5 Защита электрических кабелей связи от влияния внешних электромагнитных полей

5.1 Расчет опасных магнитных влияний

Надежность линейных трактов и качество передаваемой информации в значительное степени зависят от влияний внешних электромагнитных полей на ЭКС. На линии связи оказывают опасное и мешающее влияние линии высокого напряжения (ЛВН) и электрифицированные железные дороги (ЭЖД) при их взаимном сближении. Схема сближения на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Схема сближения линии связи с высоковольтной линией

Эквивалентная ширина сближения a_экв определяется соотношением:

(5.1)

Подставляя в формулу (5.1) значения из таблицы 5.1 получаем:

Таблица 5.1 - Исходные данные для расчета параметров внешних влияний

I1, кА	а1, м	а2, м	а3, м	а4, м	I1, %	I2, %	I3, %	Uисп, кВ	Т, ч		L1, км	L2, км	L3, км
3,5	80	90	120	90	40	30	30	2,5	50	0,5	60	30	10

Для нахождения коэффициентов взаимной индукции по номограмме необходимо вычислить проводимость земли. Нам дано удельное сопротивление грунта , поэтому мы можем найти проводимость земли как:

(5.2)

Рисунок 5.2 − Номограмма для определения коэффициента взаимной индукции на частоте 50 Гц

По номограмме на рисунке 5.2 находим:

m₁₂₁=450мкГн/км; m₁₂₂=350мкГн/км; m₁₂₃=600мкГн/км;

Можно определить коэффициент взаимной индукции и по приближённой формуле, которая справедлива в диапазоне тональных частот, Гн/км:

(5.3)

где а ‑ ширина сближения, м;

f ‑ частота влияющего тока, Гц;

σ_з=210^-3См/м ‑ проводимость земли в районе трассы, См/м.

Результирующий коэффициент экранирования (на низких частотах его называют коэффициентом защитного действия) учитывает уменьшение наведенной ЭДС за счет защитного действия металлических экранов, размещенных между ДВН и линией связи. В общем виде коэффициентом защитного действия определяется из:

(5.4)

где – коэффициент защитного действия металлических покровов кабеля связи;

–коэффициент защитного действия заземленных тросов, подвешенных на опорах ЛЭП, выберем алюминиевый трос с сечением мм [3];

–коэффициент защитного действия рельсов ж/д путей, примем для двухпутной ж/д [3];

–коэффициент защитного действия металлических сооружений.

Определив коэффициент взаимной индукции m₁₂ для каждого участка производят расчет продольной ЭДС, полагая, что S_об=1:

=

12900 В

Рассчитав величину суммарной продольной ЭДС на участке сближения длиной , определяем продольную ЭДС на 1 км кабеля:

(5.6)

Исходя из расчета по [3] в зависимости от марки кабеля связи (МКСГ/МКСБ/МКСК 4х4х1,2) определяем величину идеального коэффициента защитного действия металлических покровов кабеля. Получаем.

Окончательно величину наведенной продольной ЭДС в кабеле связи определяем по формуле:

(5.7)

2. Нормы опасного магнитного влияния

Величины опасных напряжений и токов в цепях кабелей связи, обусловленные влиянием ЛВН, устанавливаются исходя из обеспечения безопасности обслуживающего персонала, работающего на стационарных и линейных сооружениях, а так же из условий предохранения этих сооружений от повреждений (пробои изоляции жил кабеля, повреждение аппаратуры).

Допустимые величины опасных напряжений и токов принимают такие значения, при которых не требуется специальных мер защиты. При этом принимается во внимание время и условие их воздействия на людей и сооружения связи.

Влияния при аварийных режимах бывают кратковременными 0,15-1,2 с, так как они исчезают с автоматическим выключением поврежденной линии. Кроме того аварии на ЛЭП сравнительно редки, поэтому для этого вида влияния приняты относительно высокие допустимые напряжения.

При нормальном и вынужденном режимах работы линий высокого напряжения опасные напряжения и токи действуют длительно, поэтому нормы для этих режимов работы существенно ниже.

Сравним уточненное значение Е^’ с допустимым Е_доп.

Согласно условиям индивидуального задания, величина испытательного напряжения составляет U_исп=2,5 кВ. В системе ИКМ-480С U_дп = 24 В. Дистанционное питание НРП осуществляется по схеме «провод-провод».

Тогда, допустимое ЭДС при кратковременном влиянии вычисляется по формуле:

(5.8)

Т.е. наводящаяся на участке сближения с ЛВН продольная ЭДС больше предельно допустимого значения кратковременного влияния (). Т.е. необходимы дополнительные мероприятия по защите цепи от внешних воздействий. При прогнозируемом внешнем влиянии на конкретном участке трассы оправдано применения кабелей семейство МКС с алюминиевым экраном: например ,МКСАШп 4х4х1,2.