Описание трассы проектируемой кабельной линии связи. Выбор типов кабеля и аппаратуры. Размещение усилительных пунктов. Разработка скелетной схемы участка кабельной и волоконнооптической линии автоматики, телемеханики и связи на участке Иркутск-Слюдянка.
При низкой оригинальности работы "Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке Восточно–Сибирской железной дороги Иркутск–Слюдянка", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Развитие техники современных кабелей дальней связи проходит в направлении расширения диапазона передаваемых частот, и соответственно увеличения каналов связи и максимальной автоматизации кабельных магистралей. При определении требуемого числа систем передачи необходимо руководствоваться следующими принципами: - кабель должен использоваться наиболее эффективно, резерв жил в кабеле должен составлять примерно 10% - 15 % (практически, это означает, что одна из четверок кабеля должна быть резервной); Однако объединение в одних кабелях всех видов связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам, вызывает определенные трудности при монтаже и эксплуатации кабельной магистрали, снижает устойчивость и качество дальней связи, что является недостатком двух кабельной магистрали. В этом случае прокладывается три кабеля, из которых первый используется для организации ОТС и цепей СЦБ, а второй и третий для цепей дальней связи. Для уменьшения числа отпаек от второго кабеля, все сигнальные пары располагаем в первом кабеле.А также в данном проекте описан выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали, произведена разработка схемы связи с размещением оконечных и промежуточных усилительных пунктов. Были произведены расчеты мешающих и опасных влияний от контактной сети железных дорог и линии электропередачи. Во время выполнения данного курсового проекта были получены и закреплены базовые знания по проектированию кабельных магистральных линий связи.
Введение
Железнодорожная сеть страны представляет собой единую, работающую по общему плану систему, все части которой взаимодействуют друг с другом.
В настоящее время железнодорожный транспорт располагает большим количеством линий связи, обеспечивающих оперативное управление перевозками и действие различных устройств АТС. Вся система связи делится на магистральную, дорожную, отделенческую и местную. Развитие техники связи идет по пути создания таких телефонных каналов, которые удовлетворяли бы высоким требованиям качества (минимум искажение и помеха) и вместе с тем были бы универсальными. Они должны быть пригодными к использованию не только телефонных переговоров, но и для передачи телеграмм, данных для вычислительных центров и т.д.
Развитие техники современных кабелей дальней связи проходит в направлении расширения диапазона передаваемых частот, и соответственно увеличения каналов связи и максимальной автоматизации кабельных магистралей.
1. Описание проектируемого участка линии связи
Трасса проектируемой кабельной линии связи (приложение 1)находится на территории Иркутской области и входит в состав Восточно-Сибирской железной дороги. Участок Иркутск-Слюдянка представлен на рисунке 1.1
Рисунок 1.1 - Участок Иркутск - Слюдянка
Иркутская область занимает юго-восточную часть Среднесибирского плоскогорья, окаймленную Восточным Саяном и хребтами Прибайкалья. На северо-востоке области расположены Северо-Байкальское и Патомское нагорья со средней высотой около 1000 метров. Иркутская область отличается повышенной сейсмичностью.
Плоскогорье рассечено глубоко врезанными речными долинами. На протяжении всего участка линия не пересекает крупных рек. Рельеф местности преимущественно горный; равнинных участков мало, и все они расположены на высоте около 500-700 м. Побережье Байкала ? самое низкое место, расположено на высоте 455 метров над уровнем моря. Котловина Байкала расположена в центре Азии с суровым резкоконтинентальным климатом. Огромная масса озера оказывает смягчающее влияние на климат побережья. Сезонные и суточные колебания температуры и влажности воздуха несколько сглажены. Средняя температура воздуха января - февраля около -19 градусов; августа ? около 11 градусов. Район озера Байкал характеризуется сложной системой ветров. Преобладают западные и северо-западные ветры с берега на озеро. Осенью и в начале зимы достигают скорости урагана ? 30- 40 м/с. Среднегодовое количество осадков 300-500 мм в год. Главная часть осадков выпадает во второй половине лета и осени.
Наиболее распространены почвы подзолистого типа, а также разновидности каштановых и черноземных почв. Широко распространены многолетнемерзлые горные породы. Почти на протяжении всего пути железная дорога проходит по лесам с таежной растительностью. Леса преимущественно сосновые с зарослями сухолюбивых кустарников. Лиственные леса (береза, осина, тополь, ольха и др.) представлены небольшими рощами на пойменных террасах рек и на вырубках и гарях.
Инфраструктура развита в основном вокруг крупных населенных пунктов. Основные виды промышленности ? деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, горнодобывающая, рыболовецкие артели, сельское хозяйство. Средняя плотность населения 2.3 человека на 1 кв. км.
Таблица 1.1 - Название станций и расположение их по трассе.
№ п/п Название станции Расстояние по трассе, км Расстояние м/у станциями, км
1 Ирутск 0 -
2 Кая 7 7
3 Гончарово 20 13
4 Большой Луг 38 18
5 Россоха 44 6
6 Подкаменная 64 20
7 Ангосолка 100 36
8 Слюдянка 121 21
2. Выбор типов кабеля, связевой аппаратуры, размещение цепей по четверкам
2.1 Выбор связевой аппаратуры
Согласно заданию на курсовое проектирование, нам необходимо обеспечить 330 каналов магистральной связи, 105 каналов дорожной связи и все виды оперативно технологической связи (ОТС). При определении требуемого числа систем передачи необходимо руководствоваться следующими принципами: - кабель должен использоваться наиболее эффективно, резерв жил в кабеле должен составлять примерно 10% - 15 % (практически, это означает, что одна из четверок кабеля должна быть резервной);
- резерв по каналам связи должен составлять от 10-25%.
Определим необходимое число систем передачи данных для обеспечения работы магистральной связи. Используем аппаратуру типа 3? ИКМ-120 для организации магистральной связи и ИКМ-120 для организации дорожной связи.
При организации ОТС необходимо учесть, что некоторые виды связи, такие как перегонная и межстанционная не подлежат частотному или временному уплотнению и могут быть реализованы только по физическим цепям (обусловлено устройством оконечных абонентских аппаратов, назначением, соображениями безопасности и надежности).
2.2 Выбор типа и количества кабелей
Кабельная магистраль может быть организована по одно-, двух-, или трех кабельной системе. При одно-кабельной системе все виды связи и цепи СЦБ организуются по одному кабелю. Одно-кабельная система наиболее дешевая, однако, обладает ограниченной дальностью передачи (до 1500 км) и допускает относительно небольшое развитие числа телефонных каналов. Поэтому эта система рекомендуется для организации дорожной и отделенческой связи лишь на второстепенных участках железных дорог, не имеющих перспектив развития.
При двух кабельной системе для организации всех видов связи и СЦБ прокладывается два кабеля, при этом для цепей дальней связи (магистральной и дорожной) используется цифровая система передачи, например ИКМ-480 (ИКМ-120), со скоростью передачи информации 8448 Кбит/с. Данная система требует две кабельные пары. Пары располагаются в разных кабелях в целях обеспечения защищенности от переходных токов.
Двух кабельная система по требуемому количеству каналов и двухпроводных цепей в большинстве случаев удовлетворяет требованиям, предъявляемым к магистральным линиям связи, и является в настоящее время основной системой кабельной магистрали. Однако объединение в одних кабелях всех видов связи, а также цепей СЦБ, требующих частых отпаев от магистрального кабеля к перегонным и станционным объектам, вызывает определенные трудности при монтаже и эксплуатации кабельной магистрали, снижает устойчивость и качество дальней связи, что является недостатком двух кабельной магистрали. В ответственных случаях применяют трех кабельную систему. В этом случае прокладывается три кабеля, из которых первый используется для организации ОТС и цепей СЦБ, а второй и третий для цепей дальней связи. Такая система соответствует требованиям для всех участков железных дорог, включая скоростные, однако, требует больших капитальных вложений и эксплуатационных расходов.
Исходя из вышеперечисленных достоинств и недостатков приведенных систем кабельной магистрали, а также с учетом требуемого числа физических цепей, выберем для реализации проектируемой линии двух кабельную систему. В связи с тем, что почвы на данном участке не относятся к агрессивным, выберем следующие типы кабелей МКПАБ - 7?4?1.20 5?2?0.7 1?0.7 - для прокладки в почве. Емкость кабеля вторичной коммутации может быть от 3 до 114 четверок. Выбираем например кабель: ТЗБ 4?4?0.9. Волоконнооптический кабель: ОМЗКГ-10
2.3 Распределение цепей по четверкам симметричного кабеля
Прокладка кабельной линии связи невозможна без точных данных о использовании различных физических цепей кабеля. При распределении учтем проведенные ранее расчеты. Приведем таблицу распределения (таблица 2.1). Для уменьшения числа отпаек от второго кабеля, все сигнальные пары располагаем в первом кабеле. Сигнальные пары второго кабеля оставим в резерве.
3. Размещение усилительных и регенерационных пунктов
Проектируемая связевая магистраль передает как высокочастотные, так и низкочастотные сигналы. По мере прохождения через канал связи они искажаются, затухают и смешиваются с помехами. Для восстановления сигналов используются усилительные и регенерационные устройства.
3.1 Размещение усилительных пунктов
По методу использования аппаратура ВЧ телефонирования подразделяется на промежуточную и оконечную. Оконечная аппаратура содержит приборы и устройства, необходимые для передачи в линию модулированных сигналов высокой частоты и для выделения исходных сигналов тональной частоты из приходящих с линии модулированных сигналов высокой частоты. Промежуточная аппаратура представляет собой систему усилителей и фильтров.
Пункты, в которых устанавливается промежуточная аппаратура, называются усилительными (УП).
Дистанционное питание УП осуществляется из опорных или питающих обслуживаемых усилительных пунктов (ОУП), размещаются через 150 км, имеют электроустановку и обслуживающий персонал.
Питаемые дистанционно УП, не имеющие энергоустановок и постоянно находящегося в них персонала, носят название необслуживаемых усилительных пунктов (НУП).
Оконечные пункты размещаются на станциях, где расположены отделения или управления дорог. УП располагаются по трассе в зависимости от систем уплотнения.
Если расстояние меньше нормы, то ставится специальное устройство - “искусственная линия”, которая удлиняет линию связи (ИЛ-3, ИЛ-5; цифра обозначает количество километров, на которое увеличивается линия).
Для НЧ сигналов местной связи оконечная аппаратура устанавливается в местах назначения (релейные шкафы, посты централизации и т. д.), а усилители располагаются через каждые 25?30 км. Если расстояние меньше нормы, то также устанавливаются «искусственные линии».
3.2 Размещение регенерационных пунктов
При использовании ВЧ системы ИКМ возникает задача восстановления сигналов (импульсы, проходя по каналу, теряют свою форму, сливаются и т. д.).
Для восстановления формы сигнала используется специальная регенерационная аппаратура. Она размещается в обслуживаемых (ОРП) и необслуживаемых регенерационных пунктах (НРП). НРП размещаются по трассе через каждые 5?8 км, ОРП- через каждые 200 км.
3.3 Размещение аппаратуры по трассе
Размещение аппаратуры показано на схематическом плане участков, а также в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Размещение аппаратуры по трассе связи
№п/п Название станции Ордината,км ОУП,НУП ОРП,НРП ТП НОУ,ООУ
1 ст. Ирутск 0 ОУП ОРП ТП ООУ
2 Перегон 6 НОУ
4 ст. Кая 7 НРП
Перегон 12 НОУ
5 Перегон 15 НРП
Перегон 18 НОУ
6 ст. Гончарово 20 НУП, ИЛ-5
7 Перегон 23 НРП
Перегон 24 НОУ
Перегон 30 НОУ
8 Перегон 31 НРП
Перегон 36 НОУ
9 ст. Большой Луг 38
10 Перегон 39 НРП
Перегон 42 НОУ
11 ст. Россоха 44 НУП, ИЛ-3
12 Перегон 47 НРП
Перегон 48 НОУ
Перегон 54 НОУ
13 Перегон 55 НРП
Перегон 60 НОУ
14 Перегон 63 НРП
15 ст. Подкаменная 64 НУП, ИЛ-5 ТП
Перегон 66 НОУ
16 Перегон 71 НРП
Перегон 72 НОУ
17 Перегон 79 НРП
Перегон 78 НОУ
Перегон 84 НОУ
18 Перегон 87 НРП
Перегон 90 НОУ
19 Перегон 94 НУП
20 Перегон 95 НРП
Перегон 96 НОУ
21 ст. Ангосолка 100 НРП
Перегон 102 НОУ
22 Перегон 108 НРП НОУ
Перегон 114 НОУ
23 Перегон 116 НРП
Перегон 120 НОУ
24 ст. Слюдянка 121 ОУП, ИЛ-5 ОРП ТП
4. Разработка схемы связи согласно заданию и номеру варианта
При разработке схемы организации связи необходимо учитывать, что цепи дальней связи вводятся лишь в оконечные усилительные пункты кабельной магистрали. В то же время цепи отделенческой связи, используемые непосредственно для организации движения поездов и оперативного управления работой участка железной дороги, вводятся в многочисленные пункты, расположенные вдоль кабельной магистрали на перегонах и станциях.
По заданию необходимо организовать следующие виды связей на проектируемом участке: Магистральная, дорожная, диспетчерская поездная (ПДС), энергодиспетчерская (ЭДС), постанционная (ПС), канал «Экспресс», вагонная диспетчерская (ВГС), межстанционная (МЖС), перегонная (ПГС), поездная радиосвязь (ПРС), линейно-путевая (ЛПС), связь электромехаников (СТМ), телеуправление тяговыми подстанциями (ТУ), телесигнализация тяговых подстанций (ТС), диспетчерского контроля (СЦБ-ДК), связь дежурного по переезду (Пр-зд), СЦБ. Магистральная связь по заданию содержит 330 каналов, дорожная - 105, перегонная и поездная радиосвязь имеют по две пары жил в кабеле, СЦБ - 5 пар проводов, остальным видам связей требуется по одной кабельной паре. Существует 2 вида ответвления с цепей: шлейфом и параллельно. Цепи автоматики всегда ответвляют шлейфом. На станциях, где нет усилительных пунктов, все цепи отделенческой связи заводят в пассажирское здание с устройствами автоматики и пост ЭЦ шлейфом. На тех же станциях, где находятся усилительные пункты, ответвления от магистрального на пост ЭЦ или пассажирское здание, как правило, не делают, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации.
Поездная диспетчерская связь (ПДС) - служит для переговоров поездного диспетчера со всеми раздельными пунктами, входящими в обслуживаемый участок.
Энергодиспетчерская связь (ЭДС) - обеспечивает оперативное руководство подачей электроэнергии в контактную сеть.
Вагонно-распорядительная связь (ВГС) - служит для служебных переговоров работников отделения дороги со станциями по вопросам состояния вагонного парка.
Служебная связь электромехаников (СТМ) - оперативное руководство линейными работниками (электромонтеров) в дистанции сигнализации и связи.
Постанционная связь (ПС) - служит для переговоров работников раздельных пунктов между собой.
Линейно-путевая связь (ЛПС) - осуществляет оперативное руководство линейными работниками на дистанции пути и переговоров линейных работников между собой.
Межстанционная связь (МЖС) - обеспечивает переговоры дежурных смежных раздельных пунктов по вопросам движения поездов.
Перегонная связь (ПГС) - предназначена для переговоров линейных работников, находящихся на перегоне, с дежурным по станции, с энерго- и поездным диспетчером, а также с дистанцией сигнализации.
Канал «Экспресс» - обеспечивает сведениями билетные кассы о наличии мест в поездах дальнего следования.
А также разместить следующие объекты связи и СЦБ согласно 4 варианту: ШН(пр) - квартира электромеханика СЦБ и связи, ПБ(пр) - будка дежурного светофора станции, ПЗ(пр) - пассажирское здание.
Схема связи представлена в приложении 2
5. Разработка скелетной схемы участка
5.1 Скелетная схема кабеля
Основным документом для монтажа магистрального кабеля является монтажная схема участка кабеля (приложение 3). На этой скелетной схеме связи показывается усилительный участок с размещением на нем кабеля, его низкочастотных ответвлений, типы муфт и места их включения, а также включение усилительных пунктов систем уплотнения.
5.2 Монтаж муфт
5.2.1 Монтаж соединительных муфт
Соединительная, стыковая муфты - сросток двух секций высокочастотного кабеля симметричной конструкции, в которой производят концентрированное симметрирование кабеля на усилительном участке. В стыковой муфте соединение жил и пар производят в зависимости от результатов измерения переходного затухания между парами. При необходимости в стыковых муфтах включают контуры противосвязи.
Для проектируемого участка кабельной магистрали для кабеля
Для обеспечения герметичности магистрального кабеля на кабеле ответвления устанавливают газонепроницаемую муфту, которую монтируют на 4 - 5 метровом отрезке кабеля той же марки, что и кабель ответвлений. Для нашего случая выбираем муфты типа ГМС-7.
5.2.3 Монтаж разветвительных муфт
Разветвительной муфтой называется сросток, в котором четверки и пары одного кабеля распределяются между двумя и более ответвляющихся кабелями разной емкости. Эти муфты монтируют также на речных переходах при распределении емкости магистрального кабеля между основными и резервными кабелями, на ответвлениях от магистрального кабеля к различным объектам на перегоне, в усилительных и оконечных пунктах в тех случаях, когда емкость магистрального кабеля превышает емкость оконечного кабельного оборудования. Для нашего случая выбираем разветвительные муфты типа МСТ 7х7 и МСТ 7х14.
Спецификация арматуры кабельной магистрали приведена в таблице 5.1. В таблице 5.2 показаны кабели ответвления и вторичной коммутации.
5.3 Выбор кабеля для ответвления
Для подвода связи от разветвительных муфт к релейным шкафам использование магистрального кабеля нецелесообразно, поэтому применяют телефонный зоновый кабель. Кабели ТЗБ изготавливаются емкостью 3, 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37, 52, 51, 80, 102 и 114 четверок. Требуемая емкость и длина кабеля рассчитываются для каждого объекта в соответствии с числом ответвляющихся цепей и удаленностью объекта от трассы кабельной магистрали. Для монтажа кабельной магистрали применяется соответствующая кабельная арматура.
Таблица 5.2 - Расчетная таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации
Ординаты объектов связи, км Тип ответвления Цепи ответвления Число требуемых пар Емкость и марка выбранного кабеля Расстояние по трассе до объекта, м Дополнительный расход кабеля, м Общая длина кабеля, м шлейф параллельно
6. Расчет влияний контактной сети и ЛЭП на кабельные линии
6.1 Расчет опасных влияний контактной сети переменного тока на кабельную линию связи
Контактные сети переменного тока оказывают значительное влияние на цепи связи. Следует различать три режима работы контактной сети: · Нормальный режим, если тяговые токи поступают в контактную сеть от всех подстанций участка;
· Вынужденный режим, когда одна из тяговых подстанций временно отключена и ее нагрузку воспринимают смежные с ней подстанции;
· Режим короткого замыкания - аварийный режим, в этом случае контактный провод замыкается на рельсы или землю.
В соответствие с заданием, на участке Гончарово - Рассоха, длиной 24 км, кабельная магистраль подвержена влиянию тяговой сети переменного тока. Тяговые подстанции переменного тока располагаются таким образом, чтобы, согласно нормам, длина тягового участка находилась в пределах от 40 до 60 км. По заданию линия связи на участке Иркутск - Слюдянка электрифицирована по системе переменного тока: .
Расчет влияний контактной сети переменного тока на кабельную линию связи производится при опасных влияниях (вынужденный режим работы и режим короткого замыкания) и мешающих влияниях тяговой сети переменного тока.
6.1.1 Расчет вынужденного режима работы
(6.1.1) где, -коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети (для кабельной линии).
- угловая частота переменного тока контактной сети , рад/с
- взаимная индуктивность контактного проводом и жилы кабеля, МКГН/км, - эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме
- коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля для 7?4 кабеля
- коэффициент экранирующего действия рельса, - длина участка подверженного влиянию контактной сети. m - число электровозов находящихся в пределах плеча питания тяговой сети
Схематическое расположение ТП и рассматриваемого участка приведена на рисунке 6.1
Рисунок 6.1.1- Взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций
На рисунке 6.1: , где , (6.1.2)
Подставим значения
Чтобы определить по графику значение необходимо рассчитать вспомогательные величины : (6.1.3) где -ширина сближения м, - проводимость грунта(по заданию), Рассчитаем вспомогательную величину:
Рисунок 6.1.2 - График зависимости коэффициента взаимной индукции от
По графику зависимости коэффициента взаимной индукции от найдем
Найдем значение эквивалентного влияющего тока при вынужденном режиме
, .
Найдем коэффициент экранирующего действия
Рассчитаем напряжение провода (жилы) относительно земли при заземлении противоположного конца: Что не превышает допустимую норму 36 В.
6.1.2 Расчет режима короткого замыкания
Для режима короткого замыкания опасные напряжения на проводах связи относительно земли вычисляют, предполагая, что контактная сеть имеет одностороннее питание, то есть получает его от одной из двух смежных тяговых подстанций. Величины токов короткого замыкания определяются по диаграмме в зависимости от места аварии. Затем повторяют расчет имея ввиду одностороннее питание того же участка от другой тяговой подстанции.
Расчет производится по формуле: (6.1.5) где, - напряжение провода относительно земли при заземлении противоположного конца В, - угловая частота рад/с, - взаимная индуктивность контактного проводом и жилы кабеля, МКГН/км - ток короткого замыкания А (по заданию), - коэффициент экранирующего действия, - длина влияющей части электротягового плеча.
Рассчитаем угловую частоту по формуле:
(6.1.6)
При переменном токе Гц, получим: , Рассчитаем коэффициент экранирующего действия по формуле: (6.1.7) где, примем равным 0,4, примем равным 0,077 для кабеля 7?4.
Подставив значения, получим: Для проведения расчетов построим схематический рисунок влияния тока КЗ на рассматриваемый участок 6.1.3:
Рисунок 6.1.3 - Влияние тока КЗ на рассматриваемый участок
Токи и взяты по заданию на курсовой проект , .
- эквивалентная ширина сближения, рассчитывается по формуле 6.1.8 :
(6.1.8)
- длина влияющей части электротягового плеча, определяем по рисунку 6.1.3.
- взаимная индуктивность контактного проводом и жилы кабеля, определяем по графику зависимости коэффициента взаимной индукции от рисунок 6.1.2 ( при Гц)
Полученные данные занесем в таблиц 6.1.1 и 6.1.2.
Приведем контрольный расчет для участка №1 при влиянии ТП №1 по формуле 6.1.5
Для первого участка: , , , , подставим полученные значения в формулу 6.1.5:
6.2.1 Расчет мешающих влияний контактной сети переменного тока на кабельную линию связи
Для двухпроводных телефонных цепей тональной частоты определяют псофометрическое значение мешающего напряжения при нормальном режиме работы тяговой сети.
(6.2.1) где - угловая частота, рад/с, - где частота 21 определяющей гармоники (по заданию )
- ток k-ой гармоники, 21 гармоника, - коэффициент чувствительности телефонной цепи к помехам на 21 гармонике, - коэффициент акустического воздействия 21 гармоники, .
- коэффициент экранирующего действия
-коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля для МКПАБ 7?4 кабеля [3]
- коэффициент экранирующего действия рельса, - длина сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км;
- взаимная индуктивность контактного проводом и жилы кабеля, МКГН/км: Чтобы определить по графику значение необходимо рассчитать вспомогательные величины : (6.2.2) где -ширина сближения, - проводимость грунта(по заданию)
Рассчитаем вспомогательную величину:
По рисунку 6.1.2 определим величину , Найдем используя формулу 6.2.1 значение мешающего напряжения при нормальном режиме работы тяговой сети.
Норма мешающих влияний контактной сети переменного тока на кабельную линию связи превышена (норма 1,5 МВ), следовательно, требуется проводить зашитые мероприятия.
6.3 Влияние ЛЭП с заземленной нейтралью
6.3.1 Опасные влияния
ЛЭП с заземленной нейтралью оказывает опасные и мешающие влияния на линию связи.
Разделяют 2 режима работы ЛЭП: · нормальный режим (под влиянием ЛЭП в кабеле связи индуктируются мешающие ЭДС)
· режим короткого замыкания (ЛЭП оказывает опасные влияния).
По заданию ЛЭП находится в режиме к. з., следовательно, необходимо рассчитать опасные напряжения и сравнить их с нормами, линия связи на этом участке подвержена влиянию линии электропередачи (ЛЭП) с заземленной нейтралью, Io.экв =2 А, Ікзн=1300 А, Ікзк=1100 А.
ЛЭП с заземленной нейтралью оказывает опасные и мешающие влияния на линию связи. Под влиянием ЛЭП в жилах кабеля наводится продольная ЭДС. ЛЭП переменного тока влияют в основном на частоте 50 Гц и высших гармониках, главным образом в тональном диапазоне частот.
Продольная ЭДС в проводе (жиле) связи зависит от длины влияющего участка ЛЭП, которая равна расстоянию от начала сближения ЛЭП и линии связи до места короткого замыкания фазового провода ЛЭП на землю (в пределах рассчитываемого усилительного участка). При расчете используется метод проб, то есть последовательно определяются ЭДС при коротком замыкании фазового провода в разных местах трассы ЛЭП. Для расчета используем следующую формулу: , (6.3.1) где - количество участков косого или параллельного сближения до предполагаемого места короткого замыкания;
- угловая частота, рад/с, ;
- ток короткого замыкания, определяемый по диаграмме (рисунок 6.3.1) в зависимости от места аварии, А;
-коэффициент взаимной индукции -го участка сближения,МКГН/м ( на Гц)
- коэффициент экранирующего действия рельсов (для кабельной линии связи ), [2], [2], .
- длина -го участка сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км.
Для косых участков эквивалентную ширину сближения вычисляем по формуле 6.1.8
Расчет коэффициентов взаимной индукции ведется согласно методике представленной в пункте 6.1.1.
Рисунок 6.3.1 - Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке.
По графику определяем токи короткого замыкания, эквивалентную ширину сближения и - длина -го участка сближения линии связи с влияющей линией при питании с одного конца и другого. Затем производим расчет продольной ЭДС, индуктируемой в жиле по формуле (6.3.1): .
Остальные значения напряжений рассчитываем аналогично, результаты заносим в таблицы 6.3.1 и 6.3.2
Таблица 6.3.1. - Расчет при влиянии ТП №1
№ участка , mxsw , км , А , В
1 25 3,54 0,0539 314 615 0,0054 25 1193 2022,9
2 35 580 30 1179 1999,1
3 40 570 35 1165 1975,4
4 35 580 39 1153 1955
5 45 560 44 1042 1766,8
Таблица 6.3.2. - Расчет при влиянии ТП №2
№ участка , mxsw
, км , А , В
1 45 3,54 0,0539 314 560 0,0053 25 1191 1982,1
2 35 580 29 1184 1970,4
3 40 570 34 1169 1945,4
4 35 580 39 1155 1922,2
5 25 615 44 1042 1734,1
Так как допустимая индуктируемая ЭДС от влияния ЛЭП с заземленной нейтралью составляет 1800 В [2], в нашем случаи показания превышены, следовательно требуются проводить защитные мероприятия.
6.3.2 Расчет мешающих влияний
Напряжение шума в приемнике двухпроводной телефонной цепи от влияния ЛЭП с заземленной нейтралью, МВ
(6.3.1) где -поправочный коэффициент, принимаемый в расчетах равным 0,6 для ЛЭП, питающих смешанную нагрузку.
- коэффициент экранирующего действия рельсов (для кабельной линии связи ), , .s = 0,0084.[2]
- эквивалентное значение тока, А (по заданию), =3 А;
- модуль взаимного сопротивления между однопроводными ЛЭП и ЛС для частоты f=800 Гц (усредненное значение);
- коэффициент взаимной индукции, МКГН/км, значение взято из таблицы 6.3.1, -длина i участка сближения, м;
= -длина усилительного участка линии связи, до начала сближения с ЛЭП (рисунок 6.1.1);
- длина сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка (рисунок 6.1.1);
- расстояние от середины влияющего участка линии до конца расчетного усилительного участка линии связи, км, (рисунок 6.1.1);
- длина усилительного участка линии связи подверженного влиянию (рисунок 6.1.1);
-коэффициент чувствительности телефонной линии к помехам: [2]
Найдем напряжение шума используя формулу (6.3.1): Данное значение напряжение шума от влияния ЛЭП с заземленной нейтралью не превышает допустимой нормы 1,5 МВ [2]
7. Расчет переходных затуханий
Рисунок 7.1 - Схема возникновения переходных влияний
Переходные затухания определяются в первую очередь параметрами электромагнитных связей. Схема их возникновения представлена на рисунке 7.1. Определим частотную зависимость вектора комплексной электромагнитной связи.
Согласно заданию на курсовое проектирование: ПФ/с.д. Величина g12 задана через процентное отношение , то . Активная составляющая магнитной связи задана через соотношение , то , . Волновое сопротивление:
Определим индуктивность связи
Комплексные вектора электромагнитных связей можно определить по формулам:
, (7.1)
, (7.2)
, (7.3)
, (7.4)
Произведем контрольный расчет векторов комплексной электромагнитной связи на дальнем и ближнем конце на частоте 400 Гц: См, Ом, ,
Найдем искомые величины на строительной длине 850м. - элементарного участка кабельной линии. Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по зависимостям (7.5) - (7.7): ,(7.5)
,(7.6)
,(7.7)
где - переходное затухание в начале строительной длины;
- переходное затухание в конце строительной длины;
- защищенность;
- километрический коэффициент затухания, ДБ;
- строительная длина.
На основе полученных значений затуханий на одну строительную длину можно определить суммарное затухание на длине усилительного участка.
,(7.8)
,(7.9)
,(7.10) где n - количество строительных длин на усилительном участке, n=L/S, L-длинна рассматриваемого участка, S- строительная длина 0,85 км, следовательно, n=24/0,85=28.
Произведем расчет переходных затуханий на усилительном участке Гончарово-Рассоха, протяженностью 24 км. Для расчета воспользуемся вышеприведенными зависимостями. Полученные данные занесем в таблицу 7.1. Приведем пример расчета на частоте 400 Гц: Определим переходные затухания на одну строительную длину: ДБ /сд, ДБ /сд, ДБ/сд.
На длине усилительного участка: ДБ, ДБ, ДБ.
Произведем расчет переходных затуханий на длине усилительного участка на 20 частотах в диапазоне от 50 до 500000 Гц. Полученные данные занесем в таблицу 7.2
Пользуясь полученными данными построим график зависимости переходных затуханий от частоты (рисунок 7.2).
Рисунок 7.2 - Частотная зависимость затуханий на строительной длине
Сравним полученные результаты с нормами: А0=60,8 ДБ; АЗ=73,8 ДБ; AL=119,24 ДБ.
Рассчитанные результаты превышают нормы, нужно проводить защитные мероприятия.
8. Мероприятия по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний
Для полной уверенности в том, что проектируемая линия связи хорошо защищена от воздействий электромагнитного поля, будем использовать ряд мероприятий. В настоящее время с целью снижения в устройствах проводной связи опасных и мешающих влияний высоковольтных линий и электрифицированных ж.д. на стороне последних применяют: - Частичное заземление нейтралей и включение токоограничивающих устройств.
- Включение на подстанциях быстродействующих автоматических выключателей при токах короткого замыкания.
- Осуществление транспозиции проводов на трехфазных линиях.
- Подвеска на трехфазных линиях заземленных тросов.
- Включение в трехфазные линии сглаживающих устройств.
- Включение отсасывающих трансформаторов в контактные сети электрифицированных ж.д. переменного тока.
- Применение трехпроводной системы электрифицированных ж.д. 2 х 25 КВ с линейными автотрансформаторами.
В аппаратуре усилительных пунктов признано целесообразным предусматривать в каждой цепи кабеля определенный минимум защитных средств от опасных и мешающих напряжений и токов независимо от того, в каком районе будет прокладываться данная магистраль, имеются ли поблизости источники электромагнитных влияний или нет. Опыт показывает, что до 25% всей длины кабельных магистральных линий проложено вдоль высоковольтных линий и электрических ж.д. и, следовательно, подвержено опасному и мешающему влиянию внешних электромагнитных полей от этих источников. Кроме того, почти на всей территории СНГ наблюдаются грозовые разряды, создающие опасность возникновения повреждений в линиях и аппаратуре НУП.
При конструировании НУП экономически оправдывается предусматривать включение в каждом НУП на входе и выходе усилителей и в схемах самих усилителей на переходах транзисторов тех или иных элементов защитного устройства в зависимости от системы уплотнения цепей.
Оборудование НУП различных систем передачи имеют отдельные узлы, испытательное напряжение которых колеблется от очень низких напряжений до нескольких тысяч вольт. Аппаратура не является равнопрочной в отношении крепости изоляции и поэтому может в той или иной части выходить из строя от возникающих на линии и проникающих в аппаратуру высоких напряжений как со стороны входа и выхода усилителя, так и со стороны блока дистанционного питания. Пока не существует таких защитных элементов, которые могли бы с одной стороны. Понизить напряжение до очень малых величин и, с другой, быть достаточно мощными, чтобы пропускать возникающий большой ток. Обычно защита всего оборудования от высоких напряжений импульсного и периодического переменного тока (50 Гц) организуется по каскадному принципу. Иными словами, применяется ступенчатый способ защиты, обычно с тремя ступенями.
Первая ступень или каскад обеспечивает грубую защиту, снижающую перенапряжения от нескольких киловольт до нескольких сотен или десятков вольт. Этот каскад осуществляется в большинстве случаев с помощью мощных газонаполненных или искровых разрядников с пробивным напряжением 300-3000В.
Второй каскад защитных устройств обеспечивает дальнейшее снижение напряжения от сотен вольт до нескольких вольт. Этот каскад осуществляется с помощью разрядников с пробивным напряжением 70 - 100 В, а также с помощью фильтров, дросселей, корректирующих контуров, которые выполняют и другие функции, кроме защитных.
Третий каскад обеспечивает защиту в основном усилителей, построенных на полупроводниковых приборах. Эта защита осуществляется с помощью стабилитронов, в.ч. - диодов, соединенных по различным схемам. Они имеют напряжение срабатывания в пределах нескольких вольт и являются практически безынерционными.
Таким образом, назначение всех ступеней защиты - снизить амплитуды возникающих перенапряжений до значений, при которых обеспечивается нормальная работа пассивных и усилительных элементов оборудования НУП.
8.1 Защита с помощью дренажных катушек
Дренажные катушки (ДК) предназначены для обеспечения одновременного срабатыва
Вывод
Результатом выполнения курсового проекта является спроектированная кабельная и волоконнооптическая линия АТ и С на участке Иркутск-Слюдянка.
При проектировании кабеля на заданном участке учитывались его физико-географические данные. А также в данном проекте описан выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали, произведена разработка схемы связи с размещением оконечных и промежуточных усилительных пунктов. Были произведены расчеты мешающих и опасных влияний от контактной сети железных дорог и линии электропередачи. Приведены описания методов защиты от различных влияний, а также приведены схемы защиты аппаратуры связи. Описан принцип симметрирования, целью которого является уменьшение взаимных влияний.
Во время выполнения данного курсового проекта были получены и закреплены базовые знания по проектированию кабельных магистральных линий связи. Также были получены знания по устройству кабелей, по аппаратуре, применяемой на железнодорожном транспорте. Были рассмотрены виды влияний действующих на кабельные линии, также был проведен расчет этих влияний, рассмотрели способы защиты от этих влияний. В процессе проектирования были приобретены навыки разработки кабельных линий.
Список литературы
1. «Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи» Задание на курсовой проект с методическими указаниями.
2. Требина Е.Г., Костиков В.У.” Электромагнитные влияния высоковольтных линий на цепи связи” Омск, 1980.
3. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияний тяговой сети электрических железных дорог переменного тока. М., Транспорт, 1973. - 95 с.
4. Бунин Д.А., Яцкевич А.И.” Магистральные кабельные линии связи на железных дорогах” М., 1978.
5. Виноградов В.В, Кузьмин В.И., Гончаров А.Я. Линии автоматики телемеханики и связи на железнодорожном транспорте М, 1990.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы