Зміст.
1. Введення. 2
2. Вибір і обгрунтування траси магістралі. 2
3. Визначення числа каналів на магістралі. 3
4. Вибір системи передачі і типу кабелю. 5
5. Вихідні дані до проектування кабельної магістралі. 5
6. Конструктивний розрахунок кабелю. 6
7. Розрахунок параметрів передачі ланцюгів кабелю в діапазоні частот СП. 9
8. Визначення довжини регенераційної (підсилювального) ділянки і побудовусхеми розміщення ОРП і НРП на магістралі. 17
9. Розрахунок параметрів взаємного впливу між ланцюгами кабеля. 18
10. Розрахунок небезпечного магнітного впливу ЛЕП на симетричні ланцюга кабелю.
24
11. Визначення необхідності захисту кабельної магістралі від ударів блискавки.
28
12. Заходи щодо захисту кабелів від зовнішніх впливів. 29
13. Основні види робіт з будівництва кабельної магістралі і потрібнадля будівництва основні лінійні матеріали. 30
1 Введення.
Наш час, особливо останні десять років, характеризується бурхливимрозвитком телекомунікаційних технологій. З появою нових формпередачі інформації, вдосконалюються традиційні види і методиінформаційного обміну.
Сучасні засоби зв'язку дозволяють передавати різні видиінформації: телефонної, телеграфної, мовлення, телебачення, передачі газетфототелеграфним методом, а також передачі даних ЕОМ і АСУ. Сучаснімережі електричного зв'язку і мережі передачі даних в нашій країні розвиваютьсяна базі Єдиної автоматизованої мережі зв'язку (ЕАСС).
Магістральна мережа зв'язку країни на сучасному етапі розвиткубазується на використанні кабельних, радіорелейних і супутникових лінійзв'язку. Ці лінії доповнюють один одного, забезпечуючи передачу великих потоківінформації будь-якого призначення на базі використання цифрових і аналоговихсистем передачі. Кабельні лінії зв'язку, що володіють високою захищеністюканалів зв'язку від атмосферних впливів і різних перешкод, експлуатаційноїнадійністю та довговічністю, є основною мережею зв'язку країни. Закабельних мережах передається до 75% всієї інформації.
В даний час найбільш ефективними є коаксіальні кабелі,які дозволяють передавати потужні пучки зв'язку різного призначення.
Швидкими темпами впроваджуються на мережах оптичні кабелі.
Вирішальними факторами при впровадженні нових систем зв'язку сьогодні єшвидкість передачі інформації та забезпечення високої якості передачі.
Впровадження інтелектуальних мереж, ISDN, мереж рухомого зв'язку вимагаєстворення систем передачі інформації, що задовольняють найсучаснішимвимогам.
Зміст курсового проекту, представляє собою розробку іпроектування кабельної магістралі для організації багатоканального зв'язкурізного призначення між містами Тамбова і Володимиром.
Курсовий проект містить наступні етапи проектування кабельноїмагістралі:вибір траси;конструктивний розрахунок кабелю;розрахунок параметрів передачі;розрахунок захисту від впливів;розрахунок обсягу будівельних робіт ..
2 Вибір і обгрунтування траси магістралі.
Згідно варіанту завдання (34) кінцевими пунктами траси магістраліє міста Тамбов і Володимир.
Траса прокладки магістралі визначається розташуванням кінцевихпунктів. Всі вимоги, що враховуються при виборі траси можна звести до трьохосновним: мінімальні капітальні витрати на будівництво; мінімальніексплуатаційні витрати; зручність обслуговування.
Для дотримання зазначених вимог, траса повинна мати найліпшийвідстань між заданими пунктами і найменшу кількість перешкод,ускладнюють і здорожує будівництво. За межами населених пунктівтрасу зазвичай вибирають в смузі відводу шосейних доріг або уздовжпрофільованих путівців доріг. Допускається будівництво трасимагістралі уздовж залізниць, але в такому випадку необхідно передбачитивиконання заходів щодо захисту траси від зовнішнього впливу контактнихмереж залізниць.
Для розгляду пропонуються два варіанти трас прокладки кабелю.
Уздовж шосейної дороги Тамбов - Рязьк - Рязань - Спас-Клепіки - Гусь-
Кришталевий - Володимир. Тривалість траси - 515 км.
Уздовж шосейної дороги Тамбов - Шацьк - Сасово - Касимов - Тума - Гусь-
Кришталевий - Володимир. Тривалість траси - 480 км.
Перший варіант траси магістралі має на своєму шляху перетину з 22шосейними і залізницями, у той час як другий варіант траси має
16 таких перетинів. Крім того, перший варіант траси має більше числопереходів через річки, що значно ускладнює будівництво.
Перевагою першого варіанту можна вважати те, траса проходить черезобласне місто Рязань, в якому можна організувати виділення каналів ззагального потоку. Недоліком є велика протяжність траси іускладнення будівництва великим числом переходів через шосейні ізалізні дороги і через ріки. Крім того, перший варіант траси магістралізначну частину свого шляху проходить в безпосередній близькості віделектрифікованої залізничної лінії, що викликає необхідністьзастосування додаткового захисту від зовнішніх впливів.
Обидва варіанти траси мають по одному переходу через судноплавну річку Ока,але в першому варіанті перехід здійснюється в місці з меншою шириною.
З точки зору житлово-побутових умов і можливості розміщенняобслуговуючого персоналу обидва варіанти траси магістралі однакові.
З огляду на наведені вище вимоги і рекомендації можна прийти довисновку, що найкращим варіантом траси магістралі єдругий варіант, оскільки траса в цьому випадку має меншу довжину, меншпіддана зовнішнім впливам і має менше число переходів через ріки,шосейні і залізні дороги.
Таким чином, остаточно стверджуємо трасу магістралі.
Уздовж автомобільної дороги Тамбов - Шацьк - Касимов - Тума - Гусь-
Кришталевий - Володимир.
Додатки містять викопіювання з карти із зазначенням обох варіантівтраси магістралі.
3 Визначення числа каналів на магістралі.
Число каналів, що зв'язують задані кінцеві пункти, залежить відчисельності населення в цих пунктах і від ступеня зацікавленостіокремих груп населення у взаємозв'язку.
Чисельність населення в заданому пункті і його підлеглих околицяхз урахуванням середнього приросту населення визначається як:
, (3.1)
де Ho - народонаселення в 1989 р., чол;
P - середній приріст населення в даній місцевості,%
(приймається 2-3%) t - період, який визначається як різниця між призначеним рокомперспективного проектування і роком перепису населення.
Рік перспективного проектування приймається на 5, 10 або 15 роківвперед у порівнянні з поточним роком. У курсовому проекті приймемо рікперспективного проектування на 5 років вперед. Отже,
, (3.2)
де tm - рік складання проекту. Оскільки tm = 1997, то
років.
Чисельність населення в Тамбові:
тис. чол.
Чисельність населення у Володимирі:
тис. чол.
Кількість абонентів у зоні АМТС залежить від чисельності населення вцій зоні і від рівня телефонізації в даній місцевості. Беручи, щосередній коефіцієнт оснащеності населення телефонними апаратами дорівнює 0,3
(30 телефонів на 100 осіб) обчислимо кількість абонентів, що обслуговуютьсяв зоні дії АМТС:
. (3.3)
Кількість абонентів у зоні дії АМТС Тамбова:
тис. чол.
Кількість абонентів у зоні дії АМТС Володимира:
тис. чол.
Ступінь зацікавленості окремих груп населення у взаємозв'язкузалежить від політичних, економічних, культурних і соціально-побутовихвідносин між групами населення, районами та областями. Взаємозв'язок міжзаданими кінцевими і проміжними пунктами визначається на підставістатистичних даних, отриманих підприємством зв'язку за попередніпроектування роки. Практично, ці взаємозв'язки висловлюють черезкоефіцієнт тяжіння (1, який, як свідчать дослідження, коливаєтьсяв широких межах (від 0,1 до 12%). У курсовому проекті приймемо (1 = 5%.
З огляду на це, а також і та обставина, що телефонні канали вміжміського зв'язку мають переважне значення, необхідно визначитиспочатку кількість телефонних каналів між заданими пунктами. Для розрахункутелефонних каналів можна скористатися наближеною формулою:
, (3.4)
де (1 і (1 - постійні коефіцієнти, що відповідають фіксованогодоступності і заданим втрат.
Зазвичай втрати задаються в розмірі 5%, тоді (1 = 1,3 і (1 = 5,6;
(1 - коефіцієнт тяжіння; y -- питома навантаження, тобто Середнє навантаження, що створюєтьсяодним абонентом, y = 0,05 Ерл.
Таким чином, число каналів для телефонного зв'язку між Тамбова і
Володимиром одно:
канал.
Однак по кабельної магістралі організовуються канали та інших видівзв'язку, до яких відносяться:
1) канали для телеграфного зв'язку;
2) канали для передачі проводового мовлення;
3) канали для передачі даних;
4) канали для факсимільного зв'язку (для передачі газет);
5) канали транзитної зв'язку.
Канали для організації зв'язку різного призначення еквівалентніпевній кількості телефонних каналів. Для курсового проекту приймемо, щоеквівалентне число телефонних каналів для організації зв'язку різногопризначення одно розрахованому вище числа каналів телефонного зв'язку.
Тоді загальне число каналів на магістралі одно:
каналу.
4 Вибір системи передачі і типу кабелю.
Вибір системи передачі і типу кабелю здійснюється відповідно дорозрахованим загальним числом каналів і виходячи з техніко-економічнихміркувань.
На магістральних та внутрізонових кабельних лініях зв'язку використовується,як правило, чотирипровідна схема організації зв'язку, при якійрізні напрямки передачі здійснюються за різними двопровідним ланцюгівв одному і тому ж спектрі частот. При цьому спосіб організації зв'язку зкоаксіальному кабелю - однокабельний, тобто Ланцюги прийому та передачірозташовані в одному кабелі, а по симетричного кабелю - двухкабельний, приякому ланцюга кожного напряму передачі розташовані в окремому кабелі.
Оскільки розраховане число каналів nоб = 1862 каналу, то виберемоцифрові системи передачі (ЦСП) з тимчасовим поділом каналів типу ІКМ-
480 (2 і кабель типу МКТ-4 з чотирма малогабаритними коаксіальними парами
(КП). При чьотирьох однокабельной схемою організації зв'язку за чотирмакоаксіальним парах (два в прямому і два у зворотному напрямку) будутьпрацювати два ЦСП типу ІКМ-480 (2.
Всього буде організовано 1920 каналів, 58 каналів будуть резервними.
Швидкість передачі для ЦСП ІКМ-480 (2 складає 52 Мбіт/сек.
Загасання підсилювального (регенераційної) ділянки - 55 дБ.
Відстань між ОРП - 200 км.
5 Вихідні дані до проектування кабельної магістралі.
Діаметр центрального провідника средньогабаритних коаксіальної пари (d = 2,4 мм.
Еквівалентна діелектрична проникність ((е = 1,12.
Випробувальний напругу під час перевірки електричної міцності ізоляції (
Uісп = 1,7 кВ.
Відстані між ділянками зближення ЛЕП і ЛС: a1 = 100 м; а2 = 130 м; а3 = 90 м.
Довжини ділянок зближення: l1 = 6 км; l2 = 7 км; l3 = 7 км.
Струм короткого замикання (I = 3,6 кА.
Середня тривалість гроз (Т = 36 годин.
Питомий опір грунту ((гр = 0,8 кОм м.
Коефіцієнт екранування троса (Sтр = 0,38.
6 Конструктивний розрахунок кабелю.
Конструктивний розрахунок кабелю полягає в розрахунку розмірів всіхелементів, що входять до складу кабелю.
Перш за все, по заданому значенню діаметру внутрішнього провідника івиходячи з нормованого значення хвильового опору Zв = 75 Ом,визначається внутрішній діаметр зовнішнього провідника.
, (6.1)
де (- еквівалентна відносна діелектричнапроникність ізоляції; d - діаметр внутрішнього провідника, мм;
D - внутрішній діаметр зовнішнього провідника, мм.
Значення D визначається з наведеного вище рівняння (6.1) призначенні хвильового опору Zв = 75 Ом за формулою:
, мм. (6.2)
Отже, внутрішній діаметр зовнішнього провідника дорівнює:
мм.
Для коаксіальних пар середнього розміру застосовується шайбоваяполіетиленова ізоляція, для малогабаритних КП застосовується балонів -поліетиленова ізоляція.
Зовнішній діаметр КП середнього розміру визначається за формулою:
, мм, (6.3)
де t - товщина зовнішнього провідника, мм; tе -- загальна товщина екрана з двох сталевих стрічок, мм; Tи - товщина ізоляційного шару поверх екрана, мм.
Для КП середнього розміру t = 0,3 мм, екран виконаний з двох сталевих стрічоктовщиною по 0,15 мм кожна, ізоляція виконана з двох стрічок папери К-120товщиною по 0,12 мм кожна. Таким чином, зовнішній діаметр КП середньогорозміру дорівнює:
мм.
Оскільки обраний нами кабель містить малогабаритні КП, то післязнаходження зовнішнього діаметра КП середнього розміру необхідно визначитизовнішній діаметр малогабаритної КП зі співвідношення:
мм. (6.4)
Потім, визначимо внутрішній діаметр зовнішнього провідника малогабаритної
КП.
, мм. (6.5)
Для малогабаритної КП товщина зовнішнього провідника t = 0,1 мм, екранвиконаний з двох сталевих стрічок товщиною по 0,1 мм кожна, зовнішня ізоляціявиконана з полівінілхлоридної стрічки товщиною 0,23 мм. Отже,внутрішній діаметр зовнішнього провідника малогабаритної КП дорівнює:
мм.
З виразу (6.1) при Zв = 75 Ом і (= 1,22 визначимо діаметр внутрішньогопровідника малогабаритної КП.
(6.6)
Діаметр скрученого сердечника, що складається з чотирьох КП однаковогорозміру визначається за формулою:
мм. (6.7)
Коаксіальний кабель типу МКТ-4 містить п'ять симетричних груп.
Діаметр симетричної групи кабелю, що містить чотири КП однаковогорозміру буде складати:
мм. (6.8)
Потім визначимо діаметр ізольованої жили симетричної групи:
мм. (6.9)
Діаметр струмопровідній жили визначається як:
мм. (6.10)
Оскільки do <0,7 мм, то як симетричної групи слід взятипару і тоді діаметр ізольованої жили симетричної пари буде:
мм (6.11)
Діаметр голою жили симетричної пари
мм. (6.12)
Товщина ізоляції жили симетричної пари
мм. (6.13)
Діаметр кабельного сердечника з поясний ізоляцією визначається заформулою:
, мм, (6.14)
де n - число стрічок поясний ізоляції;
(n - товщина однієї стрічки, мм.
В якості захисної оболонки кабелю застосуємо випрессованную алюмінієвуоболонку, що володіє рядом переваг, таких як легкість, дешевизна івисокі екранують властивості. Для кабелю з алюмінієвою оболонкою пояснаізоляція виконується з 6-8 стрічок кабельного паперу К-120, товщиною 0,12 ммкожної стрічки. Отже, діаметр кабельного сердечника дорівнює:
мм.
За визначеного за формулою (6.14) діаметру кабельного сердечника підоболонкою визначимо товщину гладкою алюмінієвої оболонки з [1, табл. 3.5].
Товщина алюмінієвої оболонки в нашому випадку tоб = 1,2 мм.
Оскільки алюміній схильний до електрохімічної корозії, алюмінієвуоболонку надійно захищають поліетиленовим шлангом з попередньонакладеним шаром бітуму.
У курсовому проекті для кабельної магістралі використовуються малогабаритнікоаксіальні кабелі трьох типів: голі, для прокладки в кабельній каналізації у межах населенихпунктів; броньовані сталевими стрічками, для прокладки безпосередньо вгрунт; броньовані круглими проволоками, для прокладки через судноплавніріки.
Діаметр голого кабелю з алюмінієвою оболонкою покритої поліетиленовимшлангом визначається за формулою:
мм, (6.15)
де tоб - товщина оболонки голого кабелю, мм. tш - товщина поліетиленового шланга певна з табл.
3.6 [1] tш = 2,2 мм.
Діаметр броньованого кабелю можна визначити як:
мм, (6.16)
де tоб - товщина оболонки броньованого кабелю, мм; tпод - товщина подушки під бронею, мм; tбр - товщина броні, мм.
Кабелі можуть мати різні захисні покриви. Для кабелюброньованого сталевими захисними стрічками товщина алюмінієвої оболонкиtоб = 1,2 мм.
З [2, табл.1.27] виберемо захисний покрив типу БпШп з підвищеноюкорозійну стійкість, який має подушку типу п товщиною tпод = 2,5 мм.
Кабель броньовані двома оцинкованими сталевими стрічками завтовшки 0,5 ммкожна. Таким чином tбр = 1мм. Товщину зовнішнього покриву по бронівизначимо з [2, табл. 1.29]. У нашому випадку вона становить tнар = 1,7 мм.
Діаметр кабелю броньованого сталевими стрічками
мм.
Для прокладки через судноплавні ріки застосовується кабель броньованийкруглими проволоками діаметром 4 мм, tбр = 4 мм. зі свинцевим оболонкою. Уцьому випадку діаметр кабельного сердечника з поясний ізоляцією з 4 стрічоккабельного паперу К-120 товщиною 0,12 мм буде р.Авен
мм.
Застосуємо захисний покрив типу К з подушкою завтовшки tпод = 2 мм,свинцевою оболонкою товщиною tоб = 2 мм і зовнішнім покривом товщиною tнар = 2мм.
Діаметр кабелю броньованого круглими проволоками
мм.
Згідно номенклатурі наведеною в [2, табл.] при проектуваннімагістралі будуть використані кабелі наступних типів:
МКТАШп-4 з малогабаритними коаксіалі з балонної ізоляцією в алюмінієвійоболонці із захисним покривом типу Шп, для прокладки в кабельнійканалізації.
МКТАБпШп-4 з малогабаритними коаксіалі броньований сталевими стрічками ззахисним покривом типу БпШп, для прокладки в грунт.
МКТСК-4 з малогабаритними коаксіалі броньований сталевими проволокамив свинцевою оболонці, для прокладки через судноплавні ріки.
На рис. 6.1 показаний поперечний розріз малогабаритного коаксіальногокабелю типу МКТС-4.
7 Розрахунок параметрів передачі ланцюгів кабелю в діапазоні частот СП.
Розрахунок первинних (R, L, C, G) і вторинних ((, (, Zв , (ф) параметрівпередачі виконується для п'яти значень частот.
Для ЦСП швидкість передачі в Кбіт/сек дорівнює тактовою частотою Fтсистеми передачі в Кгц. Для вибраної нами ЦСП ІКМ-480 (2 швидкість передачідорівнює 52000 Кбіт/сек, отже тактова частота системи передачідорівнює Fт = 52 МГц.
Таким чином, параметри передачі необхідно розрахувати на частотах:
0,1 Fт = 5,2 МГц;
0,25 Fт = 13 МГц;
0,5 Fт = 26 МГц;
0,75 Fт = 39 МГц; Fт = 52 МГц.
Розрахунок первинних параметрів передачі коаксіальних пар з мідіпроводиться за наступними формулами:активний опір, Ом/км
, (7.1)
де D = 6,07 мм - внутрішній діаметр зовнішнього провідникамалогабаритної КП; d = 1,53 мм - діаметр внутрішнього провідника.
На частоті 0,1 Fт
Ом/км.
На частоті 0,25 Fт
Ом/км.
На частоті 0,5 Fт
Ом/км.
На частоті 0,75 Fт
Ом/км.
На частоті Fт
Ом/км;
індуктивність, в Гн/км
(7.2)
На частоті 0,1 Fт
Гн/км.
На частоті 0,25 Fт
Гн/км.
На частоті 0,5 Fт
Гн/км.
На частоті 0,75 Fт
Гн/км.
На частоті Fт
Гн/км;
робоча ємність, у Ф/км
, (7.3)
де, для балонів-поліетиленової ізоляції (= 1,22.
Ф/км;
провідність ізоляції, у См/км
, (7.4)
де, значення tg (візьмемо з табл. 5.3 [1] при частоті 10 МГц.
;
На частоті 0 , 1 Fт
См/км.
На частоті 0,25 Fт
См/км.
На частоті 0,5 Fт
См/км.
На частоті 0,75 Fт
См/км.
На частоті Fт
См/км.
Вторинні параметри передачі слід розрахувати за формулами наведенимив табл. 4.6 [1] для високих частот.
Коефіцієнт загасання, в дБ/км
, (7.5)
На частоті 0,1 Fт
дБ/км.
На частоті 0,25 Fт
дБ/км.
На частоті 0,5 Fт
дБ/км.
На частоті 0 , 75 Fт
дБ/км.
На частоті Fт
дБ/км.
Коефіцієнт фази, в рад/км
, (7.6)
На частоті 0,1 Fт
рад/км.
На частоті 0,25 Fт
рад/км.
На частоті 0,5 Fт
рад/км.
На частоті 0,75 Fт < p> рад/км.
На частоті Fт
рад/км.
Хвильовий опір, в Ом.
(7.7)
На частоті 0,1 Fт
Ом.
На частоті 0,25 Fт
Ом.
На частоті 0,5 Fт
Ом.
На частоті 0,75 Fт
Ом.
На частоті Fт
Ом.
Фазова швидкість, в км/с визначається за формулою (4.42) [1].
(7.8)
На частоті 0,1 Fт
км/с.
На частоті 0,25 Fт
км/с.
На частоті 0, 5 Fт
км/с.
На частоті 0,75 Fт
км/с.
На частоті Fт
км/с.
Результати розрахунків параметрів передачі помістимо в таблицю 1.Порезультатами розрахунків побудуємо графіки частотної залежності параметрівпередачі коаксіальних пар з міді.
На рис. 7.1 показана частотна залежність активного опорукоаксіальної ланцюга. З малюнка видно, що зі зростанням частоти активнуопір закономірно зростає за рахунок поверхневого ефекту таефекту близькості. Причому найбільше питоме значення має опірвнутрішнього провідника.
Рис. 7.1. Частотна залежність активного опору коаксіальноїланцюга.
Індуктивність коаксіальної ланцюга зі збільшенням частоти зменшується. Цеобумовлено зменшенням внутрішньої індуктивності за рахунок поверхневогоефекту. Залежність індуктивності від частоти показана на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Частотна залежність індуктивності коаксіальної ланцюга.
Ємність коаксіальної ланцюга від частоти не залежить.
Провідність ізоляції зі зростанням частоти лінійно зростає. Величина їїзалежить в першу чергу від якості діелектрика, що використовується в кабелі тахарактеризується величиною кута діелектричних втрат tg (. Частотназалежність провідності ізоляції показана на рис. 7.3.
Рис. 7.3. Частотна залежність провідності ізоляції коаксіальноїланцюга.
На рис. 7.4 показана частотна залежність коефіцієнта загасання. Ззростанням частоти коефіцієнт загасання зростає.
Рис. 7.4. Частотна залежність коефіцієнта загасання, (дБ/км.
Коефіцієнт фази (із зростанням частоти зростає майже за прямолінійнимзакону.
Рис. 7.5. Частотна залежність коефіцієнта фази (, рад/км.
Частотна залежність хвильового опору коаксіальної ланцюгаілюструється графіком на рис. 7.6. Модуль хвильового опору ззбільшенням частоти зменшується.
Рис. 7.6. Частотна залежність хвильового опору Zв.
Швидкість поширення електромагнітної енергії по кабельних лініях ззростанням частоти істотно зростає. Швидкість поширенняелектромагнітної енергії по лінії при постійному струмі становить приблизно
10000 км/с, а при токах високих частот має величину близько 250000 км/с,наближаючись до швидкості світла.
Рис. 7.7. Частотна залежність швидкості розповсюдженняелектромагнітної енергії (.
8 Визначення довжини регенераційної (підсилювального) ділянки і побудова схеми розміщення ОРП і НРП на магістралі.
Лінійний тракт ЦСП містить передавальне і приймальне устаткуваннялінійного тракту, регенераційні ділянки лінії і регенераційні пункти,призначені для відновлення первинної форми, амплітуди ітимчасових положень імпульсів.
Більшість проміжних регенераційних пунктів єобслуговуються (НРП) і тільки частина цих пунктів є обслуговуваними
(ОРП). Обслуговуються пункти харчуються за тими ж ланцюгах, по якихпередаються лінійні сигнали.
Розміщення ОРП здійснюється по можливості у великих населенихпунктах, де вони можуть бути забезпечені електроенергією, водою, паливом,умовами для обслуговуючого персоналу.
НРП розміщуються на трасі через ділянки з приблизно рівним загасанням зтаким розрахунком, щоб у будь-якій точці тракту передачі різниця між рівнемсигналу і перешкод не перевищувала допустимого значення.
Розрахований в попередньому розділі коефіцієнт затухання ланцюгів кабелювідповідає температурі 20 (С ((20). Значення коефіцієнта загасання притемпературі t (C ((t) на глибині прокладки кабелю визначається за формулою,в дБ/км
(8.1)
де ((- температурний коефіцієнт загасання, значенняякого для розрахунків у курсовому проекті можна прийняти рівним
;
t - середньорічна температура на глибині прокладки кабелю, t = 7,5 (C.
При роботі ЦСП максимум енергії в лінії сконцентрований в областічастот, прилеглих до полутактовой частоті цифрового сигналу, томурозрахунок довжини регенераційної ділянки ЦСП проводиться за формулою, в км
(8.2)
де S - підсилювальна здатність проміжногокоригуючого підсилювача регенератора, чисельно рівна загасаннярегенераційної ділянки. Для ЦСП типу ІКМ-480 (2 загасання регенераційноїділянки дорівнює 55 дБ;
(tп - коефіцієнт загасання на полутактовой частоті (f = 0,5 Fт)при середньорічної температури на глибині прокладки кабелю;
13дБ затухання станційних пристроїв.
Коефіцієнт загасання на полутактовой частоті при температурі 20 (С
(20 = 20,54 дБ/км.
Коефіцієнт загасання на полутактовой частоті при середньорічнийтемпературі на глибині прокладки кабелю дорівнює
дБ/км.
Довжина регенераційної ділянки ЦСП
км.
Побудуємо схему розміщення РП на магістралі з нумерацією всіх РП.
Нумерація ОРП ведеться: від адміністративного центру вищого призначення доадміністративному центру нижчого призначення, на магістралях, що з'єднуютьадміністративні центри однакового значення, з півночі на південь. У нашомувипадку нумерація ОРП ведеться від Володимира до Тамбова.
Розміщення регенераційних пунктів на магістралі представлено на рис.
8.1.
Рис. 8.1. Схема розміщення РП на магістралі.
9 Розрахунок параметрів взаємного впливу між ланцюгами кабеля.
У курсовому проекті необхідно розрахувати перехідне затухання наближньому кінці Ао і захищеність на далекому кінці Аз на довжинірегенераційної ділянки на тих же п'яти частотах, на яких розрахованіопції надсилання.
Взаємні впливу між коаксіальними парами визначається конструкцієюзовнішнього провідника коаксіальних пар.
Опір зв'язку, в Ом/км
, (9.1)
де N - коефіцієнт, що розраховується як
, (9.2)
K - коефіцієнт вихрових струмів, для міді, в 1/мм
, (9.3)
t - товщина зовнішнього провідника, t = 0,1 мм; s - питома провідність матеріалу зовнішнього провідника, для міді См/мм.
Коефіцієнт вихрових струмів на частоті 0,1 Fт
1/мм;
на частоті 0,25 Fт
1/мм;
на частоті 0,5 Fт
1/мм;
на частоті 0,75 Fт
1/мм;
на частоті Fт
1/мм.
Коефіцієнт N на частоті 0,1 Fт
;
на частоті 0,25 Fт
;
на частоті 0,5 Fт
;
на частоті 0,75 Fт
;
на частоті Fт
.
Опір зв'язку на частоті 0,1 Fт
Ом/км;
на частоті 0,25 Fт
Ом/км;
на частоті 0,5 Fт
Ом/км;
на частоті 0,75 Fт
Ом/км;
на частоті Fт
Ом/км .
Опір зв'язку з урахуванням екрану, в Ом/км
, (9.4)
де Lz - поздовжня індуктивність спіральних сталевих стрічок, у
Гн/км
, (9.5)
(- відносна магнітна проникність сталевих стрічок
;
tе - загальна товщина екранних сталевих стрічок , мм; h - крок накладення спіральних сталевих стрічок (h = 10 мм);
Lвн - внутрішня індуктивність сталевих стрічок, у Гн/км
, (9.6)
Гн/км.
Гн/км.
Опір зв'язку з урахуванням екрана на частоті 0,1 Fт
Ом/км;
на частоті 0,25 Fт
Ом/км;
на частоті 0,5 Fт
Ом/км;
на частоті 0,75 Fт
Ом/км;
на частоті Fт
Ом/км.
Індуктивність третій ланцюга, складеної із зовнішніх провідниківрозглянутих коаксіальних пар розраховується за формулою, в Гн/км
Гн/км (9.7)
Опір третій ланцюга, складене з зовнішніх провідниківрозглянутих коаксіальних пар розраховується за формулою, в Ом/км
, (9.8).
Опір третій ланцюга на частоті 0,1 Fт
Ом/км;
на частоті 0,25 Fт
Ом/км;
на частоті 0,5 Fт
Ом/км; < p> на частоті 0,75 Fт
Ом/км;
на частоті Fт
Ом/км.
Перехідний затухання на ближньому Наприкінці розраховується за формулою, в дБ
, (9.9)
де (- підставляється в нп/км.
Перехідний затухання на ближньому кінці на частоті 0, 1fт
дБ;
на частоті 0,25 Fт
дБ;
на частоті 0,5 Fт
дБ;
на частоті 0,75 Fт
дБ;
на частоті Fт
дБ.
Захищеність на дальньому кінці на довжині регенераційної ділянкирозраховується за формулою, в дБ
, (9.10)
де lру - довжина регенераційної ділянки, lру = 2,7 км.
Захищеність на дальньому кінці на частоті 0,1 Fт
дБ;
на частоті 0,25 Fт
дБ;
на частоті 0,5 Fт
дБ;
на частоті 0,75 Fт
дБ;
на частоті Fт
дБ. < p> Результати розрахунків помістимо у табл. 1. Побудуємо графіки частотноїзалежності параметрів впливу.
На рис. 9.1 показана частотна залежність перехідного загасання Аоміж коаксіальними парами на ближньому кінці і частотна залежністьзахищеності Аз на дальньому кінці на довжині регенераційної ділянки. Зцього малюнка видно, що перехідні затухання на ближньому і дальньому кінці ззростанням частоти зростають, що визначається: закритим характером електромагнітного поля коаксіальних ланцюгів; спадання інтенсивності збудливого електромагнітного поля на зовнішнійповерхні зовнішнього провідника внаслідок поверхневого ефекту.
Рис. 9.1 Частотна залежність перехідного затухання на ближньому кінці
Ао і захищеності на далекому кінці Аз на довжині регенераційної ділянки.
До таблиці 1 зведені всі розраховані параметри передачі і взаємноговпливу ланцюгів коаксіального кабелю.
| | 0,1 | 0,25 | 0,5 | 0,75 | |
| | FT | fT | fT | fT | fT |
| f | 5,20 E 0 | 1,30 E 0 | 2,60 E 0 | 3,90 E 0 | 5,20 E 0 |
| Гц | 6 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| | Первинно | | | | |
| | Ті | | | | |
| | Параметрами | | | | |
| | Ри | | | | |
| | Передач | | | | |
| | І. | | | | |
| R Ом/км | 155,82 | 246,37 | 348,42 | 426,73 | 492,74 |
| L | 2,80 E-0 | 2,79 E-0 | 2,78 E-0 | 2,77 E-0 | 2,77 E-0 |
| Гн/км | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| C Ф/км | 4,92 E-0 | 4,92 E-0 | 4,92 E-0 | 4,92 E-0 | 4,92 E-0 |
| | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| G См/км | 2,41 E-0 | 6,03 E-0 | 1,21 E-0 | 1,81 E-0 | 2,41 E-0 |
| | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 |
| | Вдруге | | | | |
| | Ті | | | | |
| | Параметрами | | | | |
| | Ри | | | | |
| | Передач | | | | |
| | І. | | | | |
| a | 9,05 | 14,42 | 20,54 | 25,28 | 29,31 |
| дБ/км | | | | | |
| b | 121,33 | 302,38 | 603,79 | 905,05 | 1206,22 |
| рад/км | | | | | |
| Zв Ом | 75,51 | 75,27 | 75,15 | 75,10 | 75,06 |
| u | 269286 | 270132 | 270562 | 270753 | 270867 |
| км/с | | | | | |
| | Параметрами | | | | |
| | Ри | | | | |
| | Взаємно | | | | |
| | Го | | | | |
| | Впливу | | | | |
| |. | | | | |
| k | 47,89 | 75,72 | 107,08 | 131,14 | 151,43 |
| 1/мм | | | | | |
| | N | | 5,69 E-0 | 1,26 E-0 | 1,93 E-0 | 4,32 E-0 | 1,19 E-0 |
| | 5 | 5 | 6 | 7 | 7 |
| Z12 | 2,93 E 0 | 6,48 E-0 | 9,98 E-0 | 2,23 E-0 | 6,13 E-0 |
| Ом/км | 0 | 1 | 2 | 2 | 3 |
| Lz | 7,88 E-0 | | | | |
| Гн/км | 4 | | | | |
| Lвн | 1,24 E-0 | | | | |
| Гн/км | 3 | | | | |
| L3е | 2,47 E-0 | | | | |
| Гн/км | 3 | | | | |
| Z12е | 1,14 E 0 | 2,52 E-0 | 3,88 E-0 | 8,67 E-0 | 2,39 E-0 |
| Ом/км | 0 | 1 | 2 | 3 | 3 |
| Z3 | 8,08 E 0 | 2,02 E 0 | 4,04 E 0 | 6,06 E 0 | 8,08 E 0 |
| Ом/км | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| | Перехід | | | | |
| | Ные | | | | |
| | Загасав | | | | |
| | Ия. | | | | |
| Ao дБ | 145,80 | 184,01 | 225,59 | 256,95 | 283,15 |
| A3 дБ | 147,99 | 182,15 | 220,66 | 250,22 | 275,13 |
| Таблиця | | | | | |
| 1. | | | | | |
У процесі проектування КМ часто виникає необхідність апріорноїоцінки можливості встановлення тієї чи іншої апаратури ЦСП з відомихстатистичними параметрами взаємних впливів. У табл. 6.4 [1] приведенінеобхідні мінімальні значення перехідних загасань на далекому кінці РУ таміж ланцюгами на частоті 250 кГц. Як видно із зіставлення даних утаблиці необхідних значень перехідних загасань з розрахованими, все ланцюгарозраховується кабелю можна обладнати апаратурою ІКМ-480 (2, тому щовимоги до захищеності ланцюгів кабелю виконуються.
10 Розрахунок небезпечного магнітного впливу ЛЕП на симетричні ланцюга кабелю.
На роботу кабельних ліній зв'язку впливає ряд сторонніхджерел: лінії електропередачі (ЛЕП). Контактні мережіелектрифікованих залізниць, атмосферний електрику (удариблискавок), що передають радіостанції. Зазначені джерела створюють в ланцюгахкабельних ліній небезпечні і заважають впливу.
Необхідно оцінити те небезпечне вплив, який створює ЛЕП насиметричні ланцюга, що знаходяться в серцевині броньованого кабелю.
Розглянута ЛЕП є трифазну лінію передачі ззаземленою нейтраллю. Вона працює на змінному струмі з частотою f = 50 Гц.
Небезпечне вплив виникає при порушенні нормального режиму роботи ЛЕП,наприклад при заземленні проводу однієї з фаз в точці на кінцірегенераційної ділянки. У цьому випадку в ЛЕП виникає струм короткогозамикання I, що досягає великих значень і надає на лінію зв'язкунебезпечне магнітне вплив.
Траса зближення, показана на рис. 10.1 складається з трьох ділянок,довжиною l1 = 6 км; l2 = 7 км; l3 = 7 км; і шириною зближення між ЛЕП і ЛС a1 = 100 м; а2 = 130 м; а3 = 90 м.
Продольная EDS, індукована в симетричних ланцюгах кабелю зв'язкувизначається за формулою, в В
, (10.1)
де рад/с;
I - струм короткого замикання ЛЕП в кінці регенераційноїділянки, А; m - коефіцієнт взаємної індукції між ЛЕП і лінією зв'язку,
Гн/км; l - довжина ділянки зближення, км;
Sт - коефіцієнт екранування заземленого захисного тросу
ЛЕП. Згідно з завданням Sт = 0,38;
Sк - коефіцієнт екранування оболонки кабелю.
Визначимо величину поздовжнього ЕРС для ділянки довжиною l1. Для цьогоприпустимо, що довжина цієї ділянки l = 1км і Sк = 1. За формулою (10.1)визначимо кілометріческую ЕРС Еoi, в В/км на цій ділянці.
Рис. 10.1. Схема взаємного розташування ЛЕП і ЛЗ на ділянцізближення.
Коефіцієнт взаємної індукції m можна визначити за формулою, в Гн/км
, (10.2)
де k - коефіцієнт вихрових струмів, в 1/м
,
де Гн/м - абсолютна магнітна проникність грунту.
(гр - питома провідність грунту, в См/км
, (10.3)
де (гр - провідність грунту, згідно із завданням (гр = 0,8 кОм м.
См/м.
аекв -- еквівалентна ширина зближення, в м
. (10.4)
Для ділянки довжиною l1 ширина зближення а1 = 100 м; а2 = 130 м.
м.
Коефіцієнт вихрових струмів
1/м.
Коефіцієнт взаємної індукції для ділянки l1
Гн/км.
Кілометріческая ЕРС для ділянки l1
В/км.
Потім, за табл. 6 [4] визначимо коефіцієнт екранування оболонкитроса Sк для розраховується кабелю. У нашому випадку Sк = 0,25.
Після цього визначимо подовжню ЕРС для ділянки зближення l1 поформулою, в В
(10.5)
В.
Визначимо кілометріческую ЕРС на ділянці зближення довжиною l2.
Для ділянки довжиною l2 ширина зближення а1 = 130 м; а2 = 90 м.
м.
Коефіцієнт взаємної індукції для ділянки l2
Гн/км. < p> Кілометріческая ЕРС для ділянки l2
В/км.
Кое?? фициент екранування оболонки кабелю в даному випадку
Sк = 0,27.
Продольная ЕРС для ділянки l2
В.
Визначимо кілометріческую ЕРС на ділянці зближення довжиною l3.
Для ділянки довжиною l3 ширина зближення а1 = 90 м; а2 = 110 м.
м.
Коефіцієнт взаємної індукції для ділянки l3
Гн/км.
Кілометріческая ЕРС для ділянки l3
В/км.
Коефіцієнт екранування оболонки кабелю в даному випадку
Sк = 0,27.
Продольная ЕРС для ділянки l3
В.
Продольная EDS, індукована в симетричних ланцюгах кабелю на всьомуділянці косого зближення
В (10.6)
Для забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу, а також длязапобігання від пошкоджень апаратури та ліній зв'язку встановлені нормидопустимих величин для небезпечного впливу. Впливу при аварійних режимахбувають короткочасними, тому що вони зникають з автоматичним відключеннямпошкодженої лінії протягом 0,15 ... 1,2 с.
З цієї причини для цього виду впливу прийняті відносно високідопустимі напруги. Так, для кабельної лінії з дистанційним живленнямпідсилювачів по системі "провід - провід" змінним струмом з заземленоюсередньою точкою джерела живлення, в В
. (10.7)
У курсовому проекті слід прийняти напруга дистанційного живлення
В.
Згідно варіанту завдання
кВ.
В.
Оскільки в результаті розрахунків отримано, що, то необхіднопередбачити додаткові заходи щодо зниження небезпечних впливів ЛЕП налінії зв'язку.
Заходи щодо захисту кабельної магістралі від зовнішніх впливів будутьописані у розділі 12.
11 Визначення необхідності захисту кабельної магістралі від ударів блискавки.
Грозові ушкодження є одним з найбільш серйозних ушкодженькабельних ліній зв'язку. На знову проектованих міжміських кабельнихлініях зв'язку захисні заходи слід передбачати з розрахунку на тихділянках, де ймовірна щільність пошкоджень перевищує допустиму.
Ймовірне число ушкоджень кабелю ударами блискавки характеризуютьщільністю ушкоджень. Під щільністю ушкоджень розуміють загальнекількість відмов (пошкоджень з простоєм зв'язку), віднесених до 100 кмтраси на рік.
Для визначення щільності пошкоджень кабелю з металевими захиснимипокривами необхідно знати такі дані:
. інтенсивність грозової діяльності Т = 36 годин;
. електричну міцність ізоляції жив по відношенню до металевій оболонці Umax, В;
. питомий опір грунту (гр = 0,8 кОм м;
. опір зовнішніх захисних металевих покривів постійному струму Ro, Ом/км.
Електричну міцність ізоляції Umax можна визначити за формулою
В (11.1)
Опір зовнішніх металевих захисних покривів кабелю залюмінієвою оболонкою можна знайти як опір паралельно з'єднанихметалевої оболонки і сталевий стрічкової броні кабелю, в Ом/км
, (11.2)
, (11.3)
, (11.4) < p> де (- питомий опір матеріалу металевоїоболонки кабелю, для алюмінію
Dбр - середній діаметр кабелю по броні, Dбр = 30 мм, а - ширина однієї бронеленти
мм (11.5)
в -- товщі
