Методические указания по выполнению курсового проекта. Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Влияния в коаксиальных кабелях. Коаксиальная пара является закрытой, направляющей системы т.е. электромагнитное поле сосредоточено в пространстве между проводниками и не проникает в окружающее пространство. Это приводит к отсутствию непосредственных влияний между коаксиальными цепями. Взаимные влияние между коаксиальными цепями обусловлены существованием продольной составляющей напряженности электрического поля Е_z на внешней поверхности внешнего проводника влияющей цепи (Подробно рассматриваются на СРСП).

1.Применение систем передачи и направляющих систем, обеспечивающих малые взаимные влияния: оптических кабелей, коаксиальных кабелей, цифровых систем передачи, повышение однородности линий.

2. 
   Скрутка в элементарных группах, групп между собой и повивов при производстве кабелей, экранирование кабелей.
   

Экранирование кабелей связи.

Экранирование кабелей связи является наиболее эффективным средством защиты симметричных и коаксиальных цепей от взаимных влияний. Различают экраны, защищающие кабели от внешних воздействий и внутренних (взаимных влияний). Функции внешних экранов выполняют с разной степенью эффективности внешние металлические оболочки кабеля: алюминиевые, стальные, свинцовые. Они, как правило, имеют сплошную цилиндрическую конструкцию.

Экраны, защищающие от взаимных влияний, являются основным элементом кабельного сердечника. Экранируются коаксиальные пары, в симметричных кабелях могут экранироваться четвёрки, пары и даже отдельные проводники.

Режимы экранирования. В реальных условиях на кабель действуют как электрические, так и магнитные поля. В отдельных случаях может преобладать та или иная компонента. При воздействии внешних полей поле на расстоянии пяти – шести длин волн от источника имеет вид плоской волны, в этом случае его энергия распределена между электрической и магнитной составляющими поровну. Этот фактор необходимо учитывать при экранировании кабелей от внешних воздействий. Различают следующие режимы экранирования:

- электромагнитостатический;

- электромагнитный;

- волновой.

1. 
   Объясните причины влияний на линии связи?
   
2. 
   Объясните сущность проблемы электромагнитной совместимости.
   
3. 
   Как решается проблема ЭМС?
   
4. 
   Объясните физическую сущность электрического и магнитного влияний.
   
5. 
   Какие причины вызывают появление внешних и внутренних влияний?
   
6. 
   Назовите первичные и вторичные параметры взаимных влияний.
   
7. 
   Дайте определение , , .
   
8. 
   Объясните смысл непосредственных, косвенных влияний и влияний через 3–и цепи.
   
9. 
   Что такое АЧХ, ФЧХ и ПФВП?
   
10. 
    Поясните схемы мостов электрической и магнитной связей.
    
11. 
    Какими коэффициентами характеризуется электрическая связь?
    
12. 
    Что такое искусственная цепь, для чего она предназначена?
    
13. 
    Как влияет емкостная связь, емкостная асимметрия на качество связи?
    
14. 
    Какие причины вызывают отсутствие равновесия мостов электрической и магнитной связей?
    
15. 
    Как определяются токи помех на ближнем конце?
    
16. 
    Как определяются токи помех на дальнем конце?
    
17. 
    Как определяются токи электрического и магнитного влияний?
    
18. 
    Что такое коэффициент электромагнитной связи на ближнем и дальнем концах?
    
19. 
    На каком конце линии взаимные влияния больше и почему?
    
20. 
    Как изменяются взаимные влияния с ростом частоты?
    
21. 
    Что такое эффект перестановки, в каких линиях он наблюдается?
    
22. 
    Объясните частотную характеристику А₀.
    
23. 
    Объясните вид годографов ПФВП для дальнего и ближнего концов.
    
24. 
    Что такое электрическое скрещивание?
    
25. 
    Какие влияния преобладают в линиях с симметричными кабелями?
    
26. 
    Какие особенности влияний в кабельных линиях на основе
    

27. 
    Какие параметры взаимных влияний нормируются для строительных
    

28. 
    В каких линиях (с АСП или с ЦСП) больше влияния и почему?
    
29. 
    Объясните процесс взаимных влияний в коаксиальных цепях.
    
30. 
    Какой вид влияния возникает в коаксиальных кабелях?
    
31. 
    Объясните, почему в КК нет электрического влияния?
    
32. 
    Дайте определение третьей промежуточной цепи.
    
33. 
    Объясните, почему КК используются на высоких частотах?
    
34. 
    Что такое сопротивление связи, как оно изменяется при увеличении
    

35. 
    Как влияет экран на взаимные влияния?
    
36. 
    Какие меры принимаются для уменьшения взаимных влияний в
    

37. 
    Объясните принцип скрещивания.
    
38. 
    Дайте определение симметрирования кабелей связи. Назовите
    

39. 
    Поясните сущность конденсаторного симметрирования.
    
40. 
    Объясните принцип действия контуров противосвязи.
    
41. 
    Как производится синтез контуров противосвязи?
    
42. 
    Объясните, почему включение контуров противосвязи для компенсации взаимных влияний на ближнем конце неэффективно?
    
43. 
    В какой точке линии включается контур противосвязи для компенсации взаимных влияний на дальнем конце?
    
44. 
    Объясните методику симметрирования НЧ кабелей.
    
45. 
    Объясните методику симметрирования ВЧ кабелей.
    
46. 
    Объясните особенности влияний на участке ОУП – ОУП.
    
47. 
    Объясните особенности влияний на участке ОРП – ОРП.
    
48. 
    Объясните особенности влияний в комбинированных линиях связи.
    
49. 
    Какое назначение экранов в кабелях связи?
    
50. 
    Назовите основные конструкции экранов.
    
51. 
    Назовите режимы экранирования.
    
52. 
    Охарактеризуйте электро- и магнитостатический режимы экранирования.
    
53. 
    Охарактеризуйте электромагнитный режим экранирования.
    
54. 
    Какие особенности волнового режима экранирования?
    
55. 
    Назовите параметры экранирования.
    
56. 
    Чем определяется эффективность экранирования?
    
57. 
    Объясните принцип действия многослойных экранов.
    
58. 
    Объясните особенности экранирования магнитных и немагнитных
    

1. 
   Запишите условия отсутствия помехи и появления её для рис. 9.1.
   
2. 
   Запишите выражение (в виде формул) для согласованных линий .
   
3. 
   Приведите схемы влияний: а) непосредственных, б) косвенных, в) через 3 – и цепи.
   
4. 
   По одному кабелю работают системы передачи с линейными спектрами частот а) 60 . . . 240 кГц и 180 . . . 400 кГц, б) 60 . . . 240 кГц и 252 . . . 512 кГц. В каком из каждых случаев возникнут взаимные влияния, почему?
   
5. 
   В 2 – х кабельных линиях измерены следующие величины:
   

6. 
   В какой из этих линий больше взаимные влияния, если линии на концах согласованы?
   
7. 
   Определить переходные затухания на ближнем и дальнем концах, и защищенность если =30 дБ, =10 мкВт, = – 40 дБм.
   
8. 
   Переходные затухания на дальнем конце согласованной линии составляет 70 дБ. Как оно изменяется, если линия будет нагружена на следующие сопротивления: =180 Ом, =190 Ом?
   
9. 
   Определить вторичные параметры взаимных влияний для согласованной линии, если мощность сигнала на входе активной линии составляет 2 Вт, длина линии 5 км, километрическое затухание линии =6 дБ/км, =0,1 мкВт, =1 мкВт.
   
10. 
    Запишите условие равновесия мостов электрической и магнитной связей, как эти условия связаны с взаимными влияниями.
    
11. 
    Составьте эквивалентную схему электрической и магнитной связей между цепями. Поясните связь этой схемы со схемами мостов связей. Определите, при каких условиях взаимные влияние между цепями будет отсутствовать.
    
12. 
    Изобразите характер сложения токов помех с различных участков линии на ближнем и дальнем концах линии.
    
13. 
    Приведите графики зависимостей , , .
    
14. 
    Приведите графики зависимостей .
    
15. 
    Изобразите схему влияний на дальний конец на участке ОУП-ОУП. Как изменяются токи помех вдоль линии для АСП и ЦСП?
    
16. 
    Рассчитать А₀, А_l, А_з в диапазоне частот от 100 до 400 кГц, если =180 Ом, k=10 пФ для линии длиной l=5 км.
    
17. 
    Какие влияния преобладают на НЧ, на ВЧ?
    
18. 
    Приведите эквивалентную схему влияния между коаксиальными цепями.
    
19. 
    Приведите графики зависимостей и .
    
20. 
    Приведите графики зависимостей и .
    
21. 
    Приведите графики зависимости , ; t_{вш пр} – толщина внешнего проводника; t_экр – толщина экрана.
    
22. 
    Рассчитать А₀ и А_l для коаксиальных цепей при следующих исходных данных: r_б = 2,6 мм; t_{вш пр} = 0,2 мм; t_экр = 0,2 мм; = 60 Ом; f = 500 кГц;  = 3 дБ/км;  = 10 рад/км.
    
23. 
    Докажите, что при скрещивании цепей взаимные влияния уменьшаются.
    
24. 
    Выбрать оператор скрещивания если:
    
25. 
    пФ, пФ, пФ;
    
26. 
    пФ, пФ, пФ.
    
27. 
    Определить ёмкость симметрирующих конденсаторов, место их включения если:
    
28. 
    пФ, пФ, пФ.
    
29. 
    Определите структуру контура противосвязи, если годограф связи
    
30. 
    Определить структуру контура противосвязи для поворота годографа и сдвига его по вещественной оси.
    
31. 
    Вектор связи имеет вид . Изобразите вектор противосвязи.
    
32. 
    Сравните различные схемы симметрирования НЧ кабелей по эффективности (рис. 8.16)
    
33. 
    Приведите схему, поясняющую действие двухслойного экрана с учётом поглощения в металле.
    
34. 
    Определите затухание экрана толщиной мм на частоте 600 кГц, состоящего из двух слоёв: медного и стального.
    
35. 
    Определите толщину стального экрана на частоте 1 МГц.
    
36. 
    Определите затухание поглощения стального экрана толщиной 0,3 мм на частоте 1 МГц, если .
    
37. 
    Определите коэффициент отражение на границе раздела диэлектрик – сталь; на частоте 1 МГц. Волновое сопротивление стали определяется формулой: . Какая часть энергии проникает за пределы экрана, если в экране поглощается 10% падающей энергии?
    

1 Источники внешних влияний

3. 
   Опасные и мешающие влиянии
   

3. 
   Влияние атмосферного электричества
   
4. 
   Повреждения кабеля от попадания молнии
   
5. 
   Защита линий связи от внешних влияний
   

Источники и классификация внешних влияний. Источниками внешних влияний на цепи связи являются линии электропередачи (ЛЭП), электрифицированные железные дороги (эл.ж.д), мощные радиостанции (РС), атмосферное электричество, индустриальные помехи, электрифицированный городской транспорт и др..

Для внешних влияний характерны:

-разные длины влияющих, подверженных влиянию и третьих цепей;

-малое затухание источников влияний (ВВЛ, эл.ж.д.).

Различают следующие виды внешних влияний (рисунок 11.1):

-электрическое, обусловленное действием электрической составляющей поля;

-магнитное, обусловленное действием магнитной составляющей поля;

-гальваническое, появляющееся вследствие наличия в земле блуждающих токов; эти токи создаются ВВЛ, использующими землю в качестве обратного провода, заземлителями.

По степени интенсивности влияния делятся на опасные и мешающие.

Опасные влияния угрожают жизни обслуживающего персонала и могут привести к повреждению аппаратуры. Опасным считается напряжение и ток .

Мешающие влияния приводят к появлению помех, шумов, искажений, нарушению нормальной работы средств связи; мешающими считаются напряжение , ток .

Внешние влияния подразделяются на длительные (с) и кратковременные (с).

Действия внешних источников бывают как постоянными, так и случайными.

Внешние влияния, в зависимости от их природы, действуют как на металлические кабели, так и на оптические.

Влияние атмосферного электричества. Опасному влиянию атмосферного электричества подвергаются как воздушные, так и кабельные линии связи. На территории нашей страны грозы наблюдаются повсеместно, число грозовых дней в году в отдельны районах в среднем достигает 25 – 30.

Вероятное число повреждений кабелей молнией характеризуется плотностью повреждений – общим числом отказов в связи, отнесённых к 100 км. трассы кабельной линии в год и определяется формулой

,

где N – общее число опасных попаданий молнии в кабель; K – период, за который произошло N повреждений, лет; L – длина трассы, км.

Опасность повреждения кабельной линии зависит от состояния грунта и проводимости оболочки кабеля. Опасность повреждения кабеля возрастает в грунтах с большим сопротивлением (песке, глине и др.) и при больших сопротивлениях оболочки. Опасность повреждения кабеля с алюминиевой оболочкой меньше, чем со стальной. На оптические кабели, имеющие металлические оболочки и металлические броневые покровы, атмосферное электричество действует также, как и на обычные кабели. Оптические кабели имеют чаще всего гофрированные алюминиевые оболочки, что снижает вероятность повреждения этих кабелей атмосферным электричеством.

Повреждения кабеля от попадания молнии следующие:

- расплавление свинцовый оболочки под действием высокой температуры;

- обгорание изоляции, внешних неметаллических покровов;

- расплавление жил кабеля;

- разрушение внешней металлической оболочки на расстоянии до 10 м от места прямого попадания молнии, образование вмятин, прогибов вследствие расширения образовавшихся от горения газов;

- пробой изоляции кабеля.

Для уменьшения опасного воздействия атмосферного электричества на ЛС проводятся следующие мероприятия:

- применение грозостойких кабелей с повышенной проводимостью оболочки (алюминиевой, медной) и с повышенной изоляцией;

- включение в монтажных муфтах малогабаритных разрядников;

- применение грозозащитных тросов, которые прокладываются над кабелем;

- на волоконно–оптических линиях связи целесообразно применение ОК, не содержащих металлических элементов;

- на станционных сооружениях устанавливаются молниеотводы, вертикальные вводы и аппаратура защищаются также разрядниками.

Влияние радиостанций на линии связи. Радиостанции оказывают мешающее влияние на высокочастотные каналы связи, если их рабочие частоты совпадают с диапазоном ВЧ систем.

На ЛС оказывают непосредственное влияние радиостанции длинноволнового (30 – 300 кГц) и средневолнового (300 – 3000 кГц) диапазонов. Больше всего подвержены влиянию радиостанций вертикальные провода – вводы цепей в станцию. Наиболее мощными являются радиостанции, работающие на большие расстояния.

Степень мешающего влияния радиостанций зависит от следующих факторов:

- излучаемой радиостанцией мощности;

- взаимного расположения ЛС и радиостанции;

- проводимости земли.

Зона действия радиостанции на симметричный кабель составляет 3,5 – 8 км. в зависимости от материала оболочки, на коаксиальный - до 3,5 км, на оптический кабель радиостанция, естественно, не действует. На ВЛС зона влияния радиостанции составляет 500 – 1000 км.

Влияние линий электропередачи. ЛЭП делятся на линии постоянного тока и линии переменного тока. Напряжения ЛЭП постоянного тока: 400; 500; 600; 800; 1000 кВ.

Напряжение ЛЭП переменного тока: 3,3; 6,6; 11; 35; 220; 500 и 750 кВ.

Влияния, оказываемые ЛЭП на линии связи могут быть электрическими и магнитными. Электрическое влияние создаётся ЛЭП с большими напряжениями, малыми токами и большим волновым сопротивлением. Магнитное влияние создаётся ЛЭП с малым волновым сопротивлением, эти линии имеют относительно малое напряжение и большие токи.

Симметричные ЛЭП создают большие электрические влияния, несимметричные ЛЭП в аварийном режиме имеют большие уравнительные токи и создают сильные магнитные поля.

Различают нормальный, вынужденный и аварийный режимы работы ЛЭП. В нормальном режиме линия работает постоянно.

В настоящее время для организации волоконно – оптических линий связи используются опоры линий электропередачи. В этом случае оптические кабели подвешиваются на опорах ЛЭП. Разработаны различные технологии таких линий связи: ОК навивается на грозозащитный трос, волоконные световоды вмонтированы в грозозащитный трос. В таких линиях на кварцевое волокно действует высокая напряжённость электрического поля, что приводит к некоторому изменению показателя преломления, возможному изменению структуры стекла. Однако эти влияния возникают при больших напряжённостях электрического поля ().

Влияние электрифицированных железных дорог и городского электротранспорта

Контактные сети магистральных и пригородных электрифицированных железных дорог и городского электротранспорта также оказывают влияния на линии связи. Напряжение в контактных сетях постоянного тока:

- городской электротранспорт – 600 В, постоянный ток;

- пригородные эл.ж.д. – 3,3 кВ, постоянный ток;

- магистральные эл.ж.д. – 25 кВ, переменный ток.

Линии электрифицированного транспорта являются однопроводными несимметричными системами с использованием земли (рельсов) в качестве обратного провода, в котором протекает сильный неуравновешенный ток и возникает сильное магнитное влияние. Ток в контактных сетях эл.ж.д. в нормальном режиме достигает нескольких сотен ампер. Электрифицированный транспорт создаёт как опасное, так и мешающее влияния. Кроме магнитного влияния эти системы создают гальваническое влияние, т. к. являются источниками сильных блуждающих токов.

Линии электрифицированных железных дорог переменного тока влияют в основном на частоте 50 Гц и в диапазоне тональных частот. Линии постоянного тока действуют как в диапазоне тональных частот, так и на частотах до 30 кГц.

Линии эл.ж.д. оказывают большее влияние, чем ЛЭП. Влияние на кабельные и воздушные линии, такое же, как и влияние ЛЭП. На волоконно – оптические линии связи эти линии действия не оказывают.

Расчёт опасного магнитного влияния рассматривается на практических занятиях.

Защита линий связи от внешних влияний. Для предохранения сооружений связи от внешних электромагнитных влияний проводится комплекс защитных мер как на влияющих линиях (ЛЭП, эл.ж.д., радиостанции), так и на линиях связи.

Заземление кабелей связи. Заземление - это устройство, состоящее из заземлителей и проводников, соединяющих заземлители с электрическими установками. Заземлитель – это проводник или группа проводников, выполненных из проводящего материала и находящегося в непосредственном соприкосновении с грунтом. Заземлители выполняются в виде трубы, стержня, полосы, листа и др.

В зависимости от выполняемых заземлениями функций различают рабочее, защитное и линейно – защитное заземления.

Рабочим заземлением называется устройство, предназначенное для соединения аппаратуры с землёй, служащее одним из проводников электрической цепи.

Защитное заземление предназначено для соединения с землёй устройств защиты (молниеотводов, разрядников), а также металлических частей оборудования.

1. 
   Охарактеризуйте источник внешних колебаний на ЛС.
   
2. 
   Охарактеризуйте внешние влияния на ЛС.
   
3. 
   Какие влияния называются мешающими, опасными? Приведите нормы этих влияний.
   
4. 
   Объясните влияние атмосферного электричества на различные линии связи.
   
5. 
   Какие повреждения кабеля вызывает атмосферное электричество?
   
6. 
   Как влияют на линии связи радиостанции, какими факторами определяется интенсивность этого влияния?
   
7. 
   Приведите классификацию линий электропередачи, охарактеризуйте режимы их работы.
   
8. 
   Как влияют линии электропередачи на различные линии связи?
   
9. 
   Объясните сущность опасного магнитного влияния.
   
10. 
    Какими факторами определяется величина опасного магнитного влияния?
    
11. 
    Объясните методику расчёта продольной ЭДС и её смысл.
    
12. 
    Какие меры защиты применяются для защиты ЛС от опасного влияния высоковольтных линий?
    
13. 
    Объясните принцип действия редукционного трансформатора.
    
14. 
    Объясните принцип действия отсасывающего трансформатора.
    
15. 
    Объясните принцип действия сглаживающих устройств.
    
16. 
    Какие заземления используются на линиях связи, какое их назначение?
    

1. 
   Приведите схему прокладки грозозащитного троса, если кабель проходит вблизи одиночного дерева.
   
2. 
   Приведите схему каскадной защиты. Объясните, на каких линиях она применяется.
   
3. 
   Определите необходимый коэффициент экранирования, если продольная ЭДС В при дистанционном питании кабеля В.
   
4. 
   Напряжение в линии электропередачи кВ, суммарная нагрузка в линии Ом. Какое влияние оказывает эта линия?
   
5. 
   Рассчитать продольную ЭДС для участка сближения (рис. ВЛ.9), если м; м; м; м; км; км; км; А; Ом м.
   
6. 
   Линии связи пересекают эл.ж.д под углами и . Привести схему пересечения, объяснить, в каком случае влияние будет меньшим и почему.
   
7. 
   Определить горизонтальную составляющую электрического поля, если его вертикальная составляющая мВ/м, частота сигнала радиопередатчика МГц, проводимость грунта Ом м.
   
8. 
   Определить разность потенциалов, которая наводится на вертикальном вводе кабеля в здании станции, если длина ввода м, а мВ/м. Какое влияния возникнет: опасное или мешающее?
   

1Определение коррозии

2 Виды коррозии

3 Почвенная коррозия. Особенности

4 Электрокоррозия. Особенности

5 Межкристаллитная коррозия. Особенности

6 Меры защиты от коррозии
Коррозия – процесс разрушения металлических оболочек кабелей (свинцовых, стальных, алюминиевых) вследствие различных факторов, определяющих вид этой коррозии.

Различают следующие виды коррозии:

- почвенную (электрохимическую);

- электрокоррозию (вызванную блуждающими токами);

- межкристаллитную (механическую).

В зависимости от характера взаимодействия металлической оболочки кабеля и почвы, в которой он находится, а также от прохождения блуждающего тока, вдоль кабеля образуются анодные, катодные или знакопеременные зоны (рисунок 13.1)

«+» - анодная зона; «-» - катодная зона; 1 – оболочка кабеля; 2 – токи коррозии.

Катодная зона – участок кабеля, на котором он имеет отрицательный электрический потенциал по отношению к окружающей среде. В этой зоне ток втекает в оболочку, не создавая опасности её разрушения.

Знакопеременная зона – участок, на котором положительные и отрицательные относительно земли потенциалы чередуются.

Скорость коррозии зависит от протекающих токов и состояния грунта.

Почвенная коррозия. Почвенная коррозия вызывается электрохимическим взаимодействием металла с окружающей средой. Основными причинами, вызывающими почвенную коррозию, являются: содержание в почве влаги, органических веществ, солей, кислот, неоднородность химического состава грунта, насыщенность грунта кислородом. В результате действия этих факторов на поверхности металла образуются гальванические пары, что сопровождается циркуляцией тока между металлом и окружающей средой, возникают анодные и катодные зоны, металлическая оболочка кабеля разрушается.

Интенсивность коррозии зависит от состояния почвы, которая характеризуется удельным сопротивлением грунта и показателем кислотности грунта pH. По удельному сопротивлению грунты подразделяются на три категории:

- низкоагрессивные (песчаные, глинистые, каменистые, );

- среднеагрессивные (суглинистые, лесные, слабые чернозёмы, );

- высокоагрессивные (торфяники, чернозёмы, перегной, ).

По химическому содержанию (показатели кислотности pH) грунты также делятся на три категории (рис. 10.2):

1) - кислотные грунты, содержащие растворы кислот (торф, перегной, чернозём, отходы производства);

2) - нейтральные грунты (песок, глина, каменистый грунт);

3) - щелочные грунты, содержащие натриевые, калиевые, кальциевые и др. соли (известь, удобрения, зола и др.).

Различные металлы по – разному подвержены коррозии. Свинец разрушается главным образом в щелочных средах. Алюминий подвержен коррозии и в щелочных и в кислотных средах. На сталь мало влияет щелочная среда.

Интенсивность почвенной коррозии возрастает при увеличении влажности среды, её насыщенности кислородом.

Электрическая коррозия. Электрокоррозия – это процесс разрушения металлической оболочки кабеля блуждающими токами. Источниками блуждающих токов являются:

- рельсовые пути эл.ж.д. транспорта, городского электротранспорта, метрополитена;

- установки дистанционного питания, использующие в качестве обратного провода землю;

- заземлители электротехнических установок.

На электрифицированных железных дорогах, трамвайных линиях, линиях метрополитена питающий ток, возвращаясь по рельсам к питающей подстанции, частично ответвляется в землю, попадая на металлическую оболочку кабеля, растекается по ней, затем сходит с оболочки в землю, возвращаясь к другому полюсу генератора. Участки кабеля, на которых блуждающие токи входят из земли в кабель образуют катодную зону; участки кабеля, на которых блуждающие токи выходят из кабеля в землю, образуют анодную зону, в которой происходит разрушение кабеля.

На междугородных кабельных линиях дистанционное питание НУП и НРП может организовываться по схеме «провод – земля». При этом, ток, стекающий с заземлителя, частично попадает на оболочку кабеля, образуя катодную зону, а на некотором расстоянии от заземлителя ток стекает с оболочки в землю, образуя анодную зону.

Межкристаллитная коррозия. Межкристаллитная коррозия возникает вследствие вибрации кабеля при его транспортировке на большие расстояния, прокладки кабеля вблизи железных дорог с интенсивным грузовым движением, на мостах автомобильных и железных дорог. В свинцовой и алюминиевой оболочках кабеля появляются микротрещины, нарушается структура металла, что приводит к разрушению отдельных участков оболочки кабеля.

Меры защиты от коррозии. Защитные меры от воздействия коррозии на кабели связи производятся как на установках электрифицированного транспорта, так и на сооружениях связи.

На электрифицированном транспорте осуществляются следующие меры защиты:

-уменьшение сопротивления рельсов путём качественного соединения стыков;

-улучшение изоляции рельсов от земли (полотно из гравия, песка);

-переполюсовка источников питания так, чтобы заземлялся минусовый электрод.

На сооружениях связи применяются такие меры защиты:

-выбор трассы с менее агрессивным грунтом;

-применение кабелей с герметичными полиэтиленовыми шлангами поверх металлических оболочек;

-электрический дренаж (от электрокоррозии);

-катодные установки (от электрической и почвенной коррозии);

-изолирующие муфты (от электрокоррозии);

-протекторные установки (от почвенной коррозии);

-антивибраторы, рессорные подвески (от межкристаллитной коррозии).

Электрический дренаж, катодные и протекторные установки относятся к активным методам защиты, остальные к пассивным.

Следует заметить, что в оптических кабели подвергаются коррозии, имеющие металлические оболочки и броневые покровы, при нарушении целостности внешних защитных полимерных покрытий. Для уменьшения вероятности повреждения ОК он прокладывается на глубине , на которой грунты, как правило, глинистые или песчаные. Прокладка ОК проводится в защитных полиэтиленовых трубах.

Электрический дренаж – это отвод блуждающих токов с защищаемого кабеля посредством проводника. Дренажи подключаются к кабелю в середине анодной зоны, т. е. там, где кабель имеет наибольший положительный потенциал по отношению к земле. Блуждающие токи по дренажному проводнику отводятся от оболочки защищаемого кабеля к рельсам или минусовой шине питающей подстанции. В результате анодная зона превращается в катодную.

При необходимости устанавливают несколько дренажей, чтобы на всем сближении кабеля с эл. ж.д. его оболочка имела отрицательный потенциал относительно земли. Такой дренаж называется прямым.

В знакопеременных зонах, где есть изменение знака потенциала относительно земли, применяют дренажи односторонней проводимости (поляризованные дренажи). В цепь дренажа включается диод или поляризованное реле. В результате ток течёт только от оболочки кабеля к питающей подстанции электрифицированной железной дороги.

Катодные станции и протекторные установки. Принцип действия катодной станции состоит в том, что к оболочке кабеля в анодной зоне присоединяют отрицательный полюс от источника постоянного тока, переводя тем самым анодную зону в катодную. Положительный полюс источника тока заземляют.

Для катодной защиты применяются катодные станции, представляющие выпрямительное устройство, и имеющие регулировку выпрямленного напряжения.

Протекторная защита аналогична катодной защите, только для создания отрицательного потенциала на оболочке кабеля используется не посторонний источник тока, а ток, появляющийся за счёт разности электрохимических потенциалов при соединении различных металлов. Этот ток направлен от более высокого потенциала к более низкому.

Принцип протекторной защиты состоит в том, что катодная зона на оболочке создаётся в результате её соединения изолированным проводом с заземлённым протекторным электродом, имеющим более низкий электрохимический потенциал, чем потенциал заземлённой оболочки. Такой электрод является анодом и ток с него будет стекать в землю. Оболочка кабеля при этом становится катодом.

Протекторные установки применяют для защиты от почвенной коррозии и устанавливаются по 2-3 на усилительный участок.
Вопросы и задания для самоконтроля

1. 
   Что такое коррозия, какие виды коррозии существуют?
   
2. 
   Что такое анодная и катодная зоны?
   
3. 
   Охарактеризуйте грунты по их коррозийной интенсивности.
   
4. 
   Охарактеризуйте металлы по их коррозийной интенсивности.
   
5. 
   Какие факторы влияют на интенсивность почвенной коррозии?
   
6. 
   Охарактеризуйте электрокоррозию. Какие факторы влияют на её интенсивность?
   
7. 
   Охарактеризуйте межкристаллитную коррозию.
   
8. 
   Какие меры защиты от коррозии применяются на электрифицированном транспорте?
   
9. 
   Какие меры защиты от коррозии применяются на сооружениях связи?
   
10. 
    Объясните принцип действия электрического дренажа.
    
11. 
    Объясните принцип действия катодной защиты и протекторной защиты.
    

Письменные задания

1. 
   Приведите способы пассивной защиты от коррозии.
   
2. 
   Разработайте технологию прокладки кабеля, выбор металлической оболочки и защитного покрова в грунте с .
   
3. 
   Обоснуйте выбор защиты кабеля, проложенного в грунте с и проходящего вблизи заземления положительного электрода питающей подстанции.
   
4. 
   Какой участок трассы более агрессивный с или ?
   

1 Общие сведения о СКС

2 Особенности применения СКС

3 Стандарты кабелей, применяемых в СКС

4 Подсистемы СКС. Кабели для СКС

5 Классы и категории кабелей СКС

6 Вспомагательные устройства СКС

Структурированная кабельная система (СКС) является в настоящее время неотъемлимой частью любого современного здания. Под СКС понимается кабельная система, принцип построения которой отвечает таким основным признакам: структуризации, универсальности и избыточности.

Структуризация предполагает разбиение кабельной проводки и её аксессуаров на отдельные части или подсистемы, каждая из которых выполняет строго определенные функции и снабжена стандартным интерфейсом для связи с другими подсистемами и сетевым оборудованием. В состав любой подсистемы обязательно включается развитый набор средств переключения, что обеспечивает её высокую гибкость и позволяет создавать сложные структуры с быстроизменяемой и адаптируемой под потребности конкретных приложений конфигурацией.

При построении СКС используется обобщенный подход без привязки к конкретному типу кабеля или коммутационного оборудования. Это дает возможность на любом уровне одинаково легко применять как оптические, так и электрические технологии передачи сигналов.

Универсальность СКС проявляется в том, что она изначально создается на принципах открытой архитектуры с заданным стандартным набором основных технических характеристик, предназначенных для обеспечения работы любой, а не конкретной сетевой технологии. Это позволяет обеспечить возможность использования кабельной системы для передачи различных сигналов с сокращением количества кабелей до двух типов: симметричного и волоконно-оптического.

Коммутация отдельных подсистем СКС между собой, а также с активным сетевым оборудованием осуществляется с помощью ограниченного набора шнуров с универсальными разъемами, что упрощает адаптацию кабельной системы к различным приложениям.

Возможность использования кабельной проводки СКС сетевой аппаратурой, которая по каким-либо причинам не поддерживает передачу сигнала по СК или ОК, обеспечивается наличием развитой номенклатуры адаптеров и переходников.

Избыточность предполагает введение в состав СКС дополнительных информационных розеток, количество и местоположение которых определяется площадью и тонологией рабочих помещений. Применение избыточности обеспечивает возможность быстрой адаптации СКС под конкретные производственные потребности.

Применение СКС позволяет:

-при относительно высоких начальных затратах обеспечить существенную экономию полных затрат за счет длительного срока эксплуатации и низких эксплуатационных расходов;

- повысить надежность кабельной системы;

-менять конфигурацию и производить наращивание комплекса информационно-вычислительных систем без влияния на существующую проводку;

-одновременно использовать различные сетевые протоколы и сетевые архитектуры в одной системе;

-комбинировать в единую систему оптические и электрические тракты передачи сигналов;

-создать единую службу эксплуатации;

-обеспечить быструю локализацию неисправности за счет модульного принципа построения.

Стандарты кабелей. Для СКС приняты классификации витых пар по уровням (таблица 15.1).

Подсистемы СКС в общем случае включают в себя три подсистемы (Рисунок 15.1).

Рисунок 15.1 – Подсистемы СКС

Подсистема внешних магистралей является сновой для сети связи между компактно расположенными на одной территории зданиями. Эта подсистема имеет кольцевую топологию.

Подсистема внутренних магистралей содержит проложенные между КЗ и кроссовой этажа (КЭ) внутренние магистральные кабели, а также коммутационные шнуры и/или перемычки в КЗ. Эта система называется также вертикальной. Кабели этой подсистемы фактически связывают между собой отдельные этажи здания и/или пространственно разнесенные помещения в пределах одного здания.

Горизонтальная подсистема образована внутренними горизонтальными кабелями между кроссовыми этажа и информационными розетками рабочих мест, самими информационными розетками, коммутационным оборудованием в КЭ, к которому подключаются горизонтальные кабели, и коммутационными шнурами, и/или перемычками в КЗ.

Кабели СКС. Минимизация типов кабелей повышает эффективность СКС. В СКС допускается использование только таких кабелей:

-симметричных на основе витой пары с волновым сопротивлением 100, 120 и 150 Ом в экранированном и неэкранированном исполнении;

-одномодовых и многомодовых оптических кабелей.

Электрические кабели используются в основном для горизонтальной разводки.

Для перехода с электрического кабеля на оптический при передаче данных со скоростью 10 Мбит/с и выше устанавливается сетевое оборудование (трансиверы), которые обычно обслуживают групповое устройство (концентратор, модуль АТС, контроллер инженерной системы).

Классы и категории кабелей и СКС. Все виды приложений, которые могут обмениваться данными по витым парам, подразделяются на четыре класса А, В, С, D (таблица 15.2.).

Таблица 15.2 - Классы приложений по стандартам ISO/IEK 11801