Главная Коллекция "Otherreferats" Транспорт Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Чита–Хилок, Чита–Борзя (Забайкальская ж/д)

Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Чита–Хилок, Чита–Борзя (Забайкальская ж/д)

Разработка трёхкабельной линии связи. Расчеты мешающих и опасных влияний от контактных сетей железных дорог и линии электропередачи. Методы защиты от них. Определение длины регенерационного участка для волоконно-оптической системы передачи информации.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 06.02.2013
Размер файла 5,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Проект каБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ЧИТА - ХИЛОК, ЧИТА - БОРЗЯ (ЗАБАЙКАЛЬСКАЯ Ж/Д)

Реферат

Курсовой проект содержит 38 страниц, 7 иллюстраций, 11 таблиц, 5 использованных источников, альбом чертежей.

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.

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 Общая информация

1.2 Читинская область

1.2.1 Географическое положение

1.2.2 Климат

1.3 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 влияния ЛЭП с заземленной нейтралью

6.2 Расчет взаимного влияния жил кабелей

6.2.1 Определение собственных параметров кабеля

6.2.2 Волновые параметры кабеля

6.2.3 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

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 Общая информация

Проектируемые участки линии связи между станциями Чита - Хилок и Чита - Борзя имеют общую протяженность соответственно 264 км и 343 км и содержит в себе 17 и 26 станций. Дорога проходит по территории Читинской области.

1.2 Читинская область

1.2.1 Географическое положение

Читинская область и Агинский Бурятский автономный округ, расположенный внутри ее территории, в современных границах образованы 26 сентября 1937 года.

Они занимают юго-восток Восточной Сибири, который чаще именуют Забайкальем. Последнее простирается от озера Байкал на западе до границы с Китаем и Амурской областью на востоке, от Северо-Байкальского, Патомского и Олекмо-Чарского нагорий на севере до государственной границы России с Монголией и Китаем на юге. Западную часть Забайкалья занимает Республика Бурятия, а восточную - Читинская область и Агинский Бурятский автономный округ. Естественными рубежами между ними являются западная окраина Хэнтэй-Даурского нагорья - хребты Цаган-Хуртэй, Яблоновый - долина верхнего и среднего течения Витима.

В географическом положении имеется ряд особенностей:

- по ее территории проходит часть Мирового водораздела между Северным Ледовитым и Тихим океанами;

- крайний юг региона относится к одной из бессточных областей материка (Торейский бессточный бассейн);

- юго-запад с речными системами Хилка и Чикоя - часть Байкальского бассейна, а озера Байкал относится к Участку Мирового Наследия;

- север - Становое нагорье - входит в Байкальскую рифтовую зону, где очень активны неотектонические движения, сопровождаемые землетрясениями разной силы вплоть до катастрофических;

- на данную территорию проникают воздушные массы атлантического, тихоокеанского и арктического происхождения разной степени трансформации и влияния на климат.

Площадь Читинской области и Агинского Бурятского автономного округа составляет 431,5 тыс. км2 (из них 19,5 тыс. км2 приходится на Агинский Бурятский автономный округ), что чуть меньше площади таких государств (в отдельности), как Швеция, Марокко, Узбекистан, но больше чем Япония, Италия или ФРГ.

Область занимает внутриконтинентальное положение с неодинаковым удалением от океанов, неравнозначно влияющих на его климат. Ближайшими к Восточному Забайкалью являются Охотское и Желтое моря Тихого океана, расположенные на расстоянии соответственно 850 и 1000 км от его восточных и юго-восточных рубежей. Из морей Ледовитого океана ближе всего море Лаптевых, находящееся в 1700 км от крайних северных рубежей региона; наиболее удалены (около 5000 км), но, тем не менее, влияющие на климат Восточного Забайкалья, моря Атлантического океана: Балтийское, Азовское, Черное.

1.2.2 Климат

Климат Забайкалья очень своеобразен. Несмотря на принадлежность большей части территории к зоне умеренных широт, вследствие расположения ее в глубине Азиатского материка, удаленности от океанов и морей, значительной приподнятости над уровнем моря, климат здесь суровый континентальный и резко континентальный.

Континентальность климата Забайкалья выражена гораздо резче, чем на тех же широтах Западной Сибири и Дальнего Востока, не говоря о Воронежской области, на широте которой находится средняя часть Читинской области. По суровости и сухости зимы территория области близка к Якутии. Но сочетание суровости климата Забайкалья с бездонным голубым небом, неповторимыми ландшафтами заснеженных гольцов, горной тайги, широких полос лесостепей, межгорных впадин и всхолмленных высоких степных равнин, обилие чистых горных рек и ручьев, прорезывающих горную тайгу и образующих бассейн Верхнего Амура, системы крупных озер - все это создает необыкновенно привлекательную природную среду, завораживающую человека, впервые попадающего в этот край.

Своеобразие климата Забайкалья заключается в контрастности определяющих его факторов, к которым относятся большая продолжительность солнечного сияния и большое поступление солнечной энергии в сочетании с более низкой температурой воздуха, резкие различия в климате между долинами и котловинами, с одной стороны, и горными хребтами -- с другой; господство в течение года сибирского антициклона и резкая смена синоптической ситуации, обусловленной атмосферной циркуляцией по сезонам, когда он заменяется азиатской депрессией; существование зимних климатических ярусов и преобладание в годовом выводе умеренного континентального воздуха, с которым связана максимальная зимняя континентальность. Все это определяет наибольшую суровость зимних погод и большие суточные и годовые перепады температуры воздуха.

Для всей территории области климат характеризуется продолжительной, морозной, малооблачной, безветренной в отрицательных формах рельефа зимой и теплым на юге, умеренно теплым или даже прохладным на севере и в горных районах летом. Климат и его особенности определяются географической широтой, солнечной радиацией (энергией), характером подстилающей земной поверхности и атмосферной циркуляцией.

Большая приподнятость Восточного Забайкалья и интенсивное радиационное выхолаживание в холодный период определяют в сравнении с территориями аналогичных широт более низкую годовую температуру воздуха. Вся область характеризуется отрицательными ее значениями. Самая низкая средняя годовая температура наблюдается на севере и составляет - -11,30 °С (прииск им. XI лет Октября), максимальная - на юге (Курулга и Ново-Дурулгуй - -0,5 °С). В центральных районах она достигает нескольких градусов (Чита - -2,7 °С).

Большое влияние на климат оказывает рельеф, что выражается через положительные (горные хребты) и отрицательные (долины, котловины) формы и их расположение. Хребты, являясь орографическими барьерами, вызывают по отношению к долинам и котловинам выпадение большего количества осадков при восходящем скольжении воздуха на наветренных склонах и создают дождевую тень на подветренных.

Несмотря на суровость климата и связанную с нею рискованность земледелия, агроклиматические ресурсы Читинской обл. позволяют развитие сельскохозяйственного производства, а сухой климат в сочетании с горно-таежным ландшафтом и минеральными водами обеспечивает широкие возможности для функционирования курортов и санаторных лечебниц.

1.3 Карта проектируемого участка железной дороги

На рисунке 1.1 изображена карта Забайкальской железной дороги, содержащая проектируемый участок.

Рисунок 1.1 - Карта участка Забайкальской железной дороги (Чита - Хилок)

Рисунок 1.2 - Карта участка Забайкальской железной дороги (Чита-II - Борзя)

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещения цепей по четвёркам

2.1 Система передачи

Проектируемая линия связи состоит из 305 каналов магистральной связи и 205 каналов дорожной связи (в соответствии с заданием). Для ее организации используется аппаратура уплотнения ИКМ-120. Аппаратура типа ИКМ-120 является стодвадцатиканальной аппаратурой высокочастотного уплотнения. Предназначена для организации 120 двухсторонних телефонных каналов тональной частоты по двум однотипным симметричным кабелям. В системе связи ИКМ-120 группа каналов прямого и обратного направлений имеет одинаковую скорость передачи цифровой информации (8,448 Мбит/c).

Система ИКМ-120 Т является четырехпроводнной, 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 системы ИКМ-120 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-120 - 120).

Тогда для магистральной и дорожной связи:

, принимается ;

, принимается .

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

Для магистральной и дорожной связи будет использоваться кабель типа МКПАБ (магистральный кабель, полиэтиленовая изоляцией жил, алюминиевая оболочка, броня из плоских лент). Количество четверок выбирается равным 7. Выбираем двухкабельную систему. Каналы ОТС также разместим в этих кабелях. Распределение пар связи по кабелям и четверкам отражено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Распределение магистральной, дорожной связи и ОТС

1 кабель

(МКПАБ 7х4х1,05+520,7+1х0,7)

2 кабель

(МКПАБ 7х4х1,05+520,7+1х0,7)

№ четвёрки

№ пары

Система

№ четвёрки

№ пары

Система

1 ВЧ

1

ИКМ-120

магистр. передача

1 ВЧ

1

ИКМ-120

магистр. приём

2

ИКМ-120

магистр. передача

2

ИКМ-120

магистр. приём

2 ВЧ

1

ИКМ-120

магистр. передача

2 ВЧ

1

ИКМ-120

магистр. приём

2

резерв

2

резерв

3 НЧ

1

ПС

3 НЧ

1

ВГС

2

МЖС

2

ЭДС

4 ВЧ

1

ИКМ-120

дор. передача

4 ВЧ

1

ИКМ-120

дор. приём

2

ИКМ-120

дор. передача

2

ИКМ-120

дор. приём

5 НЧ

1

ПГС (1)

5 НЧ

1

СЭМ (ССМ)

2

ПГС (2)

2

ТУ

6 НЧ

1

ПРС (1)

6 НЧ

1

ТС

2

ПРС (2)

2

СЦБ - ДК

7 НЧ

1

ПДС

7 НЧ

1

«Экспресс»

2

ЛПС

2

Пр-зд

Сигнальные пары

1

СЦБ

Сигнальные пары

1

резерв

2

СЦБ

2

резерв

3

СЦБ

3

резерв

4

СЦБ

4

резерв

5

СЦБ

5

резерв

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 таблицах 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на трассе линии связи (Чита - Хилок)

Километр

Станция

Усилительные пункты

Регенерационные пункты

Тяговые подстанции

0

Чита

ОУП

ОРП

ТП

3

Чита-1

-

НРП

-

7

-

-

НРП

-

11

-

-

НРП

-

14,5

-

-

НРП

-

18

-

-

НРП

-

21,5

-

-

НРП

-

25

Черновская

НУП

НРП

-

28,5

-

-

НРП

-

32

-

-

НРП

-

36

-

-

НРП

-

40

Ингода

-

НРП

ТП

43,5

-

-

НРП

-

47

-

-

НРП

-

51

-

-

НРП

-

55

-

-

НРП

-

59

Лесной

НУП

НРП

-

63

-

-

НРП

-

67

-

-

НРП

-

71

-

-

НРП

-

75

-

-

НРП

-

79

Яблоновая

НУП, ИЛ-6

НРП

ТП

82

-

-

НРП

-

85

-

-

НРП

-

88,5

-

-

НРП

-

92

Тургутуй

-

НРП

-

95,5

-

-

НРП

-

98,5

-

-

НРП

-

102

Сохондо

НУП, ИЛ-3

НРП

-

105

-

-

НРП

-

108

-

-

НРП

-

111

-

-

НРП

-

114

-

-

НРП

-

117

-

-

НРП

-

120

-

-

НРП

-

123

Гонгота

НУП, ИЛ-6

НРП

ТП

126

-

-

НРП

-

129

-

-

НРП

-

132

-

-

НРП

-

135

-

-

НРП

-

138

-

-

НРП

-

141

-

-

НРП

-

144

Могзон

ОУП, ИЛ-6

ОРП

-

147

-

-

НРП

-

150

-

-

НРП

-

153,5

-

-

НРП

-

157

Улетка

-

НРП

ТП

161

-

-

НРП

-

165

Загарино

НУП, ИЛ-6

НРП

-

169

-

-

НРП

-

173

-

-

НРП

-

177

-

-

НРП

-

181

-

-

НРП

-

185

Тайдут

ОУП, ИЛ-6

ОРП

ТП

189

-

-

НРП

-

193

-

-

НРП

-

197

-

-

НРП

-

201

-

-

НРП

-

205

Харагун

НУП, ИЛ-6

НРП

-

208,5

-

-

НРП

-

212

-

-

НРП

-

215,5

-

-

НРП

-

219

-

-

НРП

-

223

-

-

НРП

-

227

Хушенга

НУП, ИЛ-3

НРП

ТП

231

-

-

НРП

-

235

-

-

НРП

-

239

-

-

НРП

-

243

-

-

НРП

-

247

Гыршелун

НУП, ИЛ-6

НРП

-

250

-

-

НРП

-

253

-

-

НРП

-

256,5

-

-

НРП

-

260

-

-

НРП

-

264

Хилок

ОУП, ИЛ-6, ИЛ-3

ОРП

ТП

Таблица 3.2 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на участке Чита - Борзя

Километр

Станция

Усилительные пункты

Регенерационные пункты

Тяговые подстанции

0

Чита

ОУП

ОРП

ТП

4

перегон

-

НРП

-

8

перегон

-

НРП

-

12

перегон

-

НРП

-

16

Атамановка

-

НРП

-

19

перегон

-

НРП

-

22,5

перегон

-

НРП

-

26

перегон

-

НРП

-

30

перегон

НУП

НРП

-

33

Кручина

-

НРП

-

36

перегон

-

НРП

-

39

перегон

-

НРП

-

42

Новая

-

НРП

ТП

45,5

перегон

-

НРП

-

49

перегон

-

НРП

-

52,5

перегон

-

НРП

-

56

Маккаево

НУП

НРП

-

59

перегон

-

НРП

-

62,5

перегон

-

НРП

-

66

Дарасун

-

НРП

-

69

перегон

-

НРП

-

73

перегон

-

НРП

-

76

Туринская

НУП (ИЛ-6)

НРП

ТП

80

перегон

-

НРП

-

83,5

перегон

-

НРП

-

87

перегон

-

НРП

-

90

перегон

-

НРП

-

93

перегон

-

НРП

-

96

Карымская

ОУП (ИЛ-6)

ОРП

-

100

перегон

-

НРП

-

104

перегон

-

НРП

-

107

перегон

-

НРП

-

110

перегон

-

НРП

-

113,5

перегон

-

НРП

-

117

Адриановка

НУП (ИЛ-6)

НРП

ТП

121

перегон

-

НРП

-

125

перегон

-

НРП

-

129

перегон

-

НРП

-

132

Седловой

-

НРП

-

136

перегон

-

НРП

-

139,5

перегон

-

НРП

-

143

перегон

-

НРП

-

146

перегон

-

НРП

-

149

Бурятская

НУП

НРП

ТП

153

перегон

-

НРП

-

157

перегон

-

НРП

-

161

перегон

-

НРП

-

165

перегон

-

НРП

-

169

перегон

-

НРП

-

173

Моготуй

НУП (ИЛ-3)

НРП

-

177

Перегон

-

НРП

-

181

Остречная

-

НРП

-

185

перегон

-

НРП

-

189

перегон

-

НРП

-

192,5

перегон

-

НРП

-

196

Ага

НУП (ИЛ-3)

НРП

ТП

200

перегон

-

НРП

-

204

перегон

-

НРП

-

208

Раз. №71

-

НРП

-

212

перегон

-

НРП

-

216

перегон

-

НРП

-

220

перегон

-

НРП

-

223

перегон

-

НРП

-

226

Степь

НУП

НРП

-

230

перегон

-

НРП

-

234

перегон

-

НРП

-

238

перегон

-

НРП

-

241

перегон

-

НРП

-

244

Оловянная

-

НРП

ТП

248

перегон

-

НРП

-

252

перегон

-

НРП

-

256

Ясногорск

НУП

НРП

-

259

перегон

-

НРП

-

262

перегон

-

НРП

-

265

Ясная

-

НРП

-

269

перегон

-

НРП

-

273

перегон

-

НРП

-

277

перегон

-

НРП

-

281

Бырка

НУП

НРП

ТП

284,5

перегон

-

НРП

-

288

Мирная

-

НРП

-

291

перегон

-

НРП

-

294

перегон

-

НРП

-

297

Безречная

НУП (ИЛ-6, ИЛ-3)

НРП

-

300,5

перегон

-

НРП

-

304

перегон

-

НРП

-

307,5

перегон

-

НРП

-

311

Хадабулак

-

НРП

ТП

315

перегон

-

НРП

-

319

Шахтерская

НУП (ИЛ-3)

НРП

-

322,5

перегон

-

НРП

-

326

Шерловая

-

НРП

-

329,5

перегон

-

НРП

-

333

перегон

-

НРП

-

336

перегон

-

НРП

-

339,5

перегон

-

НРП

-

343

Борзя

ОУП

ОРП

ТП

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 Борзя - Шахтерское.

Таблица 4.1 - Таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Ординаты объектов связи, км

Тип ответвления

Цепи ответвления, вводимые

Число требуемых пар кабелей

Емкость и марка выбранного кабеля

Расстояние по трассе до объекта, м

Доп. расход кабеля, м

Общая длина кабеля, м

шлейфом

параллельно

319

ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ

все

-

31

2МКПАБ 741,2+520,7+10,7

30

5

70

320,5

РШ

ПГС, СЦБ

ПДС

17

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

43

4

47

322,5

НРП

ВЧ

-

10

2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7

-

-

-

322,5

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ

-

18

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

323,5

П

ПГС

ЛПС

5

1ТЗБ 441,2

55

5

60

324,5

РШ

ПГС, СЦБ

ПДС

17

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

326

ОП

МЖС, ПГС

ПС

7

1ТЗБ 441,2

30

5

70

326

НРП

ВЧ

-

10

2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7

-

-

-

327,5

ПСКЦ

ТС, ТУ

ЭДС, ПС

6

1ТЗБ 741,2

50

3

53

328,3

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ, ПР-ЗД

ПДС, ЛПС

20

2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

82

328,31

ПБ

СЦБ

-

10

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

10

1

11

327,5

РШ

ПГС, СЦБ

ПДС

17

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

43

4

47

329,5

РШ

ПГС, СЦБ

ПДС

17

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

329,5

НРП

ВЧ

-

10

2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7

-

-

-

331,5

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ

-

18

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

333

НРП

ВЧ

-

10

2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7

-

-

-

333,5

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ

-

18

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

334,5

П

ПГС

ЛПС

5

1ТЗБ 441,2

10

5

15

335,5

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ

-

18

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

336

НРП

ВЧ

-

10

2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7

-

-

-

337,5

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ

-

18

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

339,5

НРП

ВЧ

-

10

2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7

-

-

-

339,5

РШ

МЖС, ПГС, СЦБ

-

18

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

37

4

41

341,5

РШ

ПГС, СЦБ

ПДС

17

1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7

43

4

47

343

ПЗ, ОУП, ОРП, ЭЦ, ТП

все

-

31

2МКПАБ 741,2+520,7+10,7

30

5

70

900

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 влияния ЛЭП с зазамленной нейтралью

ЛЭП с заземленной нейтралью оказывает опасные и мешающие влияния на линию связи.

Разделяют 2 режима работы ЛЭП:

- нормальный режим (под влиянием ЛЭП в кабелях связи индуктируются мешающие ЭДС);

- режим короткого замыкания (ЛЭП оказывает опасные влияния).

По заданию ЛЭП находится в режиме к.з., следовательно необходимо рассчитать опасные напряжения и сравнить их с нормами.

Под влиянием ЛЭП в жилах кабеля наводится продольная ЭДС. ЛЭП переменного тока влияют в основном на частоте 50 Гц. Продольная ЭДС в проводе (жиле) связи зависит от влияющего участка ЛЭП, которая равна расстоянию от начала сближения ЛЭП и ЛС до места короткого замыкания фазового провода ЛЭП на землю (в пределах рассчитываемого усилительного участка).

Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке изображены на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке Борзя - Шахтерское

При расчете используется метод проб, то есть последовательно определяются ЭДС при коротком замыкании фазового провода в разных местах трассы ЛЭП. Для расчета используем следующую формулу:

, (6.1)

где - количество участков косого или параллельного сближения до предполагаемого места короткого замыкания; - угловая частота, рад/с, ; - ток короткого замыкания, определяемый по диаграмме в зависимости от места аварии, А; - коэффициент взаимной индукции -го участка сближения, мкГн/м:

, (6.2)

где а - ширина сближения; - проводимость грунта ; - коэффициент экранирующего действия рельсов (для кабельной линии связи ), , ; - длина -го участка сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км.

Расчет коэффициентов взаимной индукции ведется по формуле (6.3)

Расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м): h = 60 м.

Рассчитаем значения по формуле (6.7):

(6.3)

где а - ширина сближения ЛС и контактной сети, выбираем м;

Т.к. ЛЭП не параллельна ЛС, то этот участок косого сближения с целью упрощения заменяется на эквивалентные параллельные, ширина сближения которых вычисляется по формуле:

(6.4)

Результаты расчета сведены в таблице 6.1. Производим расчет продольной ЭДС, индуктируемой в жиле по (6.1). Результаты так же приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Расчет продольной ЭДС, индуктируемой в жиле

№ участка

,м

, А

, мкГн/м

Е, В

1

100,000

635,898

252,1703

6500

400,6

2015,6

2

635,898

1171,797

863,217

6425

172,3

856,9

3

1171,797

1707,695

1414,592

6350

99,8

490,7

4

1707,695

2243,594

1957,39

6275

63,9

310,5

5

2243,594

2779,492

2497,208

6200

43,8

210,3

6

2779,492

3315,390

3035,638

6125

31,6

150,0

7

3315,390

3851,289

3573,307

6050

23,8

111,4

8

3851,289

4387,187

4110,514

5975

18,5

85,5

9

4387,187

4923,085

4647,418

5900

14,7

67,3

10

4923,085

5458,984

5184,115

5825

12,0

54,1

11

5458,984

5994,882

5720,661

5750

10,0

44,3

12

5994,882

6530,781

6257,097

5675

8,4

36,9

В целях обеспечения безопасности ведения работ на линиях и использования устройств, а также необходимого качества связи установлены нормы опасных и мешающих влияний.

Для междугородных кабельных линий связи без дистанционного питания усилителей допустимая индуктированная ЭДС от влияния ЛЭП с заземленной нейтралью равна Uисп.

Uисп - испытательное напряжение изоляции жил кабеля по отношению к экрану или металлической оболочке кабеля строительной длины (для большинства магистральных железнодорожных кабелей - 1800 В).

В нашем случае одно из полученных значений продольных ЭДС превышает норму, следовательно необходим принимать меры по защите кабелей связи от опасных напряжений. К ним относится установка бариевых разрядников в цепи связи.

6.2 Расчет взаимного влияния

6.2.1 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 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 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 (6.5)

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. (6.6)

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, Гн/км (6.7)

где r - коэффициент магнитной проницаемости. Для алюминия: r=1; - коэффициент укрутки. Для кабеля МКПАБ = 1,016.

Ёмкость кабельной линии определяется по следующеё зависимости:

, Ф/км (6.8)

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 (6.9)

где tgp - 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 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 (6.5) - (6.9) произведем расчет первичных параметров:

Ом/км

мГн/км

нФ/км

мкСм/км

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

а)

б)

в)

г)

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

6.2.2 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:

(6.10)

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:

(6.11)

(6.12)

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

Таблица 6.4 - Волновые параметры кабеля МКПАБ

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)

6.2.3 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 = 64 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:

(6.13)

(6.14)

(6.15)

(6.16)

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(N12)

Im(N12)

Re(F12)

-Im(F12)

50

14.52

35.177

5.303

10.922

100

25.989

63.245

7.657

15.001

150

38

92.565

10.601

20.462

200

49.885

121.617

13.251

25.211

250

61.171

149.331

14.94

27.671

300

72.51

177.18

16.619

30.097

350

84.02

205.269

19.484

35.439

400

95.298

233.127

20.107

35.257

450

106.498

260.652

21.65

37.368

500

117.812

288.453

23.228

39.547

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 значение 800 м (0,8 км). Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по следующим зависимостям:

, (6.17)

, (6.18)

, (6.19)

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.

(6.20)

(6.21)

(6.22)

где n - количество строительных длин на усилительном участке.

Произведём расчёт переходных затуханий на усилительном участке Борзя - Шахтерское, 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

54.412

64.335

64.874

57.744

65.716

49.564

100

49.323

61.493

62.244

54.101

69.257

46.721

150

46.015

58.769

59.797

52.156

74.838

43.998

200

43.645

56.929

58.2

50.705

80.27

42.158

250

41.864

56.069

57.468

49.343

83.274

41.298

300

40.38

55.294

56.82

48.235

86.291

40.523

350

39.101

53.884

55.502

47.213

87.665

39.113

400

37.998

53.853

55.645

46.552

92.842

39.082

450

37.029

53.314

55.216

45.843

95.614

38.542

500

36.149

52.791

54.806

45.213

98.476

38.02

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

Сравним полученные результаты с нормами: А0=60,8 дБ; АЗ=73,8 дБ; АL=73,8+l.

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

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 кВА и более. Известны два способа включения отсасывающих трансформаторов:

1) с обратным проводом;

2) 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.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2025, ООО «Олбест» Все наилучшее для вас