лекции по НСТК Мищенко

Природа влияния радиостанций на ЛС состоит в следующем .

Рис. 11.14. Природа влияния радиостанции на линию связи.

Рис. 11.15. Влияние радиостанции на линию связи при различных длинах линии.

Pадиостанции создают вертикальную составляющую электромагнитного поля, мВ/м, затухающую по закону

коэффициент распространения в воздухе; F — коэффициент ослабления поля за счет земли; r —расстояние от радиостанции до линии.

За счет конечной проводимости земли появляется горизонтальная

горизонтальная составляющая поступает в линию и является источником помех (рис. 11.14). Чем выше частота и меньше проводимость грунта, тем больше EГ и мешающее влияние в кабеле. Наибольшее влияние оказывается при прохождении кабеля в грунтах с большим сопротивлением (песке, суглинке, скальных породах).

221

Существенно сказывается взаимное расположение ЛС и радиостанции. Этот фактор принципиально может быть оценен формулой Erϕ = Er cosϕ , где φ

— угол взаимного расположения PC и ЛС.

При перпендикулярном расположении ЛС относительно PC влияние минимально. Максимальное влияние происходит при прохождении трассы кабеля в створе действия PC.

В общем виде при любом расположении трассы кабеля относительно PC

влияние может быть определено по формуле

где а— кратчайшее расстояние от PC до ЛС; r — длина ЛС.

На рис. 11.15 показано изменение влияния радиостанции Erϕ на линию

связи в зависимости от ее длины. На графике видны две зоны влияния: зона I охватывает углы φ' от 90 до 50°, зона II — углы φ" от 40 до 0°. В первой зоне (r<а), как видно из формулы, с увеличением r величина Erϕ и соответственно

влияние растут. Физически это объясняется тем, что здесь линия близка к перпендикулярному расположению относительно PC. Во второй зоне (r>а) с увеличением r величина Erϕ и влияние уменьшаются. В этом случае линия

близка к радиальному расположению относительно PC и чем дальше от нее рассматриваемый участок линии, тем меньше влияние. Максимальное влияние имеет место на стыке двух зон при φ = 40 ... 50°.

Различные типы ЛС в зависимости от конструкции и их экранирующих свойств в разной степени подвержены влияниям. Установлены примерно следующие зоны мешающего влияния PC на различные типы линий,

Воздушная: крюковой профиль - 1200 м. Траверсный – 500 м.

Симметричный кабель с оболочкой: -свинцовой - 10 км. алюминиевой - 1,3 км.

стальной- 3,3 км.

Коаксиальный кабель, не более- 1 км.

11.2.ЗАЩИТА СООРУЖЕНИЙ СВЯЗИ

11.2.1.МЕРЫ ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИЙ СВЯЗИ ОТ ВНЕШНИХ

ВЛИЯНИЙ

Для предохранения сооружений связи от внешних электромагнитных влияний проводится комплекс защитных мер как на влияющих линиях (ЛЭП, эл. ж. д., радиостанции), так и на ЛС, подверженных влиянию. Перечень основных мероприятий приведен в табл. 11.5.

222

223

связи применяются 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 (рис. 11.16). Из анализа влияний и схем защиты можно сделать вывод, что наибольшей защиты требуют воздушная линия и сеть ГТС. На

междугородной кабельной линии для защиты устанавливается лишь один разрядник.

Рис. 11.16. Схемы защиты при воздушной (а) и кабельной (б) линиях и на ГТС (в): Р-350 и ИР-1000 - разрядники; СН-1 и ТК-0,25 — предохранители; ЗК - запирающая катушка; ДК - дренажная катушка.

Разрядники делятся на газонаполненные и искровые. Для сетей с дистанционным электропитанием применяются вилитовые разрядники, а на сетях ГТС — угольные. Наибольшее применение получили на междугородных кабельных линиях связи разрядники Р-35, PB-500, Р-4 и на городских сетях — УР-500. На воздушных линиях применяются разрядники Р-350, РБ-280 и Р-35.

Основные характеристики разрядников приведены в табл. 11.6. Как видно, наиболее мощными разрядниками являют ся РБ-280 (для воздушных линий), а самыми слабыми — Р-4 (малогабаритный разрядник для усилителей кабельных линий).

Таблица 11.6

224

Газонаполненный разрядник типа Р-350 (рис. 11.17, а) состоит из стеклянной трубки диаметром 35 мм и длиной 65 мм, внутри которой помещены два электрода (никелевые или стальные). Последние имеют форму полусферических чашечек, входящих друг в друга, активизированных окисью бария, способствующих увеличению мощности разрядника. Стеклянная трубка наполнена аргоном.

Рис. 11.17. Разрядники: а — двухэлектродный Р-350; б — трехэлектродный Р-35; в — двухэлектродный бариевый РБ-280; г— малогабаритный Р-4.

Рис. 11.18. Разрядники: а — вилитовый; б — угольный.

Газонаполненный разрядник типа Р-35 (рис. 11.17, б) имеет три электрода. Он заменяет два двухэлектродных, что является его преимуществом. Кроме того, при установке трехэлектродных разрядников значительно уменьшается опасность возникновения так называемого акустического удара.

Вилитовые разрядники типов РВ-500 и РВ-1000 устанавливаются на цепях с дистанционным питанием. Разрядник состоит из двух латунных дисков 1 (рис. 11.18, а), между которыми образуется искровой промежуток. Диски

225

отделены слюдяной прокладкой 2. Вилитовый диск 3 изготовляется из смеси порошкообразного корборунда, жидкого стекла и мела.

Угольные разрядники типа УР-500 имеют номинальное напряжение зажигания 500 В. Угольные разрядники используются на сетях городской и сельской связи (рис. 11.18, б). В состав разрядника входят две угольные колодки 1 с изолирующей прокладкой 2.

Для защиты от ВВЛ применяются двухэлектродные бариевые разрядники типа РБ-280 (рис. 11.17, в) на напряжения 280 В. Эти разрядники выдерживают большой разрядный ток в течение длительного времени.

Для защиты от перенапряжений в схемах усилителей используются малогабаритные разрядники Р-4. В состав разрядника входят два стальных электрода, покрытых вольфрамом. Электроды заключены в стеклянный баллон, наполненный аргоном (см. рис. 11.17, г).

Применяемые схемы защиты зависят от вида влияния, наличия дистанционного электропитания и типа аппаратуры. На рис. 11.19 показана схема защиты аппаратуры на транзисторах типа К-60П. В схеме защиты кроме разрядников Р-4 имеются Фильтры, предназначенные для защиты от посторонних напряжений и токов, наводимых в цепях ДП, работающих по схеме «провод — земля». Для повышения надежности защиты и сохранения

газонаполненных разрядников от разрушения перед последними устанавливают искровые разрядники, которые монтируют на держателях газонаполненных разрядников. Пробивное напряжение разрядников зависит от величины искрового промежутка.

Рис. 11.19. Схема защиты аппаратуры на транзисторах.

Для защиты станционной аппаратуры и разрядников от опасных токов,

возникающих при случайных соприкосновениях провода линии связи с проводом линии сильного тока, применяются предохранители на номинальный ток 1 и 0,15 А типа СН — спиральные с ножевыми наконечниками (рис. 11.20, а) или типа СК — с коническими наконечниками.

226

Опоры воздушных ЛС защищают от разрушений при прямых ударах молнии стержневыми молниеотводами, которые устанавливают на вводных, кабельных, контрольных, разрезных, переходных опорах, а также на опорах, заменяемых вследствие повреждения грозовыми разрядами. Для молниеотвода используют стальную линейную проволоку диаметром 4 ... 5 мм, нижний конец которой отводится. Этот отвод называют заземлителем. Длина отвода проволоки заземлителя (рис. 11.22) зависит от характера грунта и может быть равна 1 ... 12 м. Глубина залегания заземлителя равна 0,10 м. Чем больше удельное сопротивление грунта, тем больше должна быть длина отвода заземлителя. На промежуточных и угловых опорах обычно не делают отвода, а доводят проволоки до комля столба.

Опоры, на которых установлены искровые или газонаполненные разрядники, также защищаются молниеотводами. По условиям техники безопасности на опорах, имеющих пересечение или сближение с ВВЛ, на высоте 30 см от земли на молниеотводе делается разрыв, создающий искровой промежуток длиной 50 мм.

Эффективность молниеотвода тем больше, чем выше он расположен.

Зона защитного действия молниеотвода определяется примерно по формуле S=πh2, где h — высота молниеотвода.

11.2.4. ЗАЩИТА ОТ ГРОЗЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Необходимость грозозащиты подземного кабеля определяют расчетом по ожидаемому числу повреждений от ударов молнии на 100 км трассы. Ожидаемое

число повреждений может быть определено в зависимости от числа грозовых дней в году для каждой местности (см. 11.1.2).

Защитная способность кабелей связи от воздействия грозы, т. е. их грозостойкость, характеризуется параметром добротности, А·км:

где U — электрическая прочность кабеля, В; R— сопротивление оболочки постоянному току, Ом/км. Чем больше U и меньше R, тем выше грозостойкость кабеля.

Для различных типов кабелей грозостойкость характеризуется следующими данными (табл. 11.10).

228

Таблица 11.10

Из приведенных данных следует, что наибольшей грозостойкостью

обладают кабели со сплошной полиэтиленовой изоляцией в алюминиевой оболочке. Такие кабели имеют высокую электрическую прочность и малое сопротивление оболочки (высокое экранирующее действие).

Из представленных в таблице кабелей лучше других симметричный кабель МКПА (Q = 62,5) и коаксиальный КМА (Q = 12,3). Принято считать кабели грозостойкими, если их добротность достигает 50. При более высокой добротности — порядка 80 и больше — кабель считается полностью защищенным от воздействия грозовых разрядов.

Если грозостойкость кабелей недостаточна, то их дополнительно защищают с помощью медных, биметаллических или стальных тросов.

Если кабельная трасса проходит вблизи отдельных деревьев или вдоль леса при расстоянии между трассой и деревьями менее 15 м (удельное сопротивление грунта ρ≤300Ом·м) и менее 50 м (ρ≥Ом·м), между кабелем и деревьями (лесом), прокладывают заземленные стальные тросы на всем протяжении участка.

Рис. 11.23. Перехват токов молнии, попавших в дерево.

Рис. 11.24. Принцип экранирующего действия троса (рельса) 1 — кабель; 2

— защитный трос; 3 – дерево.

229

Для отдельных деревьев трос укладывают полудугой (рис. 11.23). Глубина прокладки троса около 80 см. При прокладке кабеля на опушке леса следует соблюдать оптимальное расстояние до деревьев, указанное в 10.2.3.

В случае прокладки кабеля вдоль полотна эл. ж. д. или вдоль металлического трубопровода на расстоянии не более 8 м от них защиты от

ударов молнии можно не применять независимо от грозовой активности и удельного сопротивления грунта.

Защиту кабелей от ударов молнии осуществляют с помощью медных, биметаллических или стальных тросов. Тросы прокладывают выше кабеля на глубине, равной половине глубины его залегания, но не менее 0,4 м (рис. 11.24). Расстояние между тросами 0,4 ... 1,2 м. Тросы по всей длине через определенные интервалы должны иметь заземления. Число защитных проводов или тросов определяют расчетным путем.

Хорошую грозозащиту дает также установка малогабаритных разрядников непосредственно в соединительных муфтах кабеля.

11.2.5. ЭКРАНИРУЮЩИЕ ТРОСЫ

Радикальным средством защиты кабелей связи от воздействия высоковольтных линий (ЛЭП, эл. ж. д.), грозы и PC является применение экранирующих оболочек. Они полностью локализуют электростатическое влияние и существенно снижают магнитное влияние (см. 10.1.2).

Наряду с экранирующими оболочками защитное действие оказывают также тросы, подвешиваемые на линиях (влияющих и подверженных влиянию), и рельсовые пути эл ж. д.

Принцип экранирующего действия троса и рельса виден из рис. 11.24.

При прохождении по ВВЛ тока в тросе и в ЛС индуцируются соответственно токи I13 и. I12 .

Всвою очередь, ток I13 наводит в линии связи ток I32 , который находится

впротивофазе с током I12 и уменьшает его: I рез = I12 − I32 .

меньше его сопротивление и лучше он заземлен.

Экранирующее действие троса имеет порядок 0,5...0,6, а рельсов — 0,4...0,5.Суммарное экранирующее действие кабельной оболочки So, троса ST и рельсов Sp определяется в виде S = SO ST SP

11.2.6. РЕДУКЦИОННЫЕ И ОТСАСЫВАЮЩИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Редукционные трансформаторы (РТ) являются эффективным средством защиты от влияния высоковольтных линий (ЛЭП и эл. ж. д.). Первичная I и вторичная II обмотки РТ имеют одинаковое число витков и намотаны на замкнутый железный сердечник. Первичная обмотка включается в разрез металлического покрова (оболочку, броню, экран) защищаемого кабеля 1—1, а

230