Тема: Принципы расчета направляющих систем

“УЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙУЛЛАРИ” АО

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Кафедра “Электрическая связь и радио”

Р Е Ф Е Р А Т

ТЕМА: Принципы расчета направляющих систем

Выполнил: ст. гр. ТК-42

________________________

Принял: доц.

Ташкент – 2016

Принципы расчета направляющих систем

План

1. Типы направляющих систем

2. Расчет направляющих систем

Воздушные линии передачи – многопроводные системы, состоящие из параллельных проводников, вдоль которых могут распространяться электромагнитные волны. Поперечные размеры таких систем малы по сравнению с продольными, а часто и с длиной волны λ. Впервые воздушные линии передачи появились в 30х годах 19 века в телеграфии, а в конце 20 века стали применяться для передачи энергии переменного тока. Существуют открытые воздушные линии передачи (двухпроводная из двух цилиндрических параллельных проводников).

В идеальной воздушной линии передачи (без потерь энергии) распространяются только волны, в которых электрические и магнитные поля строго поперечны (ТЕМ-моды).

Рис. 1. Структура электрических и магнитных полей

в двухпроводной линии передачи

Распределение этих полей по сечению воздушной линии передачи в точности повторяет распределение электростатического поля в цилиндрическом конденсаторе и магнитного поля в системе цилиндрических проводников с продольными токами (рис. 1).

Процессы в воздушных линиях передачи описываются телеграфными уравнениями:

 

Воздушные линии связи (ВЛС) предназначены для создания пучков каналов передачи информации: телефонных, телеграфных, передачи данных, а на железных дорогах ещё и для сигналов телеуправления, телеконтроля и телесигнализации.

Воздушные линии обладают большой механической прочностью, имеют длительные сроки службы и позволяют осуществлять связь на значительные расстояния. Они противостоят ветрам, снегопадам, гололёду, грозовым разрядам. В то же время эти линии имеют ряд недостатков: невозможность передачи частот выше 150 кГц; зависимость электрических параметров цепей от метеорологических условий; громоздкость конструкций; подверженность повреждениям, электромагнитным воздействиям; значительная стоимость одного канала-километра связи.

В зависимости от назначения подвешенных цепей воздушные линии подразделяют на три класса.

К первому классу (I) относятся линии, несущие цепи магистральной, дорожной и оперативно-технологической связи. Ко второму классу (II) – несущие только цепи дорожной и оперативно-технологической связи. К третьему (III) – линии с цепями местной (внутристанционной) связи.

К линиям I и II классов предъявляются более высокие требования при строительстве и обслуживании, чем к линиям III класса.

По механической прочности линии I и II классов делятся на четыре типа:

О – облегчённый; Н – нормальный; У – усиленный и ОУ – особо усиленный, отличающиеся главным образом числом опор, устанавливаемых на 1 км линии, и числом подвешиваемых проводов (таблица 1).

За эквивалентную толщину стенки льда гололёда принимают такую, при которой масса равномерно распределённого по поверхности и длине провода льда с плотностью 0,9·103 кг/м3 равна массе льда при реальном гололёде. В действительности толщина стенки льда и его плотность изменяются по поверхности и длине провода.

На линиях III класса при числе подвешиваемых проводов до десяти допускается устанавливать 12 опор для линий О; 16 для Н; 20 для линий У и ОУ на 1 км линии.

В зависимости от назначения подвешенных цепей воздушные линии подразделяют на три класса.

К первому классу (I) относятся линии, несущие цепи магистральной, дорожной и оперативно-технологической связи. Ко второму классу (II) – несущие только цепи дорожной и оперативно-технологической связи. К третьему (III) – линии с цепями местной (внутристанционной) связи.

К линиям I и II классов предъявляются более высокие требования при строительстве и обслуживании, чем к линиям III класса.

К элементам воздушных линий связи относятся: провода, опоры, изоляторы, крюки, траверсы, штыри, конструкции для скрещивания проводов цепей, кабельные вставки, разрядники.

Тип линии	Максимальная эквивалентная толщина стенки льда гололёда, мм	Число опор на 1 км	Среднее расстояние между опорами (пролёт), м
О	5	20	50
Н	10	20	50
У	15	25	40
ОУ	20	28	35,7

Первичные и волновые параметры цепей проводных линий

передачи

Заземление в электроустановках служит для защиты обслуживающего персонала от поражения током при прикосновениях к случайно оказавшимся под напряжением металлическим нетоковедущими частями аппаратуры или электрооборудованиями (защитное заземление). Для создания контакта с землёй токораспределительных сетей (например, нейтрали трёхфазных сетей переменного тока, цепей ДП, цепей телеграфных связей или цепей соединительных линий на АТС), использующих землю в качестве проводника электрического тока (рабочее заземление), а также для осуществления измерений рабочего и защитного заземлений (измерительные заземления). Заземление осуществляется путём присоединения частей электроустановок к заземляющим устройствам.

Заземляющим устройством называется устройство, состоящее из заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй.

Сопротивлением заземляющего называется сумма сопротивлений, слагающаяся из сопротивления заземлителя относительно земли и сопротивления заземляющих проводников.

Сопротивление заземлителя определяется, как отношение разности потенциалов на нём и точке с нулевым потенциалом к току, стекающему с заземлителя в землю.

Точкой с нулевым потенциалом может считаться любая точка земли, отстоящая от заземлителя на расстояние не менее 20 м.

Заземления считаются независимыми, если расстояние между ними или их неизолированными от земли частями равно или превышает 20 м.

Удельным сопротивлением грунта называется сопротивление грунта в форме куба (объёмом 1 м3 или 1см3) при прохождении тока от одной грани куба к другой.

Это сопротивление обозначается ρ и измеряется в Ом·м или Ом·см.

Защитное заземляющее устройство выполняется общим как для стороны высокого напряжения трансформаторной подстанции, так и для стороны низкого напряжения (с глухозаземлённой нейтралью), а также для электропитающих установок постоянного тока. Сопротивление такого устройства R3 должно быть не более 4 Ом.

Кроме защитного заземления, осуществляемого на трансформаторных подстанциях, в сетях напряжением до 1000 В применяются также повторные заземления нулевого провода.

Необходимость устройства повторного заземления возникает, если ток однофазного замыкания на землю I1 меньше тока отключения защиты Iоткл, который принимается равным 2,5-кратному номинальному току плавкой вставки или 1,2-кратному току установки максимальной токовой защиты.

Сопротивление заземляющего устройства повторного заземления нейтрали должно быть не более 10 Ом.

На телеграфных станциях должны устраиваться единое рабочее и защитное заземление, совмещённое также с защитным заземлением сети переменного тока, и два измерительных заземления.

На телефонных станциях (МТС и ГТС), работающих как по однопроводным, так и по двухпроводным цепям, должны устраиваться объединённое заземление и два измерительных заземления.

На РТС и АТС с центральной батареей, использующих землю в качестве провода цепи в соединительных линиях, сопротивление объединённого заземления не должно быть больше величин, указанных в таблице 1.

Таблица 1.

Сопротивления объединённого заземления R3 на РТС систем ЦБ и АТС, использующих землю в качестве обратного провода соединительных линий

Общее число соединительных линий, n	до 25	25-50	50-100	100-200	200-800	800-1000	более 1000
R3, Ом	25	12	6	3	2,5	1,0	0,5

Заземляющие проводки на предприятиях проводной связи выполняются с соблюдением некоторых требований.

Каркасы штативов, стоек и другие металлоконструкции в аппаратных залах должны быть заземлены путем присоединения их к отдельной неизолированной стальной нетоковедущей шине сечением 25×4 мм, прокладываемой от земляного щитка.

Каждый каркас или другая конструкция присоединяется к заземляющей магистрали посредством отдельного ответвления. Для этого вдоль рядов аппаратуры прокладывается рядовая шина из полосовой стали 20×3 мм, а отводы к аппаратуре выполняются алюминиевым проводом сечением не менее 4 мм2. Последовательное включение в заземляющую цепь нескольких каркасов или иных металлоконструкций не допускается.

Питающие шины ЭПУ напряжением +60 В; +24 В; -220 В не должны иметь контакта с металлоконструкциями и соединяются с заземляющим устройством только в одной точке — у щитка заземления.

Заземляющие провода, соединяющие контур заземления с электроустановкой, как правило, стальные, однако в некоторых случаях для них используются неизолированные или изолированные провода из цветных металлов.

В производственных помещениях применяются неизолированные провода заземления (стальные шины), а в жилых помещениях — изолированные. Соединения проводов заземления между собой и с заземлителями выполняются при помощи сварки.

На питающих и питаемых пунктах соединение рабочих заземлителей со щитком заземлений должно выполняться изолированным кабелем или проводом в нетокопроводящей оболочке и без брони. Сечение этих кабелей или проводов должно быть не менее 16 мм2 при медных жилах или 25 мм2 при алюминиевых жилах. Сечение стальных шин или проводов защитных заземлений должно быть не менее 25 мм2.

Соединение измерительных заземлений со станцией выполняется изолированным проводом или кабелем сечением не менее 6 мм2.

В установках постоянного тока использование посторонних металлических конструкций (естественных заземлителей) разрешено лишь для защитных заземлений.

Для электродов искусственных заземлений применяются, забиваемые в землю отрезки бракованных газовых труб, диаметром 50-75мм, стержни того же или меньшего диаметра или обрезки профилированной стали при условии, что толщина материала заземлителя не менее 3,5мм. Электроды должны иметь длину 2,5-3м. Верхний конец каждого электрода должен находиться на глубине не менее 0,5-0,8м от поверхности почвы. Электроды следует располагать друг от друга на расстоянии не менее 2,5-3м.

Допускается использование в качестве глубинных заземлителей обсадных труб, применяемых для буровых скважин, или металлических свай из профилированной стали. Глубинные заземлители имеют длину 15-20м. Применяются также армированные коксовые заземлители в виде стержней, закапываемых в грунт.

Заземлители защитных заземлений должны располагаться в непосредственной близости от питаемых пунктов.

Расчет сопротивления заземления замкнутого контура, выполненного из отдельных заземлителей с соединением последних путем сварки полосовой сталью, производится по формуле:

 

(2.4)

где R1-сопротивление растеканию тока с единичного трубчатого электрода, Ом;

R2-сопротивление замкнутой по контуру соединительной полосы, Ом;

η1-коэффициент использования (экранирования) трубчатых электродов;

η2-коэффициент использования соединительной полосы системы;

n-число электродов в контуре.

Для контуров заземления с соотношением l/d > 20 рекомендуются экспериментальные коэффициенты использования. Здесь l-длина электрода, см; d-наружный диаметр трубчатого электрода; a-шаг (расстояние между электродами), см.

Cопротивление растеканию тока отдельного трубчатого электрода определяется как:

 

(2.5)

где ρ-удельное сопротивление грунта, Ом·см;

h-расстояние от земной поверхности до верхнего конца электрода, см.

Сопротивление соединительной полосы рассчитывается по формуле:

 

(2.6)

где l-полная длина замкнутого контура, см;

b-ширина полосы, см;

h1-глубина заложения, см.

Таблица 2

Коэффициент использования (экранирования) заземлителей

a/l	n	Коэффициент использования
η1	η2
1	3 4 6 10 20 40	0,75 0,65 0,6 0,53 0,5 0,4	0,5 0,45 0,4 0,35 0,25 0,2
2	3 4 6 10 20	0,8 0,75 0,7 0,66 0,61	0,6 0,55 0,7 0,4 0,3