Курсовая работа содержит страницу, рисунков, таблиц, 10 источников, приложения

Расчет переходных влияний между цепями кабельной линии связи

жүктеу/скачать 1,13 Mb.

бет	11/11
Дата	10.05.2020
өлшемі	1,13 Mb.
	#66893
түрі	Курсовая

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Байланысты:
линии связи Розентальс

7 Расчет переходных влияний между цепями кабельной линии связи

7.1 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 [2]. Воспользуемся данным способом расчёта. Зависимость специальных функций от частоты приведена в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Специальные вспомогательные функции.

f, кГц	F(f)	G(f)	H(f)	Q(f)
50	0,934	0,707	0,514	0,706
100	1,630	0,847	0,584	0,423
150	2,169	1,324	0,611	0,352
200	2,998	1,549	0,634	0,302
250	3,100	1,749	0,750	0,267
300	3,355	1,928	0,750	0,244
350	3,684	1,092	0,760	0,226
400	3,991	2,275	0,760	0,211
450	4,278	2,389	0,770	0,199
500	4,550	2,549	0,770	0,189
600	5,02	2,891	0,780	0,169

Для расчёта первичных параметров можно воспользоваться следующими зависимостями:

, (7.1)

где R₀– удельное сопротивление постоянному току, определяется площадью поперечного

сечения жилы кабеля и материалом, из которого она была изготовлена. Для кабеля

МКПАБ данная величина составляет 19 Ом/км [6];

Р –коэффициент, характеризующий близость с соседними жилами, («звёздная» скрутка

жил);

d – диаметр жилы;

а – расстояние между осями проводников:

R – дополнительное сопротивление за счёт потерь энергии на вихревые токи.

Данная величина является функцией частоты и зависит от материала оболочки кабеля.

. (7.2)

Удельная индуктивность определяется по следующей зависимости:

, (7.3)

где _r– коэффициент магнитной проницаемости. Для алюминия;

 – коэффициент скрутки. Для кабеля МКПАБ.

Ёмкость кабельной линии определяется по следующей зависимости:

, Ф/км (7.4)

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

_р – диэлектрическая проницаемость изоляции. В данном случае _р= 2,4;

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

, (7.5)

где tgp – 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 7.2.

Таблица 7.2 – Частотная зависимость первичных параметров кабельной линии

f, кГц	R, Ом/км	L, мГн/км	С, нФ/км	G, мкСм/км
50	50,862	632,734	72,785	10,976
100	67,458	603,868	72,785	21,951
150	86,713	596,626	72,785	32,927
200	107,133	591,526	72,785	43,903
250	111,864	587,956	72,785	54,878
300	122,029	585,61	72,785	65,854
350	129,865	583,774	72,785	76,83
400	141,129	582,244	72,785	87,805
450	149,034	581,02	72,785	98,781
500	157,389	580	72,785	109,757
550	164,754	578,47	72,785	120,733
600	173,133	577,96	72,785	131,708

Приведём пример расчёта на частоте f = 50 кГц. Используя формулы (7.2) – (7.5) произведем расчет первичных параметров:

Ом/км,

мГн/км,

нФ/км,

мкСм/км.
Построим по полученным данным графики частотных зависимостей первичных параметров (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 – Функции частотных зависимостей первичных параметров

а – сопротивления; б – индуктивности; в – емкости; г – проводимости

7.2 Волновые параметры кабеля

Основной характеристикой любого кабеля являются его волновое сопротивление ZВ 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:

, (7.6)

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:

,	(7.7)
.	(7.8)

Определим, используя выше приведённые зависимости волновые параметры кабеля МКПАБ. Полученные данные занесём в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 – Волновые параметры кабеля МКПАБ

f, кГц	Re, Ом/км	Im, Ом/км	, дБ/км	, рад/км
50	146,098	-108,051	0,073	0,072
100	162,255	-129,061	0,103	0,102
150	179,39	-150,034	0,126	0,125
200	196,041	-169,591	0,146	0,144
250	201,059	-175,366	0,164	0,161
300	207,413	-182,614	0,18	0,176
350	214,449	-190,566	0,194	0,19
400	221,151	-198,076	0,208	0,202
450	226,602	-204,142	0,221	0,214
500	232,226	-210,365	0,233	0,225
550	237,075	-215,704	0,245	0,236
600	242,475	-221,623	0,257	0,246

Приведём пример расчёта на частоте 50 кГц

Ом;

/км.

Построим по полученным данным графики частотных зависимостей параметров (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Функции частотных зависимостей: а – волнового сопротивления; б – фазы; в – километрический коэффициент затухания; г – километрический коэффициент фазы

7.3 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= 17 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:

. (7.9)

. (7.10)

. (7.11)

. (7.12)

Произведём расчёт векторов комплексной электромагнитной связи на дальнем и ближнем конце. Полученные данные сведём в таблицу 7.4.

Приведем пример расчета на частоте 50 кГц:

См;

.

.

.

.

Таблица 7.4 – Вектора электромагнитной связи

f, кГц	Re(N₁₂)	Im(N₁₂)	Re(F₁₂)	-Im(F₁₂)
50	2,724	-11,165	-2,724	11,165
100	6,052	-23,058	-6,052	23,058
150	10,037	-36,368	-10,037	36,368
200	14,625	-51,233	-14,625	51,233
250	18,751	-65,143	-18,751	65,143
300	23,211	-79,889	-23,211	79,889
350	27,998	-95,477	-27,998	95,477
400	32,998	-111,644	-32,998	111,644
450	38,038	-0127,949	-38,038	127,949

Окончание таблицы 7.4

f, кГц	Re(N₁₂)	Im(N₁₂)	Re(F₁₂)	-Im(F₁₂)
500	43,313	-144,894	-43,313	144,893
550	48,641	-161,997	-48,641	161,997
600	54,271	-179,929	-54,271	179,929

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 – 82525м. Примем для расчёта значение 800 м (0,8 км). Переходные затухания на одну строительную длину можно определить по следующим зависимостям:

, (7.13)

, (7.14)

, (7.15)

где А₀^СД– переходное затухание в начале строительной длины, дБ;

А_L^СД– переходное затухание в конце строительной длины, дБ;

А_З^СД– защищённость, дБ;

 – километрический коэффициент затухания, дБ;

S – строительная длина, км.

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

,	(7.16)
,	(7.17)
,	(7.18)

где n – количество строительных длин на усилительном участке.

Произведём расчёт переходных затуханий на усилительном участке ст. Минино – ст. Бугач, который содержит 22 строительные длины кабеля. Для расчета воспользуемся вышеприведёнными зависимостями. Полученные данные занесём в таблицу 7.5. Приведем пример расчета на частоте 50 кГц:

Определим переходные затухания на одну строительную длину:

;

;

.

На длине усилительного участка:

;

Таблица 7.5 – Величина рассчитанных переходных затуханий

f, кГц	А₀^сддБ	А_з^сддБ	А_L^сддБ	А_{0 ,}дБ	А_L_,дБ	А_з,дБ
50	77,31331	76,41333	77,31348	82,87706	185,1891	55,67345
100	70,38167	69,48161	70,38176	75,94542	178,2574	48,74173
150	65,98786	65,08777	65,98792	71,55161	173,8636	44,34789
200	62,71812	61,81801	62,71816	68,28187	170,5938	41,07813
250	60,56039	59,66027	60,56042	66,12414	168,4361	38,9204
300	58,70652	57,8064	58,70655	64,27027	166,5822	37,06652
350	57,07782	56,1777	57,07785	62,64157	164,9535	35,43782
400	55,65069	54,75056	55,65071	61,21444	163,5264	34,01068
450	54,41614	53,51601	54,41616	59,97989	162,2918	32,77613
500	53,28805	52,38792	53,28807	58,8518	161,1637	31,64804
550	52,2807	51,38057	52,28072	57,84445	160,1564	30,64069
600	51,32931	50,42917	51,32932	56,89306	159,205	29,68929

Построим графики зависимостей переходных затуханий от частоты (рисунки 7.2, 7.3).

Рисунок 7.3 – Функции частотных зависимостей: а – затуханий на строительной длине кабеля, б –частотная зависимость затуханий

Рассчитанные результаты не соответствуют нормам, следовательно, нужно проводить защитные мероприятия. К таким относят симметрирование кабельных четверок [4].

8 Мероприятия по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

8.1 Редукционные трансформаторы

Редукционные трансформаторы (РТ) являются эффективным средством защиты от влияний высоковольтных линий. Первичная I и вторичная II обмотки РТ имеют одинаковое число витков и намотаны на замкнутый железный сердечник. Первичная обмотка включается в разрез металлического покрова (оболочку, броню, экран) защищаемого кабеля, а вторичная – в разрез жил кабеля. Первичная обмотка РТ обычно выполняется из медного изолированного проводника, поперечное сечение которого не меньше общего эквивалентного поперечного сечения металлического покрова кабеля. Вторичная обмотка представляет собой пучок изолированных друг от друга жил, по конструкции одинаковых с жилами защищаемого кабеля.

РТ увеличивает магнитную связь между металлопокровами кабеля и сердечником и вызывает появление дополнительной ЭДС и компенсирующего тока.

РТ не оказывает заметного увеличения собственного затухания сигнала, так как используется сам кабель. РТ используется для защиты ВЧ каналов. РТ включается на длине усилительного участка в количестве до трёх штук.

Марка РТ – ОСГРГ – однофазный, сухой, герметизированный, редукционный.

РТ повышает экранирующее действие металлических покровов кабеля. При наличии других (третьих) цепей, например, рельсовой цепи, экранирующее действие которой повышается за счёт применения ОТ.

Экранирующий эффект (S) РТ зависит от их числа: при одном РТ S=0,3; при двух – 0,2; при трех – 0,15. Без РТ величина S составляет 0,8 – 0,9.

Отсюда следует, что наличие одного РТ дает снижение помех в 3 раза, а при трех РТ помехи снижаются в 6 раз. Дальнейшее увеличение РТ не дает существенной выгоды.

8.2 Отсасывающие трансформаторы

Установка отсасывающих трансформаторов является эффективным методом снижения магнитного влияния контактной сети переменного тока на линии связи. Отсасывающие трансформаторы обычно имеют коэффициент трансформации от 0,8 до 1, мощность 800 кВ·А и более. Известны два способа включения отсасывающих трансформаторов:

– с обратным проводом;

– без обратного провода.

При установке отсасывающих трансформаторовс обратным проводом первичная обмотка трансформатора включается в контактный провод, а вторичная – в дополнительный провод, подвешенный на опорах контактной сети и периодически соединяемый с рельсами. При протекании тягового тока по первичным обмоткам трансформаторов во вторичных обмотках и обратном проводе будет протекать ток почти противоположного направления, что снижает напряженность влияющего магнитного поля. При включении вторичных обмоток в рельсы ток в них значительно увеличивается, что улучшает экранирующее действие рельсов.

Количество устанавливаемых отсасывающих трансформаторов определяется расчетами. Их защитное действие зависит от расстояний между ними, взаимного расположения линии, подверженной влиянию, и тяговой сети, сопротивления рельсов относительно земли и т. Д. Коэффициент защитного действия при включении в провод обратного тока может иметь значения 0,25 – 0,5, а при включении в рельсы – 0,25 – 0,7.

Использование отсасывающих трансформаторов в качестве меры защиты от опасных и мешающих влияний удорожает строительство тяговой сети, усложняет эксплуатацию и увеличивает потери электроэнергии, но при необходимости защиты дорогостоящих действующих сооружений (магистральных кабелей, кабельных сетей местной связи и т.д.) их применение может быть оправдано.

8.3 Защита аппаратуры связи и автоматики от перенапряжений

Разработка схем защиты зависит от следующих факторов:

а) элементная база аппаратуры (реле, полупроводники);

б) вид передаваемой информации – аналоговая, цифровая, уплотнённые (неуплотнённые) цепи;

в) разновидность линейного сооружения – воздушные линии, симметричный кабель, высокочастотный кабель, коаксиальная линия, волновод.

Схема защиты состоит из совокупности разрядников, плавких вставок (предохранитель), нелинейных сопротивлений, полупроводниковых элементов и заземлителей.

Рассмотрим пример схем защиты и принцип действия.

Схема защиты состоит из разрядника Р-35, сопротивления заземления, плавких вставок и линейного трансформатора.

Работа схемы: в связи с различным временем срабатывания Р-35 разрядных промежутков Р₁ и Р₂ вначале пробивается (срабатывает) один из них, например, Р₁. Через Р₁ будет проходить ток, затем сработает Р₂.

Недостаток этой схемы – не одновременность срабатывания Р₁ Р₂ приводит к появлению опасных волн перенапряжения в двухпроводных цепях, которые трансформируются линейным трансформатором и поступают на вход аппаратуры. Эти волны будут вызывать импульсы перенапряжений. Для устранения этого недостатка применяют дренажные и запирающие катушки. Рассмотрим такую схему (см. чертеж схем защиты).

Дренажная катушка – устраняет не одновременность срабатывания

Запирающая катушка - препятствует проникновению в двухпроводную цепь мешающих напряжений.

Недостатки этой схемы:

а) используется дренажная и запирающая катушки для защиты высокочастотной аппаратуры приводит к изменению ёмкостной и индуктивной составляющих нагрузок кабельной линии, особенно на ВЧ;

б) применение одного газонаполненного разрядника Р35 приводит к значительному времени запаздывания срабатывания разрядника, а это сказывается при использовании в схемных решениях автоматики и связи полупроводников и, особенно, микросхем.

Из-за этих недостатков приведённая схема используется для аппаратуры, работающей в тональном диапазоне частот.

При использовании ВЧ аппаратуры автоматики и связи в состав схем защиты должны входить полупроводниковые элементы: диодные ограничители, стабилитроны, динисторы, варисторы.

Эти элементы имеют нелинейную ВАХ и повышенное быстродействие. В качестве примера приведём схему защиты усилителя ВЧ связи с помощью динистора (т.е. динисторная защита).

Данный фрагмент схемы защиты аппаратуры позволяет обеспечить защиту ВЧ усилителя от импульсных напряжений, возникающих в двухпроводных кабельных цепях за счёт наличия газонаполненного разрядника Р-4 и встречно-параллельного включения динисторов КН102А.

Любая схема защиты должна иметь каскад, который бы защищал элементы аппаратуры от перенапряжений относительно земли.

Для этой цели используют вывод от средней точки линейного трансформатора служебной связи.

Разрядник Р-34, включается между средней точкой линейного трансформатора служебной связи и землёй. Данный разрядник одновременно защищает двухпроводную цепь, в которую включены ВЧ усилитель и аппаратуру служебной связи от перенапряжений.

В этой схеме имеются три каскада защиты:

а) самый грубый: на разрядниках Р-34, для которого U_сраб=1500100 В; срабатывает относительно корпуса или заземлителя. Все потенциалы обнуляются при срабатывании, все опасные токи стекают в заземлитель;

б) выполнен на разряднике Р-4, Uсраб=10020 В. Разрядник устраняет перенапряжение между проводами (“провод-провод”);

в) чувствительный и быстродействующий – снижает перенапряжения до десятков вольт, в зависимости от типа используемых динисторов.

Такая схема может быть использована и применяется в эксплуатации в настоящее время для ограничения перенапряжений, возникающих в кабельных линиях при использовании аппаратуры ВЧ связи.

Недостаток схемы – ограниченная пропускная способность динисторов по току. Ведутся разработки по замене динисторов на варисторы.

8.4 Содержание кабеля под давлением

Содержание кабелей связи под постоянным избыточным газовым (воздушным) давлением позволяет не только контролировать герметичность оболочки, но и предотвращать проникновение влаги в кабель при её незначительных повреждениях. Для избыточного давления в кабель непрерывно подаётся осушенный воздух. Такое мероприятие является эффективным способом предупреждения повреждений кабеля с перерывами связи (отказов). Учитывая это, на кабельных сетях стремятся увеличить количество кабельных линий, оборудованных устройствами по содержанию кабеля под давлением.

Непременным условием для постоянного содержания кабеля под давлением является предварительная герметизация оболочки на всём протяжении кабеля, а также на вводах в усилительные и оконечные пункты.

Герметизированный участок магистрального кабеля образует газовую секцию. Практически длину газовой секции принимают равной длине усилительного участка.

Особенностью магистральных кабелей, прокладываемых для связи МПС, является большое число параллельных ответвлений. Содержание последних под непрерывным избыточным давлением практически невозможно, поэтому все ответвления изолируют от магистрали газонепроницаемыми муфтами.

Постоянное избыточное давление в кабеле поддерживается оборудованием для автоматической подкачки воздуха. Нагнетательные установки, которые монтируют во всех усилительных и оконечных пункта, состоят из баллона со сжатым воздухом (или компрессора), измерительных и регулировочных приборов, элементов, осушающих воздух, и системы пневмопроводов с запорными вентилями.

До настоящего времени для содержания магистральных кабелей под постоянным избыточным давлением используется аппаратура типа АКОУ – автоматическая контрольно-осушительная установка, предназначенная для обслуживания четырёх кабелей. Также существует специальное вспомогательное оборудование, такое как:

а) регенерационная установка РУ – применяется для восстановления осушительной способности селикогеля;

б) установка ПУВИГ – предназначена для подачи индикаторного газа в кабель при определении места повреждения оболочки и для нагнетания осушенного воздуха во время строительства и эксплуатации магистрали;

в) галлоидный течеискатель ГТИ-3 – прибор для обнаружения мест негерметичности при помощи галоидосодержащих газов (фреон);

г) переносная электростанция АБ-1-0/230;

д) полевая зарядная углекислотная станция ПЗУС – станция предназначена для переливания жидких газов из транспортных баллонов в малолитражные;

е) установка передвижная высокого давления 8Г-33 – используется для наполнения воздухом баллонов высокого давления.

8.5 Устройство грозозащитных тросов

Защиту кабелей от ударов молнии осуществляют с помощью медных, биметаллических или стальных тросов. Тросы прокладывают выше кабеля на глубине, равной половине глубины его залегания, но не менее 0,4 м. Расстояние между тросами от 0,4 до 1,2 м. Тросы по всей длине через определенные интервалы должны иметь заземления. Защитное действие проложенных проводов или тросов характеризуется коэффициентом тока, показывающим отношение тока молнии в оболочке кабеля при наличии троса к току при отсутствии троса. Число защитных проводов или тросов определяют расчетным путем.

8.6 Сглаживающие устройства

Для сглаживания пульсации напряжения на электрифицированной железной дороге постоянного тока используются реакторы с резонансными контактами, которые включаются на подстанциях по схеме. Реактор состоит из соединенных последовательно витков медного провода, укрепленных в бетонных стойках. Активное сопротивление реактора во избежание больших потерь электрической энергии должнобыть как можно меньше, индуктивное больше. Резонансные контуры настраиваются в резонанс на соответствующие гармоники пульсирующего напряжения и замыкают накоротко цепи прохождения токов этих гармоник [8].

9 Мероприятия по защите от переходных влияний

9.1 Симметрирование кабелей

Кабельные цепи в строительных длинах одного и того же типа кабеля всегда имеют различные электрические характеристики (в пределах допустимых техническими условиями), и от того, как они будут соединены, зависит защищенность их от взаимных влияний и влияний внешних источников.

Поэтому при выполнении монтажных работ с симметричными кабелями проводят комплекс мероприятий, направленных на уменьшение влияний. Взаимные влияния возникают в результате наличия между цепями электромагнитных связей. При этом в кабелях низкочастотных (до 4 кГц) преобладают электрические (емкостные) связи, а в кабелях высокочастотных (до 252 кГц) – электромагнитные комплексные связи. Внешние влияния обусловлены связями, вызванными продольной асимметрией цепей, подверженных влиянию. Для снижения взаимных влияний уменьшают связи между цепями скрещиванием жил, включением между жилами цепей конденсаторов и контуров из последовательно соединенных резисторов с активным сопротивлением и конденсаторов. Эти контуры называют контурами противосвязи.

Сущность симметрирования скрещиванием заключается в компенсации электромагнитных связей между цепями на одном участке кабельной линии, связями другого участка, путем соединения жил без скрещивания или со скрещиванием. Компенсация объясняется тем, что при скрещивании связи изменяют свой знак.

При симметрировании конденсаторами последние устанавливают в промежуточной муфте, соединяющей два участка кабельной линии, и включается между жилами цепей.

Симметрирование контурами противосвязи заключается в том, что токи помех, вызываемые электромагнитными связями между цепями, компенсируются токами влияния противоположной фазы, создаваемыми с помощью контуров, включаемых между жилами цепей. Необходимо, чтобы контур противосвязи воспроизводил частотную зависимость естественной электромагнитной связи, которая носит комплексный характер.

На ближний конец токи влияния с различных участков приходят с разными фазами, и компенсироватьих токами противосвязи сложно. Поэтому практически симметрирование контурами противосвязи применяют только для уменьшения влияний на дальний конец. Влияние на ближний конец уменьшают скрещиванием.

В низкочастотных кабелях преобладают емкостные связии можно применять симметрирование скрещиванием, конденсаторами и контурами противосвязи; при симметрировании высокочастотных кабелей – скрещиванием и контурами противосвязи.

Применение одних конденсаторов нецелесообразно, поскольку при высоких частотах действуют электрические и магнитные связи, соизмеримые между собой. Внешние влияния уменьшают снижением продольной асимметрии путем включения конденсаторов между жилами и оболочкой (землей) и резисторов активного сопротивления в жилы кабелей.

Методика симметрирования высокочастотных и низкочастотных цепей различна. Объясняется это следующим. Высокочастотные цепи имеют большое затухание на высоких частотах и токи влияния на ближний конец с участков, расположенных на расстоянии, соответствующем затуханию 10-11 дБ (на верхних частотах передаваемого спектра), незначительны. Это позволяет производить симметрирование на всем усилительном участке.

Низкочастотные цепи имеют значительно меньшее затухание и, снижая влияние на дальний конец, можно увеличить влияние на ближний конец и наоборот. Поэтому симметрирование низкочастотных кабелей производят небольшими участками, называемыми шагами симметрирования. Обычно длину шага симметрирования непупинизированных кабелей принимают равной 2 км, а пупинизированных 1,7 км.

В железнодорожных кабелях дальней связи имеются как высокочастотные, так и низкочастотные четверки и приходится при симметрировании таких кабелей применять оба метода.

9.1.1 Симметрирование низкочастотных цепей

В кабелях со звездной скруткой жил, наибольшие влияния имеют место между цепями внутри четверок. Влияние между цепями смежных четверок меньше вследствие различных шагов их скрутки. Однако при большой длине кабеля это влияние может превысить допустимое. Уменьшают его смешиванием четверок, которое заключается в том, что на протяжении кабельной линии четверки меняются местами, то, удаляясь, друг от друга, то сближаясь. Перед началом симметрирования все ответвления и вводы должны быть замонтированы. Для симметрирования четверок сначала измеряют емкостные связи в соединяемых строительных длинах кабеля. Затем производят симметрирование, которое осуществляют в три этапа: внутри шагов симметрирования, при соединении шагов и на смонтированном усилительном участке.

Симметрирование внутри шагов симметрирования (первый этап) может выполняться в одной, трех и семи точках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от концов шага симметрирования. Муфты, в которых производится симметрирование скрещиванием, называют симметрирующими; муфты, в которых производится симметрирование скрещиванием и конденсаторами, называют конденсаторными, муфты, в которых симметрирование не производится и жилы соединяются напрямую, называют прямыми муфтами.

Для удобства процедуры скрещивания (х) и прямого соединения (•) называют операторами. При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную. В случае трехточечной и семиточечной схемы вначале осуществляют монтаж прямых муфт, затем симметрирующих и только потом конденсаторных.

Схемы скрещивания жил при соединении четверок в симметрирующих муфтах выбирают по данным измерений емкостных связей и асимметрии. Выбирают ту схему, при которой связь и асимметрия имеют наименьшие значения. Когда нельзя одновременно уменьшить связи и асимметрию, оператор выбирают исходя из задачи уменьшения связей. Если скрещиванием не удалось снизить связи и асимметрию до допустимых величин, то применяют симметрирование конденсаторами. При соединении шагов между собой (второй этап) симметрирование выполняется способом скрещивания по результатам измерений переходного затухания между цепями на частоте 800 Гц. Выбирают операторы, которые дают наибольшее переходное затухание. Наращивание шагов производят последовательно, начиная от концов усилительного участка в его середине по измерениям переходного затухания на ближний и дальний концы, добиваясь наибольшего их значения. Одновременно выравнивают рабочие емкости и сопротивления жил основных цепей в шаге симметрирования так, чтобы асимметрия не превышала 0.1 Ом. Если это не удается, то ее уменьшают включением резисторов.

Симметрирование на смонтированном усилительном участке (третий этап) производят в муфте, расположенной в середине участка. В этой муфте определяют наилучший оператор по измерениям переходного затухания на дальнем конце. В четверках, не удовлетворяющих нормам, производят дополнительно симметрирование с помощью конденсаторов.

9.2.2 Симметрирование высокочастотных цепей

Симметрирование ВЧ кабелей производится по результатам измерений годографа (частотной зависимости) комплексной электромагнитной связи взаимодействующих цепей. Эта связь может иметь произвольную величину и фазу в пределах от 0 до 360° и вектор связи может находиться в любом из четырех квадрантов.

Симметрирование выполняется в два этапа.

На первом этапе при соединении строительных длин кабеля в соединительных муфтах на всем усилительном участке для уменьшения влияния через третьи цепи высокочастотные четверки соединяют по оператору х. Одновременно разделывают кабели на боксах и производят монтаж всех муфт, за исключением двух ближайших к усилительным пунктам и трех, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от усилительных пунктов.

На втором этапе в двух муфтах, ближайших к усилительным пунктам, выбирают наилучший оператор по измерениям переходного затухания на ближнем конце. Затем в оставшихся несмонтированных трех муфтах подбирают наилучшие операторы по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце. Если с помощью скрещивания не удается получить требуемые значения затухания, то производят в тех же муфтах симметрирование контурами противосвязи.

Измерения затуханий производят на наибольшей передаваемой частоте, контролируя и на более низких частотах. В результате симметрирования затухания должны удовлетворять нормам.

Кроме приведенного метода симметрирования высокочастотных цепей (кабелей) с помощью контуров противосвязи, по измерениям переходного затухания и защищенности между цепями, существуют и другие. Для кабелей низкого качества применяют метод симметрирования по результатам измерений комплексных связей. Получил распространение метод симметрирования участками большой протяженности (200 км и более) от одного обслуживаемого усилительного пунктадо другого без симметрирования по отдельным усилительным участкам.

10 Расчёт параметров оптического тракта

Рассчитаем характеристики волоконно-оптического кабеля марки ОКСМ–С–4/2(2,4)Сп–12(2)/4(5) производства ЗАО «Трансвок». В кабеле используется оптическое волокно ступенчатого профиля производства фирмы LucentTechnologies. Сердцевина ОВ кварцевая, легированная германием, с показателем преломления . Оболочка одинарная из чистого кварца с показателем преломления . Защитное покрытие ОВ – двойное из акрила ультрафиолетовой вулканизации: внутреннее – низкомодульное, наружное – высокомодульное.

Исходные данные:

n₁ – наибольшее значение показателя преломления сердечника;

n₂ – показатель преломления оболочки;

d – диметр сердцевины световода;

λ – рабочая длина волны;

К_р – коэффициент рассеяния энергии, (дБ/км)/мкм⁴;

– тангенс угла диэлектрических потерь в световоде;

Определим числовую апертуру по формуле:

, (10.1)

.

Определим критическую длину волны по формуле:

, (10.2)

мкм.

Определим критическую частоту по формуле:

, (10.3)

.

Определим критический угол по формуле:

,

.

Определим нормированную частоту по формуле:

, (9.4)

.

Определим число мод, передаваемых по волокну по формуле:

, (9.5)

.

Определим дисперсию по формуле:

Где ;,

Определим скорости распространения волны по формулам:

, (9.6)

, (9.7)

v₁=217,4 м/с; v₂=234,4 м/с.

Определим затухание поглощения, связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию по формуле:

, (9.8)

дБ.

Затухание в инфракрасной области:

, (9.9)

где P и R – коэффициенты, равные соответственно 1,2 и .

Определим затухание рассеяния по формуле:

, (9.10)

дБ.

Максимальная длина регенерационного участка

, (9.11)

где .

Получаем, что длина регенерационного участка линии связи:

км.

Заключение

В результате проделанной работы была спроектирована двухкабельная линия связи на участке Красноярской железной дороги ст. Бугач – ст. Козулька, на которой обеспечено 400 каналов магистральной связи, 200 каналов дорожной связи и различные виды отделенческой связи.

При проектировании учитывались физико-географические данные участка, его административно-хозяйственная структура; выбран кабель типа МКПАБ 741,05+520,7+10,7– для основной магистрали, ТЗБ– для создания ответвлений, описан выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали, произведена разработка схемы связи с размещением оконечных и промежуточных усилительных пунктов.

Также были произведены расчеты мешающих и опасных влияний от контактных сетей железных дорог, приведены описания методов защиты от влияний. Приведена методика симметрирования, целью которой является уменьшение взаимных влияний. Произведен выбор волоконно-оптической системы передачи.

В пункте 7 курсовой работы определены собственные и волновые параметры кабеля, а также проведен расчет переходных затуханий. Все результаты расчетов сведены в таблицы и по их результатам построены графики зависимости расчетных параметров от частоты в диапазоне от 50 кГц до 500 кГц.

Также в курсовой работе приведены описания мероприятий по защите кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний и от переходных влияний.

В завершении, был выполнен расчет параметров оптического тракта. Определено общее число передаваемых мод на длине волны 1,5 мкм с диаметром сердцевины многомодового волокна 50 мкм.

Данная курсовая работа дает навыки проектирования кабельных линий связи. Знакомит с различными видами аппаратуры, применяемой в связи на железнодорожном транспорте.

Курсовая работа выполнен в соответствии со стандартом предприятия.

Библиографический список

Красноярский край https://ru.wikipedia.org/wiki/Красноярский_край
Требина, Е. Г. Электромагнитные влияния высоковольтных линий на цепи связи: Методические указания к дипломному и курсовому проектированию. / Е. Г. Требина, В. У. Костиков. // Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта. Омск, 1980. 34 с.
Атлас География России / Федеральная служба геодезии и картографии России – Омская картографическая фабрика, 2004. 72 с.
Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Методические указания по курсовому проекту. М., 1988. 40 с.
Гроднев, И.И. Линии связи / И.И. Гроднев, Н.Д. Курбатов. М.: Связь, 1980. 150 с.
Жилы токопроводящие медные и алюминиевые для кабелей, проводов и шнуров. http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/480550/zhily_tokoprovodyashchie_mednye_i_alyuminievye_dlya_kabelei_provodov_i_shnu.pdf
Проект кабельных линий. https://knowledge.allbest.ru
Проект кабелей автоматики, телемеханики и связи. http://studbooks.net
Проект кабельных линий. https://knowledge.allbest.ru
Стандарт предприятия. СТП ОмГУПС-1.2-2005.

Приложение А

План трассы кабельной линии

жүктеу/скачать 1,13 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11