Защита кабельной магистрали от

ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ ОТ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ НА УЧАСТКЕ

 ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Методические указания

к курсовой работе по специальности

«Системы обеспечения движения поездов»

 

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2014

УДК

ББК

С

 

 

Рецензент:

 

Заведующий кафедрой «Системы электроснабжения»

Дальневосточного государственного университета путей сообщения,

профессор, доктор технических наук

В.Н.Ли

 

Савин, Е.З.

С     Защита кабельной магистрали от электромагнитных влияний на участке железной дороги: методические указания / Е.З. Савин. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2014. – 31 с.: ил.

 

 

Методические указания соответствуют дисциплине «Электромагнитная совместимость и средства защиты» по федеральному государственному образовательному стандарту специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов».

Рассмотрены основные принципы проектирования кабельной магистрали связи на железнодорожном транспорте. Приведены методика расчета первичных и вторичных параметров кабельных цепей, формулы для оценки опасных и мешающих влияний высоковольтных линий, электрифицированных железных дорог на кабельные цепи связи, автоматики и телемеханики и соответствующий справочный материал.

Предназначено для студентов четвертого курса специализаций «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» и «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта».

 

                                                     УДК

                                                     ББК

 

©ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (ДВГУПС), 2014

 

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей транспорта является своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы.

На железнодорожном транспорте для решения поставленной задачи необходимо ускорить темпы по строительству вторых путей, электрификации участков и внедрения новейших средств автоматики и телемеханики в управление движением поездов.

Работа всех звеньев железнодорожной сети не может осуществляться без широкого использования разнообразных видов связи, организуемых по соответствующим линиям. Одним из современных видов линии связи является кабельная магистраль, которая лучше обеспечивает бесперебойность, высокое качество и надежность действия устройств связи. На работу подземных кабельных линий не влияют неблагоприятные метеорологические явления. Кабельные линии в значительной степени защищены от влияния электромагнитных полей, вызываемых высоковольтными линиями электропередачи и тяговыми сетями электрических железных дорог. По цепям кабельных линий можно передавать более широкий спектр частот, по сравнению с воздушными линиями связи, что позволяет организовать большее количество каналов связи.

Предлагаемые методические указания содержат необходимый материал для решения основных задач проектирования защиты кабельной линии связи от электромагнитных влияний на определенном участке железной дороги. Для более глубокого изучения отдельных вопросов следует обратиться к литературным источникам.

Курсовой проект должен состоять из пояснительной записки и чертежей. Записка выполняется от руки или в компьютерном варианте на листах стандартного размера (210х297 мм). В тексте пояснительной записки приводятся исходные данные, принятые проектные решения и их обоснования, расчеты, их результаты в сравнении с нормами и выводы. Чертежи выполняются на отдельных листах стандартных форматов и должны иметь рамку, штамп, а в необходимых случаях – условные обозначения и спецификации. Чертежи помещаются в конце пояснительной записки.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Виноградов, В.В. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / В.В. Виноградов, С.Е. Кустышев, В.А. Прокофьев – М.: Маршрут, 2002. – 416 с.

2. Гроднев, И.И. Линии связи / И.И. Гроднев, С.М. Верник – М.: Связь, 1980. – 440 с.

3. Марков, М.В. Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / М.В. Марков, А.Ф. Михайлов – М.: Транспорт, 1980. – 360 с.

4. Бунин, Д.А. Аппаратура транспортной проводной связи: Справочник / Д.А.Бунин, Д.Ш.Хейн. – М.: Транспорт, 1981. – 288 с.

5. Голиков, Е.Е. Проектирование многоканальной связи на железнодорожном транспорте / Е.Е. Голиков – М.: Транспорт, 1981. – 327 с.

6. Здоровцев, И.А. Транспортная система передачи К-24Т / И.А. Здоровцев, В.Л.Тюрин, Л.В. Выгон – М.: Транспорт, 1987. – 239 с.

7. Барон, Д.А. Строительство кабельных сооружений связи: Справочник / – М.: Радио и связь, 1988. – 767 с.

8. Бунин, Д.А. Провода и кабели в СЦБ и связи: Справочник / Д.А.Бунин. – М.: Транспорт, 1982. – 287 с.

9. Соболев, В.И., Строительство линейных сооружений железнодорожной связи: Справочник / В.И.Соболев – М.: Транспорт, 1987. – 295 с.

10. Парфенов, Ю.А. Кабели электросвязи / Ю.А.Парфенов – М.: Эко-Трендз, 2003. – 256 с.

11. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрических железных дорог переменного тока. – М.: Транспорт, 1973. – 95 с.

12. Правила защиты устройств проводной связи от влияния тяговой сети электрических железных дорог постоянного тока. Ч1. – М.: Транспорт, 1969. – 44 с.

13. Михайлов М.И., Разумов Л.Д., Соколов С.А. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний. – М.: Связь, 1978. – 288 с.

14. Гроднев, И.И. Инженерно-технический справочник по электросвязи. Кабельные и воздушные линии связи: Справочник / И.И. Гроднев, А.Н. Гумеля, М.А. Климов  – М.: Связь, 1966. – 671 с.

15. Никольский, К.К. Коррозия и защита от нее подземных металлических сооружений связи / К.К. Никольский – М.: Радио и связь, 1984. – 208 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РАЗМЕЩЕНИЕ ЦЕПЕЙ СВЯЗИ В КАБЕЛЕ

Таблица 1.1

Размещение цепей в однокабельной линии связи

Номер и расцветка четверки	Использование пар (1,2) в кабеле
Четверки:  1 – красная 2 – синяя 3 – желтая 4 – бело-синяя 5 – бело-красная 6 – черная 7 – бело-желтая 8 – белая 9 – бело-желтая 10 – белая 11 – бело-желтая 12 – белая 13 – бело-желтая 14 – белая Сигнальные жилы: 1 – красная 2 – синяя 3 – натуральная 4 – синяя 5 – зеленая	В.Ч. ВЦ В.Ч. БДС ЭДС ТУ СДС СТМ ПРС ПДС ПГС МЖС СЦБ 1, 2 СЦБ 5, 6   Контрольная СЦБ 9 СЦБ 10 СЦБ 11 СЦБ 12	В.Ч. ВЦ В.Ч. ВДС ПС ТС КЛ СТВ ПРС ЛПС ПГС Переезд СЦБ 3, 4 СЦБ 7, 8

 

Таблица 1.2

Размещение цепей в двухкабельной линии связи

Номер и расцветка четверки	Использование пар (1,2) в кабелях
	К1		К2
Четверки   1 – бело-желтая 2 – красная 3 – черная 4 – желтая 5 – бело-синяя 6 – синяя 7 – бело-красная Сигнальные пары  1 - красная 2 - синяя 3 - натуральная 4 - синяя 5 - зеленая Контрольная жила	ПДС В.Ч. МЖС В.Ч. ВЦ В.Ч. ПГС   СЦБ 1, 2 СЦБ 3, 4 СЦБ 5, 6 СЦБ 7, 8 СЦБ 9, 10	ЛПС В.Ч. СДС В.Ч. ВДС В.Ч. ПГС	ТУ В.Ч. ЭДС В.Ч. ВЦ В.Ч. ОПГС   ОПС СЦБ 11, 12 СЦБ 13, 14 СЛ 1 СЛ 2	ТС В.Ч. ПС В.Ч. БДС В.Ч. КЛ

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

К РАСЧЕТУ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ

Таблица 2.1

Значения коэффициента укрутки

Диаметр повива мм,     Коэфициент укрутки	до 30	30-40	40-50	50-60	60-70	70-80
	1,010	1,016	1,025	1,037	1,050	1,070

 

Таблица 2.2

Величина дополнительного сопротивления  за счет потерь в металлических частях кабеля при f=200 кГц

Число четверок в кабеле	Повив смежных четверок			Повив внутри свинцовой оболочки			Повив внутри алюминиевой оболочки
	1	2	3	1	2	3	1	2	3
1+6 1+6+12	8 8	7,5 7,5	– 7,5	1,5 0	5,5 0	– 1	0,6 0	2 0	– 0,4

 

Таблица 2.3

Функции , , ,  для различных значений

0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 7,0 10,0   >10,0	0 0,000326 0,00519 0,0258 0,0782 0,1756 0,318 0,492 0,678 0,862 1,042 1,743 2,799	0,000975 0,01519 0,0691 0,1724 0,295 0,405 0,499 0,584 0,669 0,755 1,109 1,641	0,0417 0,042 0,053 0,092 0,169 0,263 0,348 0,416 0,466 0,503 0,530 0,596 0,643   0,750	1 0,9998 0,997 0,997 0,961 0,913 0,945 0,766 0,686 0,616 0,556 0,400 0,286

Таблица 2.4

Значения  и  для разных типов изоляции

Изоляция		, 10-4 при частоте, кГц
		10	100	250	550
Кордельно - бумажная Кордельно - стирофлексная Кордельно - полиэтиленовая	1,3-1,4 1,2-1,3 1,2-1,3	55 3 2	113 7 6	160 12 8	280 20 12

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

К РАСЧЕТУ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ НА КАБЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ

Таблица 3.1

Значения коэффициента экранирующего действия рельсов

Проводимость земли, См/м	Значения
	Участок  однопутный	Участок двухпутный	Участок многопутный
1∙10-3 - 10∙10-3 10∙10-3 - 50∙10-3 50∙10-3 - 100∙10-3	0,45 - 0,50 0,50 - 0,55 0,55 - 0,60	0,40 - 0,45 0,45 - 0,50 0,50 -0,55	0,30 - 0,35 0,35 - 0,40 0,40 - 0,45

Таблица 3.2

Значения коэффициентов экранирующего действия металлических покровов кабелей для частот 50 и 800 Гц и продольного напряжения на оболочке 30 В/км

Марка кабеля	Значения  при частоте, Гц
	50	800
МКБ 7х4 МКСБ 7х4 МКБАБ 7х4 МКБАБ 14х4 МКПАБ 7х4	0,620 0,620 0,104 0,064 0,110	0,079 0,079 0,015 0,011 0,020

Таблица 3.3

Значения коэффициента экранирующего действия рельсов железнодорожных путей при влиянии ЛЭП на линию связи

Участок железнодорожного пути	Расстояние от рельсовых путей до ЛЭП, м
	до 50	50-100	свыше 100
Электрифицированный однопутный Электрифицированный двухпутный	0,56 0,46	0,8 0,7	1,0 1,0

Таблица 3.4

Значения коэффициента распространения и коэффициента чувствительности цепей на частоте 800 Гц

Марка кабеля
	, мНп/км	, мрад/км
МКПАБ, МКСБ МКБАБ, МКБ	41,8 34,0	50,4 42,7	0,00068 0,00068

 

Модуль гиперболического синуса рассчитывается по формуле

                      

	Рис. 3.2. Значения коэффициента КI в зависимости от тока Iрез и числа электровозов m при однопутном участке

 

 

	Рис. 3.3 Значения коэффициента Km в зависимости от m – числа электропоездов на участке

 

 

	Рис. 3.4 Значения модуля входного сопротивления тяговой сети в зависимости от длины плеча питания

 

Определение коэффициента взаимной индуктивности между цепями

 

Коэффициент взаимной индуктивности между тремя проводами ЛЭП и проводом связи рассчитывается в следующем порядке:

1) воспользовавшись формулами (4), вычисляют эквивалентную ширину сближения  (м) для соответствующего участка косого сближения;

2) вычисляют вспомогательную величину

                                              ,

где =800 Гц;

3) рассчитывают произведение ;

4) на одной из пяти шкал рис. 3.5, расположенных на оси абсцисс, находят точку, соответствующую значению ;

5) проложив из найденной точки вертикаль до пересечения с кривой, имеющей тот же номер, что и шкала, по соответствующей вертикальной шкале прочитывают значение , мкГ/км;

6) задаваясь определенным приращением  (не более двух делений сетки относительно ), находят соответствующее приращение ;

7) рассчитывают искомое значение коэффициента

                                      , Г/км,

где  – среднегеометрическое расстояние между проводами ЛЭП, м

(см. табл. 3.6);

;

.

 

	Рис. 3.5 Зависимость коэффициента взаимной индуктивности между цепями от произведения ax

 

 

Таблица 3.5

Псофометрическое значение токов ЛЭП

Тип линии	Характер нагрузки	, А	, %	, А
Симметричная трехфазная ЛЭП с изолированной нейтралью	а) мотороосветительная б) смешанная в) выпрямительная	0,5 0,6 -	- - 1,5
Симметричная трехфазная ЛЭП с заземленной нейтралью 35 -110 кВ     220 кВ	а) мотороосветительная б) смешанная в) выпрямительная а) мотороосветительная б) смешанная в) выпрямительная	0,6 1,4 - 1,5 1,7 -	- - 1,5 - - 1,5	0,04 0,20 1,80 0,05 0,25 1,00

 

Таблица 3.6

Расстояние между соседними фазовыми проводами ЛЭП

Линейное напряжение, кВ	Расположение проводов	Расстояние между проводами, м
35 110 220	треугольное горизонтальное горизонтальное	3 4 7	3 4 7	3 8 14

 

Таблица 3.7

Значения коэффициента экранирующего действия медных тросов сечением 50 мм² при прокладке их в одной траншее с кабелем

Удельное сопротивление земли, Ом·м	Коэффициент экранирующего действия тросов  в количестве
	1	2	3	4	5	6	8
10 100 1000	0,55 0,51 0,47	0,38 0,34 0,31	0,30 0,27 0,25	0,26 0,24 0,21	- 0,20 0,17	- 0,15 0,12	- 0,10 0,09

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ВЫБОР ТРАССЫ ДЛЯ ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЯ 4

2. ВЫБОР ТИПА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ 5

3. ВЫБОР МАРКИ И ЕМКОСТИ КАБЕЛЯ 7

4. РАСЧЕТ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ 9

5. РАСЧЕТ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ НА ЦЕПИ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ В КАБЕЛЕ 12

5.1. Опасные влияния электрических железных дорог                       переменного тока 12

5.2. Опасные влияния линий электропередачи с заземленной   нейтралью 14

5.3. Мешающие влияния электрических железных дорог                   переменного тока 15

5.4. Мешающие влияния электрических железных дорог                   постоянного тока 16

5.5. Мешающие влияния линий электропередачи 17

6. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ 19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                                     21

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РАЗМЕЩЕНИЕ ЦЕПЕЙ СВЯЗИ В КАБЕЛЕ 22

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. К РАСЧЕТУ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ 23

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. К РАСЧЕТУ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ  ВЛИЯНИЙ НА КАБЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ 24

 

ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ ОТ