Проект кабельной линии связи АТ и С на участке Тула-Горбачево

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Проект кабельной линии связи АТ и С на участке Тула-Горбачево

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

Проектируемый участок линии связи между станциями Тула-Горбачево имеет общую протяженность 73 км и содержит в себе 6 станций. Дорога проходит по территории Тульской области.

1. 2 Тульская область

На рисунке 1 представлена карта проектируемого участка Тула-Горбачево.

Рисунок 1.1 — Карта проектируемого участка Тула-Горбачево.

кабель линия контактный сеть

Физико-географические данные и природа проектируемого участка:

Тульская область — субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа. Административный центр — город Тула.

Граничит: на севере и северо-востоке — с Московской, на востоке — с Рязанской, на юго-востоке и юге — с Липецкой, на юге и юго-западе — с Орловской, на западе и северо-западе — с Калужской областями.

Площадь — 25 679 кмІ.

Население — 1 566,3 тыс. человек (2007).

Областной центр — город Тула, расстояние от Тулы до Москвы — 193 км.

Образована 26 сентября 1937.

География: Область расположена в центре Восточно-Европейской (Русской) равнины, занимая северо-восточную часть Среднерусской возвышенности (высоты до 293 м), в пределах степной и лесостепной зон. Протяженность территории области с севера на юг — 200 км, с запада на восток — 190 км.

Рельеф: По характеру поверхности представляет собой пологоволнистую равнину, пересечённую долинами рек, балками и оврагами. Встречаются карстовые формы рельефа — провальные воронки, котловины, подземные пустоты, пещеры (близ Венёва) с длинными ходами, красивыми высокими гротами, покрытыми кальцитовыми натёками. Верхняя точка поверхности — 293 метра находится в деревне Раево Тёпло-Огаревского района, самая низкая естественная отметка — 108 метров — находится на берегу реки Ока на границе с Московской областью.

Климат: Климат умеренно континентальный, характеризуется умеренно холодной зимой и теплым летом. Среднегодовая температура +5°C (стандартное отклонение 11°C), средняя температура января ?10°C, июля +20°C. Продолжительность периода с положительными температурами составляет 220−225 дней. Годовое количество осадков изменяется от 575 мм на северо-западе до 470 мм на юго-востоке. В безморозный период выпадает 70% осадков (максимум в июле).

Почвы: Почвы на западе дерново-подзолистые супесчаные, в северной и центрально-западной части серые лесные, в центре и на востоке — деградированные и выщелоченные чернозёмы, на крайнем юге небольшой участок мощных и тучных чернозёмов.

Экология: Область сильно пострадала в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС, в результате радиоактивных осадков некоторые земли были заражены и стали непригодными к использованию для сельского хозяйства. По некоторым данным, в городе Плавске до сих пор сохраняется повышенный радиационный фон около 20 микрорентген в час.

Очагами повышенных концентраций загрязняющих веществ являются промышленные города, особенно: Алексин, Тула, Щёкино, Новомосковск, Узловая и Кимовск.

Промышленность: Структура промышленного производства на 2002 год: химическая отрасль — 23%, машиностроение — 22%, пищевая промышленность — 21%, черная металлургия — 15%, электроэнергетика — 10%.

Железнодорожный транспорт: Железные дороги: магистральные Москва — Харьков — Симферополь (через Ясногорск, Тулу, Щёкино и Плавск), Москва — Донбасс (через Венёв, Узловую, Богородицк и Ефремов), однопутные тепловозные линии дороги Сызрань — Вязьма (через Кимовск, Донской, Тулу и Алексин) и ветка от Тулы на Сухиничи (через Суворов), частично закрытая линия Сухиничи — Первомайский (через Белёв, Арсеньево, Тёплое, Волово и Куркино). Кроме того в окрестностях Новомосковска густая сеть ведомственных линий к промышленным предприятиям и угольным шахтам, названная «Тульским узлом». Крупнейшие локомотивные депо в городах Тула, Узловая, Новомосковск; более мелкие в Алексине, Скуратово, Тёплом, Ефремове и Куликовом Поле.

Общая протяжённость железнодорожных линий составляет около 1 тыс. км, из центров муниципальных районов лишь посёлки Одоев, Чернь и Архангельское не имеют прямого выхода к железнодорожной сети.

Ежедневно между Москвой и Тулой курсирует скоростной пассажирский электропоезд, время в пути 2 часа 20 минут. А по выходным, кроме того, введён экспресс до посёлка Чернь, время в пути 3 часа 25 минут.

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

2.1 Система передачи

Проектируемая линия связи состоит из 370 каналов магистральной связи и 200 каналов дорожной связи (в соответствии с заданием). Для ее организации используется аппаратура уплотнения ИКМ-30 и ИКМ-120. Аппаратура типа ИКМ-30 и ИКМ-120 является 30 и 120 канальной аппаратурой высокочастотного уплотнения. Предназначена для организации 30 и 120 двухсторонних телефонных каналов тональной частоты по двум однотипным симметричным кабелям. В системе связи ИКМ-30 и ИКМ-120 группа каналов прямого и обратного направлений имеет одинаковую скорость передачи цифровой информации (8,448 Мбит/c).

Системы ИКМ-30 и два ИКМ-120 являются четырехпроводными, поэтому на каждую систему отводится две пары жил. Так как аппаратура уплотнения требует разнесения уплотняемых пар, то система будет двухкабельной.

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

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 четверок для систем ИКМ-30 и ИКМ-120 и часть четверок останется в резерве (требуемый уровень резерва -10−15% от занимаемых четвёрок).

Для организации магистральной связи используем 4*ИКМ-120, а для дорожной — ИКМ-120 и 3* ИКМ-30.

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) для прокладки в грунте, исходя из описания проектируемого участка линии связи (пункт 1), и данных задания для организации магистральных, дорожных и оперативно технологических связей.

Кабель МКПАБ имеет пять ВЧ четверок, девять НЧ четверок, пять сигнальных пар и одну контрольную жилу. Предназначен для прокладки в земле, в грунтах, не отличающихся химической агрессивностью. Чертеж сечения данного кабеля отражен на рисунке 2.2. 1

Рисунок 2.2.1 — Чертеж сечения кабеля МКПАБ

Для организации ответвлений от основной кабельной магистрали выбираем телефонный зоновый кабель марки ТЗПАБП 4×4×0.9. Чертеж сечения данного кабеля отражен на рисунке 2.2. 2

Рисунок 2.2.2 — Чертеж сечения кабеля ТЗПАБП 4×4×0. 9

2.3 Размещение усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи

Размещение усилительных и регенерационных пунктов на проектируемой кабельной магистрали производиться в соответствии с номинальными длинами для соответствующего типа применяемой аппаратуры, а также с учетом поправки на местности, т. е. от условий прохождения трассы на местности и размещения тех или иных железнодорожных объектов, которые могут оказывать влияние. Размещение регенерационных и усилительных пунктов представлено на плане трассы, рисунок 3.1.

Распределение пар магистральных и дорожных кабелей отражено в таблице 2.3.1.

Отделенческая связь предназначена для оперативной работы дороги и обеспечивает постоянную телефонную связь со всеми раздельными пунктами и жилыми зданиями линейных работников. Проектируемая линия оснащена такими видами отделенческой связи:

Поездная диспетчерская (ПДС) — связь между поездным диспетчером (ДНЦ) и дежурным по станции (ДСП);

Энергодиспетчерская (ЭДС) — связь диспетчера дистанции энергоснабжения (ЭЧ) с его работниками;

Постанционная (ПС) — связь по станции с возможностью выхода на любую из связей АТС, а также на телефон АТС;

Канал «Экспресс» — для работы билетного кассира;

Вагонная диспетчерская (ВГС) — предназначена для служебных переговоров работников отделения со станциями по вопросам состояния вагонного парка.

Межстанционная (МЖС) — связь начальника опорной станции (ДС) с дежурными по станции о состоянии вагонного парка;

Перегонная (ПГС) — связь между работниками находящимися на перегоне с дежурным по станции с возможностью подключения дежурного к ПДС, ЭДС, ЛПС, СЭМ;

Связь электромехаников (СЭМ) — обеспечивает оперативное руководство линейными работниками в дистанции сигнализации и связи (ШЧ);

Линейно-путевая (ЛПС) — осуществляет оперативное руководство линейными работниками на дистанции пути;

Поездная радиосвязь (ПРС) — связь между поездным диспетчером и машинистом локомотива;

Диспетчерский контроль (ДК) — контроль поездного диспетчера над устройствами сигнализации централизации и блокировки (СЦБ);

Телеуправление (ТУ);

Телесигнализация (ТС).

Таблица 2.3.1 — Распределение цепей по четверкам кабеля

Номера четве-рок и сигналь-ных пар

Тип четверок

Цепи связи и СЦБ

Кабель 1

(МКПАБ14×4×1,05+520,7+1×0,7)

Кабель 2

(МКПАБ14×4×1,05+520,7+1×0,7)

Пара 1

Пара 2

Пара 1

Пара 2

1

ВЧ

ИКМ 120

(Маг. перед.)

ИКМ 120

(Маг. перед.)

ИКМ 120 (Маг. прием)

ИКМ 120

(Маг. прием)

2

ВЧ

ИКМ 120

(Маг. перед.)

ИКМ 120

(Маг. перед.)

ИКМ 120 (Маг. прием)

ИКМ 120 (Маг. прием)

3

ВЧ

ИКМ 120

(Дор. перед.)

ИКМ 30 (Дор. перед.)

ИКМ 120 (Дор. прием)

ИКМ 30 (Дор. прием)

4

ВЧ

ИКМ 30 (Дор. перед.)

ИКМ 30 (Дор. пред.)

ИКМ 30 (Дор. прием)

ИКМ 30 (Дор. прием)

5

НЧ

ЭДС

ПС

Резерв

Резерв

6

ВЧ

ПДС

ЛПС

Резерв

Резерв

7

НЧ

СЭМ

МЖС

Резерв

Резерв

8

НЧ

«Экспресс»

ВГС

Резерв

Резерв

9

НЧ

ПРС

ПРС

Резерв

Резерв

10

НЧ

ТУ

ТС

Резерв

Резерв

11

НЧ

Пр-зд

СЦБ-ДК

Резерв

Резерв

12

НЧ

ПГС

ПГС

Резерв

Резерв

13

НЧ

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

14

НЧ

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

Сигнальные пары

Продолжение таблицы 2.3. 1

1

СЦБ

Резерв

2

СЦБ

Резерв

3

СЦБ

Резерв

4

СЦБ

Резерв

5

СЦБ

Резерв

Контрольная жила

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

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

Таблица 3.1 — Размещение усилительных и регенерационных пунктов на участке Тула-Горбачево

Название станции

Расстояние от Тулы, км

Расстояние между станциями, км

Наличие усилительных пунктов и тяговых подстанций

Тула

0

ОУП, ОРП, ТП

перегон

5

НРП

Ясная поляна

12

12

НРП

Казначеевка

17

5

НРП

Щекино

23

6

НРП, НУП

перегон

31

НРП

перегон

39

НРП

перегон

47

НРП, НУП

перегон

55

НРП

Плавск

63

40

НРП, ТП

перегон

68

НРП, НУП

Горбачево

73

10

НРП

Трасса кабельной магистрали выбирается по наиболее короткому пути с учетом выполнения минимального объема земляных работ с той стороны железнодорожного полотна, на которой размещено преобладающее число перегонных и станционных объектов связи.

На перегонах и в пределах небольших станций трасса кабельной магистрали прокладывается в пределах полосы отвода железной дороги, ширина которой составляет по 60 м в обе стороны от головки рельса.

Линия электропередачи (ЛЭП) и трасса кабельной линии располагаются по разным сторонам железной дороги.

НУП размещаются на промежуточных станциях и, как исключение, на перегонах, при этом с целью удобств эксплуатации и снижения затрат на строительство НУП и НРП стремятся, размещают в одних и тех же пунктах.

Для пересечения кабельной магистралью железнодорожных путей предпочтение отдается местам с одинаковыми высотными отметками или небольшим насыпям, у которых ширина подошвы не превышает 35 м. В этом случае переходы могут быть выполнены методом горизонтального бурения. В просверленные под основанием насыпи отверстия вставляются асбоцементные трубы, через которые протягивают кабели.

Участок проектируемой железной дороги приведен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — План трассы на участке Тула-Щекино

4. Разработка схемы связи

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. рисунок 4. 1). 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 Тула — Ясная поляна.

Таблица 4.1 — Расчетная таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Ординаты связи

Тип ответвления

Цепи ответвления, вводимые

Число требуемых пар кабеля

Емкость и марка кабеля

Расстояние по трассе до объекта, м

Дополнительный

расход кабеля, м

Общая длина

кабеля, м

шлейфом

параллельно

0 км 000 м

БМ — 2 — 2

все

34 пар

ТЗПАБ 19x4

20

0,6

20,6

1 км 500 м

РШ — Вх

ПГС, СЦБ

ПДС

7 пар

ТЗПАБ 4x4

15

0,45

15,45

3 км 300 м

РШ — С

МЖС, ПГС, СЦБ

8 пар

ТЗПАБ 7x4

10

0,3

10,3

5 км 100 м

РШ — С

МЖС, ПГС, СЦБ

8 пар

ТЗПАБ 7x4

10

0,3

10,3

6 км 900 м

РШ — С

МЖС, ПГС, СЦБ

8 пар

ТЗПАБ 7x4

10

0,3

10,3

8 км 700 м

РШ — С

МЖС, ПГС, СЦБ

8 пар

ТЗПАБ 7x4

10

0,3

10,3

10 км 500 м

РШ — Вх

ПГС, СЦБ

ПДС

7 пар

ТЗПАБ 4x4

15

0,45

15,45

12 км 000 м

БМ — 2 — 2

все

34 пар

ТЗПАБ 19x4

20

0,6

20,6

Рисунок 4.1 — Схема организации связи на участке Тула — Ясная поляна

5. Разработка скелетной схемы участка. Выбор кабелей для ответвлений. Составление таблиц спецификации и расчета кабелей ответвлений

Основным документом для монтажа магистрального кабеля является скелетная схема участка связи (см. рисунок 5. 1). 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.

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 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.

Нумерация магистральных кабелей:

при двухкабельной системе кабель, от которого делаются все основные ответвления на перегонах, получает наименование К1, второй кабель — К2.

Нумерация кабелей ответвлений и боксов:

Кабели, ответвляющиеся от магистрального кабеля К1, получают номера 3 и 5. В том случае, когда от кабеля К1 ответвляется больше двух кабелей, их обозначают 3а, 5а, 3б, 5б. От кабеля К2 ответвляются кабели 4 и 6.

Боксам, которыми заканчиваются кабели ответвлений, присваивают двузначные номера, первая цифра которых соответствует номеру кабеля ответвления, вторая — 1, например, 31, 41 и т. д.

Нумерация муфт на кабелях ответвлений:

Соединительные муфты на кабелях ответвлений имеют двузначный номер, первая цифра которого являются номером кабеля, вторая — 2, например, 32, 42 и т. д.

Газонепроницаемые муфты нумеруют по такому же принципу — 33, 43 и т. д. Разветвительные муфты имеют номера 34 и 54 на ответвлении от кабеля К1, 44 и 64 на ответвлении от кабеля К2. В том случае, когда ответвление имеет более двух разветвительных муфт на одном кабеле, их нумеруют 34а, 34б, 54а (для К1) и т. д.

Спецификация арматуры кабельной магистрали представлена в таблице 5. 1

Таблица 5.1 — Спецификация арматуры кабельной магистрали

Ординаты

арматуры

31

32

33

34

41

42

43

44

51

61

52

62

53

63

81а

81

81б

82а

82

82б

Соединительная

муфта

0 км000 м

БМШ-

2

МС-30

С-55

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

БМІ-2

МС-20

С-50

ГМС-4

МСТ

7x7

Т-55

БМІ-2

БМІ-2

МС-30

МС-20

ГМС-4

ГМС-7

-

-

-

-

-

1км500 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

2 кмі00 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

МСП-4

3км100 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

3 кмі00 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

МСП-4

3км900 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

4км700 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

5км100 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

МСП-4

5км500 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

6 кмі00 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

6км900 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

7км100 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

7км900 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

8км700 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-14

МСП-4

9км500 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

10 кмі00 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

10км500 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

11км100 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

11км900 м

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

МСП-4

12км000 м

БМШ-

1

МС-30

ГМСМ-

60

МСТ

14x7

БМІ-2

МС-20

С-50

ГМС-4

МСТ

7x7

Т-55

БМІ-2

БМІ-2

МС-30

МС-20

ГМС-4

ГМС-7

-

-

-

-

-

Рисунок 5.1 — Скелетная схема для участка Тула — Ясная поляна

6. Расчет влияний контактной сети переменного тока

6. 1 Режимы работы контактной сети переменного тока

Контактные сети переменного тока оказывают значительное влияние на цепи связи. Опасные влияния обусловлены рабочими токами частотой 50 Гц. Следует различать три режима работы контактной сети:

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

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

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

Расчёт вынужденного режима

По заданию контактная сеть переменного тока находится в вынужденном режиме, следовательно, оказывает на линию связи опасные влияния.

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

, (6. 1)

где - коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети. Коэффициент характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие 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. 2)

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

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

, (6. 3)

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

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

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

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

— коэффициент экранирующего действия.

, (6. 4)

где, — коэффициент экранирующего действия рельсов,;

— коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля,;

— среднее значение коэффициента взаимной индукции, Гн/км:

, (6. 5)

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

— проводимость грунта,.

В нашем примере рассмотрим усилительный участок Тула — Щекино при отключении ТП на станциях Тула () и на Плавск () (рисунок 6. 1). Результаты расчётов занесём в таблицу 6.1.

а) б)

Рисунок 6.1 — Взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций

а) при отключении ТП на станции Тула; б) при отключении ТП на станции Плавск

Таблица 6.1 — Результаты расчётов мешающих напряжений

а, м

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

, Гн/

939. 27

858. 19

800. 67

756. 06

719. 62

688. 82

662. 14

638. 62

617. 59

598. 57

581. 21

47,69

43. 57

40. 65

38. 39

36. 34

34. 97

33. 62

32. 42

31. 36

30. 39

29. 51

11. 49

10. 5

9. 8

9. 25

8. 8

8. 43

8. 1

7. 81

7. 56

7. 32

7. 11

При сравнении полученных при расчёте мешающих напряжений с нормой (36 В) выбираем ширину сближения 35 м (при а=35 м Uш=34,97 В). Т.к. опасное напряжение не выходит за пределы нормы, то нет необходимости включать в цепи связи защитную аппаратуру.

Расчёт режима короткого замыкания

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

Для расчета возьмем усилительный участок Тула — Щекино, длиной 23 км, считая, что тяговая сеть состоит из участков одностороннего питания, т. е. полное тяговое плечо разделено посередине на два плеча одностороннего питания.

Расчет при параллельной трассе сближения производится формуле:

, (6. 6)

где — напряжение провода (жилы) относительно земли при заземлении противоположного конца. В;

— ток короткого замыкания, 6 кА;

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

Рассчитаем наведённые напряжения в кабеле связи при коротком замыкании ТП на станциях Тула () и Плавск ().

Результаты расчета при ширине сближения, равной 35 м. :

В.

При сравнении полученных при расчёте мешающих напряжений с нормой (1000 В) получаем, значение значительно превышает норму. Следовательно, есть необходимость включать в цепи связи защитную аппаратуру.

6. 2 Расчет влияния ЛЭП с изолированной нейтралью. Мешающие влияния

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

, (6. 7)

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

Электрическая составляющая не оказывает влияния на кабельные линии, поэтому:

, (6. 8)

где — эквивалентное значение фазового тока ЛЭП, А;

— поправочный коэффициент равный 0,85;

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

— коэффициент чувствительности кабеля к помехам, ,

— общая длина сближения в пределах усилительного участка (63 км);

— расстояние от середины влияющего участка до конца расчетного усилительного участка линии связи (11,5 км);

— длина усилительного участка (23 км);

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

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

При параллельном сближении:

, (6. 9)

где

— глубина уровня нулевого потенциала;

— среднее геометрическое расстояние между соседними проводами ЛЭП, (при напряжении ЛЭП 10кВ составляет 1,5 м.);

а — ширина сближения ЛС и контактной сети (35 м);

h - расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м), h = 95 м;

Произведя расчет, получаем:

.

Так как напряжение шума в приёмнике двухпроводной цепи от влияния ЛЭП с изолированной нейтралью меньше предельно допустимого значения в 250 В, то никаких дополнительных мероприятий по защите линии связи проводить не требуется.

7. Расчет первичных и вторичных параметров кабеля

7.1 Определение собственных параметров кабеля

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

R — удельное сопротивление на единицу 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 функций от частоты приведена в таблице 7.1.

Таблица 7.1 — 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, (7. 1)

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. (7. 2)

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, Гн/км (7. 3)

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

— коэффициент укрутки. Для кабеля МКПАБ = 1,016.

Емкость кабельной линии определяется по следующее зависимости:

, (7. 4)

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 ее определении можно использовать следующее выражение:

, (7. 5)

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

Произведём расчёт первичных параметров для кабеля МКПАБ в спектре частот, используемом аппаратурой связи применённой в данном проекте. Полученные данные занесём в таблицу 7. 2

Таблица 7.2 — 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 = 50 кГц. Используя формулы (7. 1) — (7. 5) произведем расчет первичных параметров:

Ом/км, ё

мГн/км,

нФ/км,

мкСм/км.

Построим по полученным данным графики частотных зависимостей первичных параметров (рисунок 7. 1).

Рисунок 7.1 — Функции частотных зависимостей первичных параметров

а) — сопротивления; б) индуктивности; в) емкости; г) проводимости

7.2 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:

, (7. 6)

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:

, (7. 7)

. (7. 8)

Определим, используя выше приведённые зависимости волновые параметры кабеля МКПАБ. Полученные данные занесём в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 — 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,

8. Расчет переходных влияний между цепями кабельной линии связи

Переходное затухание — это параметр, характеризующий взаимные влияния между цепями.

Кабельные линии монтируют из отдельных отрезков кабеля (строительных длин). Взаимные влияния возникают в результате наличия между цепями электромагнитных связей.

Строительная длина — это элементарный участок кабельной линии. Стандартная строительная длина (850 ±10) м. Примем для расчета значение, равное 850 м.

В курсовом проекте задан коэффициент емкостной связи и следующие соотношения

.

Активная составляющая электрической связи и активная составляющая магнитной связи определяются по формулам:

(8. 1)

(8. 2)

Коэффициент индуктивной связи определяется по формуле

(8. 3)

где Zв — волновое сопротивление цепи, Ом (Zв = 180 Ом).

Комплексные вектора электромагнитной связи определяются по следующим формулам:

(8. 4)

(8. 5)

где — коэффициенты электромагнитной связи соответственно ближнего конца и дальнего конца. Токи электрических и магнитных влияний через волновое сопротивление ближнего конца складываются, дальнего — вычитаются.

Коэффициенты электрической К12 и магнитной М12 определяются по следующим формулам:

(8. 6)

(8. 7)

Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по следующим зависимостям:

(8. 8)

где — переходное затухание в начале строительной длины, дБ,

— переходное затухание в конце строительной длины, дБ,

— защищенность строительной длины, дБ,

— километрический коэффициент затухания, дБ/км = 2 дБ/км),

S — строительная длина, км (S = 0,85 км).

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

(8. 9)

где п — количество строительных длин на усилительном участке (n =27).

Проведем расчет на частоте f = 50 кГц:

Активная составляющая магнитной связи определяется по формуле (8. 3):

Определим коэффициенты q и r соответственно по формулам (8. 1) и (8. 2):

Коэффициенты К12, М12 определяются по формулам (8. 6) и (8. 7):

Коэффициенты электромагнитной связи N12, F12 определяются по формулам (8. 4) и (8. 5):

Переходное затухание в начале и в конце строительной длины, а также защищенность строительной длины определяются по формулам (8. 8):

На основе полученных значений затуханий на одну строительную длину определим суммарное затухание на длине усилительного участка по формулам (8. 9):

Расчет на остальных частотах аналогичен. По результатам расчета заполняем таблицу 8.1.

Таблица 8.1 — Величина рассчитанных переходных затуханий

50

59,696

96,606

94,977

67,889

125,56

81,37

80

55,693

92,697

91,074

63,867

121,578

77,536

110

52,988

90,057

88,439

61,147

118,884

74,954

140

50,943

88,063

86,449

59,089

116,846

73,007

170

49,3

86,462

84,85

57,435

115,207

71,445

200

47,927

85,123

83,515

56,052

113,836

70,143

230

46,749

83,974

82,368

54,863

112,658

69,026

260

45,716

82,968

81,364

53,822

111,652

68,049

290

44,798

82,073

80,471

52,895

110,706

67,181

320

43,971

81,267

79,668

52,06

109,877

66,401

350

43,219

80,534

78,937

51,03

109,123

65,692

380

42,53

79,862

78,267

50,604

108,432

65,043

410

41,894

79,242

77,649

49,961

107,793

64,445

450

41,116

78,484

76,892

49,174

107,011

63,713

500

40,237

77,626

76,037

48,283

106,127

62,887

Построим графики зависимостей переходных затуханий от частоты (рисунок 8. 1, 8. 2).

Рисунок 8.1 — Частотная зависимость переходных затуханий на одну строительную длину

Рисунок 8.2 — Частотная зависимость суммарного затухания на длине усилительного участка

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

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

9. Мероприятия по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

9.1 Защита кабеля от опасных влияний

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 Р Т 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.

Отсасывающие трансформаторы

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

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

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

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

9.2 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

Разработка схем защиты зависит от следующих факторов:

1) Элементная база аппаратуры (реле, полупроводники).

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

3) 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:

1) Самый грубый: на разрядниках Р-34, для которого Uсраб=1 500 100 В; срабатывает относительно корпуса или заземлителя. Все потенциалы обнуляются при срабатывании, все опасные токи стекают в заземлитель.

2) Выполнен на разряднике Р-4, Uсраб=10 020 В. Разрядник устраняет перенапряжение между проводами («провод-провод»).

3) 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.

10. Симметрирование кабелей

10.1 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.

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.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой