Линейные сооружения связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Орский индустриальный колледж»

ГОУ СПО «ОИК»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Линейные сооружения связи»

специальности 210406

«Сети связи и системы коммутации»

Выполнил: Усатый Д.Ю.

шифр 0717

5СВ з/о

Орск 2010



Задание 1

1. Изобразите на рисунке и поясните конструкцию воздушной линии связи с профилем 1а.

2. Изобразите конструкцию и поясните назначение противогололёдной опоры ВЛС.

3. Поясните назначение и конструкцию траверсы.

4. Укажите классификацию, типы ВЛС в зависимости от назначения и механической прочности.

1. Профилем воздушной линии связи называется порядок расположения цепей и проводов на опорах. Наименование профилей определяется способом крепления (подвески) проводов на опорах.

На воздушных линиях связи используются крюковой, траверсный и смешанный (провода подвешивают на траверсах и крюках) профили. Рассмотрим профиль №1а (рис 1.1.). Как видно из рисунка, крюки на опоре располагают в шахматном порядке; места цепей, подвешенных на крюках, нумеруют сверху низ. Стороны линии (левая и правая) определяются в направлении нарастающей нумерации опор. Расстояния между крюками на опоре равно 90 см.

Рис. 1.1. Профиль №1а.



2. При устройстве воздушных линий связи применяются простые и сложные опоры. Простыми называются опоры, не имеющие дополнительных укреплений, сложными - опоры, имеющие дополнительные укрепления, или опоры, составленные из нескольких столбов. К простым опорам относятся промежуточные опоры, устанавливаемые на прямых участках линий; к сложным - угловые, усиленные, оконечные, кабельные противогололёдные и др.

Противогололёдные опоры (рис 1.2.) устанавливают в местах с особыми климатическими условиями. Противогололёдную опору укрепляют подпорами или оттяжками, свиваемой из шести - восьми линейных проволок. Оттяжка укрепляется в земле с помощью якоря.

Рис. 1.2. Противогололёдная опора.

3. Материалами для изготовления траверс являются древесина и сталь. Из пород деревьев применяются дуб, сосна, лиственница, ель и кедр. Деревянные траверсы (ГОСТ 4767-70) из мягких пород древесины должны быть пропитаны антисептиком. Общий вид деревянных и стальных траверс показан на рис. Справочные данные о стальных траверсах приведены в табл. 1

Стальные траверсы следует применять преимущественно при постройке линии на железобетонных опорах и на стоечных линиях РС.

Таблица1.

Тип линии	Размеры угловой стали мм	Масса траверсы
	a	b	c	k
ОиН	50	50	6	32	10.75
УиОУ	60	60	6	37	13.1

Рис 1.3 Деревянная и стальная траверсы.

Задание 2

1. Поясните марку кабеля ТстШП - 100 * 2 * 0,5 и объясните его классификацию по указанным признакам.

2. Приведите рисунок (разрез или эскиз) кабеля с указанием всех его элементов.

3. Укажите системы передач, работающие с заданным кабелем.

4. Укажите и кратко поясните системы организации связи на междугородных линиях связи.

1. Кабелем называется электротехническое изделие, содержащее изолированные проводники, объединенные в единую конструкцию и заключенные в общую металлическую или пластмассовую оболочку и защитные покровы.

Современные кабели связи классифицируются по ряду признаков: в зависимости от назначения, области применения, условий прокладки и эксплуатации, спектра передаваемых частот, конструкции, материала и формы изоляции, системы скрутки, рода защитных покровов.

В зависимости от области применения кабели связи разделяются на кабели дальней связи и кабели местной связи. Кабели дальней связи служат для организации магистральных линий связи; кабели местной связи - для организации городских, сельских и внутрипроизводственных связей. Кроме того, имеются кабели, предназначенные для соединительных линий, пригородной связи и каблирования узлов связи. В отдельную группу выделяются радиочастотные кабели для фидеров питания, антенн радиостанций и монтажа радиотехнических установок.

В зависимости от условий прокладки и эксплуатации кабели разделяются на подземные, подводные, кабели воздушной подвески (подвесные) и кабели для протяжки в телефонной канализации.

По спектру передаваемых частот кабели связи делятся на низкочастотные (тональные) и высокочастотные (от 12 кГц и выше).

По конструкции и взаимному расположению проводников цепи кабели подразделятся на симметричные и коаксиальные.

Симметричная цепь состоит из двух совершенно одинаковых в электрическом и конструктивном отношениях изолированных проводников. Коаксиальная цепь представляет собой два цилиндра с совмещенной осью, причем один цилиндр сплошной проводник, концентрически расположен внутри другого цилиндра полого.

Кроме того, различают кабели в зависимости от:

состава входящих в него элементов - однородные и комбинированные;

материала и скрутки изоляции - с воздушно-бумажной, кордельно-бумажной, кордельно-стирофлексной (полистирольной), сплошной полиэтиленовой, пористо-полиэтиленовой, баллонно-полиэтиленовой, шайбовой полиэтиленовой, фторопластной и другой изоляцией;

вид скрутки изолированных проводников в группы - парной и четверочной (звездной), в сердечник - повивной и пучковой скрутки.

Кабели делятся по виду оболочек: металлические (свинец, алюминий, сталь), пластмассовые (альпэт, стальпэт), а так же по виду защитноброневых покровов (ленточная или проволочная броня, джутовый или пластмассовый покров).

Для удобства классификации и пользования кабелями им присваивается определенное условное обозначение - марка кабеля. Магистральные и международные кабели маркируются буквой М; буквы КМ обозначают коаксиальные магистральные. Телефонным городским кабелям присваивается буква Т. Если кабель имеет стирофлексную (полистирольную) изоляцию, то дополнительно вводится буква С, полиэтиленовую изоляцию - буква П. В кабелях с алюминиевой оболочкой еще добавляется буква А, а со стальной - буква С.

В зависимости от вида защитных покровов кабели маркируются буквами: Г - голые (освинцованные), Б - с ленточной броней и К - с кругло-проволочной броней. Наличие наружной пластмассовой оболочки обозначается буквой П (полиэтиленовая) или В (поливинилхлоридная). Шп - шланг полиэтиленовый.

Цифровая часть марки кабеля указывает количество пар или четверок (емкость), вид скрутки в группы и диаметр жил.

Кабель марки ТСтШп - 100 * 2 * 0,5 - кабель типа Т (телефонный) с воздушно-бумажной изоляцией в стальной оболочке в полиэтиленов шланге 100 пар в скрутке с проводами диаметром 0,5 мм.

Рис 2.1. Кабель ТСтШп (разрез). 1 - токопроводящая жила. 2 - изоляция жил. 3 - пара. 4 - элементарный пучок 10Х2. 5 - главный пучок 10Х(10Х2). 6 - повивы. 7 - поясная изоляция. 8 - стальная оболочка. 9 - экран из алюминиевой ленты. 10 - разделительная обмотка. 11 - стальная гофрированная оболочка. 12 - подклеивающий битумный слой. 13 - полиэтиленовый шланг.

3. Кабель марки ТСтШп - 100 * 2 * 0,5 - кабель типа Т (телефонный). Применяется в городских и сельских телефонных сетях для прокладки в коллекторах, канализации, по мостам и в грунтах, если кабель не подвергается большим растягивающим усилиям, в районах, характеризующихся повышенным электромагнитным влиянием.

4. Сеть связи страны состоит из магистральной и зоновых сетей. Зоновая сеть организуется в пределах одной - двух областей. Она подразделяется на внутризоновую и местную. Внутризоновая связь соединяет областной центр с районами. Местная связь включает сельскую связь и городскую связь. Абоненты зоны охватываются единой семизначной нумерацией. Магистральная сеть соединяет Москву с центрами зон, а так же зоны между собой.

Задание 3

1. Из приведенных комбинаций скрещивания жил в четверке кабелей А и Б по назначению остаточной связи выберите оптимальную.

2. Приведите рисунок выбранной схемы скрещивания.

3. Укажите этапы симметрирования низкочастотных и высокочастотных кабелей.

к1, пф	е1, пф
Сторона А	Сторона Б	Сторона А	Сторона Б
35	-25	50	50

1. Из приведенных комбинаций скрещивания жил в четверке кабелей А и Б по назначению остаточной связи выберите оптимальную. Приведите рисунок выбранной схемы скрещивания.

Дано: Сторона А -

Сторона Б -



Из таблицы выбираем комбинацию №1, 35 + (-25) = 10 и 50 + 50 = 100, что является допустимым т.к. (к₁, к₂, к₃ ? 20пФ и е₁, е₂, е₃ ? 100 пФ).

рисунок выбранной схемы

4.Укажите этапы симметрирования низкочастотных и высокочастотных кабелей связи.

Симметрирование низкочастотных цепей.

Симметрирование выполняют в три этапа: внутри шагов симметрирования; при соединении шагов и на смонтированном участке.

Симметрирование внутри шагов (первый этап) можно выполнять в одной, трех и семи точках, расположенных на одинаковым расстоянии друг от друга и от концов шага симметрирования (см. рис.).

Муфты, в которых выполняют симметрирование скрещиванием, называются симметрирующими.

Муфты, в которых выполняют симметрирование скрещиванием и конденсаторами, называются конденсаторными. Муфты, в которых не выполняют симметрирование и жилы соединяют напрямую, называются прямыми муфтами и обозначают кружком (см. рис.).

При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную (К). в случае трехточечной схемы вначале монтируют прямые муфты, а затем симметрирующие и только потом конденсаторные.

При соединении шагов между собой (второй этап) симметрирование выполняют способом скрещивания по результатам измерений переходного затухания между цепями на частоте 800 Гц. Выбирают операторы, которые дают наибольшее переходное затухание. Шаги наращивают последовательно, начиная от концов усилительного участка к его середине по измерениям переходного затухания на ближнем и дальнем конце, добиваясь наибольшего значения. Одновременно выравнивают рабочие емкости и сопротивления жил основных цепей в шаге симметрирования так, чтобы асимметрия не превышала 0,1 Ом.

На третьем этапе симметрирование на смонтированном усилительном участке выполняют в муфте, расположенной примерно в середине усилительного участка. В этой муфте соединяют жилы в четверке по результатам измерения защищенности на дальнем конце.

Симметрирование высокочастотных цепей.

На стадии подготовительных работ проводят группирование строительных длин кабеля по средним значениям рабочей емкости цепей и по величине переходного затухания на ближнем конце. Для высокочастотных цепей симметрирование выполняют в пределах усилительных участков систем передачи с ЧРК (цифровые системы обладают большей помехозащищенностью и не требуют симметрирования ВЧ-цепей). Симметрирование на дальнем конце усилительного участка выполняют в два этапа: на первом - систематическое скрещивание первой цепи четверки при соединении строительных длин кабеля; на втором - скрещивание цепей в одной, двух или трех точках (муфтах) (см. рис.) с подбором опытным путем наилучшего сочетания операторов скрещивания по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце усилительного участка.

Эффективность двухэтапного скрещивания также зависит от диапазона частот и длины усилительного участка.

Задание 4

1. Произведите расчет и сделайте вывод о необходимости защиты кабельной линии связи от ударов молнии.

2. Укажите мероприятия по защите кабельной линии связи от ударов молнии.

Исходные данные
Тип кабеля	с, Ом*м	Т, ч	U пр, кВ	R2, Ом/км
МКССтШп - 1 * 4	60	50	25	0.4

1. Вероятное число повреждений кабеля от молнии рассчитывается по формуле:

где n = 0,07 - вероятность повреждения кабеля на 100 км трассы, определяется из графика; U_пр = 1300 В - электрическая прочность изоляции кабеля; Т = 46 ч - интенсивность грозовой деятельности в районе прохождения трассы.

Вывод: Рассчитанная величина n = 0,24 при сравнении с допустимым вероятным числом повреждений проектируемого кабеля от ударов молний n_доп = 0,3 меньше, следовательно мер к защите от повреждения выбранного для прокладки кабеля от молний не требуется.

2. Основными мерами защиты кабелей на открытой местности от ударов молнии являются:

- выбор трассы с наименьшим ожидаем числом повреждений;

- применение кабелей с повышенной проводимостью оболочки и повышенной электрической прочностью изоляции кабеля;

- прокладка в земле специальных тросов;

- строительство воздушных линий с заземленными проводами;

- оборудование существующих воздушных линий искровыми разрядниками с выносными заземлениями.

Задание 5

1. Укажите виды и причины коррозии металлических покровов кабелей связи.

2. Постройте диаграмму распределения потенциалов на оболочке кабеля вдоль трассы с указанием возникающих на оболочке зон.

3. Укажите активные меры защиты оболочек кабелей связи от коррозии с пояснением их конструкции и принципа действия.

Значение потенциалов на оболочке кабеля, В	Номер КИП
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
+ ф	0	0	0	1,5	2	2	0	1	0,5	1,5
- ф	- 1,	- 2	0	-1	-2	-1,5	0	0	0	0

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

Почвенной коррозией называется процесс разрушения металлической оболочки кабеля, вызванный электрохимическим взаимодействием металла с окружающей его почвой. Основными причинами, вызывающими почвенную коррозию, являются: содержание в почве влаги, органических веществ, солей, кислот, щелочей, неоднородность оболочки кабеля, неоднородность химического состава грунта, соприкасающегося с оболочкой кабеля, неравномерное проникание кислорода воздуха к оболочке кабеля. В результате на поверхности металла образуются гальванические пары, что сопровождается циркуляцией тока между металлом и окружающей средой. В местах выхода токов из оболочки кабеля в грунт образуются анодные зоны, в которых и происходит разрушение оболочки.

Межкристаллитная коррозия возникает вследствие вибрации кабеля при его транспортировке на значительные расстояния, прокладки кабеля вблизи железных дорого с большим грузовым движением, на мостах автомобильных и железных дорог, а также при подвеске на опорах воздушных линий. В свинцовой оболочке кабеля при межкристаллитной коррозии появляются мелкие трещины, которые, увеличиваясь за счет продуктов коррозии, приводят к дальнейшему разрушению металла и распаду некоторых участков оболочки.

Электрокоррозия - это процесс разрушения металлической оболочки кабеля за счет блуждающих токов в земле. Источниками блуждающих токов могут быть рельсовые пути трамвая, электрифицированных железных дорог, метрополитена, установок дистанционного питания, использующих в качестве обратного провода землю.

2.

+ ц	В
0
- ц
	2	3	4	5	6	7	8	9	10
								Номер КИП

Рис. Диаграмма распределения потенциалов на оболочке кабеля вдоль трассы

По диаграмме можно судить о потенциальном состоянии кабеля, характеризующем опасность электрокоррозии, и действие средств защиты. Участки диаграммы, имеющие отрицательный потенциал, называются катодными (3 - 7); участки диаграммы, имеющие положительный потенциал, называются анодными (3 - 7); участки диаграммы, имеющие знакопеременный потенциал, называются знакопеременными (1 - 3).

3. Защитные меры по коррозии оболочек кабелей связи производятся как на установках электрифицированного транспорта, так и на сооружениях связи.

На электрифицированном транспорте осуществляют следующие меры защиты:

уменьшают сопротивление рельсов путем качественной сварки стыков;

улучшают изоляцию рельсов от земли (полотно из гравия, щебня, песка); междугородный линия связь траверса

переполюсовывают источники питания так, чтобы заземлялся минусовой электрод.

На сооружениях связи такими мерами защиты являются:

выбор трассы с менее агрессивным грунтом (песок, глина, суглинок, нежирный чернозем);

применение кабелей с герметичными полиэтиленовыми шлангами поверх металлических оболочек (обязательно для алюминия и стали);

электрический дренаж (от электрической коррозии);

катодные установки (от электрической и почвенной коррозии);

изолирующие муфты (от электрической коррозии);

протекторные установки (от почвенной коррозии);

антивибраторы амортизирующие, рессорные подвески (от межкристаллитной коррозии).

Электрический дренаж, катодные и протекторные установки относятся к активным электрическим методам защиты, остальные - к пассивным.

Электрический дренаж - это отвод блуждающих токов с защищаемого кабеля посредством проводника. Дренаж подключается к кабелю в середине анодной зоны, т.е. там, где кабель имеет наибольший положительный потенциал по отношению к земле. Блуждающие токи по дренажному кабелю отводятся из оболочки защищаемого кабеля к рельсам или минусовой шине, питающей подстанции. В результате анодная зона на кабеле превращается в катодную.



Рис. Электрический дренаж: а) принцип действия, б) потенциал на кабеле.

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

Рис. Катодная установка: а) принцип действия, б) потенциал на кабеле.

Протекторная защита, по существу, аналогична катодной защите, только в данном случае для создания отрицательного потенциала на оболочке кабеля используется не простой источник тока, а ток, появляющийся за счет разности электрохимических потенциалов при соединении различных металлов. Этот ток направлен от более высокого потенциала к более низкому. В результате его действия разрушению подвергается металл с более низким потенциалом.

Принцип протекторной защиты состоит в том, что катодная зона на оболочке кабеля создается в результате ее соединения изолированным проводником с заземленным протекторным электродом, имеющем более низкий электрохимический потенциал, чем потенциал заземляемой оболочки. Такой электрод является анодом, и ток с него будет стекать в землю. Оболочка кабеля при этом становится катодом и, следовательно, защищена от коррозии.

Рис. Устройство электродной защиты: 1 - соединительный проводник, 2 - гидроизоляция, 3 - свинец, 4 - заполнитель, 5 - электрод, 6 - контактный стержень, 7 - кабель связи.



Задание 6

1. Расшифровать марку оптического кабеля NNNPB-H-n1-n2-n3\n4-n5\n6-A.

2. Изобразить конструкцию оптического кабеля. Описать конструкцию, элементы и назначение кабеля.

3. Рассчитать параметры кабеля: апертурный угол, количество мод, затухание кабеля, уширение импульса, граничную частоту.

Исходные данные
Тип кабеля	Диаметр оболочки мкм	Диаметр волокна мкм	Коэф. прело мления П1	Коэф. прело мления П2	Относ. коэф. прило мления	Тангенс угла потерь диэлек	Длина волны мкм	Длина ед км	Длина линии
ОЗКГ	125 ± 3 мкм	50 ± 3	1,510	1,490	0,01	10в	1,3	2	20

1. NNNPB - Н - n1 - n2 - n3/n4 - n5/n6 - А,

n1 - диаметр сердцевины оптического волокна, обычно равный 10 и 50 мкм для одно- и многомодовых оптических волокон соответственно (показатель в марке кабеля может быть опущен);

n2 - номер разработки конструкции данного типа;

n3 - максимальное затухание оптического волокна дБ/км;

n4 - максимальная дисперсия оптического волокна, пс/(нм*км) (показатель в марке кабеля может быть опущен);

n5 - число оптических волокон;

n6 - число медных жил для дистанционного питания (показатель в марке кабеля может быть опущен);

NNN -назначение кабеля и рабочая длина волны оптического волокна;

Р - тип металлической оболочки (при отсутствии опускается);

В - тип бронепокровов (может быть опущено);

Н - наличие оболочки, не распространяющей горение (в противном случае опускается);

А - в оптических волокнах избирательность коэффициента широкополосности (например, от 500 до 800 МГц-км).

2. Конструкции ОК в основном определяются назначением и областью их применения. В связи с этим имеется много конструктивных вариантов. В настоящее время в различных странах разрабатывается и изготавливается большое число типов кабелей.

Рис. Типовые конструкции оптических кабелей.

а) повивная концентрическая скрутка; б) скрутка вокруг профилированного сердечника; в) плоская конструкция; 1 - волокно; 2 - силовой элемент; 3 - демпфирующая оболочка; 4 - защитная оболочка; 5 - профилированный сердечник; 6 - ленты с волокнами.

Однако все многообразие существующих типов кабелей можно подразделять на три группы:

1. кабели повивной концентрической скрутки

2. кабели с фигурным сердечником

3. плоские кабели ленточного типа.

Кабели первой группы имеют традиционную повивную концентрическую скрутку сердечника по аналогии с электрическими кабелями. Каждый последующий повив сердечника по сравнению с предыдущим имеет на шесть волокон больше. Известны такие кабели преимущественно с числом волокон 7, 12, 19. Чаще всего волокна располагаются в отдельных пластмассовых трубках, образуя модули.

Кабели второй группы имеют в центре фигурный пластмассовый сердечник с пазами, в которых размещаются ОВ. Пазы и соответственно волокна располагаются по геликоиде, и поэтому они не испытывают продольного воздействия на разрыв. Такие кабели могут содержать 4, 6, 8 и 10 волокон. Если необходимо иметь кабель большой емкости, то применяется несколько первичных модулей.

Кабель ленточного типа состоит из стопки плоских пластмассовых лент, в которые вмонтировано определенное число ОВ. Чаще всего в ленте располагается 12 волокон, а число лент составляет 6, 8 и 12. При 12 лентах такой кабель может содержать 144 волокна.

В оптических кабелях кроме ОВ, как правило, имеются следующие элементы:

- силовые (упрочняющие) стержни, воспринимающие на себя продольную нагрузку, на разрыв;

- заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей;

- армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при механических воздействиях;

- наружные защитные оболочки, предохраняющие кабель от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.

В России изготавливаются различные типы и конструкций ОК. Для организации многоканальной связи применяются в основном четырех- и восьмиволоконные кабели.

Найдем апертурный угол из формулы числовой апертуры NA:



где - коэффициент преломления сердцевины оптического волокна, - коэффициент преломления оболочки оптического волокна.

;

Найдем количество мод по формуле:

где - нормированная частота

где , мкм - радиус сердцевины волокна (мкм - диаметр сердцевины волокна), мкм - длина волны, - числовая апертура.

Найдем граничную частоту по формуле:

где 3,832 - значение корня функции Бесселя, , м/с - скорость света, мкм - диаметр сердцевины волокна.

Гц.

Найдем затухание кабеля по формуле:

где - собственные потери в световодах, дБ/км - дополнительные потери (потери на микроизгибы и потери в защитных оболочках).

где - затухание в результате поглощения, - затухание вследствие рассеяния.

где , - коэффициент преломления сердцевины оптического волокна, - тангенс диэлектрических потерь материала сердцевины оптического волокна, мкм - длина волны.

дБ/км

где мкм⁴ - коэффициент рассеяния для кварца, мкм - длина волны.

дБ/км

дБ/км

дБ/км.

Найдем уширение импульса по формуле:

где - коэффициент преломления сердцевины оптического волокна, - относительный коэффициент приломления, км - длина линии, м/с - скорость света.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.И. Гроднев, С.М. Верник «Линии связи», М., «Радио и связь», 1988

2. Верник, Гитин, Иванов «Оптические кабели связи».

3. Гордеев «Линейные сооружения связи».

4. Левиков «Воздушные линии связи и радиолокационных сетей».

Размещено на Allbest.ru