Тема: Влияние внешних электромагнитных полей на линии ж.Д. Автоматики, телемеханики и связи
На линии железнодорожной автоматики и связи действуют следующие источники влияния:
источники искусственного происхождения:
контактные сети железных дорог
ЛЭП различного класса напряжений
индустриальные помехи
электрифицированный городской транспорт
мощные радиостанции
источники естественного происхождения:
грозовые разряды
магнитные бури
Классификация источников электромагнитного влияния:
электрическое
магнитное
гальваническое
Источники магнитного влияния
низкое внутреннее сопротивление
большой ток, вызывающий появление напряжённости магнитного поля
относительно низкое напряжение
Примеры источников магнитного влияния
контактные сети электрифицированных железных дорог Rвх контактной цепи около долей ома, ток может достигать нескольких тысяч ампер (особенно в режиме короткого замыкания); напряжение контактной сети: постоянный ток 3,3 кВ, переменный ток 35,7 кВ.
ЛЭП в режиме короткого замыкания, её ток зависит от класса ЛЭП и достигает величины единиц кА
Источники электрического влияния
Характеристики:
высокое внутреннее сопротивление (Rвнутр)
высокое напряжение (потенциал)
относительно малый ток
Примеры источников электрического влияния
ЛЭП в нормальном режиме работы, приходится считаться с влиянием ЛЭП начиная с ЛЭП 35 кВ; поле воздействует в основном на воздушные линии, кабельные линии защищены металлическими покровами.
Источники гальванического влияния
Все электрические сооружения, имеющие прямой контакт с землёй (заземлителем)
Так как не равны, возникает разность потенциалов и уравнительные токи – токи гальваники.
Примеры источников гальванического влияния:
рельсовая цепь– токи гальваники, стекая с рельсовой цепи, натекают на металлические покровы кабеля и могут вызвать электрическую коррозию, а при достаточной величине – и опасные и мешающие напряжения
рабочие и защитные заземлители телефонных станций и домов связи
Источники подразделяются на
стационарные источники влияния
нестационарные источники влияния
Стационарные действуют достаточно продолжительное время исчесляемое часами, сутками, например: нормальный режим работы ЛЭП и контактных цепей, вынужденные режимы работы контактных сетей
Нестационарные действуют в короткий промежуток времени, например: короткое замыкание ЛЭП и контактной сети, время действия – десятые доли секунды; грозовые разряды действуют несколько миллисекунд.
Нестационарные источники влияния вызывают импульсные помехи.
С точки зрения величины наведённых напряжений и ЭДС и опасности воздействия источники влияния делятся на
опасного действия– повреждения элементов аппаратуры и могут быть опасны для здоровья и жизни персонала, величина опасного напряжения превосходит 36 В, токи опасного напряжения >10 мА.
мешающего действия – вызывают искажения информации (аналоговой и цифровой), снижают достоверность принимаемых сигналов, вызывают посторонние шумы. Величины Uмеш соизмеримы с полезным сигналом, составляют величину несколько мВ, а ток – несколько мА.
Методика расчёта влияния внешних электромагнитных полей
1. Необходимо определить параметры источника влияния (магнитного, электрического, гальванического)
2. Необходимо составить схему сближения, где указывается ширина сближения и определяется максимальная длина сближения (расстояние гальванически неразделённого участка). (В курсовом проекте “Проектирование кабельной линии связи на участке ж.-д.” – максимальная длина усилительного участка). Гальванически делит участок линейный трансформатор.
3. Определяют вид сближения:
параллельное – такое, когда ширина сближения не меняется на длине всего усилительного участка (влияние контактных сетей)
косое – ширина сближения меняется по длине усилительного участка (пример – влияние ЛЭП)
4. Выбираются расчётные формулы, по которым рассчитывается наведённое напряжение.
5. Определяются основные параметры влияний
коэффициент электрической связи
коэффициент магнитной связи
коэффициент экранирования
и др.
6. Проводится расчёт
7. Полученные величины наведённых напряжений сравнивают с нормами
8. После сравнения делают вывод о необходимости использования мероприятий по защите.
Влияние ЛЭП
Существуют следующие ЛЭП:
постоянный ток
переменный ток.
Классы ЛЭП:
переменного тока:
6 кВ
10 кВ
35 кВ
110 кВ
220 кВ
постоянного тока
500 кВ
800 кВ
1000 кВ
1500 кВ
Начиная с U=35 кВ ведётся расчёт электрического влияния ЛЭП, расчёт проводится для воздушных цепей.
Составляют схему
a – ширина сближения;
b – высота подвеса проводов ЛЭП;
c – высота подвеса проводов линии связи.
ЛЭП на кабельные линии не действует.
Sп – коэффициент экранирования соседних проводов, обычно Sп=0,7
Расчёт магнитного влияния
Магнитное влияние – оказывают те источники, которые создаёт большой ток.
Составим схему – для определения ширины сближения и длины сближения.
IКП может быть нормальным (нормальный режим), вынужденным и аварийным (режим короткого замыкания).
Ширина сближения a12=до 60 метров.
Основная расчётная формула вытекает из формулы для Z12 (см. теорию влияний):
Допущения для расчёта:
пренебрегают активным параметром влияния
поскольку нужно определить модуль (то есть без учёта знака), опускают йот (j) и знак “минус”. (Лекция).
В связи с наличием рельсовой цепи и металлических покровов вводят коэффициент экранирования.
sК – коэффициент экранирования кабеля;
sР – коэффициент экранирования рельсов.
Мы получим, что [E2]=В/м., для вычислений домножаем на l:
(1)
(1) можно пользоваться при расчётах магнитного влияния.
Коэффициент взаимной индуктивности
Коэффициент взаимной индуктивности – основной параметр, который функционально зависит от частоты, проводимости среды и ширины сближения.
M12=f{f, З, a12}.
При параллельном сближении коэффициент взаимной индуктивности определяется по формуле:
[M12]=Гн/км.
При косом (сложном сближении) пользуются номограммами.
Номограммы – в справочниках и правилах.
Общее наведённое напряжение определится как сумма наведённых напряжений на каждом маленьком участке.
Если I1, w=const, тогда
(2)
Особенности определения тока влияния
Iвл зависит от режима работы контактной сети
вынужденный;
опасный режим (короткое замыкание).
Вынужденный режим работы наступает тогда, когда одна из соседних тяговых подстанций выходит из строя или на ней производятся ремонтные или профилактические работы, тогда оставшаяся подстанция - в вынужденном режиме работы.
Сложность определить Iвл, который зависит от:
количества электровозов, который находятся одновременно на тяговом плече,
от длины тягового участка
По длине тягового плеча ток будет меняться ступенчато, причём количество ступеней – зависит от числа электровозов (нагрузок).
Берут в расчёт эквивалентный влияющий ток.
Эквивалентным влияющим током называют такой ток, который вызывает такое же действие, как и реальный ступенчатый ток.
Зная для одного электровоза Iэл, можно определить Iэкв.
,
где m - количество электровозов.
Пример:
m=2
Лекция № 10