Расчет влияния внешних импульсных перенапряжений на устройства связи и меры защиты (стр. 2 )

Рисунок 1.4 - Волновод

На рисунке показаны: 1 – несущая сердцевина из стали; 2 –слой меди.

Во время эксплуатации линии связи подвержены электромагнитным воздействиям, создаваемым контактной сеть, ЛЭП и разрядами молнии. Молния представляет собой гигантский электрический искровой разряд между облаками и земной поверхностью, или между облаками, или между разными частями облака. Помехи, создаваемые ЛЭП, КС и разрядами молнии оказывают значительное влияние на качество связи и требуют применения защитных средств.

Импульс тока, создаваемый разрядом молнии, имеет форму, представленную на рисунке 1.5. Наибольшую опасность представляет собой быстро нарастающий фронт импульса, который приводит к повреждению незащищенной аппаратуры.

Рисунок 1.5 – Форма импульса тока

2 Расчет контура заземления ДСП

Заземление - это ЗУ (заземляющее устройство), предназначенное для электрического соединения с «землей» различных заземляемых частей электрооборудования.

Для каждой системы заземления (TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT) существуют свои требования к сопротивлению заземляющего устройства.

Сопротивление ЗУ очень сильно зависит от:

а)  Типа грунта;

б)  Структуры грунта;

в)  Состояния грунта;

г)  Глубины залегания электродов;

д)  Количества электродов;

е)  Свойств электродов.

Контур заземления – это и есть, соединенные между собой, горизонтальные и вертикальные электроды, которые заложены на определенной глубине в грунте.

Все свойства грунта определяются его сопротивлением растекания тока. И чем это сопротивление меньше, тем лучше для монтажа контура заземления.

Контур заземления классически представляет собой группу соединенных горизонтальным проводником вертикальных электродов небольшой глубины, смонтированных около объекта на относительно небольшом взаимном расстоянии друг от друга.

В качестве заземляющих электродов в таком заземляющем устройстве традиционно использовали стальной уголок либо арматуру длинами 2,5-3 метра, которые забивали в грунт с помощью кувалды.

В качестве соединительного проводника использовали стальную полосу 4х40мм, которая укладывалась в заранее подготовленную канаву глубиной 0,5-0,7 метра. Проводник присоединялся к смонтированным заземлит елям электро - или газосваркой. 

В данном курсовом проекте контур заземления состоит из двух штырей, расположенных на расстоянии четырех метров друг от друга. Сопротивление такого контура не должно превышать 4 Ом. Сопротивление одного вертикального электрода рассчитаем по формуле:

, (1)

где - удельное сопротивление грунта, равное 45 Ом*м;
- длина штыря из арматуры, равная 2,5 м;
- диаметр штыря, равный 0,02 м;

- глубина, на которую углублено начало штыря, равная 0,5 м.

Сопротивление одиночного вертикального электрода рассчитывается по формуле:

, (2)

где - ширина горизонтальной шины, равная 0,04 м;

- общее расстояние между штырями, равное 5 м.

Сопротивление защитного контура заземления узла связи рассчитывается по формуле:

, (3)

где Ксез = 1,4 – сезонный коэффициент;

- 0,3;

- коэффициент использования, равный 0,52;
- количество штырей, равное 15 шт.

Нормированное значение сопротивления защитного контура заземления узла связи Ом, следовательно, подбираем количество вертикальных электродов таким, чтобы значение не превышало нормированное значение.

Значение общего сопротивления защитного контура:

3 Расчет электромагнитных влияний

3.1 Расчет магнитных влияний

При коротком замыкании контактной сети, например, при падении КС на рельсы будет оказываться магнитное влияние на кабели связи, электропитания и волновод. Ток короткого замыкания по заданию равен = 3,6 кА, а для ЛЭП = 15 кА.

Магнитное влияние рассчитывается по формуле:

, (4)

где ;

ω= 314 рад/с ;

IК. З – ток короткого замыкания;

Sэ – коэффициент экранирования;

М – модуль взаимной индуктивности.

Кабели связи и электропитания расположим на расстоянии a = 50 м от рельсов для контактной сети;

Кабели связи и электропитания расположим на расстоянии a = 400 м от ЛЭП.

Модуль взаимной индуктивности:

. (5)

Модуль взаимной индуктивности для ЛЭП:

, Гн/км.

Модуль взаимной индуктивности для контактной сети:

, Гн/км.

Коэффициент экранирования:

, (6)

где Sp – коэффициент экранирования рельсов равен;

Sк – коэффициент экранирования кабеля равен;

. (7)

а) Расчет магнитного влияния контактной сети и ЛЭП для кабеля МКПАБ

Коэффициент экранирования для кабеля МКПАБ:

.

Влияние ЛЭП на МКПАБ:

При расчете магнитного влияния ЛЭП не учитываем .

.

Влияние контактной сети на МКПАБ:

;

.

б) Расчет магнитного влияния контактной сети и ЛЭП для кабеля ТПП

Для кабеля ТПП контактной сети , , а для кабеля ТПП ЛЭП не нужно учитывать.

Влияние ЛЭП на ТПП:

.

Влияние контактной сети на ТПП:

;

.

в) Расчет магнитного влияния контактной сети и ЛЭП для кабеля СБПБ

Для кабеля СБПБ контактной сети , , а для кабеля СБПБ ЛЭП не нужно учитывать.

Влияние ЛЭП на СБПБ:

.

Влияние контактной сети на СБПБ:

.

г) Расчет магнитного влияния контактной сети и ЛЭП для волновода

Волновод подвешен на опоре и располагается на расстоянии a = 1 м от рельсов для контактной сети и на расстоянии a = 400 м от ЛЭП.

Магнитное влияние для волновода рассчитывается по формуле:

, (8)

где =0,8 - Sпучка проводов.

Модуль взаимной индуктивности волновода для ЛЭП:

, Гн/км.

Модуль взаимной индуктивности волновода для контактной сети:

, Гн/км.

Влияние ЛЭП на волновод:

.