Лабораторная работа №1
Симметричные кабели магистральных и зоновых сетей
1 Цель работы
Изучение конструкций и характеристик симметричных междугородных (магистральных) и зоновых кабелей связи, ознакомление с образцами кабельной продукции различных типов, получение навыков по расчету первичных и вторичных параметров.
2 Краткие теоретические сведения
2.1 Конструкции и характеристики симметричных кабелей
магистральных и зоновых сетей
Междугородные симметричные кабели, на основе которых построены магистральные сети связи, по виду изоляции подразделяются на кордельно-бумажные (тип МК), кордельно-полистирольные (тип МКС) и полиэтиленовые (тип МКП).
Наибольшее применение имеют кабели с кордельно-полистирольной (стирофлексной) изоляцией. Они изготавливаются в свинцовой (тип МКС), алюминиевой (тип МКСА) или стальной гофрированной оболочках (тип МКСС).
Кабельные линии, построенные из указанных кабелей, уплотняются в основном системами передачи с частотным разделением каналов типа К-60 в диапазоне частот от 12 до 252 кГц и К-1020с в диапазоне частот от 312 до 4636 кГц, а также цифровыми системами передачи ИКМ-120 и ИКМ-480.
Сердечник кабелей состоит из стандартизованных звездных четверок с медными жилами диаметром 1,2 мм. Конструктивные характеристики соответствующих звездных четверок у кабелей различных марок одинаковы.
Кабели выпускаются емкостью четыре (4×4) и семь четверок (7×4), кроме того, изготавливаются одночетверочные (1×4) кабели в алюминиевой оболочке для зоновых сетей.
Две жилы в четверке, расположенные по диагонали, образуют рабочую пару. Изоляция жил первой пары четверки имеет красный и желтый цвета, второй пары – синий и зеленый.
Конец кабеля, у которого цвета изоляции жил в четверке в направлении движения часовой стрелки чередуются в следующем порядке: красный, зеленый, желтый, синий, называется концом А. На барабане он является верхним.
Под или между лентами поясной изоляции проложена мерная лента из кабельной бумаги, на которой не более чем через 200 мм нанесен товарный знак предприятия-изготовителя, год изготовления кабеля и деления с цифрами, указывающими длину кабеля с погрешностью не более ±0,5%.
Кабели могут прокладываться ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 15 0С и не выше плюс 40 0С.
По кабелям допускается передача электроэнергии дистанционного питания, напряжение которого не должно превышать величин, указанных в табл. 1.
Таблица 1. Напряжение дистанционного питания
|
Кабели |
Напряжение, В |
|
Переменный ток 50 Гц |
Постоянный ток |
||
1 |
В свинцовой оболочке (кроме одночетверочного):
|
690 250 |
950 350 |
2 |
В алюминиевой или гофрированной оболочках |
690 |
100 |
Примечания:
|
|||
Кабели выпускаются и должны транспортироваться и храниться под избыточным давлением воздуха или инертного газа внутри кабеля от 0,6 до 1,1 кгс/см2.
Температура транспортирования и хранения должна быть:
транспортирования – не ниже минус 30 0С и не выше плюс 40 0С;
хранения – не ниже минус 50 0С и не выше плюс 40 0С.
Четырех- и семичетверочные кабели должны эксплуатироваться под избыточным давлением воздуха или инертного газа внутри кабеля от 0,5 до 0,6 кгс/см2 при относительной влажности воздуха или газа не более 15% и при температуре плюс 20 0С.
Кабели поставляются потребителям на деревянных барабанах, изготавливаемых по ГОСТ 5151-71.
Строительные длины высокочастотных симметричных кабелей приведены в табл. 2.
Таблица 2. Строительные длины симметричных кабелей
Тип кабеля |
Емкость кабеля |
Номинальная строительная длина, м |
Допуск, м |
МКС |
1×4 |
650 |
±6 |
4×4 |
825 |
±6 |
|
7×4 |
825 |
±6 |
|
МКСА |
1×4 |
830 |
±6 |
4×4 |
825 |
±6 |
|
7×4 |
825 |
±6 |
|
МКСС |
4×4 |
825 |
±6 |
7×4 |
825 |
±6 |
Симметричные высокочастотные кабели с кордельно-полистирольной изоляцией жил в свинцовой оболочке выпускаются по ГОСТ 5.2221-74 с числом четверок четыре и семь. Одночетверочный кабель в свинцовой оболочке выпускался до 1969 года по ТУ МГ 054-60. С 1969 года выпуск этого кабеля прекращен. Учитывая большое количество данного типа кабеля, проложенного на кабельных сетях страны, его конструктивные и электрические характеристики являются актуальными.
Кабели в свинцовой оболочке по желанию потребителя могут иметь медные сигнальные жилы диаметром 0,9 мм. Изоляция сигнальных жил полистирольная.
Количество сигнальных жил составляет:
четырехчетверочный кабель – 5 жил;
семичетверочный – 6 жил.
При прокладке кабеля допускают не более двух двойных изгибов по дуге окружности, радиус которой должен быть не менее 12,5-кратного диаметра кабеля по свинцовой оболочке.
Марки кабелей и области их применения:
МКСГ – симметричные высокочастотные кабели в свинцовой оболочке без защитного покрова применяются для прокладки в телефонной канализации, коллекторах и траншеях, на вводах в помещения усилительных станций.
МКСБ – то же, бронированные стальными лентами, с наружным покровом, применяются для прокладки в грунтах всех категорий и при пересечении несудоходных, несплавных рек с незаболоченными и устойчивыми пологими берегами и спокойным течением воды.
МКСБГ – то же, бронированные стальными лентами, без наружного покрова, применяются для прокладки в коллекторах, тоннелях, шахтах и телефонной канализации (в случае необходимости).
МКСБв – то же, с усиленной подушкой, бронированные стальными лентами, с наружным покровом, прокладываются в грунтах и водах, агрессивных по отношению к свинцовой оболочке.
МКСК – то же, бронированные круглыми стальными оцинкованными проволоками, с наружным покровом, прокладываются при пересечении горных рек, судоходных и сплавных рек (включая заболоченные поймы этих рек), несудоходных, несплавных рек с заболоченными неустойчивыми берегами или деформированным руслом, при пересечении болот глубиной более 2 м и водоемов, а также прокладываются в грунтах, подверженных мерзлотным деформациям (выпучивание, морозобойные трещины и т.п.), на крутых склонах и др.
МКСКв – то же, с усиленной подушкой, бронированные круглыми стальными оцинкованными проволоками, с наружным покровом, прокладывается в грунтах и водах, агрессивных по отношению к свинцовой оболочке.
Конструкция наиболее распространенного симметричного кабеля с кордельно-полистирольной изоляцией приведена на рис.1. В табл. 3 приведены вторичные параметры данного кабеля.
Для линий зоновой связи уплотняемых системами К-60П-4 в диапазоне частот до 252 кГц (двухкабельная система) предназначены симметричные высокочастотные кабели связи с полиэтеленовой изоляцией. Они изготавливаются в поливинилхлоридной, полиэтиленовой и алюминиевой оболочках. Конструкции приведены на рис. 2 и 3.
Таблица 3. Вторичные параметры основных пар кабеля МКС 1×4×1,2
f, кГц |
α, дБ/км |
β, рад/км |
|Zв|, Ом |
-φв, 0 |
αа·10-3, 1/град |
0,3 |
0,228 |
0,028 |
783,9 |
43,30 |
2,90 |
0,5 |
0,282 |
0,037 |
606,6 |
42,10 |
2,91 |
1,0 |
0,384 |
0,054 |
426,5 |
39,50 |
2,93 |
1,5 |
0,451 |
0,069 |
353,3 |
37,30 |
2,96 |
2,0 |
0,504 |
0,083 |
309,0 |
35,20 |
2,99 |
2,5 |
0,547 |
0,097 |
284,0 |
33,30 |
- |
3,0 |
0,585 |
0,110 |
266,0 |
31,50 |
3,03 |
3,5 |
0,616 |
0,113 |
252,0 |
30,00 |
- |
4,0 |
0,645 |
0,137 |
240,0 |
28,60 |
- |
5,0 |
0,695 |
0,164 |
223,6 |
26,10 |
3,13 |
6,0 |
0,737 |
0,189 |
213,0 |
24,10 |
- |
7,0 |
0,774 |
0,216 |
205,0 |
22,4 |
- |
8,0 |
0,806 |
0,243 |
198,0 |
20,90 |
3,26 |
9,0 |
0,835 |
0,268 |
194,0 |
19,70 |
- |
10,0 |
0,862 |
0,295 |
191,0 |
18,56 |
3,33 |
20 |
1,033 |
0,552 |
173,0 |
12,20 |
3,13 |
30 |
1,168 |
0,803 |
166,0 |
9,50 |
2,87 |
40 |
1,285 |
1,053 |
163,0 |
8,00 |
2,69 |
50 |
1,382 |
1,299 |
161,0 |
7,06 |
2,55 |
60 |
1,495 |
1,558 |
159,8 |
6,35 |
2,45 |
70 |
1,606 |
1,824 |
159,2 |
5,80 |
2,37 |
80 |
1,709 |
2,085 |
158,7 |
5,40 |
2,30 |
90 |
1,811 |
2,336 |
158,2 |
5,10 |
- |
100 |
1.906 |
2,562 |
158,0 |
4,90 |
2,20 |
120 |
2,090 |
3,062 |
157,2 |
4,50 |
2,12 |
140 |
2,263 |
3,557 |
156,5 |
4,20 |
2,08 |
150 |
2,345 |
3,826 |
156,3 |
4,05 |
2,06 |
160 |
2,426 |
4,077 |
156,0 |
3,94 |
2,04 |
180 |
2,583 |
4,558 |
155,5 |
3,75 |
2,03 |
200 |
2,735 |
5,035 |
155,0 |
3,60 |
2,01 |
220 |
2,880 |
5,536 |
154,5 |
3,45 |
2,01 |
240 |
3,024 |
6,040 |
154,1 |
3,30 |
2,00 |
250 |
3,093 |
6,294 |
154,0 |
3,25 |
2,00 |
260 |
3,164 |
6,535 |
153,7 |
3,20 |
2,00 |
280 |
3,300 |
7,040 |
153,3 |
3,10 |
2,00 |
300 |
3,431 |
7,534 |
153,0 |
3,00 |
2,00 |
В табл. 3 обозначено:
f – частота;
α – коэффициент затухания;
β – коэффициент фазы;
|Zв| – модуль волнового сопротивления;
φв – аргумент волнового сопротивления;
αа – температурные коэффициент затухания.
Сердечник кабелей состоит из одной звездной четверки с медными жилами диаметром 1,2 мм с заполнением из композиции полиэтилена с бутилкаучуком.
Кабели могут прокладываться ручным и механизированным способом при температуре воздуха не ниже минус 10 0С.
Прокладка механизированным способом (с помощью кабелеукладчика) допускается при растягивающем усилии не более 50 кгс при отсутствии рывков. Допустимый радиус изгиба кабеля при прокладке должен быть не менее 20 диаметров кабеля.
Кабели поставляются на деревянных барабанах, изготавливаемых по ГОСТ 5151-71. На кабеле должна быть намотана одна строительная длина кабеля.
Транспортирование кабелей может производиться на барабанах любыми видами транспорта. Кабели должны храниться на барабанах при условии защиты от прямого воздействия солнечных лучей и отсутствия в окружающем воздухе паров кислот, щелочей и других агрессивных химикалий, вредно действующих на кабель.
Температура транспортирования и хранения кабелей, как пластмассовых, так и в алюминиевых оболочках, должна быть:
транспортирования – не ниже минус 30 0С и не выше плюс 40 0С;
хранения:
в пластмассовых оболочках – не ниже минус 40 0С и не выше плюс 50 0С;
в алюминиевой оболочке – не ниже минус 50 0С и не выше плюс 40 0С.
Допустимое напряжение дистанционного питания 690 В переменного тока промышленной частоты или 1000 В постоянного тока.
Марки кабелей и преимущественные области применения.
ЗКВ – кабель зоновой связи с медными жилами с полиэтиленовой изоляцией в заполнении из композиции полиэтилена с бутилкаучуком и оболочке из поливинилхлоридного пластиката. Применяются в телефонной канализации, коллекторах, тоннелях, шахтах по мостам и в устойчивых грунтах I-III категории без каменистых включений (при прокладке кабеля кабелеукладчиками), без плывунов и не в районах вечной мерзлоты и т.п., в районах, не характеризующихся повышенным электромагнитным влиянием и опасностью повреждения грызунами.
ЗКВБ – то же, бронированный стальными лентами с защитным наружным покровом. Применяется в грунтах всех категорий, в районах, характеризующихся опасностью повреждения грызунами, в районах незначительных электромагнитных влияний, для пересечения несудоходных и несплавных рек с незаболоченными пологими берегами и спокойным течением воды. В районах вечной мерзлоты не применим.
ЗКВК – то же, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками с защитным наружным покровом. Применяется для прокладки через горные, судоходные и сплавные реки, затопляемые и заболоченные поймы, болота глубиной более двух метров.
ЗКП – кабель зоновой связи с медными жилами с полиэтиленовой изоляцией в заполнении из композиции полиэтилена с бутилкаучуком и оболочке из светостабилизированного полиэтилена. Применяется в телефонной канализации, коллекторах, тоннелях, шахтах, по мостам и в устойчивых грунтах I-III категории без каменистых включений (при прокладке кабеля кабелеукладчиками), без плывунов и не в районах вечной мерзлоты и т.п., в районах, не характеризующихся повышенным электромагнитным влиянием и опасностью повреждения грызунами.
ЗКПБ – то же, бронированный стальными лентами с защитным наружным покровом. Применяется в грунтах всех категорий, в районах, характеризующихся опасностью повреждения грызунами, в районах незначительных электромагнитных влияний, для пересечения несудоходных рек с незаболоченными пологими берегами и спокойным течением воды. В районах вечной мерзлоты не применим.
ЗКПК – то же, бронированный круглыми стальными оцинкованными проволоками с защитным наружным покровом. Применяется для прокладки через горные, судоходные и сплавные реки, затопляемые и заболоченные поймы, болота глубиной более двух метров.
Вторичные параметры основных пар кабеля ЗКП приведены в табл. 4.
Таблица 4. Вторичные параметры основных пар кабеля ЗКП 1×4×1,2
f, кГц |
α, дБ/км |
β, рад/км |
|Zв|, Ом |
-φв, 0 |
αа·10-3, 1/град |
0,3 |
0,301 |
0,030 |
666 |
44,0 |
2,65 |
0,5 |
0,378 |
0,045 |
535 |
42,4 |
3,80 |
1,0 |
0,512 |
0,065 |
408 |
39,6 |
2,90 |
1,5 |
0,592 |
0,085 |
330 |
37,3 |
3,03 |
2,0 |
0,653 |
0,103 |
280 |
35,3 |
3,10 |
2,5 |
0,697 |
0,120 |
249 |
33,4 |
- |
3,0 |
0,736 |
0,135 |
228 |
31,6 |
3,20 |
3,5 |
0,765 |
0,152 |
207 |
30,0 |
- |
4,0 |
0,793 |
0,166 |
205 |
28,3 |
3,25 |
5,0 |
0,836 |
0,198 |
191 |
25,4 |
3,31 |
6,0 |
0,872 |
0,229 |
182 |
23,0 |
3,35 |
7,0 |
0,899 |
0,260 |
176 |
20,9 |
- |
8,0 |
0,922 |
0,291 |
171 |
19,2 |
3,37 |
9,0 |
0,939 |
0,322 |
168 |
17,6 |
3,39 |
10,0 |
0,958 |
0,352 |
166 |
16,2 |
3,39 |
20 |
1,091 |
0,69 |
151,3 |
10,3 |
3,06 |
30 |
1,091 |
1,00 |
147,8 |
8,0 |
2,82 |
40 |
1,282 |
1,33 |
145,9 |
6,6 |
2,64 |
50 |
1,380 |
1,66 |
144,5 |
5,6 |
2,49 |
60 |
1,469 |
2,00 |
143,4 |
5,0 |
2,39 |
70 |
1,558 |
2,30 |
142,7 |
4,5 |
2,31 |
80 |
1,644 |
2,63 |
142,0 |
4,2 |
2,26 |
90 |
1,724 |
2,95 |
141,6 |
3,8 |
2,22 |
100 |
1.800 |
3,28 |
141,1 |
3,6 |
2,20 |
120 |
1,945 |
3,93 |
140,5 |
3,1 |
2,16 |
140 |
2,085 |
4,55 |
140,2 |
2,75 |
2,14 |
150 |
2,152 |
4,90 |
140,1 |
2,6 |
2,13 |
160 |
2,216 |
5,23 |
140,1 |
- |
2,12 |
180 |
2,340 |
5,86 |
- |
- |
2,11 |
200 |
2,454 |
6,50 |
139,9 |
2,1 |
2,10 |
220 |
2,563 |
7,15 |
- |
- |
2,09 |
240 |
2,671 |
7,80 |
- |
- |
2,08 |
250 |
2,723 |
8,12 |
139,8 |
1,6 |
2,08 |