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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

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

Реферат

Курсовой проект содержит 36 страницы, 6 иллюстраций, 9 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

Введение

1. Описание проектируемого участка линии связи

1.1 Общая информация

1.2 Саратовская область

1.3 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 постоянного тока

6.2 Расчет влияния ЛЭП с заземленной 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 Саратов - Овражная имеет общую протяженность 144 км и содержит в себе 13 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 270 каналов магистральной связи и 160 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).

Выбор количества систем производится по формуле:

, (1.1)

где - количество необходимых каналов (с учетом 20% 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

кабель связь линия железный дорога

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. Каналы ОТС также можно расположить в этом кабеле. 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	резерв		2	резерв
3 НЧ	1	СЭМ (ССМ)	3 НЧ	1	резерв
	2	ЛПС		2	СЦБ-ДК
4 ВЧ	1	ИКМ-120 дор. передача	4 ВЧ	1	ИКМ-120 дор. приём
	2	ИКМ-120 дор. передача		2	ИКМ-120 дор. приём
5 НЧ	1	ПДС	5 НЧ	1	ТУ
	2	МЖС		2	ТС
6 ВЧ	1	резерв	6 ВЧ	1	резерв
	2	резерв		2	резерв
7 НЧ	1	ПГС (1)	7 НЧ	1	ПС
	2	ПГС (2)		2	ЭДС
Сигнальные пары	1	СЦБ (1)	Сигнальные пары	1	«Экспресс»
	2	СЦБ (2)		2	Пр-зд
	3	СЦБ (3)		3	ПРС (1)
	4	СЦБ (4)		4	ПРС (2)
	5	СЦБ (5)		5	ВГС
Контрольная жила	Контрольная жила

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	Саратов	ОУП	ОРП	ТП
4	перегон	-	НРП	-
8	перегон	-	НРП	-
12	перегон	-	НРП	-
15	Багаевка	-	НРП	-
18,5	перегон	-	НРП	-
22	перегон	-	НРП	-
25	раз. Буркин	НУП	НРП	-
28,5	перегон	-	НРП	-
32	Ивановский	-	НРП	-
35	перегон	-	НРП	-
38	раз. Власовский	-	НРП	ТП
42	перегон	-	НРП	-
26	перегон	-	НРП	-
50	раз. Горючка	НУП	НРП	-
53,5	перегон	-	НРП	-
57	перегон	-	НРП	-
60	Паницкая	-	НРП	-
63,5	перегон	-	НРП	-
67	перегон	-	НРП	-
70,5	перегон	-	НРП	-
74	Бобровка	НУП, ИЛ-3	НРП	ТП
77,5	перегон	-	НРП	-
81	перегон	-	НРП	-
84	перегон	-	НРП	-
87	Карамыш	-	НРП	-
90,5	перегон	-	НРП	-
94	перегон	-	НРП	-
97	Суворовский	НУП, ИЛ-3	НРП	-
100,5	перегон	-	НРП	-
104	перегон	-	НРП	-
108	раз. Степной	-	НРП	ТП
110,5	перегон	-	НРП	-
114	перегон	-	НРП	-
118	Россоша	НУП, ИЛ-6	НРП	-
122	перегон	-	НРП	-
126	перегон	-	НРП	-
130	Каменка	-	НРП	-
133,5	перегон	-	НРП	-
137	перегон	-	НРП	-
140,5	перегон	-	НРП	-
144	Овражная	ОУП	ОРП	ТП

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 Саратов - раз. Буркин. Схема организации связи (альбом чертежей лист 2) выполнена согласно 6 варианту.

Таблица 4.1 - Таблица кабелей ответвлений и вторичной коммутации

Ординаты объектов связи, км	Тип ответв-ления	Цепи ответвления, вводимые	Число пар кабе-лей	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	85	20	315
0	ТП	ТУ, ТС	ЭДС, ПС	6	1ТЗБ 441,2	90	5	95
1	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	43	5	100
4	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
5	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	37	5	84
7	П	ПГС	ЛПС	5	1ТЗБ 441,2	5	5	10
8	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
9	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	43	5	100
11	ШН	ПГС	СЭМ	3	1ТЗБ 441,2	140	6	146
12	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
13	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	37	5	84
15	ПЗ, ЭЦ, НРП	Все	-	34	3ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	5	5	15
16	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	43	5	100
18	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
19	ДПКС	-	ЭДС, ПС	2	1ТЗБ 441,2	75	5	80
20	РШ	МЖС, ПГС, СЦБ	-	18	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	37	5	84
22	НРП	ВЧ	-	10	2ТЗБ 441,2	0	2	4
24	РШ	ПГС, СЦБ	ПДС	17	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	37	5	84
25	ПЗ, НУП, НРП	ВЧ	ЭДС, ЛПС, СЭМ, ВГС, ПС	15	2ТЗПАБ 741,2+520,7+10,7	5	15	40
	1357

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 Расчет влияний контактной сети постоянного тока

Контактные сети электрических железных дорог оказывают мешающие влияния на цепи связи вследствие искажения рабочего тока и напряжения в них дополнительных гармоник, которые появляются в процессе работы выпрямителей тяговых подстанций.

Результирующее псофометрическое напряжение на ближайшем конце усилительного участка двухпроводной телефонной цепи рассчитывается по следующей формуле:

(6.1)

где - значение мешающего напряжения, индуктированного в цепи связив пределах i-ого участка тяговой сети.

Псофометрическое напряжение - это характеристика помехи в линии связи, а мешающее напряжение - во влияющей линии.

(6.2)

где (рад/с) - угловая частота,

- коэффициент чувствительности телефонной цепи к помехам

(1/км)- коэффициент распространения ЛС

- модуль взаимной индукции между однопроводными цепями на i-ом участке сближения

 , (6.3)

где а - ширина сближения;

- проводимость грунта

- коэффициент экранирующего действия (f = 800 Гц) (6.4)

;

В - мешающее напряжение на участке с двусторонним питанием, при и фильтре №2.

В качестве примера рассмотрим расчет мешающего напряжения на первом усилительном участке Саратов - раз. Буркин, протяженностью 25 км.

Ом - входное сопротивление тяговой сети,

- длина усилительного участка связи, для которого производится расчет влияний

- длина сближения ЛС с влияющей линией в пределах расчетного усилительного участка

- расстояние от середины влияющего участка линии до конца расчетного усилительного участка ЛС

Примем а=10 м, тогда: М=592,96 мкГн/км.

Подставив значения в формулу (6.2), вычислим мешающее напряжение на первом усилительном участке (Саратов - раз. Буркин) при a = 10 м:

(В)

Расчет на остальных усилительных участках проводится аналогичным образом; результаты расчета занесены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 Результаты расчета наведенных мешающих напряжений

а, м	10	15	20	25	30	35	40	45	50
М мкГн/км	592.96	512.2	455.12	411.09	375.34	345.35	319.61	297.14	277.26
Саратов - раз. Буркин , Ом	, мВ	0.766	0.662	0.588	0.531	0.485	0.446	0.413	0.384	0.358
раз. Буркин - раз. Горючка , Ом	, мВ	0.766	0.662	0.588	0.531	0.485	0.446	0.413	0.384	0.358
раз. Горючка - Бобровка , Ом	, мВ	0.751	0.649	0.577	0.521	0.476	0.438	0.405	0.377	0.351
Бобровка - Суворовский , Ом	, мВ	0.728	0.629	0.559	0.505	0.461	0.424	0.392	0.365	0.34
Суворовский - Россоша , Ом	, мВ	0.679	0.586	0.521	0.47	0.429	0.395	0.366	0.34	0.317
Россоша - Овражная , Ом	, мВ	0.78	0.674	0.599	0.541	0.494	0.454	0.42	0.391	0.365
Саратов - Овражная	, мВ	1.827	1.578	1.402	1.266	1.156	1.064	0.985	0.915	0.854

Примем ширину сближения a = 40 м, так как при такой ширине сближения результирующее псофометрическое напряжение не превышает норму (1 мВ).

6.2 Расчет влияния ЛЭП с заземленной нейтралью

ЛЭП с заземленной нейтралью оказывает опасные и мешающие влияния на линию связи.

Разделяют 2 режима работы ЛЭП:

- нормальный режим (под влиянием ЛЭП в кабелях 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.

Под влиянием ЛЭП в жилах кабеля наводится продольная ЭДС. ЛЭП переменного тока влияют в основном на частоте 50 Гц. Продольная ЭДС в проводе (жиле) связи зависит от влияющего участка ЛЭП, которая равна расстоянию от начала сближения ЛЭП и ЛС до места короткого замыкания фазового провода ЛЭП на землю (в пределах рассчитываемого усилительного участка).

Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке изображены на рисунке 6.2.



Рисунок 6.2 - Взаимное расположение усилительного участка и ЛЭП и диаграмма распределения токов короткого замыкания на усилительном участке

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:

, (6.5)

где - количество участков косого или параллельного сближения до предполагаемого места короткого замыкания;

- угловая частота, рад/с,

;

- ток короткого замыкания, определяемый по диаграмме в зависимости от места аварии, А;

- коэффициент взаимной индукции -го участка сближения, мкГн/м;

- коэффициент экранирующего действия рельсов (для кабельной линии связи ),

,

;

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

Расчет коэффициентов взаимной индукции ведется по формуле (6.3)

Расстояние от железной дороги до точки входа ЛЭП в ТП (h) выбираем в пределах станции (100 м): h = 60 м.

Рассчитаем значения по формуле (6.7):

(6.7)

Где а - ширина сближения ЛС и контактной сети, м;

Т.к. ЛЭП не параллельна ЛС, то этот участок косого сближения с целью упрощения заменяется на эквивалентные параллельные, ширина сближения которых вычисляется по формуле:

(6.8)

Результаты расчета сведены в таблице 6.2. Производим расчет продольной ЭДС, индуктируемой в жиле по (6.5). Результаты так же приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет продольной ЭДС, индуктируемой в жиле

№ участка			,м	, А	, мкГн/м	Е, В
1	100,000	635,898	252,1703	1200	234.521	17,071
2	635,898	1171,797	863,217	1215.789	59.068	17,296
3	1171,797	1707,695	1414,592	1231.579	26.224	17,520
4	1707,695	2243,594	1957,39	1247.368	14.551	17,745
5	2243,594	2779,492	2497,208	1263.158	9.186	17,970
6	2779,492	3315,390	3035,638	1278.947	6.308	18,194
7	3315,390	3851,289	3573,307	1294.737	4.592	18,419
8	3851,289	4387,187	4110,514	1310.526	3.489	18,644
9	4387,187	4923,085	4647,418	1326.316	2.74	18,868
10	4923,085	5458,984	5184,115	1342.105	2.208	19,093
11	5458,984	5994,882	5720,661	1357.895	1.817	19,317
12	5994,882	6530,781	6257,097	1373.684	1.521	19,542
13	6530,781	6798,730	6663,409	1389.474	1.342	9,883

В целях обеспечения безопасности ведения работ на линиях и использования устройств, а также необходимого качества связи установлены нормы опасных и мешающих влияний. Для междугородных кабельных линий связи без дистанционного питания усилителей допустимая индуктированная ЭДС от влияния ЛЭП с заземленной нейтралью равна Uисп.

Uисп - испытательное напряжение изоляции жил кабеля по отношению к экрану или металлической оболочке кабеля строительной длины (для большинства магистральных железнодорожных кабелей - 1800 В).

В нашем случае ни одно из полученных значений продольных ЭДС не превышает норму, следовательно, нет необходимости принимать меры по защите кабелей связи от опасных напряжений.

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 табл 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 = 20 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	2.673	10.993	1.649	3.413
100	4.685	19.764	2.65	4.688
150	6.819	28.927	3.777	6.394
200	8.916	38.005	4.849	7.878
250	10.863	46.666	5.731	8.647
300	12.819	55.369	6.614	9.405
350	14.866	64.146	7.701	11.075
400	16.754	72.852	8.407	11.018
450	18.68	81.454	9.26	11.677
500	20.625	90.142	10.125	12.358

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 затухание в начале строительной длины;

А_L^СД - переходное затухание в конце строительной длины;

А_З^СД - защищённость;

- километрический коэффициент затухания, ДБ;

S - строительная длина.

На основе полученных значений затуханий на одну строительную длину можно определить суммарное затухание на длине усилительного участка.

(6.25)

(6.26)

(6.27)

где n - количество строительных длин на усилительном участке.

Произведём расчёт переходных затуханий на усилительном участке Саратов - раз. Буркин, который содержит 32 строительные длины. Для расчета воспользуемся вышеприведёнными зависимостями. Полученные данные занесём в таблицу 6.7. Приведем пример расчета на частоте 50 кГц:

Определим переходные затухания на одну строительную длину:

,

,

.

На длине усилительного участка:

(дБ),

(дБ),

(дБ).

Таблица 6.7 - Величина рассчитанных переходных затуханий

f, кГц	А0сд дБ	АзсддБ	АLсд дБ	А0 , дБ	АL, дБ	Аз, дБ
50	64.949	74.446	74.984	68.281	76.623	59.395
100	59.866	71.397	72.148	64.644	80.384	56.345
150	56.56	68.605	69.633	62.7	86.449	53.553
200	54.191	66.697	67.967	61.251	92.298	51.645
250	52.411	65.702	67.101	59.891	95.425	50.65
300	50.929	64.808	66.334	58.784	98.576	49.757
350	49.65	63.421	65.039	57.761	100.158	48.37
400	48.548	63.186	64.978	57.102	105.479	48.135
450	47.58	62.555	64.457	56.393	108.38	47.504
500	46.7	61.951	63.966	55.764	111.386	46.9

Построим графики зависимостей переходных затуханий от частоты (рисунки 6.5, 6.6).

Рисунок 6.5 - Частотн...