Симметрирование кабелей связи

Симметрирование − это комплекс мероприятий и электрических измерений, проводимых в процессе строительства и монтажа кабельных линий связи. На ГТС симметрируют в основном кабели межстанционных соединительных линий, большой протяженности. На практике используют следующие основные методы симметрирования: метод скрещивания, конденсаторный метод и метод концентрированного включения контуров противосвязи.

Симметрирование скрещиванием основано на компенсации электромагнитных связей одного отрезка кабеля связями другого отрезка путем скрещивания жил цепей.

Конденсаторное симметрирование основано на компенсации электрических связей путем включения конденсаторов между жилами взаимовлияющих цепей.

Симметрирование включением контуров противосвязи основано на компенсации электромагнитных связей путем включения между жилами взаимовлияющих цепей контуров противосвязи, содержащих резисторы и конденсаторы.

Конденсаторное симметрирование компенсирует только электрические связи, поэтому оно применяется в основном для низкочастотных кабелей, в которых эти связи являются определяющими. Симметрирование скрещиванием применяется как для низкочастотных, так и для высокочастотных кабелей. Концентрированное симметрирование контурами противосвязи в основном применяется для ВЧ кабелей.

Отличительная особенность симметрирования НЧ и ВЧ кабелей заключается в следующем. Рабочее затухание кабаля в области низких частот весьма мало, поэтому симметрирование НЧ кабелей по результатам измерения защищенности на дальнем конце может изменять влияние на ближнем конце, и наоборот. Поэтому НЧ кабели симметрируют на длине шага симметрирования (расстояние между смежными точками симметрирования). Длина шага симметрирования 1,2...1,7 км. На высоких частотах рабочее затухание велико, поэтому симметрирование по результатам измерения взаимных влияний на дальнем конце не изменяет влияния на ближнем конце. Это позволяет выполнять симметрирование ВЧ кабелей на длине элементарного кабельного участка (ЭКУ).

Взаимные влияния между цепями внутри четверок существенно больше, чем между цепями разных четверок, поэтому наиболее сложным и трудоемким является симметрирование внутричетверочных комбинаций цепей. Между электрическими (емкостными) и магнитными (индуктивными) связями имеет место достаточно тесная корреляция. Для кабелей c однородной изоляцией жил справедливо соотношение m = kZ_в², поэтому компенсацию электромагнитных связей методом скрещивания можно рассматривать, оперируя только одной связью. C физической точки зрения удобно рассматривать емкостные связи между цепями четверки и емкостные асимметрии цепей четверки относительно заземленной оболочки (рис. 6.1), величина которых характеризует степень взаимных влияний как в низкочастотных, так и в высокочастотных кабелях связи.

Рисунок 6.1 − Емкостные связи и асимметрии в кабельной четверке

По одной четверке можно организовать в диапазоне низких частот три цепи: две основные и одну фантомную (искусственную).

Согласно рисунку 6.2, первая основная цепь образована жилами 1 и 2, вторая основная цепь − жилами 3 и 4, а фантомная цепь образована c помощью четырех линейных трансформаторов со средними точками.

Рисунок 6.2 − Схема организации двух основных и фантомной цепей

При подключенном к средним точкам генераторе по полуобмоткам трансформаторов протекают равные, но противоположно направленные токи. Поэтому их магнитные потоки компенсируют друг друга и ток в станционной обмотке равен нулю. Аналогичное явление наблюдается и на противоположном конце линии при подключении к средним точкам нагрузки.

При этом прямым проводом фантомной цепи является первая основная цепь, a обратным проводом − вторая основная цепь. Таким образом, по указанным целям организуются три независимые связи.

Согласно рисунку 6.1, можно записать приближенные выражения для коэффициентов емкостной связи и емкостной асимметрии (без учета влияния соседних четверок):

k₁ ≈ (С₁₃  + C₂₄) - (С₁₄ + C₂₃) − емкостная связь между основными цепями;

k₂ ≈ (С₁₃ + С₁₄) - (С₂₃ + С₂₄) − емкостная связь между первой основной и фантомной цепями;

k₃ ≈ (С₁₃ + С₂₃) - (С₁₄ + С₂₄) − емкостная связь между второй основной и фантомной цепями;

е₁ ≈ С₁₀ - С₂₀ − емкостная асимметрия первой основной цепи относительно земли;

е₂ ≈ C₃₀ - С₄₀ − емкостная асимметрия второй основной цепи относительно земли;

е₁ ≈ (C₁₀ + С₂₀) - (С₃₀ + С₄₀) − емкостная асимметрия фантомной цепи относительно земли.