Реферат Проектирование линиц передачи для построения железнодорожной технологической сети связи
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра «Электрическая связь»
Курсовой проект
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ СВЯЗИ
Санкт – Петербург
2009
Содержание
Введение ……………………………………………………………………………… 3
1. Железнодорожные земли транспорта и налог на имущество
железнодорожного транспорта ……………………………………………………… 4
2. Выбор типа кабельной магистрали на проектируемом участке ж.д. …………... 6
3. Выбор марки и емкости проектируемых кабелей, распределение волокон и симметричных пар …………………………………………………………………….6
4. Трасса кабельной линии и способы ее прокладки ………………………………..8
5. Организация магистральной, дорожной и отделенческой связи ………………...9
6. Схема организации связи на участке кабельной магистрали в пределах
перегона ж – з
7. Устройство переходов через преграды
8. Расчет первичных и волновых параметров симметричной кабельной цепи
9. Расчет параметров источника и приемника излучений
10. Расчет длины регенерационных участков на кабельной магистрали
11. Расчет опасных и мешающих влияний тяговой сети переменного тока (ЛЭП) на цепи связи
12. Защита цепей связи от влияния линий сильного тока
13. Расчет напряжения растяжения при разрыве оптического волокна
14. Расчет усилий тяжения кабеля при прокладке в кабельной канализации
Заключение
Список литературы
Введение
Линии связи являются неотъемлемым элементом инфраструктуры железнодорожного транспорта. На основе линейно-кабельных сооружений и разнообразных линий передачи создана технологическая сеть электросвязи ОАО «РЖД». Она составляет техническую основу системы управления всеми технологическими процессами в отрасли: перевозочным, обеспечением безопасности движения, эксплуатационной работой служб; социальной сферой; экономикой. Железнодорожное хозяйство, рассредоточенное на огромной территории Российской Федерации, благодаря сети связи объединяется в единую взаимоувязанную транспортную систему.
Основными направлениями технического развития и совершенствования технологических сетей связи ОАО «РЖД» являются внедрение волоконно-оптических линий связи, цифровых систем передачи и коммутации.
1.
Железнодорожные земли транспорта и налог на имущество железнодорожного транспорта
Железнодорожные линейно-кабельные сооружения связи и линии передачи, как правило, должны проходить в пределах земель железнодорожного транспорта.
Земли железнодорожного транспорта – это земли транспорта, используемые или предназначенные для обеспечения деятельности организаций железнодорожного транспорта и (или) эксплуатации зданий, строений сооружений и других объектов железнодорожного транспорта, в том числе земельные участки, расположенные на полосах отвода железных дорог и в охранных зонах. Полоса отвода железных дорог (далее - полоса отвода) – это земельные участки, прилегающие к железнодорожным путям, земельные участки, предназначенные для размещения железнодорожных станций, водоотводных и укрепительных устройств, защитных полос лесов вдоль железнодорожных путей, линий связи, устройств электроснабжения, производственных и иных зданий, строений, сооружений, устройств и других объектов железнодорожного транспорта. Указанные земли предоставляются как в бессрочное, так и временное
пользование, которое осуществляется за плату.
Федеральным законом № 141-ФЗ с 1 января 2005 года введен в действие земельный налог, вместо закона Российской Федерации № 1738-1 «О плате за землю». Представительные органы самоуправления определяют налоговые ставки, порядок и сроки оплаты земельного налога. Объектом налогообложения признаются земельные участки, расположенные в пределах муниципального образования (городов федерального значения, Москвы и Санкт-Петербурга), на территории которого введен налог.
Налоговая система Российской Федерации в настоящее время включает четыре основных имущественных налогов – на имущество организаций, налог на имущество физических лиц, земельный налог, транспортный налог, а также налог на недвижимость (в рамках проводимого эксперимента в городах Великом Новгороде и Твери)
К недвижимым вещам (недвижимое имущество) относятся, в том числе все то, что прочно связано с землей, то есть объекты, перемещение которых без несоразмерного ущерба их назначению невозможно (инфраструктура железнодорожного транспорта). Государственная регистрация недвижимости осуществляется в соответствии с гражданским законодательством.
Налог на имущество организаций – это региональный налог, т.е. вводят его субъекты Российской Федерации. Согласно п.11 ст.381 НК освобождаются от налогообложения организации - в отношении железнодорожных путей общего пользования. При применении данной льготы необходимо учитывать следующее. В соответствии с Федеральным законом от 10.01.2003 «Устав железнодорожного транспорта Российской Федерации» под инфраструктурой железнодорожного транспорта общего пользования подразумевается «технологический комплекс, включающий в себя железнодорожные пути общего пользования и другие сооружения, железнодорожные станции, устройства электроснабжения, сети связи, системы сигнализации, централизации и блокировки, информационные комплексы и систему управления движением и иные обеспечивающие функционирование этого комплекса здания, строения, сооружения, устройства и оборудование».
Еще раз повторимся, что имущество организаций, владеющих этой инфраструктурой на момент написания пособия, освобождается от налогообложения. Однако, следует учесть, что Налоговый подкомитет Госдумы в начале 2006г. поддержал законопроект, лишающий освобождение от налога на имущество не только железные, но и автодороги, а также магистральные трубопроводы и линии электропередачи. Предстоящее введение налога на имущество перечисленных организаций преследует несколько целей: создать у организаций заинтересованность в реализации излишнего неиспользуемого имущества; стимулировать эффективное использование имущества, находящегося у них на балансе.
Ставки налога на имущество юридических лиц устанавливают региональные власти. Налоговый кодекс ограничивает их максимальный размер – не более 2,2 процента. Отмена льгот потребует еще большего внимания к снижению капитальных затрат на линии железнодорожной автоматики и связи, что должно учитываться и на стадии их проектирования.
2. Выбор типа кабельных линий на проектируемом участке
В настоящее время железнодорожные кабельные магистрали связи строятся по двухкабельной, трехкабельной или однокабельной системе. На данном участке в соответствии с техническим заданием проектируется трехкабельная линия.
При трехкабельной магистрали линейные цепи автоблокировки организуются в отдельном сигнально-блокировочном кабеле с парной скруткой. В этом случае оперативно-технологическая связь организуется в отдельном низкочастотном (высокочастотном) кабеле дальней связи, что обеспечивает более высокое качество оперативно-технологической связи по сравнению с двухкабельной магистралью. Данный тип построения кабельных систем обеспечивает надежность и качество работы, возможность простого ремонта.
3. Выбор емкости и марки проектируемых кабелей, распределение оптических волокон и симметричных пар
Оптический кабель. Число волокон в проектируемом оптическом кабеле (n) равно
,
где – число волокон для подключения аппаратуры SТМ-1 для организации цифровых каналов дальней связи со скоростью 155 Мбит/с;
– число волокон для подключения аппаратуры ТЛС-31 для организации цифровых каналов отделенческой связи со скоростью 34 Мбит/с;
– число резервных волокон для организации аварийно-восстановительных работ на оптическом кабеле (4 волокна);
– число волокон для обеспечения возможности коммерческого использования свободной емкости железнодорожной сети связи (4 волокна).
Для работы любой одноволновой аппаратуры, работающей по оптическому кабелю, требуется два оптических волокна, поэтому требуемое число волокон и соответственно равно
где – требуемое число каналов для организации соответственно магистральной и дорожной связи;
– требуемое число каналов для организации отделенческой связи.
Тогда .
Распределение цепей по оптическим волокнам показано в табл.1.
Таблица 1
| № ОВ | | Расцветка | Назначение |
| 1 | красный | оранжевый | 1 система SТМ -1передача |
| 2 | белый | 1 система SТМ -1прием | |
| 3 | синий | 2 система SТМ -1передача | |
| 4 | зеленый | 2 система SТМ -1прием | |
| 5 | зеленый | оранжевый | 3 система SТМ-1 передача |
| 6 | белый | 3 система SТМ -1 прием | |
| 7 | синий | 1 система ТЛС 31 передача | |
| 8 | зеленый | 1 система ТЛС 31 прием | |
| 9 | синий | оранжевый | 2 система ТЛС 31 резерв |
| 10 | белый | 2 система ТЛС 31 резерв | |
| 11 | синий | Аварийные | |
| 12 | зеленый | Аварийные | |
| 13 | белый | оранжевый | Аварийные |
| 14 | белый | Аварийные | |
| 15 | синий | Коммерческое использование | |
| 16 | зеленый | Коммерческое использование | |
| 17 | оранжевый | оранжевый | Коммерческое использование |
| 18 | белый | Коммерческое использование | |
| 19 | синий | Резерв | |
| 20 | зеленый | Резерв |
Исходя из таблицы 1 выбран оптический кабель ОКСН - 20 с затуханием а = 0,25 на λ = 1,57 мкм.
Электрический кабель для организации оперативно-технологической связи. При проектировании трехкабельной магистрали для ОТС используется низкочастотный кабель дальней связи типа ТЗ, а для линейных цепей автоблокировки - сигнально-блокировочный кабель с гидрофобным заполнением (СБЗ).
По проекту нужно 10 цепей – 10 пар – следовательно, выбираем - 7х4
Распределение ОТС по четверкам в кабеле Т3ПАБпШп (7х4х1,2) показано в табл.2.
Таблица 2
| Номер и расцветка | Пары | Назначение | |
| Четверки | 1- бело-желтая | 1 | ПДС (поездная диспетчерская связь) |
| 2 | АВС (аварийно–восстановительная связь) | ||
| 2- красная | 1 | МЖС (межстанционная связь) | |
| 2 | ДБК (диспетчер билетных касс) | ||
| 3- черная | 1 | СДС (служебная диспетчерская связь) | |
| 2 | ПГС (перегонная связь) | ||
| 4- желтая | 1 | ЛПС (линейно-путевая связь) | |
| 2 | ЭДС (энерго–диспетчерская связь) | ||
| 5- бело-синяя | 1 | ТУ (подключение тех или иных фидеров) | |
| 2 | ТС (тяговой сети) | ||
| 6- синяя | 1 | резерв | |
| 2 | резерв | ||
| 7- бело-красная | 1 | резерв | |
| 2 | резерв | ||
Для линейных цепей автоблокировки проектируется сигнально-блокировочный кабель с гидрофобным заполнением (СБЗ), показанный в табл.3.
Сигнально-блокировочный кабель с гидрофобным заполнением (СБЗ)
СБЗПБ 5
x
2
x
0,7
Таблица 3
| Номер и расцветка | Пары | Назначение цепей |
| 1- красная/натур. | 1 | Н |
| 2 | ОН | |
| 2- зеленая/натур. | 1 | К |
| 2 | ОК | |
| 3- желтая/натур. | 1 | И |
| 2 | ОИ | |
| 4- красная/желтая | 1 | ЗС |
| 2 | ОЗС | |
| 5- зеленая/желтая | 1 | ДСН |
| 2 | ОДСН |
4. Трасса кабельной линии и способы ее прокладки
В этом проекте будет проложена трасса для 3 кабелей от станции «А» до станции «К». Все 3 кабеля проложим в пластмассовых трубопроводах в полосу отвода железной дороги.
Прокладка кабелей в трубопроводах обеспечит следующие преимущества:
- наибольший срок службы оптических кабелей;
- кабели защищены от механических повреждений лучше, чем бронированные кабели при непосредственной прокладке в грунт;
- возможность замены кабеля без выполнения земляных работ (например, при необходимости увеличения числа волокон или ремонте);
- возможность укладки резервного кабеля в обход поврежденного участка (при наличии резервной трубки);
- появляется возможность предоставления права прохода для кабелей других операторов;
- позволяет выполнять земляные работы, независимо от наличия самих кабелей.
Со станции «А» до пункта «е» трасса проходит с правой стороны железнодорожного пути по счету километров (длина прохода в сумме
Затем трасса переходит на другую сторону и идет от пункта «е» до станции «К» с левой стороны железнодорожного пути (длина прохода в сумме
Оптический кабель с правой стороны железнодорожного пути прокладываем на расстоянии
Схематично переход изображается следующим образом:
Рис. 1
Выбор места и способа прокладки кабелей обеспечивает на данном участке: максимально возможную надежность и ремонтопригодность кабельной линии; наиболее полную механизацию всего комплекса строительно-монтажных работ; наименьшие трудозатраты как при строительстве, так и при эксплуатации кабельной магистрали.
5. Организация магистральной, дорожной и отделенческой связи.
При разработке схемы организации связи учитывется, что каналы магистральной и дорожной связи, организуемые по оптическим волокнам с применением аппаратуры STM-1, вводятся лишь в оконечные пункты проектируемой кабельной магистрали. Схема организации дорожной и магистральной связи на участке А-К с применением аппаратуры STM-1 приведена на рис. 2, а схема организации отделенческой связи с применением аппаратуры ТЛС-31 - на рис. 3.
Особенностью организации связи с применением аппаратуры ТЛС-31 является возможность выделения на каждой промежуточной станции необходимого числа цифровых каналов Е1 для организации всех видов отделенческой связи.
Канал Е1 содержит 30 каналов тональной частоты или 30 основных цифровых каналов со скоростью передачи 64 кбит/с. В связи с тем, что в объединенном высокоскоростном канале передается дополнительная служебная информация, то скорость передачи в объединенном канале, например, для аппаратуры ТЛС-31 (34 Мбит/с) больше, чем произведение числа объединяемых каналов на скорость передачи в каждом из них (16 х 2 Мбит/с = 32 Мбит/с).
Рис. 2
Рис. 3
6. Организация связи в пределах перегона ж-з
Схема организации связи на участке кабельной магистрали в пределах перегона ж-з представлена на рис.4.
Монтажная схема ответвления от кабельной магистрали к тяговой подстанции представлена на рис. 4.
рис. 4.
| Назначение цепи | Л ПС | | ПГС | ПГС | | | |||
| № четверки | 1 | 2 | 3 | ||||||
| Расцветка | С | К | Б/К | ||||||
| № пары | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |||
7. Устройство переходов через преграды
На перегоне ж – з железнодорожную линию пересекает несудоходная река шириною
Оптический, электрический и сигнально – блокировочный кабель прокладываются в кабельных желобах, установленных на мосте.
Рис. 5
8. Расчет первичных и волновых параметров передачи симметричной кабельной цепи при частотах 20, 220, 420, 620, 820 кГц
Предварительно выполняются расчеты
=
=
где – диаметр изолированной жилы, мм;
– диаметр токопроводящей жилы, для данной цепи
– радиальная толщина изоляции, для данной цепи 0,9мм;
а – расстояние между центрами жил цепи при четверочной скрутке, мм.
Сопротивление медной кабельной двухпроводной цепи R0 постоянному току:
,
где ρ – удельное сопротивление медных жил (ρ=0,0175Ом·мм2/м);
χ – коэффициент укрутки, учитывающий удлинение кабельных жил при их скручивании (χ=1,01).
R0 = 31,299 Ом/км
Первичные параметры кабельной цепи
Данные расчетов приведены в табл.4.
Активное сопротивление кабельной цепи (R)
, Ом/км ,
где F(x), G(x), H(x) – значения бесселевых функций, учитывающих увеличение сопротивления за счет поверхностного эффекта, эффекта близости жил пары.
Индуктивность (
L) двухпроводной кабельной цепи
, Гн/км,
где Q(x) – значение бесселевой функции, учитывающей уменьшение внутренней индуктивности цепи;
μr – относительная магнитная проницаемость (для меди μr = 1).
Рабочая емкость цепи (С)
, Ф/км,
где εр – результирующая диэлектрическая проницаемость изоляции;
ψ – коэффициент, учитывающий увеличение емкости за счет близко расположенных соседних жил кабеля и его металлической оболочкой.
Проводимость изоляции (G)
, См/км,
где – результирующий тангенс угла диэлектрических потерь в комбинированной изоляции (определяется по рис.1 в приложении);
Таблица 4
| F, кГц | R, Ом/км | L, Гн/км | C, Ф/км | G, См/км |
| 20 | 37,54035 | 0,000827 | 7,611∙10-8 | 3,35∙10-6 |
| 220 | 95,80433 | 0,000776 | 7,611∙10-8 | 1,16∙10-4 |
| 420 | 130,2951 | 0,000763 | 7,611∙10-8 | 3,31∙10-4 |
| 620 | 156,0012 | 0,000757 | 7,611∙10-8 | 6,52∙10-4 |
| 820 | 178,5522 | 0,000753 | 7,611∙10-8 | 10,378∙10-4 |
Пример расчета для частоты 220 кГц
Активное сопротивление
= 31,2994 Ом/км
– коэффициент укрутки, равный 1,01
=5,9
f – частота тока в Гц ;
p- поправочный коэффициент, учитывающий эффект близости с соседними жилами в группе, для четверочной скрутки (p = 5).
Rм – дополнительное сопротивление за счет потерь энергии на вихревые токи в жилах соседних четверок и в металлической оболочке кабеля, рассчитывается по формуле
Rм=9,963684Ом/км
- величина дополнительного сопротивления равно 9,5 (расчет ведется для 2 повива)
Зная x находим по таблице значения , , и значения бесселевых функций. Их значения приведены в таблице 5.
Таблица 5
| F(x) | G(x) | H(x) | Q(x) |
| 1,359 | 0,914 | 0,571 | 0,473 |
Индуктивность
– относительная магнитная проницаемость
Емкость
– результирующая диэлектрическая проницаемость изоляции
– коэффициент, учитывающий увеличение емкости за счет близко расположенных соседних жил кабеля и его металлической оболочки
=2
=0,64
Проводимость
- результирующий тангенс угла диэлектрических потерь в комбинированной изоляции/
Волновые параметры симметричной кабельной цепи
Коэффициент затухания α, дБ/км, и коэффициент фазы β, рад/км:
Волновое сопротивление
Z
в, Ом:
Приближенные формулы, для расчета волновых параметров для частот :
Фазовая скорость
распространения сигнала, км/
c
:
Время распространения
(Т) сигнала, с/км:
Данные расчетов приведены в таблице 6.
Таблица 6
| F, кГц | , Ом | α, дБ/км | β, рад/км | υф, км/c | T, c/км |
| 20 | 107,4673 | 1,5442275 | 1,011957 | 126062,5 | 7,93258E-06 |
| 220 | 100,9772 | 4,1779707 | 10,61894 | 130107,1 | 7,68597E-06 |
| 420 | 100,1194 | 5,8053492 | 20,10031 | 131221,8 | 7,62068E-06 |
| 620 | 99,72763 | 7,0874336 | 29,55579 | 131737,3 | 7,59086E-06 |
| 820 | 99,48714 | 8,2735444 | 38,99565 | 132055,7 | 7,57256E-06 |
Пример расчета для частоты 220 кГц
Волновое сопротивление
Ом
Коэффициент затухания и коэффициент фазы
Фазовая скорость
распространения сигнала
,
Время распространения
(Т) сигнала
,
9. Расчет параметров источника и приемника излучений
Источник светового излучения – прибор, преобразующий электрическую энергию возбуждения в энергию оптического излучения заданного спектрального состава и пространственного распределения.
Расчет ширины спектральной линии полупроводникового лазера и добротности резонатора.
Исходные данные:
- длина волны
- ширина спектральной линии
Максимальная длина волны:
Минимальная длина волны:
Максимальная частота излучения:
Минимальная частота излучения:
Ширина спектральной линии:
Добротность резонатора:
Приемник светового излучения – прибор, в котором под действием оптического излучения происходят изменения, позволяющие обнаружить это излучение и измерить его характеристики.
Расчет уровня оптической мощности в дБм на входе фотоприемника для обеспечения вероятности ошибки менее
Исходные данные:
– длина волны
Пересчет длины волны в частоту:
,
где v – скорость распространения света в оптическом волокне (200000км/с)
Энергия фотона:
,
где h - постоянная Планка (6,62∙10-34 Дж∙с)
Требуемое число фотонов на входе приемника с вероятностью ошибки 10-9:
Мощность:
10. Расчет длины регенерационного участка ВОЛС
Структурная схема регенерационного участка без использования оптических усилителей показана на рис. 6
Рис. 6
1 – станционный одноволоконный оптический кабель;
2 – оптический кросс;
3 – розетка оптического разъема;
4 – коннектор оптического разъема;
5 – строительная длина оптического кабеля;
6 – оптическое волокно;
7 – оптическая соединительная муфта;
ПОМ – передающий оптоэлектронный модуль:
ПРОМ – приемный оптоэлектронный модуль.
Расчет длины регенерационного участка на основании допустимых потерь
в линии
передачи
Длина регенерационных участков определяется энергетическим потенциалом системы передачи W, который зависит от характеристик источника и приемника оптического излучения и определяется как разность между уровнем среднеймощности оптического сигнала, вводимого в оптическое волокно P1, и минимально допустимым уровнем мощности на входе приемника оптического излучения Р2 при заданном значении коэффициента ошибок:
Исходные данные для расчета:
α
- коэффициент затухания оптических волокон на эксплуатационной длине волны ВОСП, α=0,35дБ/км;
– строительная длина оптического кабеля (=
п1 – число дополнительных сварных соединений, обусловленных технологией строительно-монтажных работ ВОЛС (сварки в оптическом кроссе и стыковые сварки на переходах); n1=8;
n
2
– число дополнительных сварных соединений появляющихся на длине регенерационного участка в процессе эксплуатации ВОЛС (n2=6);
асв – средние потери на сварку путем плавления, aсв =0,05 дБ;
арз – средние потери на оптическом разъеме, арз =0,3 дБ;
Затухание в оптических разъемах передающего и приемного оптоэлектронного блоков не учитываются, так как они учтены в значениях энергетического потенциала системы передачи.
Максимальная длина регенерационного участка (
L
р
) определяется по формуле:
где n – общее число сварных соединений (n=n1+n2)
аэ - энергетический запас системы передачи, аэ
=6дБм.
Расчет длины регенерационного участка на основании ограничений по дисперсии
Между информационной пропускной способностью оптического волокна В, бит/с, уширением импульса T, с, и шириной оптической полосы пропускания, Гц, имеется взаимосвязь. Ширина оптической полосы пропускания должна быть не менее скорости передачи информации.
Для гауссовского спектра источника излучения и скорости передачи менее 565 Мбит/с для практических оценок используем следующие соотношения:
и
,
где τхр() – хроматическая дисперсия, (τхр() =1пc/нм∙км);
– ширина спектральной линии источника излучения, нм;
- максимальная длина регенерационного участка исходя из условия потерь в линии, км.
Ограничение длины регенерационного участка исходя из потерь в линии является более строгим, чем ограничение по дисперсии.
10. Расчет опасных влияний тяговой сети переменного тока (ЛЭП) на цепи связи.
Кабельные линии связи подвергаются опасным и мешающим магнитным влияниям тяговой сети переменного тока.
Опасные напряжения в жилах кабеля могут возникать при аварийном (замыкании тяговой сети на землю или рельсы) и вынужденном (отключении от контактной сети одной из тяговых подстанций) режимах работы тяговой сети.
В курсовом проекте выполняем расчет опасных влияний только для вынужденного режима.
Нормы опасных напряжений. Допустимые индуктированные напряжения в жиле кабеля по отношению к земле (при заземлении жилы кабеля на противоположном конце расчетного участка) ограничиваются с точки зрения электробезопасности обслуживающего персонала, а также обеспечения работоспособности систем передачи.
Безопасными для обслуживающего персонала и аппаратуры, при отсутствии специальных мер защиты, считаются индуктированные напряжения не выше 36 В.
Когда аппаратуру оконечных и промежуточных пунктов включают в кабельные цепи через изолирующие трансформаторы, а техническое обслуживание и ремонт кабеля выполняют с соблюдением мер предосторожности, то величина индуктированных напряжений не должна превышать величины, обусловленной типом применяемой аппаратуры. В курсовом проекте принимаем =200 В.
Расчет опасных влияний. Цель расчета влияний заключается в определении такой ширины сближения кабельной линии с тяговой сетью, при которой опасное напряжение, индуктируемое в жилах кабеля, не превышало бы допустимых значений 36 или 200 В (в зависимости от принятой системы эксплуатации кабельной магистрали) при вынужденном режиме работы контактной сети.
Расчет индуктируемого в жилах кабеля напряжения рекомендуется начинать со значения ширины сближения, обоснованной в п.5. Если при такой ширине сближения величина опасного напряжения превысит допустимое значение, то необходимо проверить возможность уменьшения индуктированных напряжений до допустимого значения за счет увеличения ширины сближения (относа трассы) между контактным проводом и электрическим кабелем.
Если требуемая ширина сближения не превышает ширину полосы отвода, то можно не принимать специальных мер по уменьшению влияний контактной сети переменного тока на кабель связи.
Тяговая сеть переменного тока наводит напряжение во всех жилах кабеля, однако наибольшее напряжение возникает на жилах цепей связи тональной частоты, поскольку их длина сближения с контактной сетью наибольшая.
Величина опасного напряжения U, индуктируемого на изолированном конце жилы кабеля при заземленном противоположном конце (в этом случае величина напряжения максимальна), определяется по формуле
,
где w – круговая частота влияющего тока частотой f=50 Гц;
М – взаимная индуктивность, Г/км, между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц, определяемая по формуле:
, (10.2)
а - ширина сближения, м;
s - проводимость грунта, См/м ;
- коэффициент экранирования рельсов (для однопутного участка =0,45);
- коэффициент защитного действия (к.з.д.) оболочки кабеля на частоте 50 Гц (=0,1);
lр - расчетная длина сближения кабельной цепи связи тональной частоты с тяговой сетью, км;
Различают идеальный к.з.д. () и реальный к.з.д. (). Значение идеального к.з.д. кабелей измеряют на заводе при изготовлении кабелей.
В расчетах магнитного влияния на кабельные цепи используют реальный к.з.д. кабеля , который обычно на 20-40% больше идеального.
На рис.10.2 приведены значения идеального к.з.д. для частоты 50 Гц и её гармонических составляющих. Для кабелей со стальной броней к.з.д. зависит от величины наведенной в ней продольной ЭДС Еоб.
10.1Допустимые значения опасных влияний.
Допустимые значения берутся с учетом специальных мер по защите и технике безопасности при работе на кабельной линии.
При вынужденном режиме работы:
При КЗ:
– испытательное напряжение изоляции жил кабеля или вводного оборудования по отношению к земле, =1800 В.
Расчеты выполняются для проверки возможности расположения трассы симметричной кабельной линии на расстоянии
10.2.Расчет опасных влияний в режиме короткого режима.
Весь участок электрифицирован переменным током.
При параллельном сближении, индуктированное напряжение на изолированном конце провода определяется, (В)
M – модуль взаимной индукции между двумя однопроводными цепями для параллельного сближения, .
- влияющий ток в режиме короткого замыкания тяговой сети, А.
S – Результирующий коэффициент экранирующего действия на расчетном участке, .
- коэффициент экранирующего действия рельсов, равный 0,54 для однопутного участка.
- коэффициент экранирующего действия оболочки и защитных покровов кабеля.
Для расчёта находим сначала значение при =1 ( = 179,6886В), теперь по кривой для частоты 50 Гц (в методическом пособии к курсовому проектированию) определим значение,=0,09.Вычислим значение.
- проводимость земли, = 44*10-3 См/м.
Подставляя все значения в формулу для U , получим:
10.3.Расчет влияний при вынужденном режиме работы.
Расчеты осуществляются для параллельного сближения.
Индуктивное напряжение на конце изолированного провода:
здесь ω, M, , S те же, что и при расчете в режиме короткого замыкания;
- коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети;
= 1,15
– эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети, А
– результирующий нагрузочный ток питающей тяговой подстанции при вынужденном режиме работы
m – число электровозов, одновременно находящихся на участке, m = 4.
– максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и максимально удаленным электровозом, В
при ≥30 км - ΔUт.с.max = 8500 В
Rт.с, Xт.с – активное и реактивное сопротивление тяговой сети,
Rт.с=0,2 Хт.с.=0,45 - для однопутного участка.
сosφ - коэффициент мощности электровозов; cosφ = 0,8
– длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы
– коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с результирующим.
– расстояние от действующей тяговой подстанции до начала сближения с цепью автоматики или связи; =1 км
А
Теперь определим индуктивное напряжение для вынужденного режима:
В
Вывод:
Произведен расчёт опасных влияний для симметричного кабеля. В результате вычислений получили, что и при к.з. расчётноё напряжение меньше допустимого значения (170,218 В < 1080 В), и в вынужденном режиме расчётное напряжение не превышает допустимого (170,22В < 450В). Таким образом, трасса симметричного кабеля проходит на достаточном расстоянии от тяговой сети.
