Источники электромагнитного влияния.

 

Источниками внешних электромагнитных влияний на проводные среды электросвязи являются: атмосферное электричество (грозовые разряды), высоковольтные линии (ВВЛ), электрифицированные железные дороги (ЭЖД), радиостанции (PC).

Атмосферное электричество. Опасному воздействию атмосферного электричества подвержены как электрические, так и оптические линии связи.Вероятное число повреждений кабелей от ударов молнии характеризуется плотностью повреждений - n, под которой понимается общее число отказов в передаче информации, отнесенных к 100км трассы кабельной линии в год. Определяется по формуле

n = (N / KL) • 100, (4.1)

где N - число повреждений, равное числу опасных ударов молнии; К -период, за который произошло N повреждений, лет; L - длина трассы, км.

Опасность повреждений кабельной линии от ударов молнии зависит от состояния грунта и проводимости металлической оболочки кабеля. В грунтах с большим сопротивлением (песок, глина, скала, гранит и др.) и при больших сопротивлениях металлических покровов опасность повреждения кабеля возрастает. Грозоповреждаемость кабелей в алюминиевой оболочке, имеющей малое сопротивление, существенно меньше, чем в свинцовой и стальных оболочках.

 

 

Интенсивность грозовой деятельности для конкретно рассматриваемой местности определяется по удельной плотности ударов молнии в землю (ожидаемое число ударов молнии в 1 км²поверхности земли за год, исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах).

На участках кабельной линии связи, где вероятная плотность повреждений от ударов молнии больше допустимой, проводят следующие мероприятия:

- применяют более грозостойкие кабели связи, т.е. кабели с повышенной проводимостью оболочки и других металлопокровов с повышенной прочностью изоляции,

- прокладывают грозозащитные тросы над кабелем на половине глубины его закопки в грунт.

Линии электропередачи. По высоковольтным линиям (ВВЛ) передается электроэнергия переменного и постоянного тока. На ВВЛ переменного тока используется,как правило, трехфазный ток. Напряжения ВВЛ переменного тока составляют: 3,3; 6,6; 11; 35; 220; 500 и 750кВ, анапряжения ВВЛ постоянного тока: 400; 500; 600; 800; 1500кВ.

Возможны следующие режимы работы ВВЛ (рис.):

- симметричный с изолированнойнейтральюили с заземленной нейтралью

- несимметричный по схеме «два провода-земля».

Линии с изолированной нейтралью применяются при напряжениях до 35 кВ. включительно. При напряжениях более 35 кВ., исходя из условий обеспечения техники безопасности, нейтрали обязательно заземляются.

 

Рис. Режимы работы ВВЛ.

 

При рассмотрении влияний ВВЛ на цепи проводной связи различают нормальный, вынужденный и аварийный режимы их работы.

Под нормальным режимом работы, понимается такой режим, при котором ВВЛ работает постоянно.

Вынужденный режим - это тот, при котором ВВЛ вынуждена работать определенный промежуток времени в режиме, отличающемся от нормального.

Аварийный режим возникает при нарушении нормальной работы ВВЛ, например при обрыве, и заземлении провода одной из фаз трехфазной линии с заземленной нейтралью.

Влияния, оказываемые ВВЛ на проводные среды передачи, могут быть как за счет электрического, так и магнитного полей. В зависимости от режима работы ВВЛ преобладает то или иное влияние. Так, симметричные ВВЛ обладают высоким потенциалом и тем самым создают большие электрические воздействия, а несимметричные ВВЛ (с заземленной фазой) в аварийном режиме имеют большой уравнительный ток и являются источником сильных магнитных воздействий. Заземленные ВВЛ оказывают гальваническое влияние.

Проводные среды передачи находятся под влиянием ВВЛ как переменного тока, так и постоянного. ВВЛ переменного тока влияют в основном на частоте 50Гц и на высших гармониках (главным образом в тональном диапазоне частот). Влияние ВВЛ постоянного тока обусловлено наличием пульсирующих составляющих при выпрямлении тока преимущественно ртутными выпрямителями. Влияние гармонических составляющих распространяется на диапазон порядка 30кГц.

Сравнивая агрессивное воздействие ВВЛ переменного и постоянного токов на НСЭ, можно отметить, что первые действуют гораздо сильнее, чем вторые, и требуют относа линий связи на значительное расстояние. Электрифицированные железные дороги. Проводные среды передачи подвержены влиянию контактным сетям магистральных и пригородных электрифицированных железных дорог(ЭЖД), трамвая, троллейбуса (рис.4.2.)

Рис.4.2 Электрифицированная железная дорога.

Электрифицированный транспорт представляет собой однопроводную несимметричную систему с использованием земли (рельсов) в качестве обратного провода, в которой протекает достигающий нескольких сотен ампер неуравновешенный ток, вследствие чего возникает сильное магнитное влияние. Напряжения в контактных сетях постоянного тока: трамваи и троллейбусы составляет 0,6 кВ, в пригородных ЭЖД - 3,3 кВ. Напряжения в сетях переменного тока магистральных ЭЖД составляет 25 кВ.

Электрифицированный транспорт является источником как опасного, так и мешающего влияний на проводные среды передачи. Наряду с магнитным существует гальваническое влияние. Электрифицированные железные дороги переменного тока влияют в основном на частоте 50Гц и в диапазоне тональных частот, а ЭЖД постоянного тока за счет высших гармонических составляющих при выпрямлении тока действуют как в тональном, так и в высокочастотном диапазоне (до 30кГц).

Сравнивая агрессивное воздействие на проводные среды передачи ВВЛ и ЭЖД, следует отметить, что ЭЖД как однопроводная система оказывает существенно более сильное и длительное влияние, чем ВВЛ.

Действие внешних источников может быть постоянным или случайным, а время действия колебаться в широких пределах: от долей секунды (молния) до непрерывной длительности. С этой точки зрения влияния подразделяются на длительные и кратковременные. Границей раздела между ними является время t равное 1с.

Спектр частот внешних источников, как правило, имеет широкую полосу, а амплитуда влияющих напряжений и токов зависит от мощности внешних источников и места расположения их по отношению к линии связи.

Различают следующие виды внешних влияний:

- электрические, обусловленные действием электрического поля;

- магнитные, возникающие за счет действия магнитного поля;

- гальванические, появляющиеся вследствие наличия в земле блуждающих токов, создаваемых ВВЛ и использующих землю в качестве обратного проводника.

Под действием внешних электромагнитных полей в цепях линий связи возникают 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 > 36В и ток I > 15 мА;

- мешающие, при которых возникают помехи, шумы, искажения, приводящие к нарушению нормальной работы средств связи. Мешающими считаются: напряжение U = 1 - 2мВ и ток I = 1мА.