Проектирование кабельной линии АТ и С на участке железной дороги Армавир-Шедок

7.1 Назначение защитных устройств

Линия связи находится под постоянным воздействием источников электромагнитного излучения техногенного и природного характера. Наиболее сильным источником импульсного воздействия являются грозы. Индуцируемые в кабеле под их воздействием напряжения могут значительно превышать предельно допустимые значения для используемой аппаратуры. Для того чтобы предотвратить её выход из строя, используются специальные схемы защиты.

Молния - это сложное физическое явление, происходящее в несколько стадий, каждая из которых характеризуется своей продолжительностью, напряжённостью электрического и магнитных полей, амплитудой тока. Обычно выделяют три стадии: лидерная стадия; стадия главного разряда; стадия послесвечения (финальная).

Изменение тока молнии от времени показано на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Зависимость величины тока молнии от времени

Отдельно рассматривают главную стадию разряда. К её основным параметрам относятся: максимальная амплитуда тока, время нарастания импульса (Ф) и время полу спада (С).

Разряд молнии - вероятностный процесс, поэтому для инженерных расчётов приходится использовать усредненные величины. В более чем 50% случаев разряда: амплитуда 30-40 кА; Ф = 1,5 мс; С = 40 мс (стандартный грозовой разряд).

При разработке средств защиты ориентируются именно на параметры стандартного грозового разряда.

Защиту используют многоступенчатую, каскадную: первый каскад, провод-земля (самая «грубая» степень защиты);второй каскад, провод - провод; третий, непосредственная защита входа аппаратуры (самый «тонкая»).

Как правило, в современной аппаратуре защиты для организации первых двух каскадов используются газонаполненные разрядники. Основная характеристика подобных устройств - вольт-секундная. Для того чтобы обеспечить надёжную степень защиты необходимо, чтобы вольт-секундная характеристика аппаратуры связи проходила «выше», чем характеристика устройства защиты. Третий каскад организуется, как правило, с использованием полупроводниковых элементов, параметры которых приближаются к параметрам защищаемой аппаратуры.

Приведём в альбоме чертежей типовые схемы защиты аппаратуры связи ИКМ-120 и схему защиты сигнальной точки.

7.2 Принцип работы схемы защиты системы ИКМ-120

Схема приведена в альбоме чертежей (лист 7). Рассмотрим ее принцип работы.

В нормальном режиме работы напряжение на входе НРП не превышает установленной нормы, сопротивление разрядников велико, ток через разрядники практически равен нулю. Диоды VD1-VD8 и стабилитрон VD9 закрыты. При поступлении фронта импульса, вызванного грозовой волной, потенциал жила - земля резко возрастает. Происходит пробой разрядника F2. Внутреннее сопротивление данного элемента падает, что создаёт для токов перенапряжения путь наименьшего сопротивления, замыкающийся на землю. При резком нарастании фронта импульса может произойти превышение допустимого напряжения между точками схемы 1-2. Происходит пробой разрядника F2. Падение напряжения на данном элементе значительно уменьшается, что препятствует поступлению токов перенапряжения на вход аппаратуры со стороны цепи СС (приём). В случае если напряжение непосредственно на входе аппаратуры превысит допустимое для элементной базы значение, диоды VD1, VD2 при положительной полярности импульса и VD3, VD4 при отрицательной открываются. Создается путь наименьшего сопротивления для индуцированного разрядом тока. После прохождения основной фазы разряда напряжение спадает, цепочки диодов закрываются. Газонаполненные разрядники продолжают некоторое время «гореть» под действием токов наведённых в фазе послесвечения и токов дистанционного питания. Напряжение погасания разрядников должно обязательно быть больше напряжения дистанционного питания. В противном случае быстрое восстановление рабочего режима будет невозможно. После погасания разрядников схема приходит в исходное состояние. Схема защиты выходного сопряжения НРП во многом аналогична.

7.3 Принцип работы схемы защиты сигнальной точки и телефонного аппарата