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

В распоряжении дежурного по станции находятся локомотивы, вагоны, постоянные устройства пути, сигнализации, связи и т. п. Он является единственным полномочным командиром смены. В его подчинении находится дежурный штат станции. Все работники смены, а также бригады поездных и маневровых локомотивов в оперативном порядке подчинены дежурному по станции и обязаны беспрекословно выполнять все его распоряжения. Дежурный по станции должен организовать работу так, чтобы обеспечить четкое и своевременное выполнение плана перевозок.

Дежурный по станции обязан четко знать и соблюдать Правила Технической Эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации, Инструкцию по Сигнализации на железных дорогах Российской Федерации, Инструкцию по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, техническо-распорядительный акт станции, соответствующие должностные инструкции по службам (пути, сигнализации и связи, тяги и т. д.). Должен быть в курсе всех нововведений к документам, приказов и телеграмм, актуальных на длительный период времени[3].

План расположения железнодорожного участка, дежурного по станции (ДСП), тяговой подстанции (ТП), ЛЭП, комплектной трансформаторной подстанции (КТП), волновода, кабеля связи представлен на рисунке 1.

       Исходя из плана расположения основных станционных и линейных объектов района промежуточной малой станции, примем следующие исходные данные:

контактная сеть переменного тока с током короткого замыкания (КЗ)равным 4 кА; ЛЭП–110 кВ с током КЗ 46 кА; длина магистрального кабеля связи (МКПАБп) – 16 км; длина кабеля связи, заходящего на тяговую подстанцию (ТПП) – 2,1 км; длина кабеля электропитания от КТП (СБПБ) до узла связи – 0,25 км; длина волновода КВ – радиостанции – 23 км; – расстояние между кабелем МКПАБп и КС; – расстояние между кабелем ТПП и КС; – расстояние между кабелем СБПБ и КС; – расстояние между КС и ЛЭП 110 кВ; – расстояние между кабелем МКПАБп и ЛЭП 110 кВ; – расстояние между кабелем ТПП и ЛЭП 110 кВ; – расстояние между кабелем СБПБ и ЛЭП 110 кВ; – расстояние между волноводом и КС.

Характеристика основных источников влияния на узел связи

Высоковольтные линии и электрифицированные железные дороги могут оказывать влияния на цепи ЛС за счет электромагнитной индукции, гальванической связи и при случайном соприкосновении проводов. На работу кабельных ЛС оказывает влияние ряд посторонних источников: линии электропередачи (ЛЭП), контактные сети электрифицированных железных дорог, атмосферное электричество (удары молний), передающие радиостанции, системы сотовой и спутниковой связей. Указанные источники создают в цепях кабельных линий опасные и мешающие влияния.

ЛЭП переменного тока используют трехфазный ток.

При рассмотрении влияний на цепи связи различают три режима работы:

нормальный режим работы – режим, при котором линия работает постоянно; вынужденный режим – режим, при котором линия вынуждена работать определенный промежуток времени в режиме отличающемся от нормального; аварийный режим возникает при нарушении нормальной работы высоковольтной линии передач, например, при обрыве и заземлении провода одной из фаз трехфазной линии передач с изолированной нейтралью возникает неуравновешенное напряжение, равное 1,73 линейного напряжения.

Линии электропередач и электрифицированные железные дороги часто объединяются термином высоковольтные линии (ВЛ). Под действием внешних электромаг­нитных полей в сооружениях связи могут возникать напряжения и токи:

опасные, при которых появляются большие напряжения и токи, угрожающие жизни обслуживающего персонала и абонентов или приводящие к повреждению аппаратуры и линейных сооружений. Опасными считаются: напряжение U > 36 В, ток >15 мА; мешающие, при которых возникают помехи, шумы, искажения, приводящие к нарушению нормальной работы Средств связи. Мешающими считаются: напряжение U от 1 до 2 мВ, ток  примерно равен 2мА.

       Внешние влияния подразделяются также на длительные и кратковременные. Границей раздела между ними является время t = 1 с.

       Спектр частот внешних источников, как правило, имеет широкую полосу. Амплитуда влияющих напряжений и токов, исходящих от внешних источников, зависит от мощности установки и места (расположения) её по отношению к ЛС. Наиболее распространенными источниками мешающих влияний являются линии электропередачи, контактные сети электрифицированных железных дорог, радиостанции. Источниками опасных влияний служат, главным образом, атмосферное электричество и высоковольтные линии, особенно при аварийном режиме. По характеру воздействия различают следующие виды внешних влияний:

электрические, обусловленные действием электрического поля; магнитные, возникающие за действия магнитного поля; гальванические, появляющиеся вследствие наличия в земле блуждающих токов.

       Последние создаются высоковольтными линиями и используют землю в качестве обратного проводника.

       Под действием блуждающих токов на оболочках кабелей связи появляется напряжение и в цепях связи возникает влияние. Особенно велико гальваническое влияние при аварийных режимах высоковольтных линий и в местах электростанций. Кроме того, металлические оболочки кабелей раз­рушаются под действием блуждающих токов и электрохимических процессов в грунте. Такое явление называется коррозией. Для ограждения линий и аппаратуры от вредного воздействия всех этих факторов применяются спе­циальные меры защиты[1].

Опасные воздействия атмосферно­го электричества (грозы) на кабельные линии связи наблюда­ются повсеместно, однако число гро­зовых дней в различных районах различно. Установлено, что в течение грозово­го периода в районах с грозодеятельностью от 20 до 25 дней в году на каж­дые 100 км трассы приходится от 8 до 10 случаев прямого удара молнии в ЛС. Опасность повреждений кабельной линии существенно зависит от состоя­ния грунта и проводимости кабельной оболочки. В грунтах с большим сопротивлением (песке, скале, глине, грунте и др.) и при больших сопротивлениях оболочки опасность повреждения кабеля возра­стает. Грозоповреждаемость кабелей в алюминиевой оболочке, имеющей малое сопротивление, существенно меньше, чем в свинцовой и стальной оболочках.

Грозовые разряды – одно из самых распространенных явлений природы. Достаточно отметить, что каждую секунду поверхность нашей планеты поражают в среднем 100 молний. Общеизвестно, что удары молнии представляют значительную опасность для жизни людей и животных, наносят материальный ущерб.

       Молния – это электрический разряд через воздух. Путь, образованный разрядом атмосферного электричества, называется каналом молнии. Канал молнии обладает примерно следующими параметрами: напряжение от 1 до  10 млн. В; ток молнии от 20 до 30 кА; длительность удара молнии от 0,3 до 0,5 с; число разрядов за один удар от 3 до 10; время одного разряда от 100 до 200 мкс; основная частота колебаний линии – 10 кГц; фронт нарастания волны молнии от 10 до 40 мкс; фронт спадания от 40 до 120 мкс; длина канала молнии от 2 до 3 км; скорость движения лидера – 100 км/с; температура в канале молнии – 20000℃. Высокое напряжение на проводах ЛС при грозовых разрядах появляется или вследствие индукции от разряда облака в землю, или в результате непосредственного разряда в ЛС (прямой удар). Чаще молнией поражаются наиболее высокие наземные предметы. Однако молния может ударить и в ровную поверхность земли, устремляясь в область большей электропроводности почвы. Если грунт, в который заложен подземный кабель, имеет большое удельное сопротивление, то разряды молнии, реагируя на наличие в почве хорошо проводящих металлических оболочек кабеля, ударяют в поверхность земли над этим кабелем. Чаще всего повреждения подземных кабелей наблюдаются в грунтах с большим сопротивлением, (каменистых, гранитных, песчаных и т. п.). Ток молнии распространяется по земле во все стороны, и если поблизости находится кабель, то большая часть тока может пройти в его металлическую оболочку. Между местом удара молнии и кабелем могут возникнуть большие напряжения и образоваться электрическая дуга, достигающая 30 м, а иногда и больше. Повреждения кабеля от токов молнии весьма разнообразны: так, от сильного нагрева расплавляется свинцовая оболочка, сгорает джутовая оплетка, обгорает изоляция, расплавляются жилы кабеля и т. д. Под действием внешних сил, образующихся от давления паров влаги грунта и газов, возникающих при сгорании джутовой оплетки, образуются вмятины на оболочке, прогибы кабеля, разрывы ленточной брони и т. п. B следствие больших индуктированных напряжений, возникающих между жилами и оболочкой кабеля, пробивается изоляция жил. Повреждения в подземном кабеле могут возникнуть от токов молнии, попадаемых в кабель через близко растущие деревья. Воздушные кабели подвержены действию токов молнии, попавших в кабельные опоры или в воздушные провода[5].

Влияния, оказываемые ЛЭП на линии связи, могут быть электрическими и магнитными. В зависимости от режима работы ЛЭП преобладает то или иное влияние. Симметричные системы обладают высоким потенциалом и создают большие электрические воздействия. Несимметричные системы (с заземленной фазой) в аварийном режиме имеют большой уравнительный ток и являются источником сильных магнитных воздействий (I > H). Заземленные ЛЭП оказывают гальваническое влияние. На линии связи воздействуют как ЛЭП переменного тока, так и постоянного.