, допускающие уплотнение до 150 кГц. Строительная длина магистральных кабелей 850 м. Кабели МКПАБ и МКБАБ предназначены для прокладки в земле, в грунтах, не отличающихся химической агрессивностью. Кабели МКБАБ выпускаются емкостью 74 с шестью сигнальными жилами и 144 с пятью сигнальными жилами. Кабели МКПАБ, МКПАП, МКПАБП изготавливаются емкостью 4, 7, 14 четверок, а МКПАК и МКПАПКП имеют только 7 четверок. Кабели 44 имеют четыре ВЧ четверки, одну сигнальную пару и одну контрольную жилу; 74 - четыре ВЧ четверки, три НЧ четверки, пять сигнальных пар и одну контрольную жилу; 144 - пять ВЧ четверок и девять НЧ четверок, пять сигнальных пар и одну контрольную жилу. Диаметр жил четверок 1,05 мм, сигнальных и контрольных жил - 0,7 мм. В кабелях марки МКПАБП поверх брони наложен полиэтиленовый шланг, защищающий оболочку и броню от коррозии. Поэтому такие кабели прокладываются в сильно агрессивных грунтах. Кабели МКПАК имеют проволочную броню из круглых стальных проволок с наложением поверх брони противокоррозионного покрытия. Эти кабели прокладываются через водные преграды, на уклонах более 45 и в других случаях, требующих повышенной механической прочности оболочек. Кабели МКПАП (без броневого покрова) прокладываются в телефонной канализации. При определении емкости кабелей надо иметь ввиду, что емкость кабелей должна удовлетворять перспективам развития связи на заданном участке. Для этого следует предусмотреть запас жил кабеля в размере 15 - 20% от ожидаемой емкости, включая резерв и по ВЧ четверкам. При распределении цепей следует учесть, что цепь СЦБ-ДК работает в спектре тональных частот, и поэтому для нее необходимо выделять телефонную пару. По типовым схемам распределения четверок при двухкабельной системе рекомендуется для ВЧ связей использовать в 7-четверном кабеле вторую, четвертую и шестую четверки, а в 14-четверном - пять четверок (первую, вторую, третью, четвертую и шестую).

Для кабельной линии связи АТ и С на участке железной дороги Шильда - Золотая Сопка был выбран кабель марки МКПАБ-741,05-520,7+10,7 - магистральный кабель, скрутка звездная, жила медная, изоляция трубчато-полиэтиленовая, в алюминиевой влагозащитной оболочке, бронированной стальными лентами, подушка стандартная, кабель содержит 7 четверок с диаметром жил 1,05 мм, 5 пар с диаметром жил 0,7 мм и контрольную жилу с диаметром 0,7 мм и кабель марки МКПАБ-741,05-520,7+10,7, содержащий 7 четверок.

Сечение выбранного магистрального кабеля марки МКПАБ-741,05-520,7+10,7 представлено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Сечение кабеля марки МКПАБ-741,05-520,7+10,7

Размещение цепей связи по четверкам выбранного магистрального кабеля при двухкабельной системе приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Распределение магистральной и дорожной связи

Номера четверок и сигнальных пар	Тип четверок	Цепи связи и СЦБ
		Кабель 1	Кабель 2
Четверки:
1	ВЧ	маг	маг	маг	маг
2	ВЧ	дор	СЦБ - ДК	дор	ТУ
3	НЧ	ПДС	ЭДС	ПГС	ПГС
4	ВЧ	дор	Пр-зд	дор	ТС
5	НЧ	ПС	Экспресс	ПРС	ПРС
6	ВЧ	Резерв	Резерв	Резерв	Резерв
7	НЧ	ВГС	МЖС	ЛПС	СТМ
Сигнальные пары:
1		СЦБ	Резерв
2		СЦБ	Резерв
3		СЦБ	Резерв
4		СЦБ	Резерв
5		СЦБ	Резерв
Контрольная жила		-	-

3. Размещение усилительных, регенерационных пунктов и тяговых подстанций на трассе линии связи

Система передачи состоит из комплекса оборудования, в состав которого входит аппаратура оконечных пунктов (ОП), а также промежуточных обслуживаемых (ОУП) и необслуживаемых (НУП) усилительных пунктов линий связи. Аппаратура цифровых систем передачи размещается в обслуживаемых (ОРП) и необслуживаемых (НРП) регенерационных пунктах.

Основным назначением аппаратуры ОП является преобразование сигналов отдельных каналов ТЧ в общий многоканальный сигнал, предназначенный для передачи по линейному тракту, а также обратное преобразование.

Поясним для чего нужны усилительные и регенерационные пункты. Дальность передачи сигналов по физическим цепям (средам) определяется прежде всего затуханием (ослаблением) сигнала из-за того, что в цепи теряется часть энергии передаваемого сигнала. Конкретные электрические параметры цепи и чувствительность приемного устройства определяют допустимую дальность связи. В системах передачи применяется способ компенсации затухания сигналов повышением мощности сигнала в нескольких равномерно расположенных точках тракта. Часть канала между соседними промежуточными усилителями называется усилительным участком. Аппаратура ОУП и НУП предназначена не только для усиления многоканального аналогового сигнала, но и для поддержания постоянства его уровня во времени и корректировки амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик линейного тракта; аппаратура ОРП и НРП служит для восстановления амплитуды, длительности и временного интервала (положения) между импульсами сигнала цифровых систем.

В ОП, ОУП, ОРП размещается оборудование электропитания аппаратуры этих пунктов и оборудование дистанционного питания НУП (НРП); в НУП (НРП) размещается оборудование для приема дистанционного питания, а также вспомогательное оборудование служебной связи, телесигнализации и телеуправления.

Расстояние между НУП (НРП) меняется в широких пределах для различных систем передачи. Расстояние между соседними НУП составляет 25 - 30 км; расстояние между соседними НРП составляет 5 - 8 км; расстояние между ОРП составляет 180 км; ОУП ставят каждые 180 км.

Также на трассе размещают тяговые подстанции (ТП). Необходимо, чтобы расстояние между соседними ТП не превышало 20 км для системы постоянного тока и 60 км для системы переменного тока. В нашем случае система переменного тока.

Расположение ОРП, ОУП, НРП и НУП показано в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Расположение усилительных, регенерационных пунктов и тяговых подстанций на трассе линии связи

Станция, перегон	Расстояние по трассе	Расстояние между пунктами	ОУП НУП	ОРП НРП	ТП
Шильда Перегон перегон Айдырля О. п. Шихан перегон Байтук перегон О. п. Чулаксай перегон Наследницкий Перегон перегон Боеды перегон О. п. Рамеевский перегон О. п. Камышлы перегон Гогино перегон О. п. Карагай перегон О. п. Неплюевский Перегон перегон Карталы I О. п. Арчалы перегон Об. п. Туман Перегон перегон Тамерлан перегон О. п. Статейка Саламат О. п. Улькун О. п. Исян Бускуль Перегон перегон Магнай перегон О. п. Еманкино перегон Золотая Сопка	0 8 15 20 27 34 37 42 46 54 61 69 77 81 89 97 103 108 114 117 125 129 135 139 145 151 158 165 171 179 187 195 202 210 214 222 229 237 244 252 258 265 271 274 280 284	- 8 7 5 7 7 3 5 4 8 7 8 8 4 8 8 6 5 6 3 8 4 6 4 6 6 7 7 6 8 8 8 7 8 4 8 7 8 7 8 6 7 6 3 6 4	ОУП НУП НУП НУП НУП НУП НУП+ИЛ3 ОУП+ИЛ6 НУП+ИЛ3 НУП НУП ОУП	ОРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП ОРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП НРП ОРП	ТП1 ТП2 ТП3 ТП4 ТП5 ТП6

связь железнодорожный кабель

4. Разработка схемы связи

При разработке схемы организации связи необходимо учитывать, что цепи дальней связи вводятся лишь в оконечные и усилительные пункты кабельной магистрали. В то же время цепи отделенческой связи, используемые непосредственно для организации движения поездов и оперативного управления работой участка железной дороги, вводятся в многочисленные пункты, расположенные вдоль кабельной магистрали на перегонах и станциях.

Пункты, в которые заводятся все или отдельные виды связи, определяются характером размещаемых в них объектов.

В промежуточные пункты цепи отделенческих видов связи могут вводиться либо шлейфом (с разрезом линейных проводов), либо параллельно (параллельным подключением к линии установок связи). Ввод цепей шлейфом имеет эксплуатационные преимущества, поскольку позволяет устраивать замену поврежденных участков одних видов связи исправными цепями других, отключать поврежденные установки связи с сохранением нормальной работы остальных установок, организовывать необходимые виды связи с местами восстановительных работ и т.д.

При наличии усилительного пункта ответвления от магистрального кабеля на пост электрической централизации (ЭЦ), в пассажирское здание (ПЗ) и другие объекты, как правило, не делаются, а необходимые цепи связи и автоматики передаются от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации. Отдельные ответвления не делаются также в тех случаях, когда линейные объекты располагаются друг от друга на расстоянии менее 100 м. В этих случаях устраивается один общий отпай от магистрального кабеля и ответвление заканчивается на ближайшем из объектов. Для передачи требуемых цепей ко второму объекту прокладывается кабель вторичной коммутации.

Ответвления цепей СЦБ осуществляются всегда шлейфом, при этом цепь СЦБ-ДК заводится только на станции, остальные цепи СЦБ заводятся во все релейные шкафы (РШ) светофоров и переездов на перегонах.

Для разработки схемы связи была выбрана часть трассы от станции Шильда до станции Золотая Сопка, протяжённость которой составляет 20 км. Согласно номеру варианта №2 дополнительно на данной схеме необходимо представить следующие объекты: ОУП(л) - обслуживаемый усилительный пункт (с левой стороны), ТП(п) - тяговая подстанция (с правой стороны), РШ-С(л) - релейный шкаф проходного светофора (с левой стороны), П(л) - жилое или служебное здание службы пути (с левой стороны), ПСКЦ(п) - пост секционирования контактной сети (с правой стороны), ЭЦ(п) - пост ЭЦ (с правой стороны). Чертеж схемы связи для данного участка представлен на рисунке 4.1.

5. Разработка скелетной схемы участка Шильда - Золотая Сопка, выбор кабелей для ответвлений, составление таблицы спецификации и расчета кабелей ответвлений

5.1 Общие положения по разработке скелетной схемы

На скелетной схеме кабельной линии показываются расположение всех объектов связи, а также устраиваемые к ним ответвления и соединения кабелей между собой. Скелетная (монтажная) схема является основным документом для монтажа магистрального кабеля; она дополняется спецификацией кабельной арматуры.

При разработке скелетной схемы необходимо руководствоваться следующими основными положениями:

а) Требуемая длина кабеля рассчитывается исходя из расстояния между объектами по трассе прокладки кабельной линии и учета дополнительного расхода кабеля на изгибы при укладке в траншеях и котлованах в размере 1,6% и отходов при спаечных работах в размере 0,6% от расстояния по трассе. При прокладке кабеля через водоемы дополнительный расход кабеля принимается в размере 14 % от длины кабеля по трассе. Кроме того, необходимо учитывать расход кабеля на устройство вводов, который для различных объектов связи принимается в следующих пределах: ОУП, пост ЭЦ, ПЗ или тяговая подстанция - 20 м; ОП, ПБ, линейно-путевое здание, ШН, ДПКС - 5 м; РШ сигнальной установки автоблокировки или переездной сигнализации, ПСКС - 3 м.

Удаление объектов связи и СЦБ от ближайшего рельса железнодорожного пути находится в следующих пределах: пост ЭЦ, ПЗ, ОП, ДПКС - 35 м; ТП - 50 м; ПБ, ПСКС - 5 м; линейно-путевое здание, ШН - 100 м; РШ сигнальной точки автоблокировки или переездной сигнализации - 3 м; ОУП - 125 м.

б) Устройство ответвлений от магистрального кабеля рекомендуется выполнять посредством низкочастотных (НЧ) кабелей дальней связи ТЗБ и ТЗПАПБП. Эти кабели могут использоваться и в качестве кабелей вторичной коммутации, однако для этих целей могут применяться также кабели ТЗАВБ и ТЗАПБ.

Строительная длина кабелей указанных марок составляет 425 м.

Требуемая емкость и длина кабеля рассчитываются для каждого объекта в соответствии с числом ответвляющихся цепей и удаленностью объекта от трассы кабельной магистрали, с учетом дополнительного расхода кабеля.

в) Для монтажа кабельной магистрали предусматривается применение следующей кабельной арматуры: прямых (соединительных) свинцовых муфт типа МСП-7 и МСП-14; газонепроницаемых свинцовых муфт ГМС-4, ГМС-7 и ГМСМ-60, устанавливаемых на вводах кабелей ответвлений для предотвращения утечки воздуха из магистральных кабелей, находящихся под высоким давлением; прямых (соединительных) свинцовых муфт типа МС, устанавливаемых на кабелях ответвлений и необходимых для монтажа газонепроницаемых муфт; разветвительных тройниковых муфт типов МСТ; чугунных прямых (С) и тройниковых (Т) муфт, устанавливаемых на свинцовые прямые, газонепроницаемые и тройниковые муфты подземных кабелей для защиты их от механических повреждений; междугородных кабельных боксов БМ1-1, БМ1-2, БМ2-2, БМ2-3, служащих для оконечной разделки вводных кабелей в помещениях объектов связи и рассчитанных на ввод (разделку) одного или двух кабелей при количестве плинтов на боксах от одного до трех; малогабаритных кабельных боксов БМШ-1 и БМШ-2 с одним или двумя плинтами, рассчитанных для установки в РШ автоблокировки или переездной сигнализации.

Газонепроницаемые и соединительные муфты усилительных пунктов размещаются в помещениях непосредственно на вводных кабельных устройствах и поэтому в защите чугунными муфтами не нуждаются.

г) По существующей типовой нумерации, применяемой на кабельных магистралях, магистральный кабель, от которого делаются все основные ответвления на перегонах, обозначается - К1, второй кабель - К2, кабели, ответвляющиеся от магистрального кабеля К1, имеют номера 3 и 5, от кабеля К2 - 4 и 6; Кабель вторичной коммутации обозначается номером 8. В том случае, когда от К1 (К2) ответвляется больше двух кабелей, их обозначают 3а, 5а, 3б, 5б (4а, 6а, 4б, 6б).

Боксам присваиваются двузначные номера, при этом второй цифрой является 1, а первая соответствует номеру кабеля ответвления. Кабель 8 оканчивается муфтой или боксом, обозначаемым номером 82. Соединительные, газонепроницаемые и разветвительные муфты на кабелях ответвлений имеют двузначный номер, первая цифра которого соответствует номеру кабеля, а вторая - типу муфты: соединительной - 2, газонепроницаемой - 3, разветвительной - 4.

д) С целью сокращения количества муфт следует стремиться к тому, чтобы место ответвления совпадало с прямой муфтой. В таком случае в качестве соединительной устанавливается разветвительная муфта. Место ответвления не совмещается с местом соединения строительных длин кабеля, если расстояние между ними превышает 100 м.

Чертеж скелетной схемы участка Шильда - Золотая Сопка представлен на рисунке 5.1.1.

5.2 Выбор кабелей для ответвлений

В данном курсовом проекте для ответвлений от магистрального кабеля к объектам связи мы будем использовать кабель ТЗБ. Кабели марки ТЗБ предназначены для прокладки в грунтах, если кабель не подвергается значительным растягивающим усилиям в среде с высокой коррозийной активностью по отношению к оболочке.

Кабели ТЗБ изготавливаются емкостью 3, 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37, 52, 61, 80, 102 и 114 четверок.

Конструкция кабеля марки ТЗБ: медная однопроводная токопроводящая жила диаметром 1,2 мм; изоляция кордельно-бумажная; скрученная звездная четверка; сердечник, скрученный концентрическими повивами из групп; поясная изоляция из двух бумажных лент, наложенных с перекрытием; оболочка из сурьмянистого свинца; защитный покров типа Б (подушка из препированной бумаги и битума, броня из стальных лент); наружный покров из стеклопряжи, битума и мелового раствора.

Определим емкость кабелей ТЗБ для каждого объекта связи, подлежащих размещению на трассе линии связи согласно варианту. Число требуемых четверок кабеля определяется по формуле:

, (5.2.1)

где - число требуемых пар кабеля, которое рассчитывается по формуле:

- количество цепей связи вводимых в объект связи параллельно;

- количество СЦБ вводимых в объект связи.

Полученное значение округляется в большую сторону до значения из ряда емкостей кабелей ТЗБ (см. выше).

5.3 Расчет кабелей ответвлений

Длина кабеля для ответвления (кабеля вторичной коммутации) рассчитывается исходя из удаления объектов связи и СЦБ от ближайшего рельса железнодорожного пути (расстояния между объектами по трассе), прокладки кабельной линии и учёта дополнительного расхода кабеля - на изгибы при укладке в траншеях, котлованах, отходов при спаечных работах (составляет 2,2 % от расстояния по трассе).

5.4 Расчёт расстояния по трассе до объекта

Расстояние по трассе до РШ (л) определяется по формуле:

, (5.4.1)

где - расстояние от линии прокладки кабеля по трассе до правой головки рельса железной дороги;

- сумма расстояний между рельсами и между путями;

- удаление РШ от ближайшего рельса железнодорожного пути.

Расстояние по трассе до РШ (п) определяется по формуле:

, (5.4.2)

Расстояние по трассе до, ЭЦ (п), ТП (п) определяется по формуле:

где, - удаление ЭЦ и ТП соответственно, от ближайшего рельса железнодорожного пути.

Аналогичным образом вычисляются и расстояния для П(Л) и ПСКЦ(П), то есть:

5.5 Расчёт дополнительного и общего расходов кабеля

Дополнительный расход кабеля при укладке принимается в размере 2,2% от расстояния по трассе (1,6% - на изгибы при укладке в траншеях и котлованах, 0,6% - отходы при спаечных работах) плюс расход кабеля на устройство вводов, который для различных объектов связи указан в подразделе 5.1, т.е. дополнительный расход кабеля определяется по формуле:

, (5.5.1)

где - расстояние по трассе до конкретного объекта;

- расход кабеля на устройство вводов.

Общий расход кабеля на ответвление рассчитывается по формуле:

. (5.5.2)

Вычислим дополнительный расход кабеля на ответвления до РШ (л) и РШ (п):

Вычислим общий расход кабеля на ответвления до РШ (л) и РШ (п):

Вычислим дополнительный расход кабеля на ответвление до ЭЦ (п):

Вычислим общий расход кабеля на ответвление до ЭЦ (п):

Вычислим дополнительный расход кабеля на ответвление до П (л):

Вычислим общий расход кабеля на ответвление до П (л):

Вычислим дополнительный расход кабеля на ответвление до ТП (п):

Вычислим общий расход кабеля на ответвление до ТП (п):

Вычислим дополнительный расход кабеля на ответвление до ПСКЦ(П):

Вычислим общий расход кабеля на ответвление до ПСКЦ(П):

Результаты расчета длин кабелей ответвлений и вторичной коммутации представлены в таблице 5.5.1.

Таблица 5.5.1 Результат расчета кабелей ответвления на участке Шильда - Золотая Сопка

Ординаты объекта, км	Тип ответвления	Цепи ответвления	Пары кабеля	Емкость и марка кабеля	Расстояние по трассе до объекта, м	Дополнительный расход кабеля, м	Общая длина кабеля, м
		Шлейфом	Параллельно
0,1	ОУП	СЦБ,ПДС,ЭДС,ПС,ВГС,МЖС,ПГС,ПРС,ЛПС,СТМ,ТУ,ТС,СЦБ-ДК,ПР-ЗД,ЭКСПРЕСС	-	33	-	-	-	-
0,3	ТП	ТУ,ТС	ЭДС, ПС	6	ТЗБ3х4	5	20,11	25,11
1,5	РШ-ВХ	СЦБ,ПГС	ПДС	8	ТЗБ4х4	49,048	4,079	53,127
3	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	37	3,814	40,814
4	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	49,048	4,079	53,127
5,5	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	37	3,814	40,814
7	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	49,048	4,079	53,127
8,5	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	37	3,814	40,814
10	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	49,048	4,079	53,127
11	П	ПГС	ЛПС	3	ТЗБ3х4	146,048	8,213	154,261
11,5	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	37	3,814	40,814
13	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	49,048	4,079	53,127
13,5	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	37	3,814	40,814
14,5	ПСКЦ	ТУ, ТС	ЭДС	9	ТЗБ7х4	35	3,77	38,77
15,5	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	37	3,814	40,814
16	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	49,048	4,079	53,127
18	РШ	СЦБ,МЖС,ПГС	-	9	ТЗБ7х4	49,048	4,079	53,127
18,5	РШ-ВХ	СЦБ,ПГС	ПДС	8	ТЗБ4х4	37	3,814	40,814
19,9	ЭЦ	СЦБ,ПДС,ЭДС,ПС,ВГС,МЖС,ПГС,ПРС,ЛПС,СТМ,ТУ,ТС,СЦБ-ДК,ПР-ЗД,ЭКСПРЕСС	-	33	ТЗБ 19х4	5	20,11	25,11

Сечение кабеля ответвления ТЗБ 4х4х1,2 представлено на рисунке 5.5.1

Рисунок 5.5.1 Сечение кабеля ответвления ТЗБ 4х4х1,2

Спецификация арматуры кабельной магистрали представлена в таблице 5.5.2.

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 50 Гц. Следует различать три режима работы контактной сети:

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

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

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

6.1.1 Расчет опасных влияний в вынужденном режиме работы

Для расчета возьмем усилительный участок между ОУП и НУП, длиной 27 км. На рисунке 6.1.1 представлено взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций.



Рисунок 6.1.1 Взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций

Рассчитаем напряжение опасных влияний для каждого участка по формуле:

(6.1.1.1)

где - коэффициент формы, принимаем равным 1,

- коэффициент экранирующего действия рельсов;

, (6.1.1.2)

где Sp = 0,5,

Sоб = 0,045,

Iэвр - эквивалентный ток вынужденного режима,

где Iрез- результирующий нагрузочный ток расчётного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, равный 1050 А;

- коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током;

- Усредненное значение коэффициентов взаимной индукции , Гн/км,

Для расчета влияний примем . Для каждого рассчитаем среднее значение коэффициента взаимной индукции , Гн/км.

Контрольный расчет проведем при =10 м.

(6.1.1.4)

где -частота, Гц. =50 Гц;

- проводимость земли, См/м. По заданию на курсовой проект = 45 мСм/м.

ax = 10•4,7434 = 47,434.

Для того, чтобы найти коэффициент взаимной индукции используем следующую формулу:

, (6.1.1.5)

Рассчитаем эквивалентный ток вынужденного режима. Для этого рассчитываем по формуле:

, (6.1.1.6)

где - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме, m = 4;

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

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

При отключении ТП1 получаем:

При отключении ТП2 получаем:

Тогда при отключении ТП1 получаем:

При отключении ТП2 получаем:

Рассчитываем опасное напряжение при двух возможных вариантах отключения тяговых подстанций. При отключении ТП1 получаем:

При отключении ТП2 получаем:

Результаты расчетов при остальных значениях занесем в таблицу 6.1.1.

Таблица 6.1.1 Результат расчета опасных напряжений вынужденного режима

Длина сближения ,м	ax	,мкГн/км	Um1,В	Um2,В
10	47,434	788,96	71	53,723
20	94,868	650,38	58,545	44,29
30	142,302	569,47	51,262	38,78
40	189,736	512,2	46,106	34,88
50	237,17	467,9	42,119	31,86
60	284,604	431,848	38,873	29,4

Так как опасные влияния вынужденного режима превышает норму (36 В), то необходимо проводить мероприятия по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний. Эти меры приведены в разделе 8.

6.1.2 Расчет опасных влияний в режиме 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. Так как наводимое напряжение зависит от места короткого замыкания, при расчетах, используется метод проб.

Расчет производится последовательно для нескольких мест короткого замыкания, например, на расстоянии 1--2 км от начала усилительного участка, 1/3 и 2/3 его длины и в конце. Величины токов короткого замыкания определяются по диаграмме ( рисунок 6.1.2) в зависимости от места аварии; при курсовом проектировании задаются токи короткого замыкания при аварии в начале Iкзн и конце Iкзк тягового участка. Затем повторяют расчет, имея в виду одностороннее питание того же участка от другой тяговой подстанции; в расчете используется диаграмма токов короткого замыкания от этой подстанции. Наибольшую величину опасного напряжения на проводах связи сравнивают с допустимой.

Расчет производится по формуле:

где - напряжение провода (жилы) относительно земли при заземлении противоположного конца, В;

- ток короткого замыкания;

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

Рисунок 6.1.2 Диаграмма распределения токов короткого замыкания

Коэффициенты взаимной индукции рассчитываются по формуле:

, (6.1.2.2)

Для каждого aэ рассчитаем среднее значение коэффициента взаимной индукции , Гн/км, исходя из графика зависимости коэффициента взаимной индукции между цепями от ширины сближения между ними.

Контрольный расчет проведем при =50 м, =20 м.

где -частота, Гц. =50 Гц;

- проводимость земли, См/м. По заданию на курсовой проект =45 мСм/м.

По графику зависимости коэффициента взаимной индукции между цепями от ширины сближения между ними определяем .=585 мкГн.

Графически определяем ток короткого замыкания при lэ1 = 6,32. Iкз=17,5 кА.

Производим расчет по формуле:

Остальные расчеты проводятся аналогично, их результаты представлены в таблицах 6.1.3 и 6.1.4.

Таблица 6.1.2 Расчет коэффициентов взаимной индукции

,м	,м	аэ,м	ах, м	Мк, мкГн/м
50	20	35	166,019	585
20	40	30	142,302	600
40	45	42,5	201,595	515
45	15	30	142,302	600

Таблица 6.1.3 Результат расчета опасных напряжений режима короткого замыкания при отключении ТП1

lэ1, м	,м	,мкГн/км	Iкз,кА	Uм1,В
0	15	708	15,7	0
8,05	30	570	15	486,266
14,36	42,5	500	14,5	735,537
20,68	30	570	14	1165,912
27	35	539	13,5	1388,029

Таблица 6.1.4 Результат расчета опасных напряжений режима короткого замыкания при отключении ТП2

lэ2,м	,м	,мкГн/км	Iкз,кА	Uм2,В
0	50	468	18	0
6,32	35	539	17,5	421,169
12,64	30	570	17	865,333
18,95	42,5	500	16,5	1104,524
27	30	570	15,7	1707,066

Так как опасные влияния режима короткого замыкания превышает норму (320 В), то необходимо принять меры по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных влияний. Эти меры приведены в разделе 8.

6.1.3 Расчет влияний ЛЭП с изолированной нейтралью

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

, (6.1.3.1)

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

Электрическая составляющая не оказывает влияния на подземные кабельные линии, поэтому:

где - эквивалентное значение фазового тока ЛЭП, IФ. ЭКВ = 0,85 А;

k1ф - поправочный коэффициент, k1ф =19;

- длина усилительного участка ЛС до начала сближения с ЛЭП, l'1 = 0,1 км и l'2 =7 км (см. рисунок 6.1.1);

- коэффициент чувствительности кабеля к помехам, ,

- общая длина сближения в пределах выбранного для расчета участка, lэ1 = 19,9 км, lэ2 = 27 км (см. рисунок 6.1.1);

- расстояние от середины влияющего участка высоковольтной линии до конца расчетного усилительного участка линии связи, lc1 = 27,05 км и lc2 = 0,05 км (см. рисунок 6.1.1);

- длина усилительного участка, l = 26,9 км (см. рисунок 6.1.1);

- коэффициент экранирования заземления, ;

- коэффициент экранирования сплошного ряда деревьев, ;

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

,=19.

Усредненное значение коэффициента взаимной индукции между ЛС и симметричной трехфазной ЛЭП определяется исходя из графика зависимости коэффициента взаимной индукции между цепями от ширины сближения между ними .

Для расчета влияний примем

Контрольный расчет проводим при =60 м.

где -частота, Гц. =800 Гц;

??- проводимость земли, См/м. По заданию на курсовой проект ?? =45 мСм/м.

По графику зависимости коэффициента взаимной индукции между цепями от ширины сближения между ними определяем .=173 мкГн.

При отключении ТП1 получаем:

.

При отключении ТП2 получаем:

Результаты расчетов при остальных заносим в таблицу 6.1.3.1 .

Таблица 6.1.3.1 Результат расчета опасных напряжений вынужденного режима

Длина сближения ,м	ах	,мкГн/км	,Ом/км	,мВ	,мкВ
60	1138,42	173	1,033	4,805	18
70	1327,9	150	0,895	4,166	15,6
80	1395,2	130	0,776	3,61	13,5
90	1569,6	110	0,675	3,055	11,4
100	1744	98	0,585	2,721	10,2
110	1918,4	87	0,519	2,416	9
120	2092,27	77	0,46	2,139	8

Так как мешающие влияния превышает норму (1 мВ), то необходимо проводить мероприятия по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний. Эти меры приведены в разделе 8.

7. Расчет переходных влияний между цепями кабельной линии связи

7.1 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 длины [ 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 МКПАБ. 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 7.1.1.

Таблица 7.1.1 Специальные вспомогательные функции.

f, кГц	F(f)	G(f)	H(f)	Q(f)
1	0.000326	0.000975	0.042	0.998
50	0.1756	0.295	0.263	0.913
100	0.492	0.499	0.416	0.766
150	0.862	0.669	0.503	0.616
200	1.042	0.755	0.530	0.566
250	1.045	0.755	0.530	0.566
300	1.743	1.409	0.596	0.4
350	1.743	1.409	0.596	0.4
400	1.743	1.409	0.596	0.4
500	1.743	1.409	0.596	0.4

Для расчёта первичных параметров можно воспользоваться следующими зависимостями:

, Ом/км (7.1.1)

где - 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 42.822 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 (2.6 мм):

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, Гн/км (7.1.2)

где - коэффициент скрутки. Для кабеля МКПАБ = 1,02.

Ёмкость кабельной линии определяется по следующеё зависимости:

, Ф/км (7.1.3)

где - поправочный коэффициент близости проводов к заземленной изоляции;

р - диэлектрическая проницаемость изоляции. В данном случае р= 1,35;

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

, Гн/км (7.1.4)

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

Произведём расчёт первичных параметров для кабеля МКПАБ в спектре частот. Полученные данные занесём в таблицу 7.1.2.

Таблица 7.1.2 Частотная зависимость первичных параметров кабельной линии

f, кГц	R, Ом/км	L, мГн/км	С, нФ/км	G, мкСм/км
50	61.424	0.8209	32.85	6.192
100	81.813	0.8059	32.85	20.64
150	103.352	0.7906	32.85	46.44
200	113.945	0.7855	32.85	82.56
250	113.945	0.7855	32.85	113.5
300	165.551	0.7686	32.85	154.8
350	165.551	0.7686	32.85	187.8
400	165.551	0.7686	32.85	222.9
500	165.551	0.7686	32.85	309.6

Построим по полученным данным графики частотных зависимостей первичных параметров (рисунки 7.1.1, 7.1.2, 7.1.3, 7.1.4).

Рисунок 7.1.1 Функции частотной зависимости сопротивления R(f)

Рисунок 7.1.2 Функции частотной зависимости индуктивности L(f)



Рисунок 7.1.3 Функции частотной зависимости емкости С(f)

Рисунок 7.1.4 Функции частотной зависимости проводимости G(f)

7.2 Волновые параметры кабеля

Основной характеристикой любого кабеля являются его волновое сопротивление 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.

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:

, (7.2.1)

(7.2.2)

Определим, используя выше приведённые зависимости волновые параметры кабеля МКПАБ. Полученные данные занесём в таблицу 7.2.1.

Таблица 7.2.1 Волновые параметры кабеля МКПАБ

f, кГц	, Ом
50	160.282	0.193+1.643j
100	157.649	0.262+3.243j
150	155.883	0.336+4.814j
200	155.153	0.374+6.393j
250	154.969	0.377+7.987j
300	153.462	0.552+9.486j
350	153.331	0.555+11.062j
400	153.245	0.558+12.639j
500	153.144	0.565+15.794j

Построим график частотной зависимости модуля волнового сопротивления:



Рисунок 7.2 График частотной зависимости модуля волнового сопротивления Zв(f)

7.3 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 = 19 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:

, (7.3.1)

, (7.3.2)

, (7.3.3)

, (7.3.4)

Произведём расчёт векторов комплексной электромагнитной связи на дальнем и ближнем конце. Произведем контрольный расчет данных величин для частоты 50 Гц.

Полученные данные сведём в таблицу 7.3.1.

Таблица 7.3.1 Вектора электромагнитной связи

f, кГц
50	3,923•10-4+j•1,913•10-3	-1,453•10-4
100	7,716•10-4+j•3,764•10-3	-2,823•10-4
150	1,144•10-3+j•5,583•10-3	-4,187•10-4
200	1,519•10-3+j•7,409•10-3	-5,557•10-4
250	1,896•10-3+ j•9,25•10-3	-6,938•10-4
300	2,253•10-3+ j•0,011	-8,244•10-4
350	2,627•10-3+ j•0,013	-9,61•10-4
400	3•10-3+ j•0,015	-1,098•10-3
500	3,748•10-3+ j•0,018	-1,371•10-3

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. Примем для расчёта значение 900 м (0,9 км). Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по следующим зависимостям:

, (7.3.5)

, (7.3.6)

. (7.3.7)

где - переходное затухание в начале строительной длины;

- переходное затухание в конце строительной длины;

- защищённость;

- километрический коэффициент затухания, ДБ;

- строительная длина.

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

, (7.3.8)

, (7.3.9)

. (7.3.10)

где n - количество строительных длин на усилительном участке, n = 30.

Произведем контрольный расчет данных величин для частоты 50 Гц. Рассчитаем сначала переходные влияния на одну строительную длину:

Теперь рассчитаем суммарное затухание на длине усилительного участка:

Результат расчетов приведенных выше затуханий приведем в таблице 7.3.2.

Таблица 7.3.2 Величина рассчитанных переходных затуханий

f, кГц	, дБ	,дБ	, дБ	A0, дБ	AL, дБ	AЗ, дБ
50	60,045	82,883	83,38	63,027	83,016	68,112
100	54,168	77,006	77,503	57,151	77,139	62,255
150	50,774	73,583	74,079	53,727	73,715	58,811
200	48,286	71,124	71,621	51,269	71,257	56,353
250	46,358	69,196	69,693	49,341	69,329	54,425
300	44,86	67,698	68,194	47,842	67,83	52,926
350	43,528	66,366	66,863	46,511	66,499	51,595
400	42,373	65,211	65,708	45,356	65,344	50,44
500	40,441	63,279	63,776	43,423	63,411	48,507

Построим графики зависимостей переходных затуханий от частоты (рисунки 7.3.1 , 7.3.2 и 7.3.3)

Рисунок 7.3.1 Частотная зависимость затуханий на строительной длине кабеля



Рисунок 7.3.2 Частотная зависимость затуханий A0, AL, AЗ

Сравним полученные результаты с нормами: A0=60,8 дБ; AЗ =73,8 дБ;

AL =73,8+*l=395.7дБ.

Рассчитанные результаты меньше нормы, следовательно, нужно проводить защитные мероприятия. К таким относят симметрирование кабельных четверок.

8. Защита кабеля и аппаратуры от опасных и мешающих влияний

8.1 Заземление в устройствах автоматики, телемеханики и связи

Заземление бывает рабочее, защитное, линейно-защитное и измерительное.

Заземлитель - это металлический проводник любой формы: труба, стержень, проволока, лист, находящийся в непосредственном соприкосновении с грунтом. Защитным заземлителем называется устройство, предназначенное для снижения опасных напряжений до допустимых значений. Защитное заземляющее устройство присоединяется к нетоковедущим металлическим частям электротехнического оборудования. Многоэлектродные заземлители бывают в форме ряда, креста, круга, прямоугольника а также ячеистые. Наиболее эффективна для случая ЭПУ на железной дороге это ячеистая форма многоэлектродного заземлителя. На рисунке 8.1 представлены примеры многоэлектродных заземлителей.

Рисунок 8.1 Многоэлектродные заземлители: а) ряд; б) крест; в) круг

8.2 Защита аппаратуры и линейных сооружений с помощью разрядников

Основными его элементами являются: электроды, искровой промежуток, стеклянный или керамический корпус и газовое наполнение. Выполнение разрядником защитных функций сводится к полному или частичному преобразованию энергии электрического поля волны в энергию магнитного поля с низким напряжением по отношению к земле. То есть разрядники это защита по напряжению. При поступлении на разрядник напряжения с амплитудой, превосходящей амплитуду напряжения зажигания, происходит пробой искрового промежутка. Разрядники должны выдержать ток 30 А в течение 10 сек. Неодинаковое разрядное напряжение разрядников, подключённых к проводам 2-проводной телефонной цепи, вызывает опасность акустического удара. При появлении на проводах цепи индуктированного напряжения один из разрядников срабатывает по времени раньше другого, подключённого ко 2-му проводу, и индуктированная энергия со 2-го провода будет отводиться в землю через телефон и работающий разрядник 1-го провода. В результате возможно резкое колебание мембраны телефона с большой амплитудой и, как последствие, - акустический удар, могущий привести к нарушению слуха.

8.3 Отсасывающие трансформаторы и контуры

Отсасывающие трансформаторы используются для уменьшения магнитного влияния контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока. Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в контактный провод, вторичная обмотка - либо в отдельный, обратный провод, подвешиваемый на опорах контактной сети, либо последовательно в рельсы (рисунок 8.3.1).



Рисунок 8.3.1 Схема включения отсасывающего трансформатора: а) с обратным проводом; б) без обратного провода; в) включение сглаживающих устройств.

Ток контактной сети, протекая по первичной обмотке, индуцирует во вторичной обмотке почти противоположно направленный ток. Благодаря этому ток, возникающий в обратном проводе, индуцирует в подверженных влиянию цепях связи токи противоположного знака и тем самым результирующее влияние снижается. При включении вторичной обмотки в рельсы ток значительно возрастает, что приводит к увеличению защитного действия рельсов.

Для сглаживания пульсации напряжения на электрифицированных железных дорогах постоянного тока используются реакторы с резонансными контактами, которые включаются на подстанциях по схеме, показанной на рисунке 8.3, в. Реактор состоит из соединенных последовательно витков медного провода, укрепленных в бетонных стойках. Активное сопротивление реактора во избежание больших потерь электрической энергии должно быть как можно меньше, индуктивное - больше. Резонансные контуры настраиваются в резонанс на соответствующие гармоники пульсирующего напряжения и замыкают накоротко цепи прохождения токов этих гармоник.

8.4 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.