Проектирование кабельной линии связи

Технические характеристики систем передачи

1.3 Выбор трассы прокладки кабельной линии

При пересечении кабельной трассы с автомобильными и железными дорогами кабели связи прокладываются в асбоцементных или полиэтиленовых трубах диаметром 100 мм с выводом их по обе стороны от подошвы насыпи или полевой бровки кювета на длину не менее 1 м, При этом должны быть соблюдены следующие расстояния по вертикали:

- для железнодорожных и трамвайных путей - не менее 1 м от подошвы рельса;

- для автомобильной дороги - не менее 0,8 м ниже дна кювета или 0,5 - 0,4 м, в случае дополнительной защиты кабелей железобетонными плитами.

Количество прокладываемых труб принимается по числу прокладываемых кабелей с учётом необходимого резерва: при потребности до З труб - одна резервная труба и от 4 до 8 труб - две резервные трубы.

Кабели ответвлений при пересечении с железными дорогами прокладываются в трубах без закладки резервных труб.

Т.к. в данном курсовом проекте река судоходная, то предусматривается прокладка двух кабелей для каждого магистрального кабеля: одного - по мосту, а другого - по дну реки с относом от моста на расстояние в 1000 метров.

Основными вопросами, подлежащими разрешению при устройстве переходов кабельных линий связи через реки, являются выбор типа защитных покровов и марки кабеля, глубина его заглубления в дно реки и другие мероприятия по защите подводных кабелей от повреждения.

На переходе через водную преграду - реку, необходимо учитывая тип реки в нашем случае, это судоходная то, рекомендуется выбирать кабель, бронированный круглыми стальными проволоками.

Основная защита подводного кабеля от повреждений - это углубление кабеля его в дно водного препятствия. Учитывая, что глубина реки в нашем случае превышает 8 метров, то кабель следует проложить по дну реки, не загрубляя.

Рис 1.3.1 Профиль дна реки

В прибрежных и на мелководных участках до 1 метра кабели следует заглублять в дно не менее чем на 1 метр. В береговой части трассы, до места соединения с подземным кабелем, подводный кабель должен быть заглублен также не менее чем на 1 метр.

Так как берег реки обрывистый то необходимо заглубить кабель так, чтобы уклон не превышал 45?. Начиная с уклона в 30?, кабель необходимо прокладывать зигзагообразно.

В местах выхода кабелей из воды рекомендуется укреплять берега бетонными плитами и камнем.

Учитывая то что, уклон берега не превышает 30?, выбираем укрепление берега бетонными плитами (рис 1.3).

Река имеет неустойчивое русло и берега, сложенными легко размываемыми грунтами, следовательно, кабель необходимо проложить с выносом середины пролета вверх по течению на 50 метров от оси трассы (рис 1.5)

Рис 1.3.2. Укрепление берегов при прокладке кабеля бетонными плитами

В конечных точках кабельного перехода строятся колодцы из бетона или кирпича, в которых размещают соединительные муфты. Располагают колодцы так, чтобы их не затопляло при максимально высоком уровне воды.

Рис 1.5 Прокладка кабеля с выносом середины пролета вверх по течению на 50 метров от оси трассы

1.4 Организация цепей связи и автоматики

Размещать пары в кабеле при однокабельной организации линии связи рекомендуется так, как указано в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Рекомендации по размещению пар в кабеле при однокабельной системе организации линии связи

1.5 Расчет внешних электромагнитных влияний на линию связи

1.5.1 Расчет влияния тяговой сети переменного тока

На кабельные линии связи высокого напряжения оказывают лишь магнитное влияние. Электрическое влияние не учитывается, вследствие хороших экранирующих свойств слоя почвы и внешних металлических оболочек кабеля.

Определение эквивалентных влияющих токов и напряжений входит в компетенцию организаций, эксплуатирующих линии высокого напряжения, и выполняется при предпроектных изысканиях, поэтому в дальнейшем мы будем считать их заданными.

Значение опасного напряжения, индуктированного между проводами или жилами линии связи и землей за счет магнитного влияния может быть определено по формуле:

U = щ • M • Iэкв • Sм • lр (2.1.1)

где щ=2 • р • f, при f = 50 Гц щ = 2 • 3,14 •50 = 314 - круговая частота влияющего тока, рад/сек;

Iэкв = 400 - величина эквивалентного влияющего тока в тяговой сети, А;

lр- длина участка сближения, км;

Sм- общий коэффициент экранирования металлических покровов кабеля, рельсов и других соседних сооружений на участке сближения;

М - коэффициент взаимной индуктивности на 1 км сближения между несимметричной частью линии связи индекс "I" и несимметричной частью линии связи индекс "А", Гн/км.

В случае опасного магнитного влияния со стороны тяговой сети переменного тока М определяется по номограммам или по формуле:

 Гн/км (2.1.2)

а - ширина сближения, м;

у - проводимость грунта, см/м (см. исходные данные);

lр - длина участка сближения, км;

Общий коэффициент экранирования Sм, определяется по формуле:

Sм = Sр • Sт Sоб, (2.1.3)

Sр - коэффициент экранирования рельсов, равен 0,5;

Sт - коэффициент экранирования от действия различных металлических предметов оценивается величиной Sт = 0,1 (например, для кабеля МКПАБ и МКТПБ-4).

Sоб- коэффициент защитного действия оболочки кабеля, зависит от соотношения активного и индуктивного сопротивления цепи и весьма сложно определяется на практике. Ориентировочно можно считать, что на частоте f=50 Гц: Sоб=0.4-0.6

Таким образом, общий коэффициент экранирования составит Sм = 0,5 • 0,1•0,5 = 0,025

Расчеты:

Участок А-В

l_р=21 км; а=10 м; у_з=4*10^-2 См/м;

=8*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U₂₀=2*3.14*50*400*8*10^-4*21*0.025=52.752 B

Участок В-Е

l_р=31 км; а=10 м; у_з=1*10^-1 См/м;

=7.09*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U₂₀=2*3.14*50*400*7.09*10^-4*31*0.025=69,01 B

Участок Е-З

l_р=19 км; а=10 м; у_з=10*10^-3 См/м;

=9.4*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U₂₀=2*3.14*50*400*9.4*10^-4*19*0.025=56,08 B

Участок З-Л

l_р=34 км; а=10 м; у_з=1*10^-4 См/м;

=14*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U₂₀=2*3.14*50*400*14*10^-4*34*0.025=149,4 B

Таким образом, расчет опасного влияния на КЛС от тяговой сети переменного тока, в вынужденном режиме показал, что для каждого участка опасное напряжение не превышает опасного допустимого напряжения - 200 В. Следовательно, контактная сеть переменного тока оказывает опасное влияние не больше допустимого, значит ни на одном участке дополнительных мер принимать не надо.

1.5.2 Расчёт мешающих влияний

Величины мешающих напряжений и токов за счёт внешних влияний определяются для неуплотненных цепей оперативно-технологических связей, поскольку спектральная плотность влияющих токов или напряжений - наибольшая в области тональных частот. Кроме того, на частотах в диапазоне естественной речи человека экранирующее действие металлических оболочек кабеля меньше, чем в диапазоне более высоких частот.

Мешающее влияние оценивается псофометрическим средневзвешенным напряжением между проводами в конце усилительного участка телефонной цепи при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчёт выполняется на одной из определяющих частотах, находящейся в пределах от 7 до 41 гармоники тягового тока;

; мВ (2.2.1)

где f₁₇ - частота к-й гармоники тягового тока;

- взаимная индуктивность между контактным проводом и жилой кабеля для к-й гармоники, Гн/км. Рассчитываемся по формуле (2.1.2)

I₁₇ - ток к-й гармоники тягового тока, А (для 17 гармоники равный 0.85):

С₁₇ - коэффициент акустического воздействия к-й гармоники (для 17 гармоники равный 1.035 );

З₁₇ - коэффициент чувствительности цели к помехам (для 17 гармоники равный 0.72*10^-3);

S_р - коэффициент экранирования рельс (см. формулу 2.1.3);

S_об - коэффициент экранирования оболочки кабеля в тональном спектре (применять равным 0,02);

l_рср - длина среднего участка сближения принять равной длине усилительного участка.

Расчеты:

Участок А-В

l_р=21 км; а=10 м; у_з=4*10^-2 См/м;

=8*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U_ш=2*3.14*50*400*8*10^-4*0.85*1.035*0.72*10^-3*0.5*0.02*10.5*10³=0.0167 мB

2 Участок В-Е

l_р=31 км; а=10 м; у_з=1*10^-1 См/м;

=7.09*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U_ш=2*3.14*50*7.09*10^-4*0.85*1.035*0.72*10^-3 0.5*0.02*15.5*10³=0.22*10^-4 мB

3 Участок Е-З

l_р=19 км; а=10 м; у_з=10*10^-3 См/м;

=9.4*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U_ш=2*3.14*50*9.4*10^-4*0.85*1.035*0.72*10^-3*0.5*0.02*9.5*10³=17.7*10^-3 мB

4 Участок З-Л

l_р=34 км; а=10 м; у_з=1*10^-4 См/м;

=14*10^-4 Гн/км

S_м=0.5*0.5*0.1=0.025

U_ш=2*3.14*50*14.4*10^-4*0.85*1.035*0.72*10^-3*0.5*0.02*17*10³=48.7*10^-3 мB

Результирующее напряжение шума на всей длине диспетчерского круга определяется по формуле:

Так как мешающие напряжения не превышают 1 мВ дополнительных мер по защите кабельной линии связи не принимаем и таким образом выбираем ширину сближения равную 10 м.

1.6 Содержания кабеля под избыточным давлением

Содержания кабеля под давлением предохраняет его от проникновения влаги и позволяет обнаружить и устранить повреждение оболочки без прекращения связи.

Постоянное избыточное давление в кабеле поддерживается периодической подкачкой газа по мере снижения давления, вследствие допустимой или аварийной утечки аппаратурой типа АУСКИД - автоматическая установка содержания кабеля под избыточным давлением.

Установка позволяет держать под давлением до четырех кабелей на длине усилительного участка.

Непременным условием содержания кабеля под давлением является герметизация его оболочки на всем протяжении, включая соединительные и разветвительные муфты, причем все ответвления должны быть изолированы от магистрали газонепроницаемыми муфтами.

Питание установки осуществляется от сети переменного тока.

1.7 Защита кабелей от коррозии

Металлические оболочки подземных кабелей подвергаются коррозии, вследствии воздействия агрессивных почв и блуждающих токов. Наибольшую опасность для кабелей железнодорожной связи создают блуждающие токи от электрифицированных железнодорожных кабелей.

На участках кабеля, на которых блуждающие токи выходят из оболочки кабеля в землю, разрушение оболочки кабеля максимальное и поэтому они требуют обязательной защиты.

Для измерения и наблюдения за распределением потенциалов оболочки кабеля устраивают контрольные измерительные пункты. Если кабели проложены вдоль электрифицированных железных дорог с шириной сближения менее 100м, контрольные устанавливают через каждые 300-500м у каждой муфты, при ширине сближения более 100м-через каждые 600-1000 м.

По данным измерений потенциалов кабеля относительно земли в каждом КИПе выявляют анодные зоны и определяют участки, требующие защиты от коррозии.

Все существующие способы защиты можно разделить на неэлектрические и электрические. К неэлектрическим способам защиты относятся: рациональный выбор трассы - неагрессивный, сухой грунт,

применение изолирующих покровов, изолирующих муфт, ингибиторов коррозии.

К электрическим средствам защиты относятся: дренажные, проекторные и катодные установки, основанные либо нейтрализации посторонних токов, либо отвода их из оболочки кабеля в рельсы.

1.8 Скелетная схема кабельной линии

Скелетная схема является основным документом для монтажа магистрального кабеля. На ней показывается взаимное расположение всех объектов связи и СЦБ, а также устраиваемые к ним ответвления с условным изображением необходимой кабельной арматуры.

Скелетная схема для, заданного перегона строится на основе схемы организации связи и цепей СЦБ.

Для организации ответвлений от кабельной линии к объектам связи или СЦБ применяют разветвительные муфты РМ, которые желательно размещать на месте соединительной муфты, устанавливаемой на стыке строительных длин магистрального кабеля. Однако, если место требуемого ответвления находится более, чем в 100 метрах от ближайшего стыка строительных длин кабеля, то в месте ответвления монтируют врезную разветвительную муфту.

Ответвления к линейным объектам, расположенным друг от друга на расстоянии менее 100 метров, следует объединять, т.е. ответвления от магистрального кабеля организуют лишь до одного из объектов, а все остальные близлежащие объекты подключаются к линии связи с помощью кабелей вторичной коммутации. Аналогично поступают и на станциях: передача цепей связи станционным объектам производится с помощью кабелей вторичной коммутации от вводно-коммутационных устройств усилительных пунктов, а при их отсутствии - от вводно-кабельных устройств, размещаемых в помещении дежурного по станции.

Разветвительные муфты, устанавливаемые на стыках строительных длин магистрального кабеля, имеют двойную нумерацию. Первое число означает порядковый номер соединительной муфты, а второе после букв РМ - номер разветвительной муфты по порядку, в пределах от одного усилительного пункта до другого.

Врезные муфты, устанавливаемые не на месте соединительных, обозначаются просто РМ8, т.е. восьмая по порядку разветвительная муфта.

Для герметизации кабеля при содержании его под постоянным избыточным давлением устанавливают газонепроницаемые муфты перед оконечными вводными устройствами в усилительные пункты и в начале каждого ответвления от магистрального кабеля.

Установка прямых муфт при вводе в усилительные пункты, совместно с газонепроницаемыми, объясняется технологией монтажа последних, которые монтируются предварительно на небольших отрезках кабеля длиной 4-5 м, а затем с помощью этих отрезков присоединяются к боксам НУПов с одной стороны, а с другой стороны - через прямую муфту с магистральным кабелем.

Прямая соединительная муфта в этом случае одновременно используется для подкачки воздуха под металлическую оболочку магистрального кабеля. Для этого в муфте просверливают отверстие и впаивают ниппель, к которому подводится трубопровод со сжатым воздухом. Аппаратура для содержания кабеля под давлением размещается при этом в контейнере НУПа.

Для стандартизации проведения монтажных и ремонтных работ все кабели ответвлений и их аппаратура имеют определенную нумерацию.

Кабели, ответвляющиеся от KI, получают номера 3 и 5. Если ответвляется больше двух кабелей, то они получают номера 3а, 36, 5а, 56 и т.д.

Боксам, которыми заканчиваются кабели ответвлений, присваиваются двузначные номера: первая цифра соответствует номеру кабеля ответвления, вторая - типу.

Соединительные и газонепроницаемые муфты на кабелях ответвлений нумеруются по тому же принципу, что и боксы: первая цифра - номер кабеля ответвления, вторая - для соединительных муфт - 2, газонепроницаемых - 3.

Разветвительные муфты имеют номера 34 и 54 на ответвлении от кабеля K1;. В том случае, когда ответвление имеет более двух разветвительных муфт на одном кабеле, их нумеруют 34а, 346, 54а, 546 для ответвлений от KI и т.д.

Боксы, устанавливаемые в релейных шкафах или релейных помещениях, на скелетной схеме кабеля заштриховываются.

Строительная длина кабеля составляет 425 метров.

Требуемая ёмкость и длина кабеля рассчитываются для каждого объекта связи и СЦБ в соответствии с числом ответвляющихся цепей и удаленностью объекта от трассы кабельной магистрали.

При этом следует руководствоваться следующими основными положениями:

- требуемая длина кабеля рассчитывается, исходя из расстояния между объектами по трассе плюс 2,2% от расстояния на изгибы кабеля при укладке и производство спаечных работ.

- На устройство вводов дополнительно расходуется кабель в пределах: ОУП, пост ЭЦ, ПЗ или тяговая подстанция - 20 метров; остановочный пункт, будка на переезде, линейно-путевое здание, квартира электромеханика - 5 метров, релейный шкаф сигнальной установки автоблокировки или переездной сигнализации, ПСКЦ -3 метра.

- При прокладке кабеля через водоёмы дополнительный расход кабеля принимается в размере 14% от длины кабеля по трассе

Емкость кабеля выбирается, исходя из количества физических цепей в ответвлении плюс запас в количестве 10-15% от ожидаемой ёмкости.

Таблица 1.

Заключение

В данном курсовом проекте рассчитал кабельную линию на перегоне и на всем участке железной дороги. Рассчитал опасные и мешающие влияния на протяжении всей линии связи. Разработана схема прокладки кабеля на протяжении всего участка железной дороги, кроме того рассчитана линия связи с оптико-волоконным кабелем.

Целью данного проекта было как можно полно узнать методы и способы прокладки кабельной линии связи в разных условиях с многими мешающими факторами. Проведена прокладка кабельной линии через водные преграды, в почве с разными значениями проводимости и коррозийной активностью. Предусмотрена разбивка всего участка связи на усилительные, чтобы обеспечить хорошую и надежную передачу информации, и так чтобы не было сильных мешающих влияний.

Список литературы

Паршин А.В.; Велигжанин Н.К. "Проектирование и строительство линий АТ и С на участке ж.д.". Руководство по курсовому проекту.

Гроднев И.И. "Линейные сооружения связи": Учебник для техникумов.- М.: Радио и связь,

Каллер М.Я. "Теория линейных электрических цепей"; М.: Транспорт,

Виноградов В.В. "Линии АТ и С на ж.д. транспорте"; М.: Транспорт,

Размещено на Allbest.ru