5.2 Расчет и защита кабелей связи от ударов молнии

Плотность повреждений молнией кабеля связи с металлическими покровами без изолирующего шланга, проложенных по открытой местности ( на 100 км кабеля длины в год), в зависимости от удельного сопротивления грунта и сопротивление защитных металлических покровов постоянному токуR- находится по графику либо через соотношение:

, (5.9)

где U_пр= 3800В – электрическая прочность изоляции жил кабелей;

T( продолжительность гроз в часах в год)=50;

n- плотность повреждений кабеля при Т= 50 часов и U_пр=3800 В

Чтобы найти значение плотности повреждений нам необходимо найти сопротивление внешних защитных металлических покровов (оболочки) постоянному току.

Сопротивление ленточной брони из двух стальных лент (в которой кабель укладывается вдоль шоссейных автомобильных дорог) определяется по формуле:

, (5.10)

где D_бр =16,34 мм – средний диаметр кабеля по броне;

а = 20 мм - ширина одной бронеленты (согласно ГОСТ 19851-74).

b = 0,5 мм - толщина одной ленты.

Тогда:

Т.к. в выбранных марках кабеля (МКСГ/МКСБ/МКСК 4х4х1,2) алюминиевый либо другой экран или металлическая оболочка отсутствуют и линия связи двухпроводная, общее сопротивление внешних защитных покровов постоянному току R:

(5.11)

Зная R и воспользуемся графиками, представленными на рисунке 5.3. На основании графика, можно сделать вывод, что при Т=50часов иU_пр =3800 В плотность повреждения кабеля ударом молний на 100 км длины в течение года составляет: n= 1,7. Подставив полученные значения в (5.9).

Плотность повреждений, полученная из графика и через соотношение, относится к отрезку магистрали длиной 100 км. Для произвольной длины плотность повреждений:

Значение нормы – 0,2 [3]. Полученное значение значительно превышает норму, что говорит о необходимости применения грозозащитных тросов (2 и более).

Рисунок 5.3 – Плотность повреждений при U_пр=3000 В и Т=36 часов в год

5.3 Расчет надежности проектируемой кабельной магистрали

В курсовом проекте необходимо дать расчёт надёжности проектируемой кабельной магистрали. В задании даны длины кабеля, проложенного вне населённых пунктов – L₁ (60 км), в населённых пунктах – L₂(30 км), в телефонной канализации – L₃(10 км) для общей длины 100 км кабельной магистрали, а в [3] приведены среднестатистические значения интенсивности отказов на 1 км трассы λ_ср·10^-7 и среднего времени восстановления связи t_в в часах для различных типов кабелей в зависимости от зоны их прокладки.

Для заданной длины кабельной магистрали интенсивность потока отказов, 1/ч:

(5.13)

Выбираем район- Сибирь, симметричный, не бронированный в канализации: λ_ср= 8,44·10^-7; t_в=5,12 ч; симметричный бронированный в поле: λ_ср= 2,09·10^-7; t_в=6,60 ч; λ_ср= 11,91·10^-7; t_в=5,85 ч

Среднее время между отказами (наработка на отказ), ч:

ч

Коэффициент готовности:

Вероятность безотказной работы магистрали за время t = 8760 ч (за год):

Надежность магистрали:

Величина H(t)<0.9, что говорит о ненадежности магистрали. Для повышения надежности рекомендуется произвести резервирование линии в населенных пунктах, тем самым мы снизим интенсивность отказов и среднее время восстановления линии, проложенной в населенных пунктах в грунте и в канализации.