Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Ярославль–Рыбинск, Ярославль–Любим (Северная ж/д)

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

ЯРОСЛАВЛЬ - РЫБИНСК, ЯРОСЛАВЛЬ - ЛЮБИМ

(СЕВЕРНАЯ Ж/Д)

Реферат

Курсовой проект содержит 37 страниц, 6 иллюстраций, 12 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 Северная железная дорога

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 влияний контактной сети переменного тока

6.2 Расчет влияния ЛЭП с заземленной нейтралью

6.3 Расчет взаимного влияния жил кабелей

6.3.1 Определение собственных параметров кабеля

6.3.2 Волновые параметры кабеля

6.3.3 Расчет переходных затуханий

7. Защита кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

7.1 Защита кабеля от опасных влияний

7.1.1 Редукционные трансформаторы

7.1.2 Отсасывающие трансформаторы

7.2 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

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.

кабель контактный линия связь

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Общая информация

Проектируемые участки линии связи между станциями Ярославль - Рыбинск и Ярославль - Любим имеют общую протяженность соответственно 84 км и 117 км и содержит в себе 13 и 15 станций. Дорога проходит по территории Ярославской области.

1.2 Северная железная дорога

Северная железная дорога объединяет сеть дорог на севере и северо-востоке Европейской части России. Эксплуатационная длина (1974) 5599 км. Управление дороги в г. Ярославле. В современных границах образована в 1959. Сформировалась в результате объединения 3 бывших дорог: Ярославской, Северной, Печорской.

Первый участок Северной ж.д.- Александров - Вологда - был построен в 1870 - 872; в 1898 - узкоколейная линия от Вологды до Архангельска (в 1916 в связи с возросшим потоком импортных грузов была переведена на нормальную колею). Магистраль Череповец - Вологда - Буй - Галич - Свеча построена в 1905; в 1899 Котлас (на р. Сев. Двина) был связан с сетью жел. дорог через Киров (Вятку) - Пермь.

В составе Северной ж.д. 8 отделений: Ярославское, Ивановское, Буйское, Вологодское, Няндомское, Сольвычегодское, Сосногорское и Воркутинское. Граничит с Октябрьской ж.д. по станциям Маленга, Кошта и Сонково; с Московской ж.д.- по станциям Александров и Бельково; с Горьковской ж.д.- по станциям Новки, Свеча и Сусоловка. Главные магистрали: меридианная - Александров (к северу от Москвы) - Ярославль - Данилов - Вологда - Архангельск (1025 км); широтная - Кошта - Череповец - Вологда - Буй - Галич - Свеча (632 км) - является частью магистрали, связывающей Ленинград и Москву со Средним Уралом (Пермь, Свердловск); северо-восточная магистраль (1561 км) - от ст. Коноша на Котлас - Ухту и Воркуту (с веткой от ст. Чум на Лабытнанги, на р. Оби, 195 км). Важное значение имеет линия Обозерская - Маленга, в частности для перевозки железной руды с Кольского п-ова на Череповецкий комбинат. Она даёт кратчайший выход с северных участков Октябрьской ж.д. на Северную ж.д., которая обслуживает Архангельскую, Вологодскую, Ярославскую, Костромскую, Ивановскую области и Республику Коми, частично Владимирскую, Кировскую, Тюменскую и Калининскую области. Дорога взаимодействует с водным транспортом: по Белому морю, Северному морскому пути и реке Северной Двине (ст. Архангельск, Котлас), по реке Волге (ст. Ярославль, Рыбинск, Кинешма), по реке Вычегде (ст. Айкино), по реке Печоре (ст. Печора), по реке Оби (ст. Лабытнанги), по реке Сухоне (ст. Вологда), по реке Шексне (ст. Череповец).

Грузооборот (1973) около 133 млрд. т-км, или 4,5% общесетевого. В отправлении первое место принадлежит лесным грузам (около 1/4), каменному углю (около 1/5), а также нефтяным грузам и минеральным, строит, материалам. Средняя грузонапряжённость около 25 млн. т -км/км. В связи с тем, что уголь перевозится по Северной ж.д. на большие расстояния (от Воркуты до Череповца 1899 км) его удельный вес достигает почти 1/3 всего грузооборота дороги. Пассажирооборот (около 8,9 млрд. пасс, км в 1973) составляет около 3% сетевого.

Намного возросла длина Северной ж. д. в результате постройки Печорской ж.д., линии Обозерская - Маленга, Сыктывкар - Микунь, соединившей столицу Республики Коми с сетью железных дорог, и ряда веток на Онегу, Северодвинск; линий Кострома - Галич, Ядри-ха - Красавино, Архангельск - Пален-га - Карпогоры (1975), Первушино - Заволжск, Микунь - Кослан, Селог - Вож - Вендинга. Все наиболее важные участки превращены в двухпутные, построены крупные сортировочные станции, оборудованные новейшей техникой (Ярославль Главный, Вологда, Сольвычегодск и др.).

1.3 Карта проектируемого участка железной дороги

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

Рисунок 1.1 - Карта Северной железной дороги

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

2.1 Система передачи

Проектируемая линия связи состоит из 130 каналов магистральной связи и 100 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 дор. передача	2 ВЧ	1	ИКМ-120 дор. приём
	2	резерв		2	резерв
3 НЧ	1	ПС	3 НЧ	1	ВГС
	2	МЖС		2	ЭДС
4 ВЧ	1	резерв	4 ВЧ	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
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 участке Ярославль - Рыбинск

Км	Станция	Усилительные пункты	Регенерационные пункты	Тяговые подстанции
0	Ярославль	ОУП	ОРП	ТП
5	Ярославль-Гл.	-	НРП	-
9	перегон	-	НРП	-
13	Молот	-	НРП	-
16	перегон	-	НРП	-
19	Тенино	-	НРП	-
22,5	перегон	-	НРП	-
26,5	перегон	-	НРП	-
30	Чебаково	НУП	НРП	-
33	перегон	-	НРП	-
36	раз. 312 км	-	НРП	-
39	перегон	-	НРП	-
42	Ваулово	-	НРП	-
45	перегон	-	НРП	-
48	раз. 325 км	-	НРП	-
52	перегон	-	НРП	-
56	Лом	НУП	НРП	ТП
59,5	перегон	-	НРП	-
63	раз. 340 км	-	НРП	-
67	перегон	-	НРП	-
71	Торопово	-	НРП	-
74	перегон	-	НРП	-
77	перегон	-	НРП	-
80	перегон	-	НРП	-
84	Рыбинск-Пасс.	ОУП	ОРП	ТП

Таблица 3.2 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на участке Ярославль - Любим

Км	Станция	Усилительные пункты	Регенерационные пункты	Тяговые подстанции
0	Ярославль	ОУП	ОРП	ТП
5	Ярославль-Гл.	-	НРП	-
8,5	перегон	-	НРП	-
12	Приволжье	-	НРП	-
16	Филино	-	НРП	-
19	перегон	-	НРП	-
22,5	перегон	-	НРП	-
26	о.п. Коченятино	НУП	НРП	-
29,5	перегон	-	НРП	-
32,5	перегон	-	НРП	-
36	Уткино	-	НРП	-
39	перегон	-	НРП	-
42	Пучковский	-	НРП	ТП
45,5	перегон	-	НРП	-
49	о.п. Догадцево	НУП (ИЛ-3)	НРП	-
52,5	перегон	-	НРП	-
55,5	перегон	-	НРП	-
59	Путятино	-	НРП	-
62,5	перегон	-	НРП	-
66	перегон	-	НРП	-
69	Пантелеево	-	НРП	-
73	перегон	-	НРП	-
76,5	перегон	-	НРП	-
80	Данилов	ОУП	ОРП	ТП
83,5	перегон	-	НРП	-
87	перегон	-	НРП	-
90	раз. Лунка	-	НРП	-
93,5	перегон	-	НРП	-
97	Соть	-	НРП	-
100,5	перегон	-	НРП	-
104	перегон	-	НРП	-
107	раз. Жарок-Яросл.	НРП	НРП	-
110	перегон	-	НРП	-
113,5	перегон	-	НРП	ТП
117	Любим	-	НРП	-

4. Организация связи и цепей СЦБ по кабельной магистрали

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

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

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

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

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

Ниже приведена таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации для участка железной дороги Данилов - раз. Жарок-Яросл..

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
80	ПЗ, ОУП, ОРП, ЭЦ, ТП	все	-	27	2МКПАБ 741,2+520,7+10,7	0	5	10
81,5	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	13	4	17
83,5	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
84	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
86,5	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
87	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
88,5	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
90	ОП	МЖС, ПГС	ПС	7	1ТЗБ 441,2	5	4	9
90	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
91,5	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	13	4	17
93,5	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
93,5	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
94,5	П	ПГС	ЛПС	5	1ТЗБ 441,2	25	5	30
95,5	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
97	ПЗ	-	ПС, ЛПС, ЭДС, СЭМ, СЦБ-ДК, ВГС	6	1ТЗБ 441,2	7	4	11
97	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
98,5	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	13	4	17
100,5	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
101	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
102	ПСКЦ	ТУ, ТС	ЭДС	5	1ТЗБ 441,2	50	5	55
103,5	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
104	НРП	ВЧ	-	10	2 МКПАБ 741,2+520,7+10,7	-	-	-
105,5	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	1ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	7	4	11
107	ПЗ, НУП, НРП, ЭЦ	все	-	27	2МКПАБ 741,2+520,7+10,7	0	5	10
	253

5. Выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали

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

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

6. Расчет опасных и мешающих влияний на кабель

6.1 Расчет влияний контактной сети переменного тока

Расчет мешающих влияний на кабельные цепи связи производится при нормальном режиме работы тяговой сети переменного тока.

Наиболее простым методом расчета мешающего напряжения является приближенный метод по одной (определяющей) гармонической составляющей переменного тягового тока, которая наводит в телефонных цепях тональной частоты наибольшее напряжение шума.

При наличии в цепи избирательной связи промежуточных усилителей напряжение шума в этой цепи рассчитывается отдельно для каждого усилительного участка, а результирующее напряжение шума U_шр в начале цепи определяется их квадратичным суммированием. Полагая, что усилительные участки цепей тональной частоты имеют примерно одинаковую длину, величину U_шp можно определить в мВ по следующей формуле:

, (6.1)

где - напряжение шума, наводимое в цепи избирательной связи на одном усилительном участке, мВ; - число усилительных участков цепи избирательной связи.

Напряжение шума, наводимое в двухпроводной телефонной цепи на отдельном усилительном участке, если длина усилительного участка не превышает длины плеча питания тяговой сети (расстояния между соседними тяговыми подстанциями); определяется в мВ следующим соотношением:

, (6.2)

где - круговая частота определяющей k-ой гармоники тягового тока, рад/с; М_к - взаимная индуктивность между контактным проводом и жилой кабеля на частоте k-ой гармоники, Г/км, определяемая по формуле:

, (6.3)

где а - ширина сближения линии связи с контактной сетью, м; - проводимость грунта, ; - влияющий ток, ; - номер влияющей гармоники, ; - коэффициент акустического воздействия k-ой гармоники,; - коэффициент чувствительности телефонной цепи к помехам, ; - коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля для k-ой гармоники тягового тока, составляющий 0,02; - коэффициент экранирующего действия рельсов, ; ^- расчетная длина сближения кабельной цепи связи тональной частоты с тяговой сетью, км (соответствует расстоянию от начала цепи до ближайшего промежуточного усилителя тональной частоты).

Таблица 6.1 - Результаты расчётов мешающих напряжений

а, м	10	15	20	25	30	35	40	45	50
М мкГн/км	625.48	585.02	556.35	534.13	516	500.68	487.42	475.74	465.3
Ярославль - Чебаково	, мВ	0.297	0.278	0.264	0.253	0.245	0.238	0.231	0.226	0.221
Чебаково - Лом	, мВ	0.257	0.241	0.229	0.220	0.212	0.206	0.200	0.196	0.191
Лом - Рыбинск-Пасс.	, мВ	0.277	0.259	0.246	0.237	0.229	0.222	0.216	0.211	0.206
Ярославль - Рыбинск-Пасс.	, мВ	0.831	0.777	0.739	0.710	0.686	0.665	0.648	0.632	0.618

При сравнении полученных при расчёте мешающих напряжений с нормой (1 мВ) выбираем ширину сближения 10 м (при а=10 м U_ш=0,831 мВ). Т.к. опасное напряжение не выходит за пределы нормы, то нет необходимости включать в цепи связи защитную аппаратуру.

6.2 Расчет влияния ЛЭП с зазамленной нейтралью

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

, (6.4)

где - коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети. Коэффициент характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие несинусондальности тока тяговой сети, обусловленной характером работы выпрямительных устройств электровозов. При расчетах влияний на провода воздушных линий и на оболочки кабелей следует принимать =1,15; при расчете влияний на кабельные жилы = 1; - эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети, А. Под эквивалентным током подразумевается ток в тяговой сети, одинаковый по всей длине сближения, который индуктирует в проводе (жиле) такое же опасное напряжение, какое возникает при действительном (ступенчатом) распределении токов.

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

, (6.5)

где - результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А; - коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током. Величина его зависит от количества поездов, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания (при вынужденном режиме):

(6.6)

где т - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме; - длина плеча литания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км; - расстояние от места расположения тяговой подстанции до начала участка, подверженного влиянию, км. - длина сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км; - коэффициент экранирующего действия

, (6.7)

где, - коэффициент экранирующего действия рельсов, - коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля, ; - среднее значение коэффициента взаимной индукции, Гн/км.

Расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м): h = 90 м.

Рассчитаем значения по формуле (6.8):

(6.8)

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

,

где км.

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

(6.9)

В нашем примере рассмотрим усилительный участок Ярославль - о.п. Коченятино при отключении ТП на станции Ярославль (рисунок 6.1). Результаты расчётов занесём в таблицу 6.1.

Рисунок 6.1 - Взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций при отключении ТП на станции Ярославль

Таблица 6.1 - Результаты расчётов мешающих напряжений

При сравнении полученных при расчёте мешающих напряжений с нормой (36 В) делаем вывод, что мешающее напряжение не выходит за пределы нормы, следовательно нет необходимости включать в цепи связи защитную аппаратуру.

6.3 Расчет взаимного влияния

6.3.1 Определение собственных параметров кабеля

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

R -удельное сопротивление на единицу длинны [ Ом/км ]; L -удельная индуктивность [ Гн/км]; G - проводимость изоляции [ См/км]; С - удельная ёмкость [ Ф/км ];

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

Определим значения первичных параметров для кабеля 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 (6.10)

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. (6.11)

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, Гн/км (6.12)

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 (6.13)

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 (6.14)

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 (6.12) - (6.14) 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

6.3.2 Волновые параметры кабеля

Основной характеристикой любого кабеля являются его волновое сопротивление Z_В 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:

(6.15)

где L - длина линии; U_H и U_K - 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:

 (6.16)

(6.17)

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)

6.3.3 Расчет переходных затуханий

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

Согласно заданию на курсовое проектирование: k₁₂ = 30 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:

(6.18)

(6.19)

(6.20)

(6.21)

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	3.764	16.489	-0.126	5.12
100	6.919	29.646	0.317	7.032
150	10.176	43.39	0.639	9.591
200	13.425	57.008	1.036	11.818
250	16.592	69.999	1.657	12.971
300	19.776	83.053	2.287	14.108
350	22.892	96.22	2.582	16.612
400	26.163	109.278	3.518	16.527
450	29.319	122.181	4.174	17.516
500	32.505	135.212	4.83	18.538

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

, (6.22)

, (6.23)

, (6.24)

где А₀^СД - переходное затухание в начале строительной длины; А_L^СД - переходное затухание в конце строительной длины; А_З^СД - 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.

(6.25)

(6.26)

(6.27)

где n - количество строительных длин на усилительном участке.

Произведём расчёт переходных затуханий на усилительном участке Данилов - раз. Жарок-Яросл., который содержит 32 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	61.456	72.388	71.833	64.921	74.549	56.781
100	56.351	69.845	69.07	61.263	78.809	54.019
150	53.04	67.424	66.364	59.314	85.236	51.312
200	50.667	65.847	64.537	57.861	91.408	49.485
250	48.881	65.134	63.691	56.494	94.813	48.639
300	47.394	64.492	62.919	55.383	98.212	47.867
350	46.116	63.177	61.508	54.361	99.864	46.457
400	45.008	63.313	61.465	53.695	105.549	46.413
450	44.037	62.874	60.912	52.985	108.64	45.861
500	43.156	62.452	60.374	52.354	111.824	45.323

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; А_З=73,8 дБ; А_L=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 U_сраб=1500100 В; срабатывает относительно корпуса или заземлителя. Все потенциалы обнуляются при срабатывании, все опасные токи стекают в заземлитель.

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

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

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

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

8. Симметрирование кабелей

8.1 Теоретические сведения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

8.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

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

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

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

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

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

8.1.2 Симметрирование высокочастотных цепей

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

Симметрирование выполняется в два этапа:

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

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

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

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

8.2 Расчёт элементов контура противосвязи

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