Защита от влияния воздушных линий электропередачи и электрифицированных железных дорог переменного тока

 

Защита от опасного и мешающего влияния воздушных линий электропередачи (ВЛ) и электрифицированных железных дорог переменного тока (эл. ж.д.) на вновь строящихся и существующих ВОЛП должна осуществляться при наличии в конструкции прокладываемого (эксплуатируемого) ОК следующих металлических элементов:

а) защитного покрова из оцинкованных стальных металлических проволок, стальной гофрированной и алюмополиэтиленовой лент с наружным полиэтиленовым шлангом;

б) стального центрального силового элемента (троса);

в) медных изолированных проводников для организации цепей ДП.

 Защита ВОЛП должна осуществляться по требованиям и нормам согласно «Рекомендациям по защите оптических кабелей связи с металлическими элементами от опасных влияний линий электропередачи, эл. ж.д. переменного тока и энергоподстанций»,[42].

При строительстве ВОЛП с применением ОК без металлических элементов (диэлектрических кабелей) защита их от опасного и мешающего влияния ВЛ. и эл. ж.д. переменного тока не требуется.

Рабочая проектная документация на защиту ВОЛП от влияния ВЛ и эл. ж.д. должна составляться в комплекте и одновременно с разработкой проектно-сметной документации на прокладку ОК на основании выполненных технологических и инженерных изысканий и сбора данных параметров влияния ВЛ, эл. ж.д., измерений удельного сопротивления грунта в объеме согласно[38].  При принятии проектных решений по защите ВОЛП от влияния ВЛ и эл. ж.д. необходимо руководствоваться электрическими параметрами ОК (испытательные напряжения «броня - земля», «пучок жил – остальные металлические элементы», «жила-жила») согласно ТУ.

В тех случаях, когда меры защиты, предусматриваемые в [38], невозможно применять по условиям трассы или по технико-экономическим показателям нецелесообразно, необходимо в качестве основного средства защиты ВОЛП на участках сближения с ВЛ или эл. ж.д. предусматривать прокладку диэлектрического ОК без элементов металла и без металлического центрального силового элемента.

ВЛ, энергоподстанции и эл. ж.д. переменного тока
оказывают на металлические элементы подземных ОК магнитное и гальваническое, кратковременное и длительное, опасное и мешающее влияния.

При защите ОК с металлическими элементами следует различать два типа кабелей.

Первый тип - кабели без металлических жил внутри сердечника, имеющие только металлические покровы различной конструкции и обязательно наружный полиэтиленовый шланг.

Второй тип - кабели с металлическими жилами (проводниками) внут­ри сердечника и металлическими покровами. Здесь возможны 2 варианта:

1. Кабель с пучком стальных проводников (стальным тросом), распо­ложенным в центре сердечника и используемым только при про­кладке как силовой элемент; медные проводники отсутствуют.

2. Кабель с медными жилами диаметром 1,2 мм в полиэтиленовой изо­ляции, используемыми для передачи дистанционного питания (ДП) регенерационных пунктов.

В некоторых конструкциях в наружной полиэтиленовой оболочке за­прессованы стальные проволоки, служащие для повышения механических свойств кабелей.

Во всех конструкциях металлические покровы защищены полиэтиле­новым шлангом, то есть имеет место высокая и непрерывная изоляция от земли всех металлических элементов.

Первый тип кабелей требует защиту от пробоя наружного шланга и не требует обеспечения коэффициентов защитного действия (КЗД) металли­ческих покровов. Должны быть приняты меры по защите оборудования, к которому подключаются металлические покровы на промежуточных и оконечных станциях, а также меры по защите обслуживающего персонала при работах на линии. Должна быть обеспечена возможность проведения измерений сопротивления изоляции наружного шланга, для чего могут быть использованы переносные заземлители.

На кабелях второго типа со стальным тросом в центре сердечника, но без медных жил, обеспечение КЗД металлопокровов также не требуется.

Стальные проводники могут оставаться на изоляции.

На кабелях второго типа с медными жилами требуется обеспечение защитного действия металлопокровов, для чего они по концам участка
сближения должны заземляться с таким расчетом, чтобы реальный КЗД
приближался к идеальному значению. На этих кабелях можно применять
- такие же меры защиты, какие применяются на металлических кабелях с наружным полиэтиленовым шлангом.

Во всех случаях защита аппаратуры дистанционного питания на питающем и питаемом пунктах должна осуществляться традиционными методами как и на металлических кабелях.

Основным возможным видом повреждения ОК с металлическими элементами в результате опасного влияния линий высокого напряжения (ЛВН) является электрический пробой наружного шланга на кабелях первого и второго типов, пробой изоляции между жилами и землей в кабелях второго типа. Любой пробой может сопровождаться повреждением или недопустимым изменением свойств и характеристик оптического волокна. Возможно возникновение помех через цепь дистанционного питания, если в ней возникает переменный ток, превышающий допустимое значение.

Вводное оборудование аппаратуры дистанционного питания должно иметь достаточную электрическую прочность по отношению к земле - не ниже электрической прочности жил.

Суммарное (от магнитного и гальваническою влияний) напряжение, кратковременно индуктируемое в металлических покровах кабеля первого и второго типов при однофазных коротких замыканиях трехфазной ВЛ или коротком замыкании на рельсы (землю) контактного провода эл.ж.д., не должно превышать испытательное напряжение между металлическими покровами и землей.

Величины испытательных напряжений, прикладываемых в течение 5 с для кабелей, содержащих металлические элементы, приведены в таблице 5.18.

 

Таблица 5.18  - Величины испытательных напряжений для кабелей, содержащих металлические элементы, при их изготовлении

Испытательные напряжения (кВ)	Металлическими покровами и землей	Жилами и металли­ческими элементами	Жила­ми
на постоянном токе	20	20	5,0
на переменном токе 50 Гц	10	10	2,5

 

Суммарное напряжение, длительно индуктируемое на металлических покровах кабелей первого и второго типов при нормальном режиме рабо­ты 3-х фазной ВЛ, при влиянии 3-х фазной ВЛ, переведенной па работу в длительный неполнофазный режим, а также при вынужденном режиме работы эл.ж.д., не должно превышать рабочего напряжения между металлическими покровами и землей, т.е. напряжения, которое длительно может выдержать изоляция без повреждения и уменьшения своего сопротивле­ния. Если данные о величине рабочего напряжения отсутствуют, то его можно принять равным 20% от испытательного напряжения.

Продольная ЭДС, индуктируемая в медных жилах, используемых для дистанционного питания аппаратуры передачи, не должна превышать:

- длительно - 150 Вэфф,

- кратковременно - 650 Вэфф на участке любой длины в пределах регенерационного.

Приведенные выше нормы допустимых индуктируемых напряжении и продольных ЭДС относятся к длине гальванически неразделенного участка (ГНУ) металлических покровов или цепи ДП, т.е.
участка, на длине которого металлические покровы или жилы цепи ДП не
прерываются и не содержат каких-либо элементов, препятствующих про­-
хождению электрического тока.

К мерам защиты, которые могут быть применены как на ОК первого типа, так и на ОК второго типа относятся:

- прокладка кабеля на таком расстоянии от ЛВН, при котором индук­тируемые в ОК напряжения и продольные ЭДС не превышают допустимых значений;

- прокладка заземленных хорошо проводящих тросов;

- применение кабелей с повышенной электрической прочностью наружного полиэтиленового шланга;

- требования к электрической прочности наружного шланга могут быть определены в процессе проектирования, ОК с повышенной электрической прочностью могут быть изготовлены по специальному заказу;

- включение разрядников между металлическими покровами и землей по концам участка сближения для защиты от кратковременного
опасного влияния ВЛ в аварийном режиме.

 На кабелях первого типа, помимо указанных выше, в качестве меры защиты может применяться разделение металлических покровов по длине. Разделение металлических покровов по длине с помощью раздели­тельных защитных устройств (РЗУ) позволяет уменьшить индуктируемую в них ЭДС, а следовательно, и напряжение, пропорционально уменьшению расстояния между смежными пунктами включения РЗУ.

Если n - количество равномерно включенных РЗУ на длине подвер­женного влиянию ГНУ, то коэффициент защитного действия этих устройств

              S= l/(n+ 1).                                                                 (5.12.1)

В качестве разделительного устройства рекомендуется включать кон­трольно - измерительный пункт второго типа (КИП-2), на клеммный щиток которого выводятся металлические покровы смежных разделительных уча­стков и остаются па изоляции. Схема включения КИП-2 для одного кабеля показана на рис. 5.8.

Места установки КИП-2 определяются необходимостью защиты ОК от магнитного влияния. Заземляющее устройство у КИП не оборудуется. При необходимости измерения сопротивления изоляции наружного шланга ис­пользуется переносной заземлитель - штырь.

Выводы от металлических покровов ОК до зажимов на щитке КИП должны осуществляться изолированными проводами, испытательное напря­жение которых должно быть не ниже испытательного напряжения изоляции наружного полиэтиленового шланга. Если таких проводов нет, то можно ис­пользовать провода с любой изоляцией, заключив их в полиэтиленовые трубки.

При монтаже разделительных муфт и выводов от металлических по­кровов необходимо следить за сохранностью изоляции как на муфтах, так и на проводах внутри столбика КИП.

 

     

 

 

 

 

Рисунок 5.8- Схема включения КИП-2 в качестве разделительного защитного устройства на ОК первого типа

1- Отделяемый участок OK

2- Сердечник OK

3- Разделительная муфта

4-  Металлопокров ОК

5-  Вывод металлической оболочки (металлопокрова)

6- Столбик КИП

7- Клеммный щиток КИП

 

При оборудовании КИП следует учитывать «Руководство по строи­тельству линейных сооружений местных сетей связи» (Министерство связи РФ - АООТ «ССКТБ - ТОМАСС», М., 1995г.).

Разделение металлических покровов на кабелях первого типа должно быть выполнено таким образом, чтобы индуктируемое напряжение на ка­ждом отдельном участке не превышало допустимых величин, а если это технически или экономически не выгодно, то не более 1000 В.

Величина 1000 В определяется требованиями техники безопасности. При более высоких напряжениях эти требования значительно усложняются.

Чтобы не ухудшать защиту от ударов молнии за счет включения РЗУ,
на участках их установки следует дополнительно применять тросовую защиту в виде прокладки одного троса. Если по условиям защиты от ударов
молнии прокладка троса требуется независимо от включения РЗУ, то сле­дует проложить второй трос (больше двух тросов не прокладывать).

На кабелях второго типа помимо указанных ранее необходимо в качестве меры защиты обеспечить защитное действие металлических покро­вов путем оборудования заземлений. При этом необходимо иметь ввиду, что на участках высокой грозоопасности (высокое удельное сопротивление земли, повышенная интенсивность грозовой деятельности) заземление металлических покровов согласно [43] не рекомендуется. Поэтому на участках повышенной грозоопасности следует пользоваться другими средствами защиты от влияния ЛВН или усиливать грозозащиту тросами. На участках с низкой грозоопасностью (удельное сопротивление земли меньше 100 Омм, количество грозовых часов менее 10 в год) усиление грозозащиты не требуется.

При пересечении кабеля с ВЛ расстояние от него до ближайшего  ек­трода заземляющего контура опоры ВЛ должно быть не менее величин, приведенных в таблице 5.19.

 

Таблица 5.19 - Минимально допустимые расстояния между ОК и ближайшим электродом заземляющего контура опоры ВЛ(или железобетонной и металлической опорой)

Удельное сопротивление земли	Минимально допустимое расстояние (м) при напряжении ВЛ (кВ):
Омм	до 1	до 35	110-500	750
до 100	5	10	10	15
101 -500	10	15	25	25
501 - 1000	15	20	35	40
свыше 1000	20	30	50	50

Указанные в таблице 5.19. расстояния относятся к ненаселенной местности.

В населенной местности при напряжении ВЛ до 35 кВ расстояние до ближайшего электрода заземляющего контура опоры (или до железобетон­ной или металлической опоры) должно быть не менее 3 м, а до незаземленной деревянной опоры (или деревянной опоры с железобетонными пристав­ками) - не менее 2 м.

При пересечении ОК с ВЛ напряжением 110 кВ и выше крепление фазо­вых проводов на опорах, ограничивающих пролет пересечения, должно осуществляться с помощью глухих зажимов, не допускающих падение проводов на землю в случае обрыва их в соседних пролетах, независимо от расстояния между кабелем и опорой. Применение глухих зажимов обяза­тельно. Если глухое крепление на опорах ВЛ отсутствует, то кабель следу­ет на участке пересечения заключать в полиэтиленовую трубу, закрытую с обоих сторон от попадания земли. Длина трубы должна быть равна рас­стоянию между крайними проводами ВЛ плюс 10м с каждой стороны от крайних проводов для ВЛ до 500 кВ и 15 м для ВЛ 750 кВ.

    При прохождении ОК около опоры ВЛ напряжением 110 кВ и выше на расстояниях, меньших указанных в таблице 5.х, для защиты от токов короткого замыкания ВЛ необходимо покрыть ОК швеллером или уголковой сталью на длине, как для полиэтиленовой трубы. Метал­лические покровы ОК со швеллером или стальным уголком не соединять.

Вместо швеллера или уголка можно прокладывать кабель в полиэтиленовой трубе, закрытой с обеих сторон от попадания земли, такой же длины,. Можно также использовать два троса ПС-70, прокла­дываемые симметрично на расстоянии не более 0,5 м от кабеля. Тросы должны быть продлены с обеих сторон пересечения под углом 45 к трассе кабеля в сторону опоры ВЛ и заземлены на сопротивления 20...30 Ом.

Соотношения между длиной отвода   и сопротивлением заземления приведены в таблице 5.20.

 

Таблица 5.20 - Длина отвода и пересечения заземлителей тросов п ересечении с ВЛ > 110 кВ

Параметры	Значения параметров
Удельное сопротивление земли, Омм	до 100	101 -500	больше 500
Длина отвода, м	20	30	50
Сопротивление заземлителя, Ом	30	30	50

 

В местах пересечения и сближения ОК с ВЛ напряжением 110 кВ и вы­ше не допускается прокладывать кабель на расстоянии менее 5 м от бли­жайшего электрода заземляющего контура опоры и подземной частью са­мой опоры независимо от наличия защитных устройств.

При пересечении кабеля с эл.ж.д. расстояние между кабелем и подошвой рельса должно быть не менее 1 м.

Требования и нормы по оборудованию заземляющих устройств

В целях защиты эксплуатационного персонала, кабеля, аппаратуры, линейно-кабельного оборудования при строительстве и эксплуатации ВОЛП, подверженных ударам молнии и опасному влиянию ЛЭП и эл. ж.д. переменного тока, металлические бронепокровы оптических кабелей (ОК) в помещении ввода кабелей (шахте) обслуживаемых пунктов должны подключаться к контуру линейно-защитного заземления, который должен удовлетворять требованиям и нормам [41]:

- ГОСТ 464;

- РД 45.155;

- разработки ФГУП ЦНИИС «Предложения по устройству дополнительного защитного заземления бронепокровов оптических кабелей на действующих объектах связи».

 С целью обеспечения контроля целостности наружной полиэтиленовой оболочки ОК и возможности использования трассопоисковых приборов подключение к контуру линейно-защитного зазем­ления следует производить через клеммный щиток, обеспечивающий возможность временного отключения бронепокровов ОК от контура линейно-защитного заземления (щиток КИП). Сечение провода заземления (провода КИП) должно быть не менее 4-6 мм².

 В существующих технических зданиях объектов связи, пунктов ВОЛП, расположенных в черте города, для заземления металлических покровов ОК необходимо (вблизи помещения ввода кабелей) предусматривать устройство дополнительного защитного заземляющего устройства, если вокруг здания не оборудован кольцевой контур заземляющего устройства, а также, если расстояние от точки ввода ОК в помещение ввода кабелей до главного щитка заземления (по периметру здания) превышает 60 м. 

В существующих технических зданиях объектов связи, расположенных за чертой городских застроек (не имеющих кольцевого контура защитного заземляющего устройства), вблизи которых вероятен прямой грозовой разряд в ОК, для заземления металлических покровов кабелей необходимо (вблизи помещения ввода кабелей) предусматривать устройство дополнительного защитного заземляющего устройства с сопротивлением как для линейно-защитного заземляющего устройства согласно ГОСТ 464. Длина заземляющего проводника для дополнительного заземляющего устройства определена нормой в 10-15 м на основании РД 45.155.

При невозможности соблюдения установленной нормы допускается максимальная длина заземляющего проводника 20 м для грунтов с удельным сопротивлением до 100 Ом/м и 36 м для грунтов с удельным сопротивлением более 100 Ом/м., при этом сечение медного заземляющего проводника должно быть увеличено, как минимум до 16 мм².  В качестве заземляющего проводника дополнительного защитного заземления необходимо применять многопроволочный провод (кабель) с пластмассовой защитной оболочкой.

 При вводе ОК в помещения ввода кабелей технических зданий объектов связи их металлические бронепокровы в непосредственной близости от вводного блока подлежат подключению к кабельному щитку заземления (щиток КИП) изолированным медным проводником сечением не менее 4,0 мм².

При расстоянии от точки ввода кабеля до главного щитка заземления объекта (по периметру здания) менее 60 м щиток КИП должен подключаться к главному щитку заземления изолированным медным многопроволочным проводником сечением не менее 50 мм².

 В технических зданиях объектов связи, оборудованных кольцевым контуром защитного заземления, для подключения металлических покровов ОК может использоваться арматура фундамента. При этом подключение должно осуществляться через щиток заземления изолированным медным проводником сечением не менее 4,0 мм².

 Для НРП ввод защитного заземляющего устройства производится в наземную часть контейнера (надстройку) заземляющим проводником длиной не более15 м и сечением не менее 16мм² через приямок, с концевой заделкой заземляющего устройства на главном щитке заземления.                                                                                                                                                           

При оборудовании заземляющих устройств для НРП в качестве заземлителей, как правило, должны предусматриваться:

- металлические стержни длиной 5 м и диаметром 12 мм – в грунтах с удельным сопротивлением до 200 Ом.м;

- металлические стержни длиной 2,5 м из угловой стали 50х50х5 – в грунтах с удельным сопротивлением свыше 200 Ом.м.

      В помещении ввода кабелей должно быть обеспечено элект­рическое разъединение бронепокровов линейного и станционного ОК (при наличии металлических элементов конструкции в станци­онном ОК).

Допускается прокладка линейного ОК (без монтажа муфты в помещении ввода кабелей) до оконечного оптического устройства (оптического кросса), размещаемого в ЛАЦ. В этом случае на участке ОК в помещении ввода кабелей должен быть выполнен электрический разрыв бронепокровов ОК на длине (100-150) мм (непосредственно в районе подключения прово­да КИП).

На ОК с наружной полиэтиленовой оболочкой на всей протяженности от помещения ввода кабелей до оконечного устройства (оптического кросса) должно быть наложено дополнительное пок­рытие из не поддерживающих горение материалов в виде трубы (поливинилхлоридной, металлической, металлорукава) или в виде обмотки поливинилхлоридной лентой.