Проект кабельной линии АТ и С на участке железной дороги

1 - противокоррозийное покрытие;

2 - центрирующий полиэтиленовый кордель;

3 - джут;

4 - броня из стальных проволок;

5,7 - токопроводящие жилы;

6,8 - полиэтиленовый кордель;

9 - полиэтиленовая оболочка;

10 - полиэтиленовая изоляция;

11 - полиэтиленовая труба;

12 - поясная изоляция;

13 - алюминиевая оболочка;

14 - броня из стальных лент;

15 - спиральная оболочка из хлопчатобумажной ткани.

Спецификация кабеля ТЗБ

Магистральные кабели: При двух кабельной системе кабель, от которого делаются все основные ответвления на перегонах, получает наименование К1, второй кабель - К2.

Кабелей ответвлений: 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 ответвляющиеся кабели 4 и 6.

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

Муфты 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.

Нумерация четверок: Нумерация четверок кабеля ведется по часовой стрелке, начиная от центра сердечника кабеля и продолжая к периферии по порядку повивов. Счет повивов ведут от центрального повива к оболочке кабеля.

Усилительные пункты: Счет обслуживаемых усилительных пунктов ОУП ведут в направлении счета километров на железной дороге.

Счет необслуживаемых усилительных пунктов НУП ведут внутри каждого усилительного участка ОУП - ОУП, начиная от ОУП низшего номера к ОУП высшего номера. В числителе пишут номер НУП, а в знаменателе - номер предыдущего ОУП.

5. Содержание кабеля под избыточным давлением

Содержание кабелей связи под постоянным, избыточным газовым (воздушным) давлением позволяет не только контролировать герметичность оболочки, но и предотвращать проникновение влаги в кабель при ее незначительных повреждениях. Для избыточного давления в кабель постоянно подается осушенный воздух. Такое мероприятие является эффективным способом предупреждений повреждения кабелей с перерывами связи.

Непременное условие для постоянного содержания кабеля под давлением - предварительная герметизация оболочки на всем протяжении кабеля, а также на вводах в усилительные и оконечные пункты.

Герметизированный участок магистрального кабеля образует газовую секцию. Постоянное, избыточное давление в кабеле поддерживается оборудованием для автоматической подкачки воздуха.

До настоящего времени для содержания магистральных кабелей под постоянным, избыточным газовым давлением используется аппаратура типа АКОУ - автоматическая контроль - осушительная установка, предназначенная для обслуживания 4 кабелей.

Более совершенным типом аппаратуры для содержания кабеля под постоянным газовым давлением является аппаратура УСКД-1. Эта аппаратура позволяет осуществлять контроль избыточного давления газа, подаваемого в кабели, и в баллоне со сжатым газом, подавать сигналы о появлении негерметичности в кабелях и о снижении давления в баллоне до 30 кгс/смІ, содержать под давлением до 4 кабелей.

6. Симметрирование кабелей

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 симметрированный 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.

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 (?) и прямого соединения (Ч) называют операторами.

При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную. В случае трех точечной и семи точечной 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.

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 градусов, 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. 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 А0. Затем в оставшихся незамонтированных трех муфтах подбирают наилучшие операторы по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце Аз. Если с помощью скрещивания не удается получить требуемые значения Аз, то производят в тех же муфтах симметрирование контурами.

Измерения А0, Аз производят на наибольшей передаваемой частоте, контролируя и на более низких частотах. В результате симметрирования А0 и Аз 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.

6.1 Расчёт параметров передачи симметричного кабеля

Расчёт параметров передачи симметричного кабеля будем производить при частоте f = 15000 Гц.

Активное сопротивление R - это сопротивление, которое испытывает переменный ток, проходя по цепи, и характеризует потери энергии в металлических частях кабеля на вихревые токи.

Активное сопротивление кабельной цепи переменному току определяется по формуле:

R = R₀ + R_пэ + R_бл + R_м, , (6.1)

где R₀ - сопротивление постоянному току, , R₀ = 31.6;

R_пэ - сопротивление за счёт поверхностного эффекта, , R_пэ = 1,81;

R_бл - сопротивление за счёт эффекта близости, , R_бл = 1,735;

R_м - сопротивление за счёт потерь в металле (в соседних кабельных цепях и свинцовой оболочке), , R_м = 2,55.

Подставим известные значения сопротивлений в выражение (6.1):

R = 31.6 + 1,81 + 1,735 + 2,55 = 37,7 .

Индуктивность цепи L - состоит из наружной межпроводниковой индуктивности L_н и внутренней индуктивности каждого проводника L_в. Индуктивность двухпроводной кабельной цепи определяется по формуле:

L = , ,

где - коэффициент укрутки, = 1,01;

а - расстояние между центрами проводов, мм, а = 2,15;

d - диаметр провода, мм, d = 1,2;

х - величина для медных цепей определяется по формуле:

х = = 0,0105 * 1,2 * 10^-3 * = 1,543*10^-3;

Q(x) = 1,0.

Подставим известные значения в выражение (6.2):

L = = 0,516,

Ёмкость кабеля C - аналогична ёмкости конденсатора. В кабеле роль обкладок играют поверхности проводов, а диэлектриком служит лежащий между ними изоляционный материал. Ёмкость кабельной цепи равна:

С = ; (6.3)

где х - коэффициент укрутки, х = 1,01;

- эквивалентная диэлектрическая проницаемость комбинированной изоляции, = 1,9;

а - расстояние между центрами проводов, мм, а = 2,15;

d - диаметр проводов, мм, d = 1,2;

- поправочный коэффициент, характеризующий близость проводов к заземлённой оболочке и другим проводам, = 0,588.

Подставим известные значения в выражение (6.3):

С = = 71,526,

Проводимость изоляции G - это электрический параметр, характеризующий качество изоляции проводов кабеля. Как активное сопротивление характеризует потери в металлических частях кабеля, так параметр G характеризует потери энергии в изоляции проводов кабеля.

Проводимость изоляции обусловлена сопротивлением изоляции изолирующего материала и диэлектрическими потерями в кабеле и определяется по следующей формуле:

G = G₀ + G_f, (6.4)

где G₀ = - проводимость изоляции постоянному току,

G_f = - проводимость изоляции, обусловленная диэлектрическими потерями при переменном токе,

В кабелях связи величина G₀ существенно меньше G_f, и поэтому можно принять:

G = G_f = , (6.5)

где = 2 * * f = 2 * 3,14 * 15000 = 94200 с ^-1;

С - ёмкость кабеля, С = 71,516 нФ/км;

tg - тангенс угла диэлектрических потерь комбинированной изоляции,

tg = 6*10^-4.

Подставим полученные значения в выражения (6.5):

G = 94200 * 71.516 * 10^-9 * 6 * 10^-4 = 4,042,

Волновое сопротивление Z_В - это сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной цепи без отражения.

Это сопротивление свойственно данному типу кабеля и зависит лишь от первичных параметров и частоты передаваемого. Волновое сопротивление определяется по формуле:

Z_B = = , Ом (6.6)

Подставим в выражение (6.6) полученные значения R, L, C, G:

Z_B = = 95,562 e ^{-j 18,883} Ом

Коэффициент затухания ^, коэффициент фазы и коэффициент распространения . Электромагнитная волна, распространяясь вдоль цепи, уменьшается по интенсивности и изменяется по фазе. Уменьшение энергии по длине цепи в 1 км учитывается через коэффициент затухания, изменение фазы напряжения и фазы тока на каждом километре цепи - через коэффициент фазы.

Коэффициент затухания и коэффициент фазы в общем виде определяются по формуле расчёта коэффициента распространения:

(6.7)

Подставим известные значения в выражение (6.7):

= 0,643е^{j 71,083} = 0.208 + j 0,608

где = 0,208

= 0,608

6.2 Расчёт переходных влияний между цепями кабельной линии связи

Переходное затухание по мощности А₀ определяется по формуле:

, дБ, (6.1)

где Р₁₀ - мощность в начале влияющей цепи,

Р₂₀ - мощность помехи в цепи.

Переходное затухание А_l также определяется по формуле (6.1).

Защищённость от помех А₃ может быть выражена следующим образом:

, дБ, (6.2)

где Р_с - мощность полезного сигнала,

Р_п - мощность помехи.

Для кабельной линии связи наиболее удобны формулы расчёта переходного затухания, выраженные через строительные длины кабеля. Для одной строительной длины кабеля расчётные формулы будут иметь вид:

, (6.3)

, (6.4)

, (6.5)

где , - коэффициенты электромагнитной связи на ближнем и дальнем концах кабеля. (6.6)

,

К₁₂ - коэффициент электрической связи,

М₁₂ - коэффициент магнитной связи,

Z_B - волновое сопротивление кабеля,

- километрический коэффициент затухания,

S - строительная длина кабеля, S = 0.825 км.

Вторичные коэффициенты влияния К₁₂ и М₁₂ можно определить через первичные параметры:

К₁₂ = g + jk₁₂, (6.7)

где k₁₂ - коэффициент ёмкости между цепями, k₁₂ = 59 , = 11,3%, g - активное сопротивление электрической связи, проводимость изоляции между цепями.

M₁₂= r + jm_12, (6.8)

где m₁₂ - взаимная индукция между двумя цепями, = 23,4%,

r - активное сопротивление магнитной связи, потери в металле.

Между индуктивными ёмкостными связями в кабеле существует соотношение:

 , Гн. (6.9)

Расчёт будем вести для частоты f = 15000 Гц, Z_B = 95,562 e -^j18,883, = 0,208:

= 2*3,14*15000*59*10^-12*(0,113+j) = 6,28*10^-7 + j5,557*10^-6

= 5,592*10^-6 e ^j83,552,

m₁₂ =59*10^-12 * (95,562)² = 5,388 *10^-7,

= 2*3.14*15000*5,388*10^-7*(0.234+j) = 0.0118 + j0.051

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

Для полной уверенности в том, что проектируемая линия связи хорошо защищена от воздействий электромагнитного поля будем использовать ряд мероприятий. В настоящее время с целью снижения в устройствах проводной связи опасных и мешающих влияний высоковольтных линий и электрифицированных ж.д. на стороне последних применяют:

- частичное разземление нейтралей и включение токоограничивающих устройств.

- включение на подстанциях быстродействующих автоматических выключателей при токах короткого замыкания.

- осуществление транспозиции проводов на трёхфазных линиях.

- подвеска на трёхфазных линиях заземлённых тросов.

- включение в трёхфазные линии сглаживающих устройств.

- включение отсасывающих трансформаторов в контактные сети электрифицированных ж.д. переменного тока.

- применение трех проводной системы электрифицированных ж.д. 2 х 25 кВ с линейными автотрансформаторами.

В аппаратуре усилительных пунктов признано целесообразным предусматривать в каждой цепи кабеля определённый минимум защитных средств от опасных и мешающих напряжений и токов независимо от того, в каком районе будет прокладываться данная магистраль, имеются ли поблизости источники электромагнитных влияний или нет. Опыт показывает, что до 25% всей длины кабельных магистральных линий проложено вдоль высоковольтных линий и электрических ж.д. переменного тока и, следовательно, подвержено опасному и мешающему влиянию внешних электромагнитных полей от этих источников. Кроме того, почти на всей территории СНГ наблюдаются грозовые разряды, создающие опасность возникновения повреждений в линиях и аппаратуре НУП.

При конструировании НУП экономически оправдывается предусматривать включение в каждом НУП на входе и выходе усилителей и в схемах самих усилителей на переходах транзисторов тех или иных элементов защитного устройства в зависимости от системы уплотнения цепей.

Оборудование НУП различных систем передачи имеют отдельные узлы, испытательное напряжение которых колеблется от очень низких напряжений до нескольких тысяч вольт. Аппаратура не является равнопрочной в отношении крепости изоляции и поэтому может в той или иной части выходить из строя от возникающих на линии и проникающих в аппаратуру высоких напряжений как со стороны входа и выхода усилителя, так и со стороны блока дистанционного питания. Пока не существует таких защитных элементов, которые могли бы с одной стороны. Понизить напряжение до очень малых величин и, с другой, быть достаточно мощными, чтобы пропускать возникающий большой ток. Обычно защита всего оборудования от высоких напряжений импульсного и периодического переменного тока (50 Гц) организуется по каскадному принципу. Иными словами, применяется ступенчатый способ защиты, обычно с тремя ступенями.

Первая ступень или каскад обеспечивает грубую защиту, снижающую перенапряжения от нескольких киловольт до нескольких сотен или десятков вольт. Этот каскад осуществляется в большинстве случаев с помощью мощных газонаполненных или искровых разрядников с пробивным напряжением 300 - 3000 В.

Второй каскад защитных устройств обеспечивает дальнейшее снижение напряжения от сотен вольт до нескольких вольт. Этот каскад осуществляется с помощью разрядников с пробивным напряжением 70 - 100 В, а также с помощью фильтров, дросселей, корректирующих контуров, которые выполняют и другие функции, кроме защитных.

Третий каскад обеспечивает защиту в основном усилителей, построенных на полупроводниковых приборах. Эта защита осуществляется с помощью стабилитронов, в.ч. - диодов, соединенных по различным схемам. Они имеют напряжение срабатывания в пределах нескольких вольт и являются практически безынерционными.

Таким образом, назначение всех ступеней защиты - снизить амплитуды возникающих перенапряжений до значений, при которых обеспечивается нормальная работа пассивных и усилительных элементов оборудования НУП.

Рассмотрим отдельные мероприятия более подробно. В альбоме рис. 5 изображены схемы защиты, краткое описание которых приведем ниже:

а). Схема защиты НУП К - 60п. В этой схеме защита состоит из трех каскадов, первый каскад осуществляется с помощью разрядников Р - 34, второй каскад - с помощью фильтров низкой частоты и разрядников Р - 4 и третий каскад предназначен для защиты транзисторов усилителя. Разрядники Р - 4 в основных цепях четверки включены между жилами кабеля с линейной стороны трансформатора. Также в схеме защиты аппаратуры К - 60п между клеммами станционных обмоток основных цепей четверки кабеля на входе и выходе включены соединенные мостиком динисторы типа 2Н102В, являющиеся третьей ступенью защиты.

Блоки защитных устройств в несколько десятков раз ослабляют токи и напряжения промышленной частоты в цепи дистанционного питания (ДП), а также напряжения грозового характера.

б). Схема защиты цепей связи от опасного влияния ЛЭП с помощью дренажных катушек. Дренажные катушки (ДК) предназначены для обеспечения одновременного срабатывания разрядников, включенных в провода телефонной цепи, снижения и уравнивания потенциалов проводов этой цепи и для создания при срабатывании разрядников большого сопротивления между проводами телефонной цепи рабочим токам передачи. В результате такого действия ДК снижают помехи во всех каналах системы передачи. Рассмотрим напряжения и токи при работе ДК. Если на ее зажимах будут одинаковые по величине и направлению напряжения по отношению к земле, то токи, проходящие в землю через обе половины обмотки каждой катушки, создают в стальном сердечнике катушки магнитные поля взаимообратного друг к другу направления. Для этих токов катушка будет оказывать малое кажущееся сопротивление, определяемое активным сопротивлением полу обмоток и индуктивным сопротивлением рассеяния.

Если в обоих проводах телефонной цепи индуцируются одинаковые ЭДС, то на концах потенциалы в точках а и в будут определяться падением напряжения в сопротивлении ДК и в заземлении.

Заземление средних точек ДК в некоторых случаях позволяет также снизить индуцированные напряжения в телефонной цепи, подверженной влиянию высоковольтной линии.

Если использовать в качестве ДК линейные обмотки трансформатора со средней заземленной точкой, у которого каждая полу обмотка обладает сопротивлением R = 23 Ом, то такие ДК согласно измерениям снижают потенциал провода связи по отношению к земле при электромагнитном влиянии в 19 - 21 раз и напряжение шума тоже уменьшается в 3 - 5 раз.

в). Принцип устройства и схема включения редукционного трансформатора в симметричный кабель связи. У некоторых кабелей коэффициент защитного действия металлических покровов имеет большую величину, что во многих случаях не позволяет снизить индуцируемые в жилах кабеля напряжения и токи в требуемое количество раз. Увеличение реального экранирующего действия металлических покровов таких кабелей для цепи «жила - земля» может быть достигнуто путем искусственного увеличения сопротивления связи между цепями «металлические покровы - земля» и «жила - земля». Осуществить это можно путем включения в разрез кабеля на длине сближения линии высокого напряжения в одном или нескольких пунктах редукционных трансформаторов (РТ). Первичная обмотка РТ состоит из 30 - 60 витков медного изолированного провода, сечение которого не должно быть меньше металлических покровов защищаемого кабеля. Вторичная обмотка трансформатора, имеющая такое же количество витков, что и первичная, выполняется таким же кабелем, как и защищаемый, но без металлических покровов. Обе обмотки РТ навиваются на замкнутый магнитопровод из трансформаторной стали. Редукционный трансформатор дает наибольший защитный эффект при включении его в кабель, у которого металлические покровы изолированы от земли.

г). Схема включения необслуживаемого защитного пункта. Где ЛТр - линейный разделительный трансформатор, ФТр - фантомный разделительный трансформатор, ЗФ - защитный фильтр. Совокупность разделительных трансформаторов и фильтров, смонтированных в общем контейнере на все количество кабельных цепей вместе с устройством ввода кабелей и передачей воздушного давления, называют необслуживаемыми защитными пунктами (НЗП). Включение, например двух НЗП на длине усилительного участка позволяет разделить его на частоте 50 Гц на три участка так, что норма допустимой ЭДС может быть отнесена к одному участку НЗП.

Необслуживаемый защитный пункт как защитную меру целесообразно применять на существующих уже эксплуатируемых кабельных магистралях в случаях, если вновь строящаяся высоковольтная линия вынуждена по каким либо причинам пройти от кабельных линий на расстояниях, при которых во время аварии могут возникнуть на жилах кабеля опасные напряжения.

д). Схема включения отсасывающих трансформаторов (ОТр) с обратным проводом. Установка ОТр является эффективной мерой снижения магнитного влияния контактной сети электрической ж.д. переменного тока на линии связи. При установке ОТр 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 включении ОТр по данной схеме большая часть тягового тока возвращается на подстанцию по обратному проводу, в рельсах протекает незначительная часть общего тока. Таким образом, несимметричная влияющая система «контактный провод - рельсы (земля)» превращается в более симметричную систему «контактный провод - обратный провод (земля)».

Рассмотрим схему более подробно. Большая часть тока, поступающая с электровоза в рельсы, направляется к ближайшей перемычке между рельсами и обратным проводом. В зависимости от расположения электровоза относительно ближайшего к нему ОТр на участке к между электровозом и ближайшей перемычкой ток данного электровоза протекает либо только в контактном проводе, либо только в обратном проводе. На этом участке контактная сеть оказывает на линию связи почти такое же влияние, как при отсутствии ОТр. Максимальное напряжение возникает в линии связи при расположении электровоза около Отр. В этом случае влияющий участок будет наибольшим и равным 0/2.

Коэффициент защитного действия отсасывающего трансформатора зависит от расстояния между ОТр, ширины сближения с линией связи, ширины сближения, параметров рельсовой сети, переходного сопротивления между рельсами и землей, удельного сопротивления земли и т.п. Чем меньше расстояние между ОТр, тем выше их экранирующее действие. Обычно расстояние между ОТр составляет 2,5 - 4 км, но в зависимости от местных условий оно может быть уменьшено.

Отсасывающие трансформаторы обычно устанавливают на участках дороги, вблизи которых находится большое количество коммуникаций: линий связи, трубопроводов и т.п.

8. Расчет влияний контактной сети и высоковольтных линий передачи на кабельные линии

Кабельные линии железнодорожной АТС прокладывают вблизи тяговых цепей электрифицированных ж. д., высоковольтных линий автоблокировки. На отдельных участках они могут иметь сближения с высоковольтными линиями электропередачи.

Высоковольтные линии передачи и тяговые сети характеризуются высокими рабочими напряжениями и большими токами. Электромагнитное поле этих линий оказывает индуктивное влияние на кабельные линии, вызывая в них напряжения и токи, которые могут нарушить нормальную работу линии связи. Индуктивные влияния подразделяют на электрические и магнитные. Магнитное поле определяет влияющий ток, электрическое - влияющее напряжение. Расчеты опасных и мешающих влияний выполняют для такого гальванически неразделенного участка, который имеет наибольшую длину сближения.

Гальванически неразделенным участком называется участок, который не содержит трансформаторов, усилителей, фильтров. Как правило, это цепи связи в пределах усилительных пунктов.

8.1 Расчет влияний контактной сети электротяги переменного тока на кабельную линию связи

Линия связи на участке Рязанцево - Донилов подвержена влиянию контактной сети переменного тока U = 27 кВ; I_рез = 331 A; m = 3 эл.; f = 15000 Гц; I_к = 14.3 A.

Вычислим опасные влияния при вынужденном режиме на участке Рязанцево - Данилов. Для вычислений воспользуемся формулой (1):

, (8.1)

где

- коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети, ;

- модуль взаимной индуктивности между двумя однопроводными цепями (влияющей и подверженной влиянию) на частоте 50 Гц,

; (8.2)

- ширина сближения между влияющим проводом и проводом, подверженным влиянию, м;

- удельная проводимость земли, сим/м;

- частота влияющего тока, Гц;

- эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы,

; (8.3)

- коэффициент характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током ,

; (8.4)

- длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;

- расстояние от места расположения тяговой подстанции до начала участка, подверженного влиянию, км;