книги из ГПНТБ / Гроднев, И. И. Линейные сооружения связи учебник

вого ш ланга с алю м инием .

З а щ и т а л и н и й с в я з и от в л и я н и я р а д и о с т а н ц и й м о ж ет д о ст и ­ гаться вы бором трассы линии с таким р асч етом , чтобы п ом ехи не

Рис. 5.15. Устройство искровых разрядников:

— 352 —

Рис. 5.18. Устройство разрядников: а) вилитового; б) угольного

На сетях городской и внутрирайонной связи применяются угольные разрядники типа УР-500, номинальное напряжение за­ жигания которых іравио 500 |В. Угольный ірааряідіник (рис. 5.186) состоит из двух угольных колодок с изолирующей прокладкой. Качество угольных разрядников значительно уступает газонапол­ ненным за счет нестабильности характеристик. Поэтому эти раз­ рядники применяются только на цепях местной связи.

Для защиты от высоковольтных линий применяются двух- и трехэлектродные бариевые разрядники типов РБ-280 и ЗРБ-350 на напряжение 280 и 350 В. Эти разрядники выдерживают боль­ шой разрядный ток в течение длительного времени.

Для защиты от перенапряжения в схемах усилителей приме­ няются малогабаритные разрядники Р-4. Они состоят из двух стальных электродов, покрытых вольфрамом, заключенных в стек­ лянный баллон, наполненный аргоном (рис. 5.19).

Для повышения надежности защиты и сохранения газонапол­ ненных разрядников от разрушения перед последними устанавли­ вают искровые разрядники ИР, которые монтируют на держате­ лях газонаполненных разрядников. Пробивное напряжение раз­ рядников зависит от величины искрового промежутка.

Для защиты станционной аппаратуры и разрядников от опас­ ных токов, возникающих при случайных соприкосновениях про­ вода связи с проводом линии сильного тока, применяются предо­ хранители на номинальный ток 1 и 0,15 А типа СН — спираль­ ные с ножевыми наконечниками (рис. 5.20а) — или типа СК — с коническими наконечниками. Предохранители на 1 А включа­ ются со стороны линии и защищают аппаратуру и разрядники от разрушений при токах, протекающих через них длительное вре­ мя, а также касаниях с высоковольтными проводами, напряжение на которых превышает напряжение зажигания разрядника. Для обеспечения бесперебойной работы цепей связи эти предохраните­ ли не должны перегорать при срабатывании разрядников во вре­ мя грозовых разрядов. Предохранители на 0,15 А устанавлива­

-354 —

ются со стороны станции на проводах линий связи для защиты аппаратуры от опасных токов напряжением ниже зажигания раз­ рядников: например, при сообщении провода линии связи с про­ водами силовой распределительной сети, при замыкании провода на землю.

На городских телефонных станциях в качестве предохраните­ лей применяются термические катушки ТК-0,15 (предохранитель на номинальный ток 0,15 А). Термическая катушка (рис. 5.206) состоит из корпуса, внутри которого помещен латунный стержень с обмоткой. Один конец обмотки соединен с корпусом, а другой —• при помощи легкоплавкого сплава со стержнем. Если через обмот­ ку в течение 10-М5 с проходит ток больше номинального, то лег­ коплавкий металл плавится и при помощи пружины латунный штифт выдергивается, в результате чего цепь тока через обмотку прерывается.

Приборы защиты включаются в линии связи по определенным схемам. Аппаратура междугородных телефонных станций и уси­ лительных пунктов на воздушных линиях защищается по схемам, представленным на рис. 5.21. Защита аппаратуры телефонных станций и усилительных пунктов при дистанционном питании осу­ ществляется по тем же схемам, только в этом случае разрядники Р-350 заменяются разрядниками РВ-500.

При наличии опасных влияний со стороны линий электропе­ редачи вместо разрядников Р-350 устанавливаются мощные раз­ рядники типов РБ-280, ЗРБ-350 и предохранители типа ПН.

В схемах, показанных на рис. 5.21, используются дополнитель­ ные приборы защиты: Д К — дренажная катушка и ЗК — запи­ рающая катушка. Вследствие различия в характеристиках разряд­ ников при их срабатывании неизбежно появляются уравнительные токи. Два разрядника, одновременно действующие в цепи, замы­ кают цепь почти накоротко. Это искажает сигналы тонального телеграфа, создает трески и шумы в телефонных каналах. Ука­ занные помехи резко снижаются при включении в линию дренаж­ ной катушки ДК, состоящей из двух одинаковых обмоток, поме­ щенных на кольцевом сердечнике. При срабатывании одного раз­ рядника в одной половине дренажной катушки" возникает ток, маг­ нитное поле которого, воздействуя на вторую половину обмотки катушки, создает в ней эдс одинакового знака с наведенным на­ пряжением на проводе. Увеличение напряжения способствует ус­ корению срабатывания второго разрядника. В результате уравни­ тельный ток, проходящий через аппаратуру станции, резко умень­ шается. При одновременном действии в цепи обоих разрядни­ ков и наличии дренажной катушки рабочие токи не имеют та­ кого заметного затухания, как при ее отсутствии.

Запирающие катушки ЗК устанавливаются для снижения по­ мех'в высокочастотных каналах от внешних электромагнитных полей и уменьшения влияний через тредьи цепи. Эти катушки имеют одинаковые обмотки, заключенные в металлический экран. При соответствующем включении обмоток ЗК создается значи-

О)

К а п п а р а т у т е л е ­ гр а ф но й ст а н ц и и

*)

Рис. 5.21. Схемы защиты междугородных телефонных -станций при: а) воздушном вводе -неуплогненной цепи; б) -кабельном вводе яе уплотненной цепи; в) воздушном вводе уплотненной цепи; г) кабель ном вводе уплотненной -цепи

356 —

тельное затухание для токов помех, протекающих по обоим про­ водам в одном направлении, особенно при высоких частотах. Для рабочих токов, протекающих по обоим проводам в разных направ­ лениях, катушка имеет незначительное затухание.

На городских и сельских телефонных сетях приборы защиты устанавливаются по схемам, изображенным на рис. 5.22. Могут быть различные модификации указанных схем, более подробные схемы приведены в ГОСТ.

ТН-0,25 СК-1,0

Рис. 5.22. Схемы защиты городских телефонных станций при:

а ) воздушном вводе; б ) кабельном вводе

При прямых ударах молнии в воздушную линию связи в про­ водах появляются очень большие напряжения — до 1100-4-1200 кВ. Схемы защиты с одним разрядником не могут обеспечить надеж­ ную защиту аппаратуры связи от таких больших напряжений.

В целях снижения величины опасных напряжений применяет­ ся дополнительная, так называемая каскадная (ступенчатая) защи­ та. При такой защите через определенные расстояния на подходе воздушной линии (рис. 5.23) к защищаемому сооружению подклю­ чаются искровые разрядники. На схеме искровые разрядники обо­ значены: ИР-7, ИР-10 и т. д., цифра указывает величину воздуш-

Рис. 5.23. Схема каскадной защиты воздушной линии

—357 —

ного промежутка между электродами. При появлении перед ис­ кровыми разрядниками электромагнитной волны с большой ам­ плитудой срабатывает первый искровой разрядник ИР-20 и за­ тем в зависимости от амплитуды волны — последующие разряд­ ники, что значительно уменьшает амплитуду падающей волны.

Схемы и приборы защиты, включаемые в цепи подземных меж­ дугородных кабелей связи, предназначаются для защиты аппара­ туры от опасных напряжений и токов, возникающих в результате влияния грозового электричества и линий сильного тока, а также для уменьшения помех в каналах связи, возникающих как непо­ средственно в цепях связи, так и через цепи дистанционного пи­ тания.

Если электрическая прочность изоляции аппаратуры выше электрической прочности изоляции жил кабеля, то в этом случае обычно аппаратура не защищается от опасных влияний, так как при перенапряжениях сначала пробьется изоляция жил кабеля, после чего напряжение снизится и таким образом аппаратура окажется защищенной.

Применяемые схемы защиты на кабельных цепях зависят от вида влияния, наличия или отсутствия дистанционного питания по жилам кабеля, схемы передачи дистанционного питания и типа аппаратуры. Поэтому на практике применяются различные схемы защиты, которые рассматриваются в специальных пособиях, например( {41]. На рис. 5.24 и 5.25 для примера показаны две из;

что объясняется более высокой электрической прочностью изоля­ ции аппаратуры по сравнению с кабелем.

В схемах защиты, представленных на рис. 5.24 и 5.25, кроме разрядников, имеются фильтры, предназначенные для защиты от посторонних напряжений и токов, наводимых в цепях дистанцион­ ного питания, работающих по системе «провод—земля». Количе­

— 358 —

ство звеньев защитных фильтров берется различным в зависимо­ сти от величины наводимой эдс. В некоторых схемах дополни­ тельно к защитным фильтрам применяются резонансные контуры, рассчитанные на подавление токов определенных частот.

Включаемые в цепь дистанционного питания фильтры Д-8 с ча­ стотой среза 8 кГц позволяют организовать по искусственным це­ пям канал тональной частоты и, кроме того, они препятствуют возникновению нежелательных связей между высокочастотными цепями через цепи дистанционного питания, включенные парал­ лельно через землю.

Для снижения мешающих напряжений и токов в цепях связи применяются соответствующие меры как на линиях электропере­ дачи, так и на линиях связи.

Для уменьшения остаточных составляющих напряжения и то­ ка в трехфазных линиях электропередачи применяют транспози­ цию проводов, т. е. меняют их местами (рис. 5.26). Транспозиция

Рис. 5.26. Схема транспозиции проводов линии электропере­ дачи

выполняется так, чтобы каждый провод линии электропередачи на определенной длине последовательно занимал все три возмож­ ных места на линии. Таким образом, транспозиция по своему дей­ ствию аналогична скрещиванию цепей воздушных линий связи.

Магнитное влияние контактной сети электрифицированной же­ лезной дороги переменного тока уменьшается с помощью отса­ сывающих трансформаторов. Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в контактный провод, вторичная об­ мотка — либо в отдельный, обратный, провод, подвешиваемый на опорах контактной сети, либо последовательно в рельсы (рис. 5.27а, б). Ток контактной сети, протекая по первичной обмотке, индуктирует во вторичной почти противоположно направленный ток. Благодаря этому ток, возникающий в обратном проводе, ин­ дуктирует в подверженных влиянию цепях связи токи противо­ положного знака, и тем самым результирующее влияние снижает­ ся. При включении вторичной обмотки в рельсах значительно уве­ личивается ток, что приводит к увеличению защитного действия рельсов.

Для сглаживания пульсаций напряжения на дорогах постоян­ ного тока используются реакторы с резонансными контурами, ко­ торые включаются на подстанциях по схеме, показанной на рис. 5.27в. Реактор Lp состоит из соединенных последовательно вит­ ков медного провода, укрепленных в бетонных стойках. Актив­ ное сопротивление реактора во избежание больших потерь элек­

— 359 —

тируются эдс Еэ и Еь которые отстают от тока по фазе на 90°. Электродвижущая сила Еэ, наводимая в экране, создает в нем ток /в> который отстает от £ э на некоторый угол ф. Ток /э, в свою очередь, наводит в линии связи электродвижущую силу Е2. Ре-

Рис. 5.28. Векторная диаграмма напряжений « токов, ин­ дуктированных л проводе связи:

а) векторная диаграмма; б) схема влияния

зультирующая эдс в проводе связи Е определяется геометричес­ кой суммой эдс Еі и Е%. Из диаграммы видно, что чем меньше Е, тем больше угол ф приближается к прямому. Угол ф зависит от соотношения индуктивного и активного сопротивлений экрана:

Из ур-ния (5.54) следует, что чем меньше сопротивление экра­ нирующего провода и больше его индуктивность, тем больше за­ щитный эффект, т. е. тем больше снижается эдс, наводимая в про­ воде линии связи. При этом коэффициент экранирования умень­ шается. Например, защитное действие медного троса при одинако­ вых размерах больше стального, алюминиевая оболочка кабеля обладает большим защитным действием по сравнению со свинцо­ вой, стальная броня кабеля, в особенности ленточная, улучшает коэффициент экранирования за счет увеличения индуктивности оболочки по сравнению с голым освинцованным кабелем того же размера.

В общем случае при наличии нескольких экранирующих це­ пей, удаленных друг от друга, (коэффициент экранирования опре­

путей.

Защитное действие экрана в значительной степени зависит от сопротивления заземления экранирующего провода. Чем лучше эк­ ранирующие провода заземлены, тем больше протекающий по ним ток и тем выше их защитное действие. Наибольшее экранирова­ ние получается при идеальном заземлении (сопротивление зазем­ ления равно нулю). Коэффициент экранирования в этом случае называется идеальным. В реальных условиях обеспечить сопро­

—361 —