Меры защиты на линиях связи

Основные меры защиты на линиях связи от опасных и мешающих влияний: применение кабелей связи с оболочками, имеющими повышенный экранирующий эффект; включение разрядников и предохранителей; включение редукционных трансформаторов; прокладка вдоль кабеля металлических тросов.

Экранирование кабелей связи. Экранирование является одной из основных мер защиты от опасных и мешающих влияний. Металлические оболочки (экраны) полностью защищают кабельные цепи связи от внешних электрических полей и частично снижают влияние магнитных полей. Физическая сущность экранирования металлической оболочки кабеля основана на создании индуцированными линиями высокого напряжения токов в оболочке встречного магнитного поля, которое частично компенсирует основное влияющее поле. Эффективность экранирования кабельных экранов оценивается коэффициентом экранирования, который в диапазоне низких частот называют коэффициентом защитного действия (КЗД). Применительно к влиянию ЛВН на кабели связи в диапазоне низких частот КЗД определяется как отношение ЭДС, наводимой в жилах кабеля при наличии экрана, к наводимой ЭДС при отсутствии экрана. Различают идеальный и реальный КЗД. Идеальный КЗД соответствует идеальному заземлению, а реальный - конечному значению сопротивления заземления. Для тонального диапазона частот идеальный КЗД.

где R_{0 oб} − активное сопротивление экранирующих покровов кабеля постоянному току; L − полная индуктивность экранирующих покровов.

Из формулы (7.9) видно, что для уменьшения КЗД (улучшения экранирования) необходимо уменьшать активное сопротивление и повышать индуктивность экранирующих покровов. Для обеспечения надежного экранирования необходимо строго выполнять нормы на величину сопротивления заземления экранов, так как чем меньше сопротивление заземления, тем лучше экранирование.

Следует отметить, что такую же физическую основу имеет и экранирование рельсов железных дорог, грозозащитного троса ЛЭП, различного рода трубопроводов, которые на участках сближения ЛВН и линий связи проходят параллельно.

Существующие конструкции кабелей ГТС со свинцовыми оболочками (кабели ТГ, ТБ) и полиэтиленовыми оболочками с ленточными алюминиевыми экранами (кабели ТПП, ТПЛБ) имеют сравнительно большие КЗД на частоте 50 Гц: для небронированных кабелей S = 0,99...0,6, а для бронированных S = 0,96...0,3. Следовательно, эти кабели не всегда обеспечивают высокую защищенность от опасных напряжений и токов в зоне повышенного электромагнитного влияния. Существенно снизить (улучшить КЗД кабелей связи можно заменой свинцовых оболочек алюминиевыми (КЗД уменьшается в 7...8 раз). Поэтому для зон повышенного электромагнитного влияния ЛВН рекомендуется использовать кабели связи с алюминиевыми оболочками. В настоящее время на ГТС для организации протяженных межстанционных соединительных линий широко используют высокочастотный кабель МКСАШп-4х4-1,2. Для кабрирования телефонных узлов в местах скопления большого количества ЛВН (например, на территории мощных электростанций) и для организации низкочастотных межстанционных соединительных линий в зоне повышенного влияния целесообразно использовать специально выпускаемые для таких целей кабели, имеющие алюминиевую оболочку и броню, защищенные полиэтиленовым шлангом.

Защита с помощью разрядников и предохранителей. На телефонных сетях для защиты от опасных напряжений и токов аппаратуры АТС, телефонных аппаратов абонентов и кабелей связи широкое применение находят разрядники и предохранители. На городских телефонных сетях разрядники и предохранители устанавливают на кроссах, которые являются на телефонных станциях местом соединения линейных и станционных кабелей. На кроссе обеспечивается возможность подключения к абонентским и соединительным линиям с целью проведения измерений и проверок в сторону линии и в сторону станции при определении места повреждения.

Для защиты от высоких напряжений, возникающих на линии связи, между проводом и землей включают разрядник. Защитная функция разрядника заключается в полном или частичном преобразовании энергии электрического поля наведенной волны, опасной своим высоким потенциалом, в энергию магнитного поля с низким напряжением относительно земли. Основными рабочими элементами разрядника являются электроды, отделенные друг от друга искровым промежутком.

Рисунок 7 3 − Защитное действие разрядника

При возникновении на разряднике высокого напряжения частотой 50 Гц или импульсного напряжения при грозовых разрядах с амплитудой, превышающей напряжение его зажигания, происходит пробой искрового промежутка (рис. 7.3). Тогда через разрядник потечет разрядный ток

где U_П − амплитуда падающей волны; Z_B − волновое сопротивление цепи «провод-земля»; R_pаз − сопротивление разрядника; R_З − сопротивление заземления.

Практически , поэтому

При отекании разрядного тока наведенное напряжение уменьшается до величины падения напряжения на разряднике и заземлителе:

Отсюда следует, что защитное действие разрядника возрастает с уменьшением сопротивления заземления. Поэтому очень важным условием надежной работы разрядников является строгое соблюдение норм на сопротивление заземления. На сетях ГТС используют в основном угольные двухэлектродные разрядники типа УР-500 с номинальным напряжением зажигания 500 В и газонаполненные трехэлектродные разрядники типа Р-27 с номинальным напряжением зажигания 350 В.

Для защиты оборудования и обслуживающего персонала АТС от опасных токов на абонентских линиях в разрыв проводов связи включают предохранители. Предохранители бывают линейные и станционные. Линейные предохранители типа СН-1 (спиральные с ножевыми контактами) и СК (спиральные с коническими контактами) рассчитаны на величину тока 1 А. Станционными предохранителями являются термические катушки, устанавливаемые на кроссе. Термические катушки рассчитаны на ток 0,25 А (ТК-0,25) и 0,3 А(ТК-0,3). Они отключают оборудование станции от проводов линии связи в случае сообщения последних с проводами электросети с напряжением ниже напряжения зажигания установленных разрядников. Термокатушки являются предохранителями многократного действия.

Электрическая защита в кроссе и абонентских пунктах необходима при подземной прокладке кабеля на открытой местности, при подвеске кабеля, в случае использования смешанных линий, состоящих из кабеля и воздушной линии. Следует отметить, что в связи с использованием на ГТС кроссового оборудования импортных поставок и внедрением квазиэлектронных и электронных АТС электрическая защита на основе угольных разрядников и термокатушек подлежит замене на более совершенные устройства защиты. Вместо угольных разрядников и предохранителей применение двухэлектродных миниатюрных газонаполненных разрядников с напряжением зажигания 90, 240 и 350 В. Эти разрядники имеют замыкатели в виде плавких шайб, колец или пружинных контактов, которые обеспечивают в аварийных ситуациях замыкание проводов связи на землю.

По сравнению с электромеханическими, квазиэлектронные и электронные АТС более чувствительны к внешним перенапряжениям. Поэтому для этих АТС может предусматриваться дополнительная, так называемая вторичная ступень защиты, которая реализуется непосредственно в оборудовании АТС.

Защита от магнитного влияния ЛВН с помощью редукционных (компенсирующих) трансформаторов (PT). Включение PT позволяет снизить (улучшить) величину коэффициента защитного действия металлической оболочки кабеля связи. На ГТС наиболее целесообразно использовать РТ в местах сближения с ЛВН высокочастотных межстанционных соединительных линий. Снижение КЗД достигается за счет повышения индуктивной связи между металлической оболочкой и жилами кабеля путем включения в линию PT с коэффициентом трансформации, равным единице. Первичная обмотка трансформатора из медного провода включается в разрыв оболочки, а вторичная обмотка выполняется из сердечника того же кабеля, что и защищаемый, но со снятой оболочкой. Сечение провода первичной обмотки выбирается не меньше эквивалентного сечения металлической оболочки.