4.8.1. Влияние грозовых разрядов на линии связи

Повреждаемость кабелей ударами молний характеризуется плотностью повреждений. Под плотностью повреждений принимается общее количество отказов ( повреждений простоем связей), отнесенных к 100 км трассы кабеля в год как при однокабельных системах передачи, так и двухкабельных, т.е:

(4.58)

где

N- общее число повреждений, равное числу опасных ударов молнии;

K- промежуток времени, за который произошло N повреждений, лет;

L- длина трассы, км.

Для определения плотности повреждения кабеля с металлическими защитными покровами, не имеющего поверх оболочки изолирующего шлангового покрытия, необходимо знать следующие данные:

- сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току, Ом/км;

- удельное сопротивление грунта, Ом*м;

- электрическую прочность изоляции жил по отношению к металлической оболочке, В;

- интенсивность грозодеятельности в районе прокладке кабеля (количество часов году);

- характер местности: наличие леса или отдельно стоящих деревьев, наличие воздушных линий связи или линий электропередачи ( при этом необходимо знать высоту опор и расстояние до кабеля связи)

Для определения плотности повреждения кабеля, имеющего поверх металлических защитных покровов изолирующее шланговое покрытие, необходимо дополнительно к перечисленным данным знать электрическую прочность внешнего изоляционного покрытия, В; емкость между металлической оболочкой и землей, Ф\ км; емкость между пучком жил и оболочкой, Ф/км.

Сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току находится либо экспериментальным, либо расчетным путем по формуле:

, Ом/км, 4.59)

где

- удельное электрическое сопротивление материала металлической оболочки кабеля, Ом*мм²/ м (табл. 4.15);

и - соответственно наружный и внутренний диаметры оболочки кабеля,мм;

t – толщина оболочки кабеля ,мм.

Если оболочка состоит из нескольких слоев разного материала, проводимость каждого слоя находится отдельно, а затем результаты складываются.

Сопротивления ленточной брони, состоящих из двух стальных лент, определяется по формуле:

, Ом/км (4.60)

где

-средний диаметр кабеля по броне, мм;

а - ширина одной ленты, мм;

в – толщина ленты, мм;

Общее сопротивление внешних покровов постоянному току R находится как сопротивление параллельно соединенных металлической оболочки и стальной брони кабеля:

, Ом/км. (4.61)

Если кабель имеет несколько проводящих защитных покровов, имеющих периодически контакт между собой, то их общее сопротивление находится как сопротивление параллельно соединенных проводников.

Ниже в табл. 4.15 приводятся удельные электрические сопротивления металлов, применяющихся в качестве покровов:

Материал покровов	Удельное сопротивление p, Ом∙мм2/м
Медь	0,0175
Алюминий	0,0295
Свинец	0,2210
Сталь	0,1400

В табл. 4.16. приводятся некоторые параметры (продольные сопротивления металлических покровов, допустимые импульсные напряжения изоляции жил, добротность) основных типов междугородных кабелей, характеризующие их грозостойкость.

Таблица 4.16

Тип кабеля	Сопротивление металлических покровов R, Ом/км	Максимально допустимое импульсное напряжение Uдоп.max, В	Добротность qкА/км	Критическое удельное сопротивление грунта pкр, Ом∙м
МКСБ 7х4	1,65	3800	2,3	680
МКСБл 7х4	1,65	3800	2,3	680
МКСАШп 7х4	-	3500	-	>10000
МКСК 7х4	1,5	3800	2,53	-
МКСГ 7х4х1,2	1,44	3800	2,64	-
МКСБ 4х4	2,1	3800	1,81	275
МКСАШп 4х4	0,476	3500	7,36	>10000
МКСАБп 4х4	0,36	3500	9,73	>10000
МКСАБпШп 4х4	0,36	3500	9,73	>10000
МКСБл 4х4	2,3	3800	1,65	-
МКСЭБВ 4х4	0,7	3500	5,0	>10000
МКСАБ 4х4	0,36	3500	9,73	>10000
МКССтШп 4х4	2,5	3800	1,46	190
МКСК 4х4	1,9	3800	2,0	-
МКСБ 1х4	5,23	3800	0,727	48
МКСАШп 1х4	0,806	3500	4,34	-
МКСАБп 1х4	0,722	3500	4,85	-
МКСАБпШп 1х4	0,722	3500	4,85	-
ВКПАШп 2,1/9,4	1,8	3600	2,0	110
МКТП-4	1,47	3400	2,31	130
МКТПСБ-4	1,38	3400	2,46	160
КМБ-4	1,25	3600	2,88	190
КМБв-4	1,25	3600	2,88	190
КМКБ-4	0,74	3600	4,87	800
КМК-4	1,0	3600	3,6	320
КМКБ-2	1,25	3600	2,88	190
КМБ 6/4	8,885	3600	4,06	420
КМБ 8/6	0,578	3600	6,25	2200
ТЗБ 7х4	1,69	3900	2,31	650
ТЗБ 24х4	1,1	3900	3,55	3200
ТЗБ 30х4	1,01	3900	3,86	4000
ТЗБ 37х4	0,9	3900	4,34	9000
ТЗБ 61х4	0,53	3900	7,36	>10000

Если параллельно друг другу проложено несколько кабелей, не имеющих шлангового покрытия поверх металлической оболочки, и максимальное расстояние между ними не превышает 1,2 м, то вопрос о защите решается исходя из общего сопротивления защитных покровов всех кабелей. При этом предполагают, что последние соединены параллельно.

Электрическая прочность изоляции U_пр между жилами и металлической оболочкой кабеля определятся экспериментально для импульсов напряжения в предразрядное время порядка 10 мкс и пробое на фронте волны. В случае невозможности экспериментального определения допустимое импульсное напряжение приближенно определяется по формуле:

, В, (4.62)

где

U_исп- испытательное напряжение изоляции «жила- оболочка» при чистоте 50 Гц, в (по техническим условиям на данный кабель).

Если испытательное напряжение U_исп задано при постоянном токе, то допустимое импульсное напряжение определяется по формуле:

,В (4.63)

Для основных типов кабелей дальней связи максимально допустимое импульсное напряжение для изоляции «жила- оболочка» приведено в таблице 4.16.

В ряде случаев в кабеле содержатся жилы с различной изоляцией по отношению к оболочке. Расчет плотности повреждений кабеля проводится по наименьшей прочности изоляции; в комбинированных кабелях с коаксиальными и симметричными парами и сигнальными жилами- по прочности симметричных пар.

Интенсивность грозовой деятельности определяется по продолжительности гроз в часах главным образом по сведениям метеостанций, расположенных на трассе кабеля. Ориентировочную оценку интенсивности грозодеятельности можно производить по карте, приведенной на рис. 4.12.