Курсовая работа: Проектирование междугородной кабельной линии связи

Рисунок 1- Зависимость переходного затухания на ближнем конце A0 от частоты

Рисунок 12 - Зависимость переходного затухания на дальнем конце Al от частоты

Рисунок 13 - Зависимость защищенности на дальнем конце Аз от частоты

Вывод: сравнивая полученные значения величин А0, Аl, АЗ с данными в таблице 7, видим, что в рабочем диапазоне частот они удовлетворяет нормируемым значениям. Рассчитанные величины переходного затухания соответствуют нормам.

10. Расчет влияния от высоковольтных линий

На работу кабельных линий связи могут оказывать неблагоприятные воздействия целый ряд посторонних источников: линии электропередачи (ЛЭП), контактные сети электрифицированных железных дорог (КСЭЖД), атмосферное электричество (удары молнии), передающие электростанции. Указанные внешние источники могут создавать в цепях кабельных линий связи опасные и мешающие влияния.

Опасными влияниями называют такие влияния, при которых напряжения и токи, возникающие в цепях связи, могут создать опасность для здоровья и жизни абонентов и работников эксплуатации, а также вызвать повреждение аппаратуры, приборов, кабеля связи.

Мешающие влияния проявляются в телефонных цепях и каналах связи в виде шумов, тресков, нарушения или ухудшения качества связи.

Обычно при оценке влияния ЛЭП и КСЭЖД, которые вместе принято называть высоковольтными линиями (ВЛ), на линии связи рассматриваются отдельно воздействие электрического и магнитного влияний. Кабели не подвержены электрическому влиянию, так как силовые линии электрического поля экранируются поверхностью земли и металлической оболочкой кабеля. Одним из основных факторов, определяющих степень влияния ВЛ на линию связи, является характер сближения. Под сближением понимается взаимное расположение линии связи и ВЛ, при котором в линии связи могут возникать опасные и мешающие напряжения и токи. Сближение может быть параллельным, косым и сложным (рис.14). Участок сближения считается параллельным, если кратчайшее расстояние между линиями (ширина сближения) a изменяется по длине сближения не более чем на 10% от среднего значения. Если это условие не выполняется, то участок сближения называется косым. При расчете косое сближение заменяется ступенчатым параллельным.

Рисунок 14 - Схема сближения линии связи с ВЛ

В этом разделе требуется оценить опасное влияние, которое создает ВЛ в проектируемой кабельной линии. Опасное магнитное влияние может возникнуть при обрыве и заземлении фазового провода ЛЭП или контактного провода КСЭЖД. Большая величина тока короткого замыкания создает интенсивное магнитное поле. В результате в жилах кабеля индуцируется ЭДС, которая может превышать допустимые значения. Эта ЭДС называется продольной, так как индуцированное электрическое поле направлено вдоль провода связи.

Продольная ЭДС – это разность потенциалов между началом и концом провода связи на длине гальванически неразделенного участка. Гальванически неразделенным участком считается участок линии связи, не содержащий усилителей, трансформаторов, фильтров. На кабельных магистралях за длину гальванически неразделенного участка принимается длина усилительного (регенерационного) участка.

Абсолютное значение продольной ЭДС, наведенной в проводе связи от магнитного влияния ВЛ, на сложном участке сближения (см. рис.14) рассчитывается на частоте 50 Гц по формуле

, (40)

где n – число участков сближения; I1 – влияющий ток, А; m12i – коэффициент взаимной индукции между однопроводными цепями ВЛ и линии связи на i-м участке сближения, Гн/км; li – длина i-го участка сближения, км; Si – результирующий коэффициент экранирования между ВЛ и линией связи на i-м участке сближения.

В курсовом проекте величина влияющего тока задается.

Коэффициент взаимной индукции точно определить теоретически достаточно сложно, так как он зависит от проводимости земли на участке сближения, а проводимость земли из-за неоднородности структуры строения меняется в широких пределах. На практике коэффициент взаимной индукции в зависимости от ширины сближения и проводимости земли определяется по номограммам. Коэффициент взаимной индукции (Гн/км) можно определить и по приближенной формуле, которая справедлива в диапазоне тональных частот:

, (41)

где - эквивалентная ширина i-го участка сближения, м; f – частота влияющего тока, Гц; σз – проводимость земли (для супеска 0,003 СМ/м).

Эквивалентная ширина косого участка сближения определяется соотношением

 (42)

Рассчитаем эквивалентные ширины косого участка сближения:

Тогда коэффициенты взаимной индукции:

Результирующий коэффициент экранирования (на низких частотах его называют коэффициентом защитного действия - КЗД) учитывает уменьшение наведенной ЭДС за счет защитного действия металлических экранов, размещенных между ВЛ и линией связи. В общем виде коэффициент защитного действия

S = SобSтрSрSм , (43)

где Sоб ,Sтр , Sр , Sм – коэффициенты защитного действия соответственно оболочки кабеля связи; заземленных тросов, подвешенных на опорах ЛЭП; рельсов железнодорожных путей, проложенных рядом с кабелем связи; металлических сооружений (соседних кабелей связи, трубопроводов, газопроводов и т. д.).

В нашем случае: Sтр = 0,55; Sр = 0,55.

Определив коэффициент взаимной индукции m12 для каждого участка, производят расчет продольной ЭДС, полагая Sоб=1, Sм=1:

 В/км (44)

Рассчитав величину суммарной продольной ЭДС на участке сближения длиной l, определяют продольную ЭДС на 1 км кабеля

 В/км. (45)

Исходя из результатов расчета Екм, по табл.8 в зависимости от типа защитных покровов кабеля связи определяем величину идеального коэффициента защитного действия металлических покровов Sоб.

Таблица 8 - Идеальный КЗД (Sоб) коаксиальных кабелей связи при частоте 50

Екм, В/км	Марка кабеля
	КМБ-4	КМАБп-4	КМБ-8/6	КМБ-6/4	МКТСБ-4	ВКПАП
10	0,60	0,100	0,46	0,60	0,82	0,63
20	0,58	0,093	0,38	0,54	0,73
50	0,52	0,064	0,30	0,46	0,58
100	0,46	0,043	0,21	0,37	0,46
150	0,36	0,040	0,17	0,27	0,41
200	0,34	0,041	0,15	0,25	0,39
250	0,33	0,044	0,14	0,30	0,40
300	0,34	0,045	0,15	0,32	0,43

Определив величину Sоб, окончательно рассчитываем величину продольной ЭДС на участке сближения

 (46)

При вычислении Епрод предполагалось, что Sм=1. Полученную величину Епрод сравниваем с величиной допустимого опасного напряжения:

Таблица 9 - Допустимые значения продольной ЭДС при кратковременном влиянии

Схема дистанционного питания (ДП)	Допустимые ЭДС, В, при влиянии ЛЭП
Без ДП	Uисп=3,7 кВ
"Провод-земля" постоянным током	=3099В
"Провод-провод" переменным током	=3399В

В таблице 10 Uисп=3700 В – испытательное напряжение изоляции жил кабеля по отношению к экрану или металлической оболочке и вводного устройства аппаратуры, зависит от типа кабеля (см. табл.10); ИКМ - 1920x2 – 850 В – действующее значение напряжения дистанционного питания линейных регенераторов, зависит от системы передачи.

Таблица 10 - Значения Uисп коаксиальных кабелей

	Тип кабеля
	МКТСБ-4	КМБ-4	КМБ-6/4	КМБ-8/6	КМКБ-4	ВКПА
Uисп, кВ	3,4	3,7	3,6	3,6	3,7	3,0

Максимальное значение напряжения дистанционного питания для аппаратуры ИКМ-1920х2 – 850 В.

 

11. Определение необходимости защиты кабельной магистрали от удара молнии

Вероятное число повреждений кабелей ударами молний характеризуется плотностью повреждений. Под плотностью повреждений понимается общее количество отказов (повреждений с простоем связей), отнесенных к 100 км трассы кабеля в год как при однокабельной системе передачи, так и двухкабельной, т.е.

,(47)

где N – общее число повреждений, равное числу опасных ударов молнии;

К – промежуток времени, за который произошло N повреждений, лет;

L – длина трассы, км.

Для определения плотности повреждений кабеля с металлическими защитными покровами, не имеющего поверх оболочки изолирующего шлангового покрытия, необходимо знать следующие данные:

интенсивность грозовой деятельности Т (количество часов в году), час.;

электрическую прочность изоляции жил по отношению к металлической оболочке Umax, В; удельное сопротивление грунта rгр, кОм×м; сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току R0, Ом/км.

Величины Т, Umax, rгр заданы в виде исходных данных. Величина R0 находится как сопротивление параллельно соединенных металлической оболочки и стальной ленточной брони кабеля:

 Ом/км; (48)

 Ом/км; (49)

Ом/км; (50)

r - удельное сопротивление материала металлической оболочки кабеля, для свинца r=0,221 Ом мм2/м; Dбр – средний диаметр кабеля по броне, мм (27,5 мм); а – ширина одной бронеленты, а=(1¸1,1)Dбр = 27,513 мм; b – толщина одной бронеленты, b=0,5 мм; dоб – внутренний диаметр оболочки кабеля, мм (16,013 мм); tоб – толщина оболочки кабеля, мм (1,25 мм).

Подсчитав R0 и зная rгр, по графику на рисунке 15 определяем n = 1,8

Рисунок 15 - Зависимость плотности повреждений кабеля связи от сопротивления грунта и сопротивления R0

Вероятное число повреждений кабеля

(51)

где Т в часах;

Umax в вольтах;

n – взято из рис. 15.

Это число сравниваем с допустимым числом повреждений nдоп кабелей от ударов молний на 100 км трассы в год из табл. 12. Так как nx >nдоп, то производится защита кабельной магистрали от ударов молний. Для защиты применяют проложенные в земле грозозащитные тросы, надо определить их число.

Защитное действие тросов характеризуется коэффициентом тока в оболочке кабеля h, показывающим отношение тока молнии в оболочке кабеля при наличии троса к току молнии при отсутствии троса. Для одного медного или биметаллического троса

=0,759, (52)

где rкт= мм - расстояние между кабелем и тросом, (рис.7);

dт=4 мм- диаметр троса;

dк=27,52 мм- внешний диаметр оболочки кабеля.

Далее по графику рис.6 определим n=0,25, взяв уже не R0, а R0×h1=1,91, затем вычислим nx по (53). Так как nx=> nдоп, то возьмем два троса.

Коэффициент тока для двух тросов при их симметричном расположении относительно кабеля

=0,81 (53)

где rтт=0,5м - расстояние между тросами (рис.16), остальные обозначения те же, что и в формуле (52).

Снова по графику рис.6 определим n=0,16 по величине R0×h2=2,04, а затем вычислим nx по (51). Так как nx<nдоп, то два троса достаточно защищают кабель от удара молнии.

Рисунок 16 - Защита кабеля связи с помощью двух тросов

связь тональный частота кабельный

Заключение

В результате проектирования междугородной линии связи для трассы Ижевск – Курган, был выбран оптимальный маршрут, который наиболее удовлетворяет технико–экономическим соображениям. Используя исходные данные и теорию из методических указаний удалось выбрать оптимальную трассу, рассчитать число каналов тональной частоты с учётом прироста населения, выбрать подходящий тип кабеля и аппаратуру уплотнения, рассчитать конструкцию выбранного кабеля, высчитать первичные и вторичные параметры передачи кабельной цепи, правильно разместить усилительные и регенерационные пункты на выбранной трассе, рассчитать параметры взаимных влияний между цепями, а также рассчитать внешние влияния от высоковольтных линий электропередачи и защиты кабельной магистрали от ударов молнии. Все проделанные расчёты были выполнены с целью получения практических навыков и представления работы инженеров в области многоканальной связи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Проектирование междугородной кабельной линии связи. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Направляющие системы электросвязи"/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. А.З. Тлявлин.– Уфа, 2003.

2.  Основы линий связи. Часть 1/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т;

А. Х. Султанов, А. З. Тлявлин.– Уфа, 2000.

3. Атлас автомобильных дорог 2000 . Минск, 2000 г.