7 Расчет конструкции заземляющих устройств с учетом реальной структуры земли

Структура грунта по трассе кабельной магистрали двухслойная. Глубина первого слоя составляет м, а второго слоя ­– . Удельное сопротивление первого слоя составляет , а второго – .

При выборе трубчатого заземлителя принимается длина одного зеземлителя l = 3 м, диаметр d = 0,0504 м.

Значение сопротивления одного заземлителя определяется выражением[5]:

, (7.1)

где l – длина вертикального заземлителя, м;

d – диаметр проволоки, которая соединяет заземлители с оболочкой кабеля, м;

h – глубина закопки заземлителя, м;

– эквивалентное удельное сопротивление земли, Ом·м;

– сезонный коэффициент ( )[5].

Величина определяется по выражению[5]:

, (7.2)

, (7.3)

, (7.4)

, (7.5)

. (7.6)

Рассчитаем необходимые значения по формулам (7.1) – (7.6).

См/м;

См/м;

рад;

;

.

Так как сопротивление заземлителя необходимо принять 10 Ом, то полученное сопротивление не удовлетворяет норме, для обеспечения Ом определим необходимое количество заземлителей, согласно[5]:

, (7.7)

где – сопротивление одного вертикального заземлителя, Ом;

– необходимое сопротивление заземлителя, заданное нормами ( );

– коэффициент использования, который зависит от конфигурации и размещения заземлителей ( ).

По формуле (7.7) рассчитаем количество заземлителей.

.

По результатам расчета необходимо 6 заземлителей.

Определим сопротивление полосы по формуле[5]:

, (7.8)

где b– ширина полосы, которая соединяет заземлители между собой (b=4 мм).

Ом.

Общее сопротивление заземлителей находится по формуле[5]:

, (7.10)

где – коэффициент использования соединительной полосы ( ).

Рассчитаем общее заземление по формуле (7.10).

Ом.

Величина общего заземления не превышает норму.

Контур заземления изображен на рисунке 7.1.

КИП

Контур заземления

6 м

ОКЛБ

Рисунок 7.1 – Схема контура заземления

8 Расчет и практические мероприятия по защите вок от удара молнии

Методика расчета вероятности готовой частоты повреждения ВОЛС базируется на допустимом токе молнии в металлических покрытиях ОК, при котором не возникает повреждения кабеля с перебоем связи, а пробой внешнего шланга не считается повреждением ОК. Величина этого тока зависит от конструкции ОК, находиться, как правило, экспериментальным методом.

Ожидаемое количество повреждений за год зависит от количества ударов молнии, которое приходиться на участок поверхности, непосредственно подверженной воздействию удара молнии или дуги, которая возникает между местом удара и кабелем. Вероятность возникновения в подземном кабеле тока, который может вызвать его повреждение в общем случае находить по формуле [2]:

, (8.1)

где – общее вероятностное среднегодовое число всех ударов молнии в оптический кабель линии связи;

– коэффициент грозозащищенности оптического кабеля с металлическими элементами ( [2]);

– поверхностный коэффициент ( , так как равнинная местность).

Значение рассчитывается по формуле [2]:

, (8.2)

где q – удельная плотность ударов молнии в год на км² земной поверхности;

– условный радиус искровой зоны, м;

L – длина линии, км;

Удельная плотность ударов молнии в год определяется по формуле [1]:

(8.3)

где Т – среднегодовая длительность гроз, часов/год;

С – среднее количество ударов молнии во время грозы(С=0,067 );

Условный радиус искровой зоны определяется по формуле [2]:

, (8.4)

где ρ – удельное сопротивление грунта на трассе ВОЛС;

– пробивное напряжение электрического поля в грунте ( ).

Рассчитаем необходимые значения по формулам (8.1) – (8.3):

м;

;

.

Сравним полученный результат с допустимой нормой на ожидаемую вероятность повреждения ОК с металлическими элементами, которая рассчитывается по формуле [2]:

, (8.5)

где – норма на вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы,– для транспортной ВОЛС.

.

Так, как , то защита кабеля не требуется.