 |
Оценка внешних влияний на КЛС
|
|
|
|
Основными типами линий высокого напряжения, оказывающих электромагнитное влияние на линии связи, являются:
· контактная тяговая сеть железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока;
· линии электропередачи, служащие источником энергоснабжения объектов МПС и других ведомств;
· силовая часть высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки.
В нашем проекте мы рассчитываем внешние влияния только от контактной тяговой сети железной дороги.
Преобладающее влияние контактной сети переменного тока на линии связи объясняется, с одной стороны, тем, что эти линии высокого напряжения являются несимметричными, в качестве обратного провода в них используются рельсы с некомпенсированным внешним электромагнитным полем, а с другой стороны тем, что они имеют значительную длину сближения с магистралью связи. Контактная сеть переменного тока оказывает опасное и мешающее влияние на линии связи.
Различают два режима работы тяговых подстанций переменного тока:
· схема одностороннего питания, когда контактная сеть на длине участка запитывается лишь с одной стороны (вынужденный режим);
· схема двустороннего питания, когда тяговые участки получают питание одновременно с двух сторон от двух подстанций (нормальный рабочий режим).
В нашем случае тяговые подстанции работают в вынужденном режиме, следовательно расчёт ведётся для вынужденного режима.
Вредные влияния
На кабельные линии связи линии высокого напряжения оказывают лишь магнитное влияние. Электрическое влияние не учитываются, вследствие хороших экранирующих свойств слоя почвы и внешних металлических оболочек кабеля
Опасное напряжение определяется для одного из концов провода жилы гальванически неразделенного участка цепи связи при условии заземленного противоположного конца, т.к. в этом случае на проводе или жиле наблюдается максимально возможное напряжение относительно земли. Определение эквивалентных влияющих токов и напряжений входит в компетенцию организаций, эксплуатирующих линии высокого напряжения, и выполняется при предпроектных изысканиях.
|
|
|
Расчёт ведётся на каждом типе электропроводимости грунта для наибольшего участка (между НРП и ОРП). На остальных расчёт не проводим, т.к. при меньшей длине участка – влияния меньше. Это делается потому, что в НРП и ОРП стоит защита, и опасные влияния наведённые на одном участке не проходят на другой.
Для системы ИКМ-120 предусмотрено размещение НРП и ОРП на расстоянии 5-8 км, иначе затухание в канале связи будет выше нормы. По заданию ОРП располагаются на станциях А. Д и К. Исходя из этих условий на рисунке 2 показано размещение НРП и ОРП на проектируемом участке железной дороги.
Значение опасного напряжения, индуктированного между проводами или жилами линии связи и землей за счёт магнитного влияния может быть определено по формуле:
(2.1)
где w=2pf - круговая частота влияющего тока, рад/сек;
M(1-2)- коэффициент взаимной индукции на 1 км сближения между несимметричной частью влияющей линии индекс "I" и несимметричной частью линии связи индекс "А", Гн/км;
lp- длина участка сближения, км;
Sм - общий коэффициент экранирования металлических покровов кабеля, рельсов и других соседних сооружений на участке сближения.
Расчёт опасного напряжения ведётся на частоте основной гармоники влияющего тока. Т.е. на частоте 50 Гц.
В случае опасного магнитного влияния со стороны тяговой сети переменного тока M(1-2) определяют по приближенной формуле:
(2.2)
Согласно условиям на одном усилительном участке величина опасного напряжения не должен превышать 200 В. При превышении нормы следует предпринять меры по его понижению. Существует два способа понижения величины опасного напряжения:
|
|
|
- надо увеличивать ширину сближения кабеля с железной дорогой, но при этом ограничение накладывает величина полосы отвода, которая на железной дороге составляет 60 м. Следует отметить, что э. д. с. опасного магнитного влияния резко возрастает при уменьшении ширины сближения “aэ”, м и проводимости почвы, См/м. Но следует помнить, что при увеличении ширины сближения увеличивается расход кабеля на ответвлениях, следовательно это приводит к удорожанию проекта. Значит ширину сближения надо брать минимальной из возможных.
- если ширины отвода не хватает, то вешают экранирующий трос или прокладывают металлическую трубу на требуемом усилительном участке.
Sp - коэффициент экранирования рельсов, рекомендуется принять 0,5
Sоб - коэффициент защитного действия оболочки кабеля на частоте f=50 Гц: Sоб = 0,1.
а – ширина сближения, м;
σ – проводимость грунта согласно условия 5 мС/м;
f – частота эквивалентного влияющего тока, Гц;
Iвл – при вынужденном режиме работы тяговой сети эквивалентный влияющий ток частотой 50 Гц;
(2.3)
Iрез – результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А.
(2.4)
где: т – количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы в часы интенсивного движения (рекомендуется принять 8-12);
∆U max – максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и максимально удаленным электровозом, В; при l ≥ 30 км ∆U max = 8500 В
R,X - активное и реактивное сопротивление тяговой сети, Ом/км, примем 0,083 и 0,261 соответственно;
cosφ – коэффициент мощности электровоза (у большинства отечественных электровозов составляет 0,8);
Рисунок 2.2 Схема размещения ОРП и НРП
l - длина плеч питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;
К т – коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению с нагрузочным.
(2.5)
где l н – кратчайшее расстояние от ближайшей действующей тяговой подстанции в вынужденном режиме работы до начала сближения с тяговой сетью расчетного участка цепи связи.
|
|
|
Расчет:
1. На участке А-Д максимальная длина усилительного участка 7 км.
lр=7 км; а=5 м; σ=5·10-3 См/м;
U=6,28·50·10,09·10-4·833,7674·0,5·0,1·7=92,5 В
2. На участке Д-К максимальная длина усилительного участка 7 км.
lр=7 км; а=5 м; σз=5·10-3 См/м;
U=6,28·50·10,09·10-4·851,87·0,5·0,1·7=94,51 В
Величина опасных напряжений меньше нормы (200 В) значит оставляем ширину сближения с железной дороге равной 10 м без подвески экранирующего троса.
Другие вредные влияния
Мешающие влияния появляются от гармоник выпрямленного тока. Они не опасны ни для аппаратуры, ни для обслуживающего персонала, а вредны они тем, что создают дополнительные шумы в каналах связи. Величины мешающих напряжений и токов за счёт внешних влияний определяются для неуплотненных цепей оперативно-технологических связей, поскольку спектральная плотность влияющих токов или напряжений - наибольшая в области тональных частот. Кроме того, на частотах в диапазоне естественной речи человека экранирующее действие металлических оболочек кабеля меньше, чем в диапазоне более высоких частот.
Мешающее влияние оценивается псофометрическим средневзвешенным напряжением между проводами в конце усилительного участка телефонной цепи при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчёт выполняется на одной из определяющих частотах, находящейся в пределах от 7 до 41 гармоники тягового тока. Выполним расчёт на частоте 15-ой гармоники равной 750 Гц.
Напряжение шума рассчитывается отдельно для каждого расчетного участка цепи, а результирующее напряжение шума в начале цепи определяется путем сложения по квадратичному закону значений напряжений для всех расчетных участков. По нормам на всей длине диспетчерского круга величина мешающего напряжения не должна превышать 0,9 мВ (1 мВ).
(4)
где fк - частота к-ой гармоники тягового тока (15-ой);
Мк - взаимная индуктивность между контактным проводом и жилой кабеля для к-ой гармоники, Гн/км. Рассчитываемся по формуле (2);
|
|
|
Iк - ток к-ой гармоники тягового тока, А (для данного проекта равный 0,7);
ρк - коэффициент акустического воздействия к-ой гармоники (для данного проекта равный 0,96);
ηк - коэффициент чувствительности цепи к помехам (для данного проекта равный 0,64·10-3);
Sр - коэффициент экранирования рельс (для данного проекта равен 0,5);
Sоб - коэффициент экранирования оболочки кабеля в тональном спектре (применять равным 0,02);
lр - длина участка сближения принять равной длине усилительного участка.
Результирующее напряжение шума на всей длине диспетчерского круга определяется по формуле:
(5)
Расчеты.
1. На участке А-Б. Lр1=7 км.
lр=7 км; σзI=0,005 См/м;
2. На участке Б-В. Два усилительных участка Lр1=7 км и Lр2=6 км.
Для участка Lр1 UшБ-В1=0,052 мВ
Для участка Lр2
2. На участке В-Г. Три усилительных участка Lр1=Lр2=6 км, Lр3=5 км.
Для участков Lр1 и Lр2 UшВ-Г1=UшВ-Г2=0,045 мВ
Для участка Lр3
4. На участке Г-Д. Два усилительных участка Lр1=Lр2=6 км.
Для этих участков UшГ-Д1=UшГ-Д2=0,045 мВ
Результирующее напряжение шума:
Так как мешающие напряжения не превышают 1 мВ, то дополнительных мер по защите кабельной линии связи от мешающих влияний не принимаем.
2.5 Составление плана организации связи
По заданию требуется разработать схему организации связи и цепей СЦБ на перегоне А-Б. На данном перегоне имеются следующие объекты:
- обслуживаемый усилительный пункт кабельной магистрали (ОУП);
- жилое или служебное здание пути (П);
- квартира электромеханика (ШН);
- релейный шкаф входных светофоров станции (Рш-Вх);
- релейный шкаф проходного светофора (Рш-С);
- тяговая подстанция (ТП);
- дежурный пункт дистанций контактной сети (ДПКС);
- пассажирское здание (ПЗ);
Сторонность размещения различных объектов связи и СЦБ указываются согласно инженерно-техническим изысканиям.
Пункты, в которые заводятся все или отдельные виды связи, определяются характером размещаемых в них объектов. В пассажирское здание или пост ЭЦ, где размещаются обычно все служебные станционные помещения, а также в ОРП и НРП заводятся все виды связи. В релейные шкафы входных светофоров заводятся такие цепи, как ПГС и СЦБ (шлейфом) и ПДС (параллельно). В релейные шкафы проходных светофоров – ПГС, МЖС, СЦБ (шлейфом). В здание службы пути – ПГС (шлейфом), ЛПС (параллельно). В квартиру электромеханика – ПГС (шлейфом), СЭМ (параллельно). В тяговую подстанцию – ТУ, ТС (шлейфом), ЭДС, ПС (параллельно). В дежурный пункт дистанций контактной сети – ЭДС, ПС (параллельно).
Ответвления цепей ОТС осуществляется шлейфом или параллельно; цепи автоматики всегда ответвляются шлейфом. При вводе шлейфом пара жил этой цепи в месте ответвления разрезается и выводится из кабеля к аппаратуре промпункта, а за тем снова возвращается в кабель. Сквозного пути по кабелю для разговорных или сигнальных токов, минуя аппаратуру промпункта, нет. При параллельном вводе от пары жил кабеля делается отпай к аппаратуре промпункта. Разговорные токи по цепи ОТС протекают прямо и с ответвлением к абоненту.
|
|
|
На тех же станциях, где находятся усилительные пункты, ответвления от магистрального кабеля на пост ЭЦ иди в пассажирское здание с устройствами автоматики, как правило, не делают, а необходимые цепи связи и автоматики передают от усилительного пункта кабелем вторичной коммутации. Аналогично поступают и в том случае, если линейные объекты располагаются друг от друга на расстояниях менее 100 метров. Ответвление делается лишь к ближайшему к кабельной магистрали объекту. Для передачи требуемых цепей к следующим объектам прокладывается кабель вторичной коммутации.
Координаты размещения различных объектов заданы в задании и указываются на схеме для каждого объекта. Также на схеме указываются все виды связей и цепи СЦБ (слева) и номера четвёрок кабеля, в которых они располагаются (справа). Для каждого вида связи и цепей СЦБ указывается тип ответвления (рисунок 2.2)
|
|
|
