Файл: Методические указания по выполнению курсового проекта Выбор типа кабельных линий связи на проектируемом участке. 14.doc

5.8. Расчет влияний тяговой сети переменного тока на симметричные цепи кабельной линии 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 целях сокращения расчетов, в курсовом проекте разрешается выполнить расчет опасных влияний только для вынужденного режима, когда тяговая подстанция, расположенная на станций Д, отключена, а тяговая подстанция станции А питает все плечо тяговой сети протяженностью А—Д.

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.

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 и работоспособности систем передачи.

Безопасными для обслуживающего персонала и аппаратуры, при отсутствии специальных мер защиты, считаются индуктированные напряжения не выше 36 В.

В тех случаях, 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, зависящей от типа применяемых систем передачи. При курсовом проектировании рекомендуется принять =200 В.

Расчет индуктируемого в жилах кабеля напряжения рекомендуется начинать со значения ширины сближения а=10 м.

---

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.

Для этого сначала определяется, во сколько раз опасное напряжение превышает допустимое. Для уменьшения расчетной величины влияний до нормативных значений необходимо во столько же раз уменьшить величину взаимной индуктивности, найденную для ширины сближения 10 м. Затем, воспользовавшись номограммой см.рис.2.12 или формулой (8.2), по новому значению взаимной индуктивности определяется новая величина ширины сближения, при которой индуктированные напряжения не превышают допустимых значений.

Если 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 длина сближения их с контактной сетью, определяемая длиной усилительного участка низкочастотных цепей, является наибольшей.

Величина опасного напряжения U, индуктируемого на изолированном конце жилы кабеля при заземленном противоположном конце (в этом случае величина напряжения максимальна), определяется по формуле

,		(4)
где	 — круговая частота влияющего тока частотой f=50 Гц; М — взаимная индуктивность между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц, Г/км, определяемая по номограмме рисунке 12 или по формуле ( 5) ;

Рисунок 12 - Номограмма для определения коэффициентов взаимной индуктивности между контактным проводом и кабелем при частоте 50 Гц.

,		(.5)
где	а - значения ширины сближения, м;  - проводимость грунта, См/м ; - коэффициент экранирования рельсов; - коэффициент защитного действия оболочки кабеля на частоте 50 Гц; lp - расчетная длина сближения кабельной цепи связи тональной частоты с тяговой сетью, км (соответствует расстоянию от начала цепи (ст. А) до ближайшего промежуточного усилителя тональной частоты); - эквивалентный влияющий ток частотой 50 Гц, А, определяемый при вынужденном режиме работы тяговой сети по формуле;

---

,		(6)
где	- результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, A ; Km — коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с нагрузочным ( )

,		(7)
где	- максимальная потеря напряжения в тяговой сети между тяговой подстанцией и максимально удаленным электровозом, В; При > 30 = 8500 В; - длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км; и - соответственно активное ,и реактивное сопротивления тяговой сети, Ом/км (величины и принимаются равными 0,12 и 0,48 Ом/км ); — коэффициент мощности электровоза, составляющий 0,8; т — число поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме (рекомендуется принять 4 - 6).

,		(8)
где	- расстояние от тяговой подстанции до начала цепи связи, км (соответствует расстоянию между тяговой подстанцией ст. Л и ОУП) - расчетная длина сближения кабельной цепи связи, км.

---

По результатам расчета ожидаемой величины индуктированных влияний на цепи связи от контактной сети переменного тока (в вынужденном режиме работы) сделать вывод о допустимой ширине сближения трассы кабельной линии с тяговой сетью с точки зрения эдектробезопасности при принятом в проекте способе эксплуатации кабельной линии.

---

5.9. Расчет параметров оптического кабеля

Здесь под параметрами понимаются величины, количественно характеризующие распространение электромагнитных волн вдоль оптического волокна.

Основным элементом оптического кабеля является оптическое волокно, изготовленное на основе особо чистого кварцевого стекла. Оптическое волокно имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и отражающей оболочки с фазовыми показателями преломления (далее показателями) равными соответственно n₁ и n₂.

Оптическое волокно характеризуется следующими параметрами:

• 
  абсолютной разностью показателей преломления сердцевины и отражающей оболочки:
  

  Δn=n1-n2,

  (9)

• 
  относительной разностью показателей преломления:
  

  ,

  (10)

• 
  числовой апертурой световода со ступенчатым профилем:
  

  ,

  (11)

• 
  нормированной частотой:
  

  ,		(12)
  где	a – радиус сердцевины оптического волокна;

• 
  критической частотой f_кр , определяемой по формуле:
  

  fкр = Pnm ∙ с∙n1/ (π ∙ d ∙ NA), Гц		(13)
  где	d – диаметр сердцевины оптического волокна; Pnm - значение корней функции Бесселя для различных мод;

• 
  критической длиной волны:
  

  λкр = π ∙ d ∙ NA / ( Pnm ∙ n1), мкм,

  (14)

• 
  коэффициентом затухания:
  

---