Тема 19. Захист споруд зв'язку від зовнішніх впливів

1. МІРИ ЗАХИСТУ

2. СХЕМИ ЗАХИСТУ, РОЗРЯДНИКИ І ЗАПОБІЖНИКИ

3. КАСКАДНИЙ ЗАХИСТ І БЛИСКАВКОВІДВОДИ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ

4. ЗАХИСТ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ВІД ГРОЗИ

5. РЕДУКЦІЙНІ ТРАНСФОРМАТОРИ

6. ВІДТЯГУЮЧІ ТРАНСФОРМАТОРИ І КОНТУРИ

7. ПОБУДОВА ЗАЗЕМЛЕНЬ

8. ЕКРАНУВАННЯ КАБЕЛІВ ЗВ'ЯЗКУ

1. МІРИ ЗАХИСТУ

Для захисту споруджень зв'язку від зовнішніх електромагнітних впливів проводиться комплекс захисних мір як на лініях, що впливають, (ЛЕП, электрозалізниці, радіостанції), так і на лініях зв'язку, підданих впливу. Перелік основних заходів приведений у табл. 19.1.

Нижче розглядаються основні заходи, проведені в першу чергу на лініях і установках зв'язку.

Таблиця 19.1

Джерело зовнішнього впливу	Характер впливу	Заходи що проводяться на лініях
		впливаючих	Зв’язку
ЛЕП	Небезпечні та заважаючі поля Е та Н	Автоматика Згладжуючі фільтри Екрануючі троси	Відніс траси Каблірування Схрещування та симетрування Екранування Розрядники та запобіжники Заземлення Нейтралізуючі та редукційні трансформатори
Ел. з. д.	Небезпечне та заважаюче поле Н	Заглажуючі фільтри Відтягуючі трансформатори Збільшення проводимості та ізоляції рельсів	Відніс траси Каблірування Схрещування та симетрування Екранування Розрядники та запобіжники Заземлення
Гроза	Небезпечне поле Е	------	Каблірування Блискавковідводи на повітрянних ЛЗ Троси на кабельних ЛЗ Каскадний захист Розрядники та запобіжники Заземлення
Радіостанція	Заважаючі поля Е та Н	Вибір несущої частоти Відніс радіостанції	Відніс траси Каблірування Схрещування та симетрування Фільтри та запираючі катушки

2. СХЕМИ ЗАХИСТУ, РОЗРЯДНИКИ І ЗАПОБІЖНИКИ

Для захисту обслуговуючого станційного персоналу й апаратури зв'язку застосовуються захисні пристрої, що складаються з розрядників і запобіжників. Ці пристрої встановлюються на вході в станцію. Схеми пристроїв різні в залежності від типу лінії (мал. 19.1). З аналізу схем можна зробити висновок, що найбільшого захисту вимагають повітряна лінія і мережа ГТС. На міжміській кабельній лінії для захисту встановлюється лише один розрядник.

Рис. 19.1. Схеми захисту при повітряній (а), кабельної (б) лініях і на міських мережах (в)

Р-350 і ИР-1000— розрядники; СН-1 і ТК-0,25-запобіжники; ЗК — замикаюча катушка; ДК — дренажна катушка

Розрядники поділяються на газонаповнені, вугільні, вілітові й іскрові.

Газонаповнений розрядник типу Р=350 (мал. 19.2, а) складається зі скляної трубки діаметром 19 мм і довжиною 62 мм, усередині якої поміщені два електроди (нікелевих чи сталевих). Останні мають форму напівсферичних чашечек, що входять друг у друга, активізованих окисом барію, що сприяють збільшенню потужності розрядника. Скляна трубка наповнена аргоном.

Рис. 19.2. Розрядники: а) Р-350; б) триелектродний Р-35; в) двоелектродний барієвий РБ-280; г) малогабаритний Р-4.

Газонаповнений розрядник типу Р-35 (мал. 19.2, б) має три електроди. Він заміняє два двоелектродних, що є його перевагою. Крім того, при установці трьохелектродних розрядників значно зменьшується небезпека виникнення так називаного акустичного удару.

Для захисту від високовольтних ліній застосовуються дво- і трьохелектродні барієві розрядники типів РБ-280 (мал. 19.2,в) і ЗРБ-350 на напруги 280 і 350 В. Ці розрядники витримують великий розрядний струм протягом тривалого часу.

Для захисту від перенапруг у схемах підсилювачів використовуються малогабаритні розрядники Р-4. До складу розрядника входять два сталевих електроди, покритих вольфрамом. Електроди укладені в скляний балон, наповнений аргоном (мал. 19.2, г).

Для підвищення надійності захисту і збереження газонаповнених розрядників від руйнування перед останнім встановлюють іскрові розрядники, що монтують на удержувачах газонаповнених розрядників. Пробивна напруга розрядників залежить від величини іскрового проміжку.

Вілітові розрядники типів РВ-500 і РВ-1000 установлюються на ланцюгах з дистанційним живленням. Розрядник складається з двох латунних дисків (мал. 19.3, а), між якими утвориться іскровий проміжок. Диски відділені слюдяною прокладкою. Вилитовий диск виготовляється з суміші порошкоподібного корборунда, рідкого скла і мела.

Вугільні розрядники типу УР-500 мають номінальну напругу запалювання 500 В. Вугільні розрядники використовуються на мережах міського і сільського зв'язку. До складу розрядника входять дві вугільні колодки 1 з ізолюючою прокладкою 2 (мал. 19.3,б).

Ряс. 19.3. Розрядники: а) вілітовий;б) вугільний

Для захисту станційної апаратури і розрядників від небезпечних струмів, що виникають при випадкових зіткненнях проводу лінії зв'язку з проводом лінії сильного струму застосовуються запобіжники на номінальні струми 1 і 0,15 А типу СН— спіральні з ножовими наконечниками (мал. 19.4, а) чи типу СК—с конічними наконечниками.

Застосовуємі схеми захисту залежать від виду впливу, наявності дистанційного електроживлення і типу апаратури. На мал. 19.5 показана схема захисту апаратури на транзисторах типу ДО-60П.

Рис. 19.4. Запобіжники типу СН (а) і термічна котушка (б):

1 — скляна трубка;

2 — легкоплавкий метал;

3 — пружина;

4 — металевий чохол;

5 — латунний стрижень;

6 — ізольований провід;

7— латунний штифт

Рис. 19.5. Схема захисту ВЧ апаратури на транзисторах.

У схемі захисту, крім розрядників Р-4, маються фільтри, призначені для захисту від сторонніх напруг і струмів, що наводяться в ланцюгах ДП, що працюють за схемою «провід-земля».

На міських телефонних станціях як запобіжники використовуються термічні котушки ТК-0,25 (запобіжник на номінальний струм 0,25 А). Термічна котушка (мал. 19.4,6) складається з корпуса, всередині якого поміщений латунний стрижень з обмоткою. Один кінець обмотки з'єднаний з корпусом, а з допомогою легкоплавкого сплаву зі стрижнем.

3. КАСКАДНИЙ ЗАХИСТ І БЛИСКАВКОВІДВОДИ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ

При прямих ударах блискавки в повітряну лінію зв'язку в проводах з'являються дуже великі до 1100—1200 кВ. Схеми захисту з одним розрядником не можуть забезпечити надійний захист апаратури зв'язку від таких великих напруг, тому з метою зниження величини небезпечних напруг застосовують додаткову, так називаний каскадний (східчастий) захист. При такому захисті через визначені відстані на підході повітряної лінії (мал. 19.6) до спорудження, що захищається, підключають іскрові розрядники ИР-7, ИР-10 і т.д. (цифра указує розмір повітряного проміжку між електродами). З появою перед іскровими розрядниками електромагнітної хвилі з великою амплітудою спрацьовує перший іскровий розрядник ИР-20, розрахований на дуже високу напругу, і потім, у залежності від амплітуди хвилі, наступні розрядники, що значно зменшує амплітуду падаючої хвилі й обмежує напругу, що надходить на станцію.

Рис. 19.6. Каскадний захист

Опори повітряних ліній зв'язку захищають від руйнувань при прямих ударах блискавки стрижневими блискавковідводами, що встановлюють на ввідних, кабельних, контрольних, розрізних, перехідних опорах, а також на опорах, якими замінюють опори ушкодженні внаслідок грозових розрядів. Для блискавковідводу використовують сталевий лінійний дріт діаметром 4—5 мм, нижній кінець якого відводиться. Цей відвід називають заземлювачем. Довжина відводу дроту заземлителя (мал. 19.7) залежить від характеру ґрунту і може бути дорівнена 1— 12 м. Глибина залягання заземлителя дорівнює 0,7 м. Чим більше питомий опір ґрунту, тим більше повинна бути довжина відводу заземлителя. На проміжних і кутових опорах звичайно не роблять відводу, а доводять дріт до комля стовпа.

Опори, на яких встановлені іскрові чи газонаповнені розрядники, також захищаються блискавковідводами. За умовами техніки безпеки на опорах, що мають перетинання чи зближення з високовольтними лініями, на висоті 30 см. від землі на блискавковідводі робиться розрив, що створює іскровий проміжок довжиною 50 см..

Ефективність блискавковідводу тим більше, чим вище він розташований. Зона захисної дії блискавковідводу визначається приблизно по формулі S=h², де h,-висота блискавковідводу.

4. ЗАХИСТ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ВІД ГРОЗИ

Необхідність грозозахисту підземного кабелю визначають розрахунком по очікуваному числу ушкоджень від ударів блискавки на 100 км траси. Очікуване число ушкоджень може бути визначене в залежності від числа грозових днів у році для кожної місцевості.

Рис. 19.7. Пристрій блискавковідводу

Захисна здатність кабелів зв'язку від впливу грози, тобто їх грозостойкость характеризується параметром добротності, А • км,

Q=U/R

де U-електрична міцність кабелю, В; R-опір оболонки постійному струму, Ом/км. Чим більше U і менше R, тим вище грозостойкость кабелю.

Для різних типів кабелів грозостойкість характеризується наступними даними (табл. 19.2).

Таблиця 19.2

Тип кабелю	Симетричний з ізоляцією					Коаксіальнийзшайбовоюізоляцією
	стірофлексний			поліетиленовий
	МКС	МКСА	МКСС	МКП	МКПА	КМ	КМА
U,B	1,3	1,3	1,3	25	25	3,7	3,7
R Ом/км	2,1	0,4	2,5	2,1	0,4	1,5.	0,3
Q, А-км	0,62	3,24	0,52	12	62,5	2,46	12,3

З приведених даних випливає, що найбільшої грозостойкостью володіють кабелі із суцільною поліетиленовою ізоляцією в алюмінієвій оболонці. Такі кабелі мають високу електричну міцність і малий опір.

З представлених у таблиці кабелів краще інших симетричний кабель МКПА (Q=62,5) і коаксіальний КМА (Q=12,3). Прийнято вважати кабелі грозостойкими, якщо їхня добротність досягає 50. При більш високій добротності порядку 80 і більше кабель вважається цілком захищеним від впливу грозових розрядів.

Якщо грозостійкість кабелів недостатня, то їх додатково захищають за допомогою мідних, біметалічних чи сталевих тросів. Троси прокладають вище кабелю на глибині, рівній половині глибини його залягання, але не менш 0,4 м (мал. 19.8). Відстань між тросами 0,4— 1,2 м. Троси по всій довжині через визначені інтервали повинні мати заземлення. Число захисних проводів чи тросів визначають розрахунковим шляхом.

Рис. 19.8. Прокладка екрануючих тросів над кабелем.

Гарний грозозахист дає також установка малогабаритних розрядників безпосередньо в сполучних муфтах кабелю.

Якщо кабельна траса проходить поблизу окремих дерев чи уздовж лісу при відстані між трасою і деревами менш 15м (питомий опір ґрунту р300 Ом м) і менш 50 м (рЗОО Ом-м), між кабелем і деревами (лісом) прокладають заземлені сталеві троси на всьому протязі ділянки.

Для окремих дерев трос укладають напівдугою (мал. 19.9). Глибина прокладки біля 80 см.

При прокладці кабелю на окраїні лісу слід дотримуватися оптимальної відстані до дерев.

Рис. 19.9. Перехоплення струмів блискавки, що потрапили в дерево.

У випадку прокладки кабелю вздовж полотна електрифікованої залізниці чи вздовж металевого трубопроводу на відстані не більш 8 м від них, захисту від ударів блискавки можна не застосовувати незалежно від грозової активності і питомого опору ґрунту.

5. РЕДУКЦІЙНІ ТРАНСФОРМАТОРИ

Редукційні трансформатори (РТ) є ефективним засобом захисту від впливу високовольтних ліній (ЛЕП і электрозалізниць) Редукційний трансформатор в принципі являє собою трансформатор, первинна І і вторинна ІІ обмотки якого мають однакове число витків і намотані на замкнутий залізний сердечник. Первинна обмотка включається в розріз металевого покриву (оболонку, броню, екран) кабелю, що захищається, 1-1, а вторинна – в розріз жил кабелю 2-2 (мал. 19.10).

Первинна обмотка РТ звичайно виконується з мідного ізольованого провідника, поперечний переріз якого не менше загального еквівалентного поперечного переріза металевого покриву кабелю. Вторинна обмотка являє собою пучок ізольованих одна від одного жил, по конструкції однакових з жилами кабелю, що захищається.

Рис. 19.10. Редукційний трансформатор.

Принцип дії редукційного трансформатора пояснюється мал. 19.11.

Рис. 19.11. Принцип дії редукційного трансформатора.

Високовольтна лінія I₁ индукціює ЕДС і струми в жилах кабелю I₁₂ і оболонці I₁₃. Струм в оболонці I₁₃ у свою чергу через редукційний трансформатор наводить у жилах кабелю додатковий струм I_р.т, протилежно спрямований стосовно струмів впливу в жилах кабелю I₁₂. Таким чином, за рахунок РТ струм перешкод у кабелі знижується на величину струму трансформації I_рез=I₁₂-J

Екрануючий єфект S редукційних трансформаторів залежить від їх кількості: при одному РТ S=0,3; при двох-0,2; при трьох-0,15. Без РТ величина S складає 0,8—0,9.

Звідси випливає, що без РТ екрануючий ефект оболонки кабелю невеликий. Наявність одного РТ дає зниження перешкод у 3 рази, а при трьох РТ перешкоди знижуються в 6 разів. Подальше збільшення числа РТ не дає істотної вигоди.

Ефект редукційних трансформаторів, що екранує, може бути визначений по формулі

S=S_об

де S_об — екрануюча дія кабельної оболонки, (0,8-0,9); п-число редукційних трансформаторів;

Z_р.т.— опір первинної обмотки РТ, Ом; Z_об — опір кабельної оболонки, Ом; L-довжина лінії, км.

Конструктивно редукційний трансформатор виконаний у виді металевої герметичної шухляди і встановлюється в землі на глибині прокладки кабелю. Маса редукційного трансформатора 100—500 кг.

6. ВІДТЯГУЮЧІ ТРАНСФОРМАТОРИ І КОНТУРИ

Відтягуючі трансформатори, використовуються для зменшення магнітного впливу контактної мережі електрифікованої залізниці перемінного струму. Первинна обмотка трансформатора включається послідовно в контактний провід, вторинна обмотка — або в окремий, зворотний провід, що підвішується на опорах контактної мережі, або послідовно в рейки (мал. 19.12,а,б). Струм контактної мережі, протікаючи по первинній обмотці, індукціює у вторинній обмотці майже протилежно спрямований струм. Завдяки цьому струм, що виникає в зворотному проводі, індукціює у підданих впливу ланцюгах зв'язку струми протилежного знака і тим самим вплив результуюче знижується. При включенні вторинної обмотки в рейки струм значно зростає, що приводить до збільшення захисної дії рейок.

Для згладжування пульсації напруги на электрозалізниці постійного струму використовуються реактори з резонансними контурами, що включаються на підстанціях за схемою, показаною на мал. 19.12,б. Реактор складається з з'єднаних послідовно витків мідного проводу, укріплених у бетонних стійках. Активний опір реактора щоб уникнути великих втрат електричної енергії повинний бути якнайменше, індуктивний — більше. Резонансні контури настроюються в резонанс на відповідні гармоніки пульсуючої напруги і замикають накоротко ланцюг проходження струмів цих гармонік.

Рис. 19.12. Схеми включення відтягуючого трансформатора, а) з зворотним проводом; б) без зворотного проводу; в) включення згладжуючих пристроїв.

7. ПОБУДОВА ЗАЗЕМЛЕНЬ

Заземлення - це пристрій, що складається з заземлювачів і провідників, що з'єднують заземлювачі з електричними установками. Заземлювачем називають провідник чи групу провідників, виконаних із провідного матеріалу і, що знаходяться в безпосередньому контакті з ґрунтом. Заземлювачі можуть бути будь-якої форми — у виді труби, стрижня, смуги, листа, дроту і т.і.

У залежності від виконуваних заземленнями функцій розрізняють робоче, захисне і лінійно-захисне заземлення.

У техниці зв'язку робочим заземленням називають пристрій, призначений для з'єднання апаратури з землею, що служить одним із провідників електричного ланцюга. До захисного відносяться заземлення, призначені для з'єднання з землею приладів захисту (блискавковідводів, розрядників), а також металевих частин силового устаткування. Лінійно-захисними заземленнями називають пристрої для заземлення металевих оболонок і екранів кабелів.

Відношення потенціалу заземлювача до стікаючого з нього струму називається опором заземлення: R₃=U₃/I₃. Величина опору заземлення залежить від питомого опору ґрунту і площі зіткнення заземлювачів із землею. Норми опору заземлень для різних установок проводового зв'язку приведені в ДСТ 464—68.

По своїй конструкції заземлювачі розділяються (мал. 19.13) на вертикальні стрижневі, горизонтальні протяжні, кільцеві пластинчасті і глибинні. Найчастіше застосовуються вертикальні трубчасті заземлювачі (мал. 19.14, а).

Виходячи з необхідних величин опору заземлювачів, необхідності одержання достатньої механічної міцності і зручності їхнього виготовлення звичайно використовують труби діаметром 2,5—5 см., і довжиною 1,5—3 м. Якщо опір одного заземлювача, наприклад при одній трубі, занадто велик то заземлювач улаштовують з декількох труб, з'єднаних між собою. Такий заземлювач (мал. 6.27, б) називають багатоелектродним.

Рис.19.13. Конструкції заземлювачей: о) вертикальний; б) горизонтальний; в) кільцевий; г) пластинчастий; д) глибинний.

Рис.19.14. Побудова трубчастих заземлювачів: а) одиночного; б) багатоелектродного.

Загальний опір багатоелектродного заземлювача зменшується не пропорційно числу одиничних заземлювачей, з'єднаних паралельно, а трохи менше. При розрахунку вводиться поправочний коефіцієнт . У цьому випадку R_3n=R₃/N, де N — число труб, — поправочний коефіцієнт використання заземлювачів, що залежить від відстані між заземлювачами і їхнього взаємного розташування (=0,19—0,92).

8. ЕКРАНУВАННЯ КАБЕЛІВ ЗВ'ЯЗКУ

Найбільш радикальним засобом захисту коаксіальних і симетричних кабельних ланцюгів від перешкод є їхнє екранування. Для захисту від зовнішніх перешкод поверх сердечника кабелю застосовуються металеві оболонки. Вони, як правило, мають суцільну циліндричну конструкцію і виконуються зі свинцю, алюмінію чи сталі. Відомі також конструкції двошарових екрануючих оболонок типу алюміній-свинець, алюміній-сталь і ін.

Застосовуються також екрани стрічкового типу переважно з алюмінієвих, мідних, сталевих стрічок, що накладаються спірально чи подовжньо уздовж кабелю, і опльоточні екрани переважно з плоских чи круглих дротів (мал. 19.15).

Рис. 19.15. Металеві оболонки-екрани кабелів зв'язку: а) суцільні; б) стрічкові; в) опльоточні

У коаксіальних кабелях для забезпечення необхідних норм перешкодозахищеності при однокабельному зв'язку зовнішній провід виконується біметалічним (мідь-сталь).

Екран локалізує дію електромагнітних полів, створюваних джерелами перешкод, і захищає ланцюги і канали зв'язку від взаємних впливів і сторонніх джерел перешкод.

У реальних умовах екранування приходиться зважатися з впливом як магнітних, так і електричних полів. Причому може переважати той чи інший компонент поля. Найбільший вплив робить магнітне поле.

Дія екрана визначається коефіцієнтом екранування, що представляє собою відношення напруженості електромагнітного поля в якій-небудь крапці простору при наявності екрана (Е^э, Н^э) до напруженості поля в тій же крапці без екрана (Е, Н):

S=Е^э/Е=Н^Э/Н.

Коефіцієнт екранування S змінюється від 1 до 0, характеризуючи в останньому випадку найвищий екрануючий ефект. У техніці зв'язку екрануючий єфект, прийнято оцінювати в логарифмічних значеннях, оцінюючи внесене екраном загасання поля перешкод у децибелах. Відповідно до цього ефективність екрана можна виражати через загасання екранування.

A_э=20 lg = 20 lg= 20 lg

Чим більше згасання екранування, тим краща якість екранування системи.

Екрануючий ефект екранів і оболонок визначається сумарною дією згасання поглинання (Ап) і згасання відображення (Ао). Екранування поглинання обумовлене тепловими втратами на вихрові струми в металевому екрані. Чим вище частота і більше товщина екрана, тим більше ефект екранування. Екранування відображення зв'язане з невідповідністю хвильових характеристик металу Z_м, з якого виготовлений екран, і ізоляції Z_д, що оточує екран. Чим більше розрізняються між собою хвильові характеристики діелектрика і металу, тим сильніше ефект екранування за рахунок відображення.

Рис. 19.16.Проходження електромагнітного поля через екран.

Як видно з мал. 19.16, електромагнітна енергія W, досягши екрана, частково проходить через нього, відповідно загасаючи при цьому в екрані, і частково відбивається від нього W⁰¹ на границі ізоляція-екран. На другій границі (екран-ізоляція) відбувається вторинне відображення енергії W⁰² і лише частина енергії W^Э , що залишилась проникає в екранований простір.

Частина енергії, що проникла за екран (W^Э) істотно менше, ніж вихідна (W).

Коефіцієнт екранування кабельної оболонки щодо електричних і магнітних полів визначається по формулі

S=S_пS_o=-=

де k=-коефіцієнт вихрових струмів ; -товщина екрана;Z_Д—хвильовий опір діелектрика-повітря, що оточує екран (для магнітного поля Zд=ir_э, для електричного поля Zд=1/r_э,

де r_э—радіус екрана); Z_m=— хвильовий опір металу, з якого виконаний екран.

Таблиця 19.3

f, кГц	Мідь			Алюміній			Сталь (-100)			Свинець
	АП	АО	АЭ	АП	АО	АЭ	АП	АО	АЭ	АП	АО	АЭ
20	0	17,8	17,8	0	13,6	13,6	0,87	4,9	5,8	0	1,3	1,3
60	0	27,3	27,3	0	23,0	23,0	4,38	8,2	12,6	0	6,4	6,4
100	0,09	31,7	31,8	0	27,4	27,4	9,3	9,5	18,8	0	8,7	7
150	0,26	35,1	35,4	0,09	30,8	30,9	12,0	10,6	22,6	0	13,5	13,5
1000	0,65	46,2	46,8	0,35	44,2	44,5	41,3	15,1	56,4	0,09	29,3	30,0
100000	126	59,6	186	94,7	59,9	155	530	33,6	564	30,4	54,3	84,7

Відповідно загасання екранування

А_Э=20 lg =A+A=20 lg+th

де А_п=20 lg ch— загасання поглинання; A_о-екранування відображення.

Екрануючі властивості різних типів екранів (мідь, алюміній, сталь, свинець) товщиною 0,1 мм щодо дії магнітного поля приведені в табл. 19.3.

З приведених даних випливає, що згасання поглинання A_п прямо пропорційно коефіцієнту вихрових струмів k= і росте з частотою. Крім того, чим товще екран, тим більше втрат на вихрові струми і більше Ап. Порівнюючи магнітні (сталь) і немагнітні (мідь) екрани по параметрах загасання поглинання A_п варто віддати перевагу першим.

Згасання відображення А_o зв'язано з невідповідністю хвильових характеристик металу, з якого виготовлений екран, і діелектрика, що оточує екран. Чим більше ця невідповідність, тим сильніше ефект екранування за рахунок відображення. По цьому параметрі краще мідь.

Ефективність немагнітних (мідь, алюміній) і магнітних (сталь) екранів для різних частотних областей неоднакова. Характерний графік частотної залежності загасання екранування немагнітного і магнітного екранів приведений на мал.19.17. На графіку видні три характерні частотні зони: у першій зоні (від 0 до f₁=3—10 кГц) магнітний екран діє в магнітостатичному режимі і володіє кращими екрануючими властивостями чим немагнітний екран; у другій і третій зонах обидва екрани діють в електромагнітному режимі. В другій зоні (від f₁ до f₂=10⁶ Гц) немагнітний екран дає кращий екрануючий єфект, чим магнітний, а в третій зоні (від f 10Гц і вище) стає істотним перевага магнітного екрана. Це обумовлено тим, що магнітні екрани добре поглинають енергію і дуже погано відбивають її(A_п>А_о). У немагнітних матеріалів навпаки, ефект відображення сильніше ефекту поглинання (А_о>А_п). Частота порядку 0,8—1 мГц є границею розділу, нижче якої превалює згасання відображення над згасанням поглинання (А_о>А_п), і навпаки (А_о<А_п).

Рис. 19.17. Ефективність екранування екранів: 1 — немагнітні екрани; 2 — магнітні

Рис. 18.18. Складові екранування кабельних оболонок.

Раніше приведені положення і формули справедливі лише для екранування ланцюгів, що знаходяться в загальному сердечнику кабелю, коли відсутній вплив землі і немає третіх ланцюгів. У цьому випадку екрануючий єфект, обумовлений лише загасанням поглинання і згасанням відображення А=А+А. Ці явища зв'язані з поперечними струмами в екрануючій оболонці.

У реальних умовах використання кабелів зв'язку необхідно враховувати також дії повздовжніх струмів, обумовлених наявністю третього ланцюга: екран (оболонка)-земля (А_ПР) (мал. 19.18).

Принцип дії кабельної оболонки, що екранує, видно з мал. 19.19.

Рис. 19.19. Принцип екранування за рахунок повздовжніх струмів

При проходженні по високовольтній лінії струму в оболонці й у лінії зв'язку індукціюються відповідно струми I₁₃ і I₁₂. У свою чергу струм I₁₃ наводить у лінії зв'язку струм I₃₂, що знаходиться в протифазі зі струмом I₁₂ і зменшує його: Iрез=I₁₃— I₃₂. Таким чином, вплив при наявності оболонки Iрез=I₁₂— I₃₂ менше, ніж без оболонки Iрез= I₁₂. Ефективність використання оболонки тим вище, чим менше її опір і краще вона заземлена.

Екрануючий ефект металевих оболонок при впливі зовнішніх джерел перешкод визначиться як Аэ.рез=А_п+А_о+А_пр. Значення А_п і А_о визначені вище.

Ерануюча дія А_пр, дБ, обумовлене подовжніми струмами в металевій оболонці, що протікають по ланцюзі оболонка-земля, визначається по формулі:

А_пр = 20 lg =20 lg / Z

В області низьких частот (k), маючи на увазі, що th k, одержимо

А_пр = 20 lg .

Розрахунки показують, що приблизно до частот 10 кГц превалює загасання екранування за рахунок повздовжніх струмів (А_пр), а понад позначається ефект поперечних вихрових струмів(А_п+А_о) (мал. 19.20).

Рис. 19.20. Частотна залежність складових екранування за рахунок поперечних (А_п+А_о) і подовжніх (А_пр) струмів.

Тому при визначенні дії кабельних екрануючих оболонок щодо низькочастотних джерел впливу, таких як ЛЕП, электрозалізниця досить враховувати лише екрануючу дію повздовжніх струмів А_пр в оболонці по ланцюзі оболонка-земля. Цей параметр часто називають КЗД—коэффициент захисної дії. В області високочастотних перешкод, створюваних могутніми радіостанціями, індустріальними джерелами впливу, атмосферною електрикою й іншим, необхідно комплексно враховувати усі компоненти екранування як за рахунок поперечних (А_п+А_о), так і повздовжніх А_пр полів, але тут визначальним є поперечні поля.

Поряд з екрануючими оболонками захисну дію роблять також троси, що підвішуються на лініях (впливаючих і підданих впливу), і рейкові шляхи электрозалізниці. Вони діють на тім же принципі, що й оболонки. Дія троса, що екранує, має порядок 0,5-0,6, а рейок - 0,4-0,5. Сумарна дія екрануючої кабельної оболонки Sо, троса Sт і рейок Sр визначається у виді S=SоSтSр.