Проектирование линиц передачи для построения железнодорожной технологической сети связи

     Затухание в оптических разъемах передающего и приемного оптоэлектронного блоков не учитываются, так как они учтены в значениях энергетического потенциала системы передачи.

     Максимальная  длина регенерационного участка (L_р) определяется по формуле:

где  n – общее число сварных соединений (n=n₁+n₂)

       а_э - энергетический запас системы передачи, а_э=6дБм.

 

Расчет  длины регенерационного участка на основании ограничений по дисперсии

     Между информационной пропускной способностью оптического волокна В, бит/с, уширением импульса T, с, и шириной оптической полосы пропускания , Гц, имеется взаимосвязь. Ширина оптической полосы пропускания должна быть не менее скорости передачи информации.

     Для гауссовского спектра источника  излучения и скорости передачи менее 565 Мбит/с для практических оценок используем следующие соотношения:

и

,

где τ_хр( ) – хроматическая дисперсия, (τ_хр( ) =1пc/нм∙км);

       – ширина спектральной линии источника излучения, нм;

        - максимальная длина регенерационного участка исходя из условия потерь в линии, км.

     Ограничение длины регенерационного участка исходя из потерь в линии является более строгим, чем ограничение по дисперсии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. Расчет опасных влияний тяговой сети переменного тока (ЛЭП) на цепи связи.

   Кабельные линии связи подвергаются опасным  и мешающим магнитным влияниям тяговой  сети переменного тока.

   Опасные напряжения в жилах кабеля могут  возникать при аварийном (замыкании  тяговой сети на землю или рельсы) и вынужденном (отключении от контактной сети одной из тяговых подстанций) режимах работы тяговой сети.

   В курсовом проекте выполняем расчет опасных влияний только для вынужденного режима.

     Нормы опасных напряжений. Допустимые индуктированные напряжения в жиле кабеля по отношению к земле (при заземлении жилы кабеля на противоположном конце расчетного участка) ограничиваются с точки зрения электробезопасности обслуживающего персонала, а также обеспечения работоспособности систем передачи.

     Безопасными для обслуживающего персонала и аппаратуры, при отсутствии специальных мер защиты, считаются индуктированные напряжения не выше 36 В.

     Когда аппаратуру оконечных и промежуточных пунктов включают в кабельные цепи через изолирующие трансформаторы, а техническое обслуживание и ремонт кабеля выполняют с соблюдением мер предосторожности, то величина индуктированных напряжений не должна превышать величины, обусловленной типом применяемой аппаратуры. В курсовом проекте принимаем =200 В.

     Расчет  опасных влияний. Цель расчета влияний заключается в определении такой ширины сближения кабельной линии с тяговой сетью, при которой опасное напряжение, индуктируемое в жилах кабеля, не превышало бы допустимых значений 36 или 200 В (в зависимости от принятой системы эксплуатации кабельной магистрали) при вынужденном режиме работы контактной сети.

     Расчет  индуктируемого в жилах кабеля напряжения рекомендуется начинать со значения ширины сближения, обоснованной в п.5. Если при такой ширине сближения величина опасного напряжения превысит допустимое значение, то необходимо проверить возможность уменьшения индуктированных напряжений до допустимого значения за счет увеличения ширины сближения (относа трассы) между контактным проводом и электрическим кабелем.

     Если  требуемая ширина сближения не превышает  ширину полосы отвода, то можно не принимать  специальных мер по уменьшению влияний  контактной сети переменного тока на кабель связи.

     Тяговая сеть переменного тока наводит напряжение во всех жилах кабеля, однако наибольшее напряжение возникает на жилах цепей связи тональной частоты, поскольку их длина сближения с контактной сетью наибольшая.

     Величина  опасного напряжения U, индуктируемого на изолированном конце жилы кабеля при заземленном противоположном конце (в этом случае величина напряжения максимальна), определяется  по формуле

     

,              

где w – круговая   частота влияющего тока частотой  f=50 Гц;

     М – взаимная индуктивность, Г/км, между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц, определяемая по формуле:

           

,           (10.2)

     а - ширина сближения, м;

     s  - проводимость грунта, См/м ;

    - коэффициент экранирования рельсов (для однопутного участка =0,45);

    -  коэффициент защитного действия (к.з.д.) оболочки кабеля на частоте 50 Гц ( =0,1);

    l_р  -  расчетная длина сближения кабельной цепи связи тональной частоты с тяговой сетью, км;

     Различают идеальный к.з.д. ( ) и реальный к.з.д. ( ). Значение идеального к.з.д. кабелей измеряют на заводе при изготовлении кабелей.

     В расчетах магнитного влияния на кабельные  цепи используют реальный к.з.д. кабеля , который обычно на 20-40% больше идеального.

     На  рис.10.2 приведены значения идеального к.з.д. для частоты 50 Гц и её гармонических  составляющих. Для кабелей со стальной броней к.з.д. зависит от величины наведенной в ней продольной ЭДС Е_об. 
 
 

10.1Допустимые  значения опасных  влияний.

      Допустимые  значения берутся с учетом специальных  мер по защите и технике безопасности при работе на кабельной линии.

При вынужденном  режиме работы:

При КЗ:

 – испытательное напряжение  изоляции жил кабеля или вводного  оборудования по отношению к  земле,  =1800 В.

      Расчеты выполняются для проверки возможности  расположения трассы симметричной кабельной  линии на расстоянии 17 м. 

10.2.Расчет  опасных влияний  в режиме короткого  режима.

Весь участок  электрифицирован переменным током.

      При параллельном сближении, индуктированное  напряжение на изолированном конце  провода определяется, (В) 

M – модуль взаимной индукции между двумя однопроводными цепями для параллельного сближения, .

- влияющий ток в режиме  короткого замыкания тяговой  сети, А.

S – Результирующий коэффициент экранирующего действия на расчетном участке, .

- коэффициент экранирующего  действия рельсов, равный 0,54 для  однопутного участка.

- коэффициент экранирующего  действия оболочки и защитных  покровов кабеля.

      Для расчёта  находим сначала значение при =1 ( = 179,6886В), теперь по кривой для частоты 50 Гц (в методическом пособии к курсовому проектированию) определим значение, =0,09.Вычислим значение .

- проводимость земли, = 44*10^-3 См/м.

      Подставляя  все значения в формулу для  U , получим:

 

10.3.Расчет  влияний при вынужденном  режиме работы.

Расчеты осуществляются для параллельного  сближения.

Индуктивное напряжение на конце изолированного провода:

                        

здесь ω, M, , S те же, что и при расчете в режиме короткого замыкания;

  - коэффициент формы кривой  влияющего тока тяговой сети;

                                = 1,15

 – эквивалентный влияющий  ток при вынужденном режиме  работы тяговой сети, А

 – результирующий нагрузочный  ток питающей тяговой подстанции при вынужденном режиме работы

     

m – число электровозов, одновременно находящихся на участке, m = 4.

– максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией  и максимально удаленным электровозом, В

при ≥30 км - ΔU_т.с.max = 8500 В

R_т.с, X_т.с – активное и реактивное сопротивление тяговой сети,

R_т.с=0,2  Х_т.с.=0,45 - для однопутного участка.

сosφ - коэффициент мощности электровозов; cosφ = 0,8

  – длина плеча питания  тяговой сети при вынужденном  режиме работы

     

 – коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с результирующим. 
 
 

 – расстояние от действующей  тяговой подстанции до начала  сближения с цепью автоматики  или связи;  =1 км

     

А

Теперь определим  индуктивное напряжение для вынужденного режима:

В

       Вывод:

Произведен расчёт опасных влияний для симметричного  кабеля.  В результате вычислений получили, что и при к.з. расчётноё  напряжение меньше допустимого значения (170,218 В < 1080 В), и в вынужденном  режиме расчётное напряжение не превышает допустимого (170,22В < 450В). Таким образом, трасса симметричного кабеля проходит на достаточном расстоянии от тяговой сети.