Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Радиотехника и электросвязь»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
«Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте»
Тема:
«Проектирование кабельной линии связи»
Выполнил:
ст. гр. АТС-312
Володин С.С.
Проверил:
ст. преп. Волкова Е.С.
Москва 2012 г.
Содержание
магистрали и конструкция кабеля для КЛС 3
2.Определение первичных параметров кабельной цепи 5
3.Расчет влияния тяговых сетей переменного тока 7
3.1.Опасные влияния в вынужденном режиме 7
3.2.Опасные влияния в аварийном режиме 10
4.Мешающие влияния 14
5.Расчет механической прочности ВОК 16
5.1.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля 16
5.2.Расчет удельной нагрузки от воздействия льда при гололеде 17
5.3.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля
и силы тяжести льда 17
5.4.Расчет удельной нагрузки от давления ветра на кабель
(при отсутствии гололеда) 18
5.5.Расчет удельной нагрузки от воздействия ветра на кабель,
покрытый гололедом 18
5.6.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля
и от воздействия ветра 19
5.7.Расчет удельной нагрузки от силы тяжести кабеля,
покрывающего его льда и воздействия ветра 19
5.8. Определение критической длины пролёта 20
6. Меры защиты КЛС от опасных и мешающих влияний 28
7.Список использованной литературы 31
В соответствии с техническим заданием на курсовой проект, на многопутном участке А-Б железной дороги требуется организовать 200 каналов магистральной связи и 45 каналов дорожной связи, а также, согласно ПТЭ, различные виды отделенческой связи. Для строительства КЛС необходимо использовать кабель марки МКПАБ. В общем случае, не используя аппаратуру уплотнения, по одной цепи связи (одной паре, состоящей из двух жил кабеля) можно организовать один односторонний канал тональной частоты (4 кГц). Поэтому при проектировании необходимо предусмотреть использование аппаратуры уплотнения. По заданию, в качестве такой аппаратуры необходимо использовать аппаратуру К-60. Эта система передачи предназначена для уплотнения симметричных непупинизированных кабельных линий связи. К-60 – аналоговая двухкабельная однополосная система, поэтому для организации связи необходимо прокладывать два кабеля, один для передачи в прямом направлении, другой – в обратном.
Для организации 60 каналов двухсторонней связи потребуется одна пара в одном кабеле, для передачи в прямом направлении связи, и одна пара в другом кабеле, для передачи в обратном направлении.
Таким образом, для организации 200/45 каналов магистральной/дорожной связи необходимо использовать 4 комплектов аппаратуры К-60 и прокладывать два 7-четверочных кабеля МКПАБ. При использовании двухкабельной системы обеспечивается защищенность от переходных токов для каждого комплекта аппаратуры уплотнения.
При определении емкости кабеля необходимо иметь в виду, что цепи ПГС и ПРС являются четырехпроводными, т.е. требуют по две пары кабельных жил. Цепь СЦБ-ДК работает в спектре тональных частот, и поэтому для нее необходимо выделить телефонную пару.
Распределение цепей по четверкам кабеля может быть выполнено по различным типовым схемам в зависимости от емкости кабеля. При этом для двухкабельной системы рекомендуется для ВЧ связи (магистральной и дорожной) использовать в 7-четверочном кабеле вторую, четвертую и шестую четверки.
Описание кабеля МКПАБ: Магистральные кабели связи с трубчатой кордельно-полиэтиленовой изоляцией для линий связи, проходящих вдоль железных дорог, электрифицированных на переменном токе, марок МКПАБ изготовляют 7, 10, 12 и 14-четверочными с токопроводящими жилами диаметром 1,2 мм и с шестью сигнальными жилами диаметром 0,9 мм. Сигнальные жилы изготовляют с трубчатой кордельно-полиэтиленовой или полиэтиленовой изоляцией различной расцветки. Четверки и сигнальные жилы скручивают в кабель, обматывают пятью лентами полиэтилена и одной лентой металлизированной бумаги, накладывают алюминиевую оболочку толщиной 1,8 мм. Поверх алюминиевой оболочки последовательно наносят слой битума, ленту кабельной бумаги, две ленты из поливинилхлоридного пластиката, ленту полиэтилена, слой битума, две бронеленты, две ленты полиэтилена, слой битума, наружный покров предварительно пропитанной кабельной пряжи, слой битума и меловой раствор.
В таблице 1 приведено распределение четверок в кабеле МКПАБ 7x4x1,2+6x0,9, при двухкабельной системе и использовании кабелей одинаковой емкости. Кабель в разрезе представлен на рис. 1.
Таблица 1. Типовое распределение цепей по четвёркам в магистральных кабелях.
|
Номера четвёрок и сигнальных пар |
Расцветка |
Тип четвёрок |
Цепи связи и СЦБ |
|
|
Кабель 1 |
Кабель 2 |
|||
|
Номер четвёрки 1 2 3 4 пары 1,2 5 6 7 |
К Ч Ж Ф Б-С Б-О Б-К |
НЧ ВЧ НЧ ВЧ НЧ ВЧ НЧ |
СЭМ, МЖС маг., маг. ЭДС, ПС ПДС, ЛПС ПГС, ПГС дор., резерв резерв, резерв |
переезд,СЦБ-ДК маг., маг резерв, резерв ТУ, ТС ПРС, ПРС дор., резерв резерв, резерв |
|
Сигнальные пары: 1 2 3 4 5 6 |
Б Б Б Б Б Б |
- - - - - - |
СЦБ СЦБ СЦБ СЦБ СЦБ СЦБ |
резерв резерв резерв резерв резерв резерв |
|
Контрольная жила |
- |
- |
- |
- |
Рис. 1. Кабель МКПАБ в разрезе.
2.Определение первичных параметров кабельной цепи.
В кабелях связи сопротивление переменному току двухпроводной цепи, без учета потерь в соседних цепях и металлической влагозащитной оболочке определяется по формуле:
Ом/км ,
где d = 1,2 мм – диаметр проводника в мм;
1,01- коэффициент укрутки;
p – коэффициент, учитывающий тип скрутки, для звездной p=5;
a – расстояние между проводниками в мм: для звездной скрутки ,
где - диаметр изолированной жилы определяется по формуле:
,
где 1,2 мм - диаметр голой жилы;
- диаметр корделя (при кордельно-бумажной изоляции 0,8 мм);
- коэффициент смятия корделя (для корделя из бумаги 0,35);
- толщина ленты изоляции (стирофлексной 0,17 мм).
мм;
мм;
Величина - сопротивление постоянному току при температуре, отличной от 20°С (в данном курсовом проекте температура принимается равной 20°С), определяется по формуле:
Ом/км,
где 0,01785 - удельное сопротивление металла проводника в Ом·мм2/м;
d =1,2 – диаметр проводника в мм;
Ом/км;
Функции F(kr),G(kr),H(kr),Q(kr) определяются в зависимости от величины kr которая для медных цепей определяется по формуле:
Так как определяем:
; ; ; .
31,939 Ом.
Индуктивность двухпроводной кабельной цепи равна:
Гн/км,
где a = мм - расстояние между центрами проводов, мм;
r = 0,6 мм - радиус проводника, мм.
Гн/км.
Емкость двухпроводной кабельной цепи:
Ф/км,
где 1,25- эквивалентная диэлектрическая проницаемость кабельной изоляции;
- коэффициент, учитывающий близость проводов к оболочке кабеля и соседними цепями, равный ,
где 2,58 мм- диаметр изолированной жилы, мм;
- диаметр группы, для звездной скрутки ;
мм;
1,2 мм- диаметр голой жилы, мм.
Ф/км.
Проводимость изоляции кабельных цепей определяется по формуле:
,
где - круговая частота при f = 850 Гц ;
;
Сим/км.
3.Расчет влияния тяговых сетей переменного тока.
3.1Опасные влияния в вынужденном режиме.
Рис 2. Схема сближения для расчета опасного влияния в вынужденном режиме
Величина опасного напряжения между проводами и землей на конце гальванически неразделенного провода цепи связи при заземленном другом конце его вычисляется без учета волновых процессов при любой длине цепи воздушной линии связи и длине цепи кабельной линии не более 40 км.
В этом случае при параллельном сближении величина индуктированного напряжения на изолированном конце провода U равна индуктированной продольной ЭДС E и определяется по формуле:
м=E=KфωMIвлSlэ ,В
где Кф- коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети; на кабельных жилах Кф=1;
ω=2πf=23,1450=314 ;
lэ- длинна участка сближения, км;
lэ1=30 км; lэ21=15 км; lэ22=15км; lэ3=30 км
Iвл- влияющий ток, А;
Результирующий коэффициент экранирующего действия
S=SобSрSТ ,
где Sр=0,1;
Sоб=0,45;
ST- к.з.д. заземленного троса, в расчетах можно принять ST=0,7.
S=SобSрSТ =0,10,450,7=0,032.
Коэффициент М рассчитываем по формуле:
,
где a = 13 м –ширина сближения;
= Cим/м – удельная проводимость грунта
f = 50 Гц – частота тока.
Учитывая, что в действительности значение тока в тяговой сети при вынужденном режиме имеет ступенчатый характер, влияющий ток определяется следующим образом :
Iвл=Iрезkn , A,
где Iрез- результирующий ток нагрузки питающей тяговый подстанции при вынужденном режиме работы, А;
kn-коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению нагрузочным и определяется:
kn= ,
где n = 5- число электровозов, одновременно находящиеся на участке;
lэ- длинна сближения, км;
lэ11=30 км; lэ21=15км; lэ22=15км; lэ33=30км
lТП = 45 км - длинна плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;
lн- расстояние от действующей тяговой подстанции до начала цепи связи, км;
lн11=0 км; lн21=30 км; lн22=30 км; lн33=0 км;
kn1=;
kn21=
kn22=;
kn3=;
Результирующий ток нагрузки при вынужденном режиме работы определяется из выражения:
,
где -максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и максимально удаленны электровозом, при lТ ≥ 30 км, =8500 В;
RTC- активное сопротивление тяговой сети, RTC=cosα , α=65, Ом,/км;
=0,252 Ом,/км;
RTC=cos65=0,2520,4226=0,106 Ом,/км;
XTC- реактивное сопротивление тяговой сети, XTC=sinα , α=65, Ом,/км;
XTC=sin65=0,2520,9063=0,228 Ом,/км;
-коэффициент мощности электровозов
,
А;
Iвл1=Iрезkn1=1826,50,733=1338,82 А;
Iвл21=Iрезkn21=1826,50,333=608,22 A;
Iвл22=Iрезkn22=1826,5 0,333=608,22 А;
Iвл3=Iрезkn3=1826,5 0,733=1338,82 А;
м1=E=KфωMIвл1Slэ11=13147,9510-4 1338,82 0,03230 = 320,8 В;
м21=E=KфωMIвл21Slэ21=13147,9510-4 0,03215 = 72,8 В;
м22=E=KфωMIвл22Slэ22=13147,9510-4 0,03215 = 72,8 В;
м3=E=KфωMIвл3Slэ33=13147,9510-4 1338,82 0,03230 = 320,8 В;
Вывод: полученные значения напряжения превышают допустимое значение напряжения равного 36 В.Требуется принять дополнительные меры по защите от опасных влияний, которые описаны в РАЗДЕЛЕ 6.
3.2.Опасные влияния в аварийном режиме.
Рис 3. Схема сближения для расчета опасный влияний в вынужденном режиме
Для режима короткого замыкания на землю вычисляют наибольшее индуктированное напряжение на одном из плеч, пологая, что тяговая сеть имеет одностороннее питание. Для этого пользуются методом проб, который заключается в том, что значения величин влияющих токов берут при различном расстоянии от питающей тяговой подстанции до места замыкания на землю через 4-5 км, пользуясь графиком токов короткого замыкания.
Величины токов короткого замыкания можно также вычислить по формуле:
где - сопротивление трансформатора, питающего тяговую сеть, Ом;
- сопротивление тяговой сети на участке от тяговой подстанции до места короткого замыкания, Ом;
- сопротивление ЛЭП, питающей тяговую сеть, Ом;
- напряжение тяговой сети, равное 27,5 кВ.
Величина зависит от мощности трансформатора, питающего тяговую сеть и определяется по формуле:
,
где 0,16 Ом и 3,93 Ом– соответственно, активная и реактивная составляющие сопротивления трансформатора, Ом.
Ом.
Величина вычисляется по формуле:
,
где 0,278 Ом/км - сопротивление тяговой сети, Ом/км;
- расстояние от тяговой подстанции до места короткого замыкания тяговой сети, км.
5 км; 10 км; 15 км; 20 км; 25 км;
30 км; 35 км; 40 км; 45 км
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
Ом.
Ом.
Величина определяется, как :
,
где 11 км - длина ЛЭП, питающей тяговую подстанцию.
Ом
A;
A;
A;
A;
A;
A;
A;
A;
A;
Рис 4.График тока короткого замыкания
Для расчета используем формулу из пункта 1.1 заменив :
м2=E=KфωMIк.з.Slэ,
где lэ- длинна сближения, км;
5 км; 10 км; 15 км; 20 км; 25 км; 30 км;
5 км; 10 км; 15 км
В;
В;
В;
В;
В;
В;
В;
В;
В;
Рис 5.График напряжения
Вывод: максимально допустимое напряжение считается по формуле 0,6Uисп ,для магистральных кабелей с кордельно-бумажной изоляцией жил Uисп= 1800 В.Из этого следует что максимально допустимое напряжение равно 1080 В. Полученные значения напряжения не превышают максимально допустимое значение равное 1080 В, в связи с этим принимать дополнительные меры для защиты от опасных влияний не требуется.
4.Мешающие влияния
Рис 6. Схема сближения для расчета мешающего влияния
Расчет мешающих влияний тяговой сети переменного тока на цепи тональной частоты ведется при нормальном режиме работы тяговой сети. Вычисление производят применительно к ближнему (дальнему) концу усилительного участка, круга избирательной связи или участка между двумя оконечными пунктами. При вычислении величины мешающего напряжения в телефонных цепях в качестве влияющих следует принимать все тяговые плечи в пределах расчетного участка, полагая, что тяговая сеть состоит из плеч одностороннего питания. Сложение величин напряжения шума от нескольких влияющих тяговых плеч одностороннего питания, а так же если цепь содержит несколько усилительных участков, следует производить по квадратичному закону.
Мешающие напряжения для k гармоники определяются по формуле:
,
где - модуль взаимной индуктивности между двумя однопроводными цепями для k-ой гармоники, Гн/км;
Гн/км;
1,109 - коэффициент акустического воздействия для k-ой гармоники тягового тока;
0,15-коэффициент чувствительности двухпроводной телефонной цепи к помехам для ля 17-ой гармоники тягового тока;
- результирующие к.з.д. для 17-ой гармоники
0,49 А- нагрузочный ток 17-ой гармоники электровоза.
-угловая частота 17-ой гармоники
30 км; 15 км; 15 км; 30 км; 30 км; 15 км;
15 км; 30 км; 30 км; 15 км; 15 км; 30 км;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
B;
Пользуясь данными полученными из пункта 2 определим и
Ом.
В.
Вывод: полученное значение 0,017 В, не превышают максимально допустимое значение 0,88 В, принимать дополнительные меры для защиты от опасных влияний не требуется.
5.Расчет механической прочности ВОК.
5.1.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля.
Удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля определяется по формуле:
,
где 1.1- коэффициент перегрузки;
- удельный вес кабеля в расчете на единицу площади его поперечного сечения, кг/ммм2.
Удельный вес кабеля определяется по формуле:
,
где - вес одного погонного метра кабеля, кг/м;
- площадь поперечного сечения основного несущего элемента конструкции кабеля, мм2.
кг/ммм2.
Зная можем посчитать : Н/ммм2.
5.2.Расчет удельной нагрузки от воздействия льда при гололеде.
Удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде определяется по следующей формуле:
,
где 0.9103 кг/м3- плотность льда;
b=15 - толщина стенки льда, мм;
d=9,2- диаметр кабеля, мм;
S- площадь поперечного сечения кабеля, мм2;
мм2
0.9- коэффициент неравномерности гололедной нагрузки;
1.1- коэффициент перегрузки.
Н/ммм2
5.3.Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля и силы тяжести льда.
С учетом направлений действующих на кабель нагрузок, удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля и силы тяжести льда будет равна:
где - удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля, Н/м•мм2;
- удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде, Н/м•мм2;
Н/ммм2
5.4.Расчет удельной нагрузки от давления ветра на кабель
(при отсутствии гололеда)
Исходя из условия, что направление ветра перпендикулярно направлению кабельной линии, и с учетом того, что кабель имеет цилиндрическую поверхность, удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель (при отсутствии гололеда) определяется по следующей формуле:
,
где V=25- скорость ветра, м/с;
V2/16- нормальный скоростной напор ветра;
S =66,44– площадь поперечного сечения кабеля, мм2;
1.2- аэродинамический коэффициент;
1.1- коэффициент перегрузки.
Н/ммм2.
5.5.Расчет удельной нагрузки от воздействия ветра на кабель
(покрытый гололедом).
Удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом определяется по следующей формуле:
,
где b=15 - толщина стенки льда, мм;
d=9,2- диаметр кабеля, мм;
V=15- скорость ветра, м/с;
V2/16- нормальный скоростной напор ветра;
S =66,44– площадь поперечного сечения кабеля, мм2;
Н/ммм2
5.6.Расчет удельной нагрузки от собственной силы
тяжести кабеля и от воздействия ветра.
Удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля и воздействия ветра на кабель с учетом направления действия нагрузок и определяется по следующей формуле:
где - удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля, Н/м•мм2;
- удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель (при отсутствии гололеда) , Н/ммм2;
Н/ммм2.
5.7.Расчет удельной нагрузки от силы тяжести кабеля, покрывающего его льда и воздействия ветра.
С учетом направления действия сил удельная нагрузка от силы тяжести кабеля, покрывающего его льда и воздействия ветра, определяется по формуле:
где - удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля, Н/ммм2;
- удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде, Н/ммм2;
- удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом, Н/ммм2;
Н/ммм2.
5.8. Определение критической длины пролёта
Уравнение состояния кабеля в пролёте
,
где - коэффициент упругого удлинения оболочки кабеля (Е=- модуль упругости материала оболочки кабеля, Н/мм2
;
Lпр =45 м – длина пролёта между опорами контактной сети;
напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки и температуры t, Н/мм2;
напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки и температуры tх, Н/ мм2;
коэффициент теплового расширения защитной оболочки кабеля 1/С;
Выражение для определения критической длины пролёта LКР: ,
где допустимое напряжение сжатия, Н/ мм2;
tл = - 5 – температура гололёда;
tмакс= - 40 – максимальная температура, при которой будет эксплуатироваться кабель;
, где Т=3750 Н – максимальная растягивающая нагрузка;
S =66,44мм2 – площадь поперечного сечения кабеля;
КЗ = 2,5 – коэффициент запаса прочности;
;
км;
Так как , то , , t = tл , L= LПР =45 м
Возьмем значения температур:
t1=-40; t2=-30; t3=-20; t4=-10; t5=-5;
t6=0; t7=10; t8=20; t9=30; t10=40;
Приводим к виду ()=B :
()=199246
Методом подбора находим: 5,883 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,885 Н/мм2;
Так как при t=-20 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ) :
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,886 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,886 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,887 Н/мм2;
Так как при t=-5 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ) :
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,888 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=849046
Методом подбора находим: 12,148 Н/мм2;
Так как при t=0 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ) :
Приводим к виду ()=B :
()=849046
Методом подбора находим: 12,149 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()= 199247
Методом подбора находим: 5,888 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,889 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,891 Н/мм2;
Так как при t=30 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ) :
Приводим к виду ()=B :
()= 199247
Методом подбора находим: 5,892 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()= 199247
Методом подбора находим: 5,892 Н/мм2;
Приводим к виду ()=B :
()=199247
Методом подбора находим: 5,893 Н/мм2;
Все значения
Н/мм2; Н/мм2;
Н/мм2; Н/мм2
Н/мм2; Н/мм2;
Н/мм2; Н/мм2;
Н/мм2; Н/мм2;
Н/мм2; Н/мм2;
Н/мм2; Н/мм2;
Рис 7.График зависимости .
Вывод: так как значений , превышающих допустимое значение нет, то использование данного кабеля возможно.
5.9. Расчёт стрелы провеса
Определив величину находим соответствующие значения стрелы провеса fX(м) во всём температурном диапазоне с использованием следующей формулы:
По формуле находим
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
Рис 8.График зависимости .
6. Меры защиты КЛС от опасных и мешающих влияний.
Для безопасности обслуживающего персонала и лиц, пользующихся средствами связи, а также для предохранения от повреждений аппаратуры и линий связи и обеспечения необходимого качества передач установлены нормы допустимых величин опасных и мешающих напряжений и токов. При этом принимаются во внимание время и условия воздействия опасных напряжений и токов на людей и аппаратуру. Влияния при аварийных режимах бывают кратковременными, так как они исчезают с отключением поврежденной линии. Кроме того, аварии на линиях высокого напряжения сравнительно редки.
В результате проведенного расчета опасные и мешающие напряжения, оказывающие влияние на проектируемую кабельную линию связи, получил:
В вынужденном режиме работы тяговой сети опасные напряжения на участках больше нормы, которая составляет 36 В. При аварийном режиме на расчетных участках напряжение не превышает норму, составляющую 1800 В. Рассчитанное мешающее напряжение тяговой сети переменного тока на цепи тональной частоты больше максимально допустимого, равного 0,88 В. Таким образом, с целью уменьшения влияющих напряжений и токов, необходимо принять ряд дополнительных мер защиты КЛС.
Комплекс защитных мер может проводиться как на влияющих линиях (ЛЭП, тяговая сеть), так и на линиях связи, подверженных влиянию (КЛС). На тяговой сети и ЛЭП, в качестве таких мер, могут применяться сглаживающие фильтры, отсасывающие трансформаторы и экранирующие тросы.
Отсасывающие трансформаторы используются для уменьшения магнитного влияния контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока. Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в контактный провод, вторичная обмотка – либо в отдельный, обратный провод, подвешиваемый на опорах контактной сети (рис. 6,1), либо последовательно в рельсы (рис. 6,2). Ток контактной сети, протекая по первичной обмотке, индуцирует во вторичной обмотке почти противоположно направленный ток. Благодаря этому ток, возникающий в обратном проводе, индуцирует в подверженных влиянию цепях связи токи противоположного знака и тем самым результирующее влияние снижается. При включении вторичной обмотки в рельсы ток значительно возрастает, что приводит к увеличению защитного действия рельсов.
Экранирующие тросы являются радикальным средством защиты кабелей связи от воздействия высоковольтных линий. Они полностью локализуют электростатическое влияние и существенно снижают магнитное влияние. Принцип экранирующего действия троса и рельса виден из рис. 6.3. При прохождении по высоковольтной линии тока в тросе и в линии связи индуцируются соответственно токи I13 и I12. В свою очередь, ток I13 наводит в линии связи ток I32, который находиться в противофазе с током I12 и уменьшает его: Iрез=I12 - I32. Таким образом, влияние при наличии троса меньше, чем без троса. Эффективность использования троса тем выше, чем меньше его сопротивление и лучше он заземлен.
Рис. 6.3. Принцип экранирующего действия троса (рельса)
На линии связи для уменьшения влияющих напряжений и токов можно использовать нейтрализующие и редукционные трансформаторы, заземление, экранирование, скрещивание и симметрирование. Можно так же отнести трассу дальше от влияющей линии, тяговой сети, что так же уменьшит воздействие опасных и мешающих напряжений и токов.
Принцип действия редукционного трансформатора ясен из рис. 6.4. Ток высоковольтной линии I1 индуцирует ЭДС и токи в жилах кабеля (I12) и оболочке (I13). Ток в оболочке I13 в свою очередь через редукционный трансформатор наводит в жилах кабеля дополнительный ток Iрт, противоположно направленный по отношению к токам влияния в жилах кабеля. Таким образом, за счет РТ ток помех в кабеле снижается на величину тока трансформации: Iрез = I12 - Iрт. Конструктивно редукционный трансформатор выполнен в виде металлического герметичного ящика и устанавливается в земле на глубине прокладки кабеля. Масса редукционного трансформатора 100 – 500 кг.
Рис. 6.4. Принцип действия редукционного трансформатора
Заземление – это устройство, состоящее из заземлителей и проводников, соединяющих заземлители с электрическими установками. Заземлителем называют проводник или группу проводников, выполненных из проводящего металла и находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом. В зависимости от выполняемых заземлениями функций различают рабочее, защитное и линейно-защитное заземления. В технике связи рабочим заземлением называют устройство, предназначенное для соединения аппаратуры с землей, служащей одним из проводников электрической цепи. К защитным относятся заземления, предназначенные для соединения с землей приборов защиты (разрядников), а также металлических частей силового оборудования. Линейно-защитными заземлениями называют устройства для заземления металлических оболочек и экранов кабелей.
Наиболее радикальным средством защиты кабельных цепей от помех является их экранирование. Для защиты от внешних помех кабель поверх сердечника покрывается металлическими оболочками. Они, как правило, имеют сплошную цилиндрическую конструкцию и выполняются из свинца, алюминия или стали.
Для защиты обслуживающего станционного персонала и аппаратуры связи применяются также защитные устройства, состоящие из разрядников и предохранителей. Эти устройства устанавливаются на входе в станцию. Схемы устройств различны в зависимости от типа линии и ожидаемой величины влияния.
7.Список использованной литературы
1.Прокофьев.В.А. “Проектирование линий автоматики, телемеханики и связи” часть III. “Методика расчета индуктивных влияний на линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”.Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”- 1997 г.
2. Прокофьев.В.А. “Проектирование линий автоматики, телемеханики и связи” часть II .”Расчет параметров воздушных, кабельных и волоконно-оптических линий”. Методические указания для курсового и дипломного проектирования по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”- 1997 г.
3.Волкова Е.С. ,Казанский Н.А. , Бахтиярова Е.А. “Расчет механической прочности полностью диэлектрического самонесущего волоконно-оптического кабеля”. ”.Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”- 2007 г.
4.Гроднев И.И. , Верник С.М. “Линии связи”. Учебник для высших учебных заведений-1988 г.