Лекция № 4. Классы и типы воздушных линий связи. Элементы воздушных линий связи.

  Определяя первичные параметры двухпроводной цепи, их также относят к 1 км цепи, а цепь считают уединенной. Для двухпроводной цепи с однородными проводами при постоянном токе сопротивление проводов  равно:

,                  (4.1)

    где - удельное сопротивление материала провода, Ом мм²/м;

      l - длина провода, м;

      S - сечение провода, мм².

    Для 1 км двухпроводной линии с однородным проводом круглого сечения имеем:

, Ом/км.  (4.2)

    В справочниках значение  обычно приводят для температуры . Для больших значений температуры сопротивление  может быть определено по формуле:

, Ом/км  (4.3)

где  - температурный коэффициент материала провода (приводится в справочной литературе);

    t - температура при которой определяется сопротивление, ;

    Сопротивление однородных однопроволочных круглых проводов переменному току с учетом поверхностного эффекта в них

, Ом/км.    (4.4)

В этом выражении  - коэффициент, определяемый по таблицам или графикам, где  (из лекции 2 известно, что  следовательно ,  - радиус поперечного сечения провода).

Рис. 1. График зависимости  и

x - характеризует степень поверхностного эффекта, т.е. глубину проникновения в металл ЭМ волны.

При , расчет ведут по формуле .

    Чтобы оценить характер зависимости  на рис 2 приведен ход таких зависимостей для некоторых типов проводов.

Рис.2. Зависимость сопротивления кабеля от частоты R(f)

    Индуктивность двухпроводной цепи с однородными круглыми проводами определяется по формуле:

, Гн/км, (4.5)

    где а - расстояние между осями проводов, м;

    d - диаметр провода, м;

     - магнитная проницаемость материала проводника;

    Q(x) - коэффициент, характеризующий влияние поверхностного эффекта на индуктивность (см. рис. 1 ). При x>10 расчет можно вести по формуле .

Для воздушных цепей телемеханики и связи обычно м,  м, что позволяет несколько упростить формулу (4.5)

, Гн/м. (4.6)

В формулах (4.5) и (4.6) первое слагаемое есть внешняя индуктивность, определяемая отношением магнитного потока, окружающего провод, к току в последнем. Для двух проводных воздушных цепей она составляет мкГн/км. Второе слагаемое - внутренняя индуктивность, связанная с магнитным потоком, замыкающимся внутри провода. Вследствие поверхностного эффекта переменный ток течет лишь по наружному слою проводника, имеющему форму трубки. Внутри «трубки» магнитные поля токов, текущих по ее диаметрально противоположным стенкам взаимно компенсируются. С ростом частоты толщина стенок «трубки» уменьшается, причем уменьшается и внутренний магнитный поток, а следовательно и внутренняя индуктивность. В результате индуктивность цепи с ростом частоты уменьшается, стремясь к пределу, равному значению внешней индуктивности  (см. рис. 3 )

Рис. 3. Зависимость индуктивности индуктивности L кабеля от частоты f

    Выражение для емкости двухпроводной цепи имеет вид:

, Ф/км.      (4.7)

Для воздушной линии относительная диэлектрическая проницаемость ,  и для учета влияния изоляторов, соседних проводов и земли вводится коэффициент 1.05. Тогда

, Ф/км.   (4.8)

    Ввиду того, что диэлектрическое поле уединенного провода круглого сечения не зависит от глубины расположения зарядов в нем, поверхностный эффект не оказывает влияние на емкость и, следовательно, значение емкости не зависит от частоты.

    Проводимость изоляции между проводами воздушной цепи зависит от:

    степени загрязненности изоляторов;

    влажности изоляторов;

    наличия и глубины трещин в их глазури, и т.п.

Эти факторы трудно учесть аналитически и поэтому проводимость изоляции определяют по эмпирической формуле:

, См/км, См/км, (4.9)

    где  - проводимость изоляции при постоянном токе, См;

       - частота, Гц;

      n - коэффициент , учитывающий повышение проводимости изоляции с ростом частоты, эквивалентное увеличению потерь в изоляции, См/(Гц км). Он пропорционален емкости цепи и тангенсу угла потерь мзоляции.

    Отложения гололеда и изморози на проводах приводит к увеличению С - ёмкости и проводимости изоляции цепи G, т.к. вода имеет большую диэлектрическую проницаемость и высокий коэффициент диэлектрических потерь.

Погода	,См/км	n, См/(км Гц)
Сухая Сырая Гололед	0.001*10-6    0.05*10-6	0.05*10-9  0.25*10-9 0.75*10-9

Воздушные линии связи, как правило, строятся вдоль железных, шоссейных, а иногда и грунтовых дорог. В населенных пунктах они проходят вдоль улиц, а в городах - часто проходят по крышам зданий. Воздушные линии, построенные вдоль дорог и улиц, отличаются от воздушных линий, проходящих по крышам зданий, типом опор. Линии, у которых опорами служат столбы ( деревянные, железобетонные), называются столбовыми. Линии, проходящие по крышам зданий, имеют опоры в виде металлических стоек и называются стоечными.

Воздушная линия связи состоит из проводов, опор, изоляторов, траверс, штырей, крюков, накладок для скрещивания проводов, крепежных накладок и некоторых других элементов. Основные элементы воздушной линии и основные расстояния между штырями и крюками. На линиях радиотрансляционных сетей на опорах располагаются также абонентские и фидерные трансформаторы. На оконечных и кабельных ( в местах стыка воздушных линий с кабельными) опорах могут размещаться также кабельные вводные ящики, шкафы, детали оборудования воздушных вводов и другие элементы.

Воздушные линии связи представляют собою наиболее дешевый тип линейных сооружений, но они не обеспечивают необходимой надежности и стабильности электрических характеристик, что становится особенно важно на линиях с большим числом каналов. Кроме того, по цепям воздушных линий возможность создания большого числа каналов ограничена из-за сравнительно малого частотного диапазона ( до 150 кГц), который может быть эффективно использован. При организации большого числа каналов стоимость каналокилометра воздушной линии становится выше, чем при организации связи по кабельным линиям.

Воздушные линии связи и радиотрансляционных сетей представляют собою сложный комплекс устройств.

Воздушные линии связи представляют собой стальные, медные или биметаллические провода, которые с помощью изоляторов крепятся к опорам. Надежность воздушных линий также низкая.

Лекция № 5. Меры защиты.

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 абанентских 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. IIоэтому для этих АТС может предусматриваться дополни­тельная, так называемая вторичная ступень защиты, которая реа­лизуется непосредетвенно 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.

Коррозия подземных кабелей связии меры защиты от коррозии.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           Коррозия - это разрушение металла кабельных оболочек вследствие их химического или электрохимического взаимодей­ствия с окружающей средой. Главным признаком коррозии под­земных кабелей связи является появление на их оболочках раз­рушенных участков в виде пятен, язв, трещин, воронок, сквозных повреждений и т. д.

В зависимости от условий протекания коррозионного процес­са различают следующие основные виды коррозии: межкристал­литная, почвенная (электрохимическая) и коррозия блуждающими токами.

Межкристаллитная коррозия возникает по причине ослабле­ния молекулярных связей между отдельными кристаллитами (зер­нами) металла, в результате чего на металлической оболочке кабеля появляются мелкие трещины. Чаще всего межкристаллит­ной коррозии подвергаются кабели в местах возможной вибрации (при прокладке кабеля вблизи рельсовых путей железных дорог и трамвая, вблизи шоссейных дорог с интенсивным движением транспорта, по мостам), а также при длительной транспортировке кабеля на барабанах.

Кабели ГТС наиболее интенсивно подвергаются почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами. Рассмотрим более подробно эти виды коррозии.

Почвенная коррозия - это электрохимическое разрушение ме­талла оболочки кабеля, вызываемое действием окружающей сре­ды (почвы, грунтов, грунтовых и других вод). Скорость протекания почвенной коррозии зависит от содержания в почве солей, кислот, щелочей, органических веществ, от влажности и структу­ры грунта, соприкасающегося с кабельной оболочкой, от нерав­номерности доступа кислорода к оболочке.

Все процессы коррозии металлов в земле обусловлены пере­мещением ионов в электролите, которым являются в данном слу­чае водные растворы кислот, щелочей, солей в земле, и соответ­ственным перемещением электронов в самом металле. Каждый металл характеризуется своим электрохимическим потенциалом, который зависит от свойств металла. Величина электрохимического патенциала является показателем степени перехода ионов металла в электролит. Чем больше абсолютная величина отрица­тельного электрохимического потенциала, тем менее прочно он удерживает свои ионы и тем больше подвергается коррозии.

Почвенная коррозия проявляется в основном в виде макро­гальванических пap и контактных гальванических пар.

Макрогальванические пары образуются на проложенном в грунте или телефонной канализации кабеле вследствие различия удельного сопротивления, химического и структурного состава грунта и неравномерности доступа кислорода в разных точках кабеля по длине. В результате этого потенциалы кабельной обо­лочки относительно окружающей среды становятся разными и возникают гальванические пары, вызывающие протекание токов от точек оболочки с большими потенциалами к точкам с меньши­ми потенциалами.