Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Овражная - Зензеватка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

Проект кабельной линии автоматики, телемеханики и связи на участке железной дороги Овражная - Зензеватка

Реферат

Курсовой проект содержит 37 страницы, 8 иллюстраций, 12 таблиц, 5 использованных источников, альбом чертежей.

ЛИНИЯ СВЯЗИ, МАГИСТРАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ, ЧЕТВЕРКА, УПЛОТНЯЮЩАЯ АППАРАТУРА, УСИЛИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ, ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ, РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ ПУНКТ, МОНТАЖНАЯ СХЕМА, МУФТА, ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ, ПЕРЕХОДНОЕ ЗАТУХАНИЕ, ФИЛЬТР, СИММЕТРИРОВАНИЕ, ЛЭП.

Пояснительная записка содержит описание проектируемого участка линии связи (физико-географические данные, сведения о сближении с железными дорогами и их характеристику); произведен выбор кабельной системы, типа кабеля; определено размещение оконечных и промежуточных усилительных пунктов; описан монтаж кабельной магистрали; произведен расчет взаимных влияний в цепях связи, описаны меры по снижению влияний; произведен расчет мешающих и опасных влияний контактной сети железной дороги на линию связи, рассмотрены и рассчитаны меры по снижению мешающих и опасных влияний, приведено описание мер по защите аппаратуры связи.

Альбом чертежей, прилагающийся к пояснительной записке, содержит план трассы линии связи, общий вид и сечение кабеля со спецификацией, схему организации связи, скелетную схему участка трассы, схемы защиты аппаратуры связи.

Содержание

железный дорога связь

Введение

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Общая информация

1.2 Карта проектируемого участка железной дороги

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещение цепей по четверкам

2.1 Система передачи

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

3. Размещение усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи

4. Организация связи и цепей СЦБ по кабельной магистрали

5. Выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали

6. Расчет влияний на кабель

6.1 Расчет влияний контактной сети переменного тока

6.1.1 Расчёт вынужденного режима

6.1.2 Расчёт режима короткого замыкания

6.2 Расчет влияния ЛЭП с изолированной нейтралью

6.3 Расчет взаимного влияния жил кабелей

6.3.1 Определение собственных параметров кабеля

6.3.2 Волновые параметры кабеля

6.3.3 Расчет переходных затуханий

7. Защита кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

7.1 Защита кабеля от опасных влияний

7.1.1 Редукционные трансформаторы

7.1.2 Отсасывающие трансформаторы

7.2 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

8. Симметрирование кабелей

8.1 Теоретические сведения

8.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

8.1.2 Симметрирование высокочастотных цепей

8.2 Расчёт элементов контура противосвязи

9. Содержание кабеля под давлением

10. Расчет параметров оптического кабеля

10.1 Теоретические сведения

10.2 Расчет параметров оптического кабеля

Заключение

Список использованных источников

Введение

Главная задача, поставленная перед железнодорожным транспортом, обеспечение всевозрастающей потребности народного хозяйства в перевозках, повышение скоростей и безопасности движения поездов.

Железнодорожная сеть нашей страны представляет собой единую, работающую по общему плану систему, все части которой взаимодействуют друг с другом. Работа всех звеньев железнодорожной сети не может осуществляться без широкого использования разнообразных видов связей, организуемых по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям.

Кабельные линии отличаются высокой эксплуатационной надежностью и дают возможность осуществления всех видов связи и каналов передачи информации, необходимых для управления перевозочным процессом железных дорог.

Строительство магистральных кабельных линий позволяет резко увеличить количество каналов связи управлениями железных дорог, отделениями и станциями, дает возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи.

Кабельные линии связи строят: при электрификации железных дорог по системе тока в качестве основной меры защиты цепей связи, автоматики и телемеханики от влияния тяговой сети; взамен воздушной линии связи при строительстве автоматической блокировки и диспетчерской централизации; при электрификации железных дорог по системе постоянного тока и строительстве главных дополнительных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололедом; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы.

В данном курсовом проекте разработана линия связи на участке железной дороги, которая в должной мере отвечает приведенным выше требованиям; определены влияния высоковольтных линий на цепи проводной связи.

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Общая информация

Проектируемый участок линии связи между станциями Овражная - Зензеватка имеет общую протяженность 123 км и содержит в себе 11 станций. Дорога проходит по территории Саратовской области.

1.2 Карта проектируемого участка железной дороги

На рисунке 1.1 изображена карта проектируемого участка железной дороги.

Рисунок 1.1 - Карта проектируемого участка железной дороги

2. Выбор типов кабеля, систем передачи, размещения цепей по четвёркам

2.1 Система передачи

Проектируемая линия связи состоит из 450 каналов магистральной связи и 205 каналов дорожной связи (в соответствии с заданием). Для ее организации используется аппаратура уплотнения ИКМ-120. Аппаратура типа ИКМ-120 является стодвадцатиканальной аппаратурой высокочастотного уплотнения. Предназначена для организации 120 двухсторонних телефонных каналов тональной частоты по двум однотипным симметричным кабелям. В системе связи ИКМ-120 группа каналов прямого и обратного направлений имеет одинаковую скорость передачи цифровой информации (8,448 Мбит/c).

Система ИКМ-120 является четырехпроводнной, поэтому на каждую систему отводится две пары жил. Так как аппаратура уплотнения требует разнесения уплотняемых пар, то система будет двухкабельной.

Учитывая то, что в каждом кабеле необходимо иметь запас свободных жил на случай использования кабеля для других видов связи, распределим связи по четвёркам так, что в первом и во втором кабеле будет занята часть полных четверки для систем ИКМ-120 и К-24-Т и часть четверок останется в резерве (требуемый уровень резерва - от занимаемых четвёрок).

Также требуется реализовать оперативно-технологическую связь (здесь и далее будет употребляться сокращение ОТС), для чего потребуется еще один кабель.

Выбор количества систем производится по формуле:

, (1.1)

где - количество необходимых каналов (с учетом 15% резерва);

- количество каналов в одной системе (для ИКМ-120 - 120).

Тогда для магистральной и дорожной связи:

, принимается

, принимается

2.2 Выбор кабеля и распределение систем по кабелям и четверкам

Для магистральной и дорожной связи будет использоваться кабель типа МКПАБ (магистральный кабель, полиэтиленовая изоляцией жил, алюминиевая оболочка, броня из плоских лент). Количество четверок выбирается равным 7, предусматривается отсутствие сигнальных пар. Распределение пар магистральной и дорожной связи по кабелям и четверкам отражено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Распределение магистральной и дорожной связи

1 кабель (МКПАБ 7х4х1,05+520,7+1х0,7)	2 кабель (МКПАБ 7х4х1,05+520,7+1х0,7)
№ четвёрки	№ пары	Система	№ четвёрки	№ пары	Система
1 ВЧ	1	ИКМ-120 магистр. передача	1 ВЧ	1	ИКМ-120 магистр. приём
	2	ИКМ-120 магистр. передача		2	ИКМ-120 магистр. приём
2 ВЧ	1	ИКМ-120 магистр. передача	2 ВЧ	1	ИКМ-120 магистр. приём
	2	ИКМ-120 магистр. передача		2	ИКМ-120 магистр. передача
3 НЧ	1	резерв	3 НЧ	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
4 ВЧ	1	ИКМ-120 магистр. передача	4 ВЧ	1	ИКМ-120 магистр. передача
	2	резерв		2	резерв
5 НЧ	1	резерв	5 НЧ	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
6 ВЧ	1	ИКМ-120 дор. передача	6 ВЧ	1	ИКМ-120 дор. приём
	2	ИКМ-120 дор. передача		2	ИКМ-120 дор. приём
7 НЧ	1	резерв	7 НЧ	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
Сигнальные пары	1	резерв	Сигнальные пары	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
	3	резерв		3	резерв
	4	резерв		4	резерв
	5	резерв		5	резерв
Контрольная жила	Контрольная жила

Для ОТС также будет использоваться кабель типа МКПАБ, но с удвоенным количеством четверок и снабженный 5 сигнальными парами. Распределение пар ОТС по кабелям и четверкам отражено в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Распределение ОТС

3 кабель (МКПАБ 14х4х1,05+5х2х0,7+1х0,7)
№ четвёрки	№ пары	Система	№ четвёрки	№ пары	Система
1 ВЧ	1	резерв	10 НЧ	1	ЛПС
	2	резерв		2	СЭМ (ССМ)
2 ВЧ	1	резерв	11 НЧ	1	ТУ
	2	резерв		2	ТС
3 НЧ	1	ПС	12 НЧ	1	Пр-зд
	2	ЭДС		2	«Экспресс»
4 ВЧ	1	резерв	13 НЧ	1	СЦБ - ДК
	2	резерв		2	ПДС
5 НЧ	1	ПГС (1)	14 НЧ	1	резерв
	2	ПГС (2)		2	резерв
6 ВЧ	1	резерв	Сигнальные пары	1	СЦБ (1)
	2	резерв		2	СЦБ (2)
7 НЧ	1	ВГС		3	СЦБ (3)
	2	МЖС		4	СЦБ (4)
8 ВЧ	1	резерв		5	СЦБ (5)
	2	резерв	Контрольная жила
9 НЧ	1	ПРС (1)
	2	ПРС (2)

3. Размещение усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи

Вследствие затухания сигнала и искажении формы прямоугольных импульсов (при ИКМ) при прохождении через кабель требуется устанавливать регенерационные (для цифровых систем) и усилительные (для аналоговых систем) пункты. Они бывают двух категорий: обслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые регенерационные и усилительные пункты (ОРП и ОУП) устанавливаются на крупных станциях в линейных аппаратных залах (ЛАЗах). Необслуживаемые регенерационные и усилительные пункты (НРП и НУП) устанавливаются на перегонах. Расположение ОРП, ОУП, НРП и НУП показано в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Размещение ОРП, ОУП, НРП, НУП и ТП на трассе линии связи

Километр	Станция	Оборудование К-24-Т+НЧ	Оборудование ИКМ-120	Тяговые подстанции
0	Овражная	ОУП	ОРП	ТП
3,5	перегон	-	НРП	-
7	перегон	-	НРП	-
10	раз. Семеновский	-	НРП	-
13,5	перегон	-	НРП	-
17	перегон	-	НРП	-
20,5	перегон	-	НРП	-
24	раз. Мучной	НУП	НРП	-
28	перегон	-	НРП	-
32	перегон	-	НРП	-
35	Умет-Камышенский	-	НРП	-
38	перегон	-	НРП	-
42	перегон	-	НРП	-
45	Лебяжье	-	НРП	-
49	перегон	-	НРП	-
53	перегон	-	НРП	-
57	Петров Вал	ОУП	ОРП	ТП
60	перегон	-	НРП	-
63,5	перегон	-	НРП	-
67	перегон	-	НРП	-
70	раз. Петрунн	-	НРП	-
74	перегон	-	НРП
78	перегон	-	НРП	-
82	перегон	-	НРП	-
85	Сломатино	НУП	НРП	-
88,5	перегон	-	НРП	-
92	перегон	-	НРП	-
95	перегон	-	НРП	-
98	раз. Забурунный	-	НРП	-
102	перегон	-	НРП	-
106	перегон	-	НРП	-
109	раз. Иловлинка	НУП, ИЛ-3	НРП	ТП
112,5	перегон	-	НРП	-
116	перегон	-	НРП	-
119,5	перегон	НУП, ИЛ-6	НРП	-
123	Зензеватка	-	НРП	-

4. Организация связи и цепей СЦБ по кабельной магистрали

Организация всех связей для обеспечения оперативной работы дороги по магистральным кабельным линиям отличает железнодорожные кабельные линии от подобных им линий Министерства связи. Это вызвано большим количеством низкочастотных технологических связей и необходимостью их выделения в ряде пунктов как на станциях, так и на перегонах. Наличие многих ответвлений от магистрального кабеля вызывает ряд затруднений при его монтаже и эксплуатации.

Главным недостатком кабельных линий связи в настоящее время является совместное прохождение путей связи и автоматики в одних кабелях, что вызывает влияние кодовых цепей на каналы связи, требует установки фильтров и т.д., а также вызывает необходимость большого количества ответвлений.

Ответвления от магистрального кабеля делают для ввода цепей в помещения постов ЭЦ и пассажирские здания, подвода цепей автоматики и перегонной связи к сигнальным точкам автоблокировки, для включения промежуточных пунктов линейно-путевой связи на перегонах, связи объектов электрификации (тяговых подстанций и др.), а также для некоторых других целей.

Ответвления с цепей осуществляется шлейфом или 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. В тех случаях, когда объекты, к которым должно быть подано ответвление, находятся на расстоянии меньше 100 метров один от другого, применяют объединенные ответвления, заканчивающиеся на ближайшем из объектов.

При определении необходимого количества кабеля учитывают запас в размере 2%: 1,6% на укладку кабеля в траншеях, котлованах и 0,4% на отходы при спаечных работах. При прокладке кабеля в грунт, подверженный смещению или выпучиванию, запас в траншее и котлованах увеличивают до 4%, при прокладке через водоемы принимают запас 14%. Для монтажа муфт и раскладки кабеля в котлованах концы строительных длин должны перекрывать друг друга. Кроме того, необходимо учитывать, что на ввод кабеля в ОУП требуется запас 20 м, в НУП - 10 м, в релейный шкаф сигнальной установки автоблокировки - 3 м. В помещении усилительного пункта кабель по скелетной схеме прокладывают от ввода до газонепроницаемой муфты, во всех остальных случаях - до бокса.

Ниже приведена таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации для участка железной дороги Овражная - раз. Мучной. Схема организации связи (альбом чертежей лист 2) выполнена согласно 7 варианту.

Таблица 4.1 - Таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Ординаты объектов связи, км	Тип ответ-вления	Цепи ответвления, вводимые	Число пар кабелей	Емкость и марка выбранного кабеля	Расстояние по трассе до объекта, м	Доп. расход кабеля, м	Общая длина кабеля м
		шлейфом	Парал-лельно
0	ПЗ, ОУП, ОРП, ЭЦ	все	-	34	3ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	10	2	36
0	ТП	ТУ, ТС	ЭДС, ПС	6	1ТЗБ 441,2	130	5	135
1	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	38	5	86
3.5	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
5	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	38	5	86
5.5	П	ПГС	ЛПС	5	1ТЗБ 441,2	5	5	10
7	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
7.5	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	32	5	74
9	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	32	5	74
10	ОП	МЖС, ПГС	ПС	7	1ТЗБ 441,2	10	5	15
10	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
11	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	38	5	86
13,5	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
15	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	32	5	74
17	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
19	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	38	5	86
20,5	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
24	ПЗ, ЭЦ, НУП, НРП	все	-	34	3ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	10	2	36
	822

5. Выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали

Для ответвления от магистрального кабеля применяют разветвительные муфты. Это сросток, в котором четверки и пары одного кабеля распределяются между двумя и более ответвляющимися кабелями разной емкости. Разветвительные муфты монтируют на речных переходах при распределении емкости магистрального кабеля между основным и резервным кабелями, на ответвлениях от магистрального кабеля к различным объектам на перегонах (а иногда и на станциях), в усилительных и оконечных пунктах в тех случаях, когда емкость магистрального кабеля превышает емкость оконечного кабельного оборудования. Следует стремиться к тому, чтобы место ответвления совпадало с прямой муфтой. Разветвительные муфты, устанавливаемые не на стыке строительных длин, называются врезными; их монтируют в том случае, когда место ответвления удалено более чем на 100 м от ближайшего стыка строительных длин магистрального кабеля. От механических повреждений прямые и разветвительные муфты защищают чугунными соединительными или тройниковыми муфтами.

Для герметизации кабеля при содержании его под постоянным избыточным давлением устанавливают газонепроницаемые муфты типа ГМС-4, ГМСМ-40 или ГМСМ-60 - перед оконечными вводными устройствами в усилительных пунктах и в начале каждого ответвления от магистрального кабеля. Эти муфты монтируют на 4--5-метровом отрезке кабеля той же марки, что и кабель ответвления. Для муфты ГМС от механических повреждений ее помещают в чугунную муфту и заливают битумной массой. Газонепроницаемые муфты, устанавливаемые в помещениях, естественно, в защите чугунными муфтами не нуждаются.

6. Расчет опасных и мешающих влияний на кабель

6.1 Расчёт влияния контактной сети переменного тока

Контактные сети переменного тока оказывают значительное влияние на цепи связи. Опасные влияния обусловлены рабочими токами частотой 50 Гц. Следует различать три режима работы контактной сети:

Нормальный, если тяговые токи поступают в контактную сеть от всех подстанций участка;

Вынужденный, когда одна из тяговых подстанций временной отключена и ее нагрузку воспринимают смежные с ней подстанции;

Режим короткого замыкания - аварийный режим, в этом случае контактный провод замыкается на рельсы или землю.

6.1.1 Расчёт вынужденного режима

По заданию контактная сеть переменного тока находится в вынужденном режиме, следовательно оказывает на линию связи опасные влияния.

Для вынужденного режима опасные напряжения в цепях связи необходимо вычислять при всех практически возможных вариантах выключения тяговых подстанций:

, (6.1)

где - коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети. Коэффициент характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие несинусондальности тока тяговой сети, обусловленной характером работы выпрямительных устройств электровозов. При расчетах влияний на провода воздушных линий и на оболочки кабелей следует принимать =1,15; при расчете влияний на кабельные жилы = 1;

- эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети, А. Под эквивалентным током подразумевается ток в тяговой сети, одинаковый по всей длине сближения, который индуктирует в проводе (жиле) такое же опасное напряжение, какое возникает при действительном (ступенчатом) распределении токов.

Величина эквивалентного тока на длине сближения при вынужденном режиме работы, А

, (6.2)

где - результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

- коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током. Величина его зависит от количества поездов, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания (при вынужденном режиме):

(6.3)

где т - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме;

- длина плеча литания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;

- расстояние от места расположения тяговой подстанции до начала участка, подверженного влиянию, км.

- длина сближения линии связи с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка, км;

- коэффициент экранирующего действия

, (6.4)

где, - коэффициент экранирующего действия рельсов,

- коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля, ;

- среднее значение коэффициента взаимной индукции, Гн/км:

, (6.5)

где а - ширина сближения линии связи с контактной сетью, м;

- проводимость грунта, .

В нашем примере рассмотрим усилительный участок Овражная - раз. Мучной при отключении ТП на станциях Овражная () и на Петров Вал () (рисунок 6.1). Результаты расчётов занесём в таблицу 6.1.

а) б)

Рисунок 6.1 - Взаимное расположение усилительного участка и тяговых подстанций а) при отключении ТП на станции Овражная; б) при отключении ТП на станции Петров Вал

Таблица 6.1 - Результаты расчётов мешающих напряжений

а, м	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
, Гн/км	939.27	858.19	800.67	756.06	719.62	688.82	662.14	638.62	617.59	598.57	581.21
	47.71	43.59	40.67	38.4	36.55	34.99	33.63	32.44	31.37	30.4	29.52
	5.22	4.77	4.45	4.2	4	3.83	3.68	3.55	3.43	3.33	3.23

При сравнении полученных при расчёте мешающих напряжений с нормой (36 В) выбираем ширину сближения 35 м (при а=35 м U_ш=34,99 мВ). Т.к. опасное напряжение не выходит за пределы нормы, то нет необходимости включать в цепи связи защитную аппаратуру.

6.1.2 Расчёт 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 только от одной из двух смежных тяговых подстанций.

Для расчета возьмем усилительный участок Овражная - раз. Мучной, длиной 24 км, считая, что тяговая сеть состоит из участков одностороннего питания, т.е. полное тяговое плечо разделено посередине на два плеча одностороннего питания.

Расчет при параллельной трассе сближения производится формуле (6.6):

(6.6)

гле - напряжение провода (жилы) относительно земли при заземлении противоположного конца. В;

- ток короткого замыкания (определяется по диаграмме токов короткого замыкания);

- длина влияющей части электротягового плеча, то есть длина сближения от начала усилительного участка до места короткого замыкания, км;

Для расчёта воспользуемся диаграммой токов короткого замыкания (рисунок 6.2). Рассмотрим значения токов к.з. в точках, удалённых от начала усилительного участка на 2 км, 1/3 L, 2/3 L и (L - 2км) (точки 1, 2, 3, 4 и 5).

Рисунок 6.2 - Диаграмма токов короткого замыкания

Рассчитаем наведённые напряжения в кабеле связи при коротком замыкании ТП на станциях Овражная () и Петров Вал (). Результаты расчётов занесём в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Результаты расчётов мешающих напряжений

Ширина сближения а, м	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
, мкГн/км	939.3	858.2	800.7	756.1	719.6	688.8	662.1	638.6	617.6	598.6	581.2
		9.236	8.438	7.873	7.434	7.076	6.773	6.511	6.279	6.073	5.886	5.715
		34.457	31.483	29.373	27.736	26.399	25.269	24.291	23.428	22.656	21.958	21.322
		49.201	44.954	41.941	39.604	37.695	36.081	34.684	33.452	32.35	31.354	30.445
		62.288	56.911	53.097	50.138	47.722	45.679	43.91	42.35	40.955	39.694	38.543
		78.813	72.009	67.183	63.44	60.382	57.797	55.559	53.585	51.821	50.225	48.769
		3.748	3.425	3.195	3.017	2.872	2.749	2.642	2.548	2.464	2.389	2.319
		17.477	15.968	14.898	14.068	13.39	12.817	12.32	11.883	11.491	11.138	10.815
		28.701	26.223	24.465	23.102	21.989	21.048	20.232	19.514	18.871	18.29	17.76
		41.581	37.991	35.445	33.47	31.857	30.493	29.312	28.271	27.34	26.498	25.73
		64.007	58.481	54.562	51.522	49.038	46.939	45.122	43.519	42.085	40.789	39.607

При сравнении полученных при расчёте мешающих напряжений с нормой (160 В) получаем, что ни одно из значений не превышает норму. Следовательно, нет необходимости включать в цепи связи защитную аппаратуру. Ширину сближения оставляем равной 35 м.

6.2 Расчет влияния ЛЭП с изолированной нейтралью

Напряжение шума в приёмнике двухпроводной телефонной цепи от влияния ЛЭП с изолированной нетралью при нормальном режиме работы рассчитывают по формуле, мВ

, (6.7)

где и - составляющие напряжения шума, обусловленные магнитным и электрическим влиянием фазовых проводов, мВ.

Электрическая составляющая не оказывает влияния на кабельные линии, поэтому:

, (6.8)

где - эквивалентное значение фазового тока ЛЭП, А;

- поправочный коэффициент равный 0,85;

- длина усилительного участка ЛС до начала сближения с ЛЭП (принимаем равным 0);

- коэффициент чувствительности кабеля к помехам, ,

где k - номер влияющей гармоники, k = 21;

- общая длина сближения в пределах усилительного участка (24 км);

- расстояние от середины влияющего участка до конца расчетного усилительного участка линии связи (12 км);

- длина усилительного участка (24 км);

p и q - коэффициенты экранирования, равные 0,7 каждый;

- усредненное значение модуля взаимного сопротивления между ЛС и симметричной трехфазной ЛЭП.

Т.к. сближение кабелей связи и ЛЭП - косое, то

, (6.9)

где - взаимное сопротивление между ЛЭП и ЛС при частоте 800 Гц.

- среднее геометрическое расстояние между соседними проводами ЛЭП, ;

и - максимальная и минимальная ширина сближения кабелей связи и ЛЭП:

, (6.10)

где а - ширина сближения ЛС и контактной сети (35 м);

h - расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м), h = 95 м;

, (6.10)

Произведя расчет, получаем:

.

Мешающее влияние не превышает нормы (1 мВ), следовательно нет необходимости проводить защитные мероприятия.

6.3 Расчет взаимного влияния

6.3.1 Определение собственных параметров кабеля

Кабельную линию связи можно представить в виде четырёхполюсника, обладающего рядом параметров. Составляется расчётная схема замещения линии связи, на которой распределённые параметры заменены эквивалентными сосредоточенными. Номиналы расчётной схемы замещения получили название первичных параметров. К ним относят:

R -удельное сопротивление на единицу длинны [ Ом/км ];

L -удельная индуктивность [ Гн/км];

G - проводимость изоляции [ См/км];

С - удельная ёмкость [ Ф/км ];

Данные величины являются специфическими свойствами каждого отдельного типа кабеля, используемого для прокладки проектируемой линии связи, и определяются геометрическими размерами отдельных элементов кабеля, их электрическими свойствами, частотой сигнала. При расчёте первичных параметров необходимо учитывать влияние поверхностного эффекта и эффекта близости близко расположенных цепей.

Определим значения первичных параметров для кабеля МКПАБ. Существует множество методов проведения подобных расчётов. Большинство из них основано на использовании специальных вспомогательных функций, значения которых протабулированы с точностью, достаточной для инженерных расчётов. Воспользуемся данным способом расчёта. Зависимость специальных функций от частоты приведена в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Специальные вспомогательные функции.

f, кГц	F(f)	G(f)	H(f)	Q(f)
50	0,934	0.707	0.5138	0.706
100	1,63	0,8466	0.584	0.423
150	2,169	1,3237	0,6113	0.3523
200	2,9977	1,5489	0,6343	0.3024
250	3,1	1,7488	0,75	0.2668
300	3,3554	1,9277	0,75	0.2436
350	3,6843	1,0922	0,76	0.2255
400	3,9905	2,2752	0,76	0.2109
450	4,278	2,389	0,77	0.1988
500	4,55	2,549	0,77	0.1886

Для расчёта первичных параметров можно воспользоваться следующими зависимостями:

, Ом/км (6.9)

где R₀ - удельное сопротивление постоянному току [Ом/км], определяется площадью поперечного сечения жилы кабеля и материалом, из которого она была изготовлена. Для кабеля МКПАБ данная величина составляет 31,7 Ом/км;

Р -коэффициент, характеризующий близость с соседними жилами, в данном случае Р =5 («звёздная» скрутка жил);

d - диаметр жилы (1,05 мм);

а - расстояние между осями проводников (1,85 мм):

R - дополнительное сопротивление за счёт потерь энергии на вихревые токи. Данная величина является функцией частоты и зависит от материала оболочки кабеля [5].

 Ом. (6.10)

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, Гн/км (6.11)

где _r - коэффициент магнитной проницаемости. Для алюминия: _r=1;

- коэффициент укрутки. Для кабеля МКПАБ = 1,016.

Ёмкость кабельной линии определяется по следующеё зависимости:

, Ф/км (6.12)

где - коэффициент увеличения ёмкости за счёт эффекта близости. Для используемого кабеля =0,644;

_р - диэлектрическая проницаемость изоляции. В данном случае _р= 1,4;

Проводимость изоляции, как правило, не велика. При её определении можно использовать следующее выражение:

, Гн/км (6.13)

где tgp - результирующий тангенс угла потерь изоляции. Данная величина является функцией частоты.

Произведём расчёт первичных параметров для кабеля МКПАБ в спектре частот. Полученные данные занесём в таблицу 6.4

Таблица 6.4 - Частотная зависимость первичных параметров кабельной линии

f, кГц	R, Ом/км	L, мГн/км	С, нФ/км	G, мкСм/км
50	106	0,45	81,34	30,65
100	139	0,42	81,34	61,30
150	187	0,41	81,34	91,95
200	229	0,406	81,34	122,61
250	251	0,403	81,34	153,26
300	271	0,401	81,34	183,91
350	286	0,399	81,34	214,56
400	316	0,398	81,34	245,21
450	334	0,396	81,34	275,86
500	353	0,395	81,34	306,51

Приведём пример расчёта на частоте f = 250 кГц. Используя формулы (6.9) - (6.13) произведем расчет первичных параметров:

Ом/км

мГн/км

нФ/км

мкСм/км

Построим по полученным данным графики частотных зависимостей первичных параметров (рисунок 6.4).



а) б)

в) г)

Рисунок 6.4 - Функции частотных зависимостей первичных параметров а) - сопротивления; б) индуктивности; в) емкости; г) проводимости

6.3.2 Волновые параметры кабеля

Основной характеристикой любого кабеля являются его волновое сопротивление Z_В и коэффициент распространения . Данные параметры значительно более удобны для практических расчётов, чем первичные. Волновое сопротивление определяет собой отношение напряжения к току бегущей по цепи волны в любой точке кабеля. Коэффициент распространения - комплексная величина. Действительная составляющая - километрический коэффициент затухания () - показывает степень убывания амплитуды напряжения или тока бегущей волны на расстоянии 1 км. можно определить как:

(6.14)

где L - длина линии;

U_H и U_K - напряжения в начале и конце лини.

Мнимая составляющая - километрический коэффициент фазы () - представляет собой разность фаз векторов напряжений или токов в точках цепи, отстоящих одна от другой на расстояние 1 км. Коэффициент затухания определяет максимально возможную дальность передачи сигнала.

Волновые параметры непосредственно связаны с первичными следующими зависимостями:

(6.15)

(6.17)

Определим, используя выше приведённые зависимости волновые параметры кабеля МКПАБ. Полученные данные занесём в таблицу 6.5.

Таблица 6.5 - Волновые параметры кабеля МКПАБ

f, кГц	ZВ, Ом	, дБ/км	, рад/км	-В, град
50	83,155	0,673	2,016	18,397
100	76,394	0,939	3,79	13,854
150	74,832	1,285	5,591	12,878
200	73,967	1,588	7,392	12,052
250	72,985	1,749	9,16	10,741
300	72,368	1,907	10,931	9,828
350	71,828	2,023	12,688	8,992
400	71,634	2,24	14,472	8,732
450	71,277	2,378	16,219	8,271
500	71,055	2,519	17,982	7,905

Приведём пример расчёта на частоте 50 кГц:

 (Ом)

6.3.3 Расчет переходных затуханий

Переходные затухания определяются в первую очередь параметрами электромагнитных связей. Определим частотную зависимость вектора комплексной электромагнитной связи.

Согласно заданию на курсовое проектирование: k₁₂ = 42 пФ/с.д. Величина g₁₂ задана через процентное отношение , то . Активная составляющая магнитной связи задана через соотношение, где .

Комплексные вектора электромагнитных связей можно определить по следующей формулам:

(6.18)

(6.19)

(6.20)

(6.21)

Произведём расчёт векторов комплексной электромагнитной связи на дальнем и ближнем конце. Полученные данные сведём в таблицу 6.6.

Приведем пример расчета на частоте 50 кГц:

(См);

(Гн/с.д.);

(Ом);

;

;

;

.

Таблица 6.6 - Вектора электромагнитной связи

f, кГц	Re(N12)	Im(N12)	-Re(F12)	-Im(F12)
50	6.496	23.085	3.79	7.168
100	11.42	41.504	6.038	9.845
150	16.632	60.746	8.588	13.428
200	21.758	79.811	11.003	16.545
250	26.533	97.999	12.96	18.159
300	31.329	116.275	14.92	19.751
350	36.327	134.708	17.381	23.257
400	40.979	152.99	18.904	23.137
450	45.703	171.053	20.793	24.522
500	50.477	189.297	22.708	25.953

Для определения переходных затуханий воспользуемся в данном курсовом проекте значениями векторов электромагнитных связей, рассчитанных выше. Найдём искомые величины на строительной длине - элементарного участка кабельной линии. Стандартная строительная длинна - 82525м. Примем для расчёта минимальное значение 800м (0,8 км). Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по следующим зависимостям:

, (6.22)

, (6.23)

, (6.24)

где А₀^СД - переходное затухани...