Расчет влияния от высоковольтных линий

На работу кабельных линий связи могут оказывать неблагоприятные воздействия целый ряд посторонних источников: линии электропередачи (ЛЭП), контактные сети электрифицированных железных дорог (КСЭЖД), атмосферное электричество (удары молнии), передающие электростанции. Указанные внешние источники могут создавать в цепях кабельных линий связи опасные и мешающие влияния.

Опасными влияниями называют такие влияния, при которых напряжения и токи, возникающие в цепях связи, могут создать опасность для здоровья и жизни абонентов и работников эксплуатации, а также вызвать повреждение аппаратуры, приборов, кабеля связи.

Мешающие влияния проявляются в телефонных цепях и каналах связи в виде шумов, тресков, нарушения или ухудшения качества связи.

Обычно при оценке влияния ЛЭП и КСЭЖД, которые вместе принято называть высоковольтными линиями (ВЛ), на линии связи рассматриваются отдельно воздействие электрического и магнитного влияний. Кабели не подвержены электрическому влиянию, так как силовые линии электрического поля экранируются поверхностью земли и металлической оболочкой кабеля. Одним из основных факторов, определяющих степень влияния ВЛ на линию связи, является характер сближения. Под сближением понимается взаимное расположение линии связи и ВЛ, при котором в линии связи могут возникать опасные и мешающие напряжения и токи. Сближение может быть параллельным, косым и сложным (рис.14). Участок сближения считается параллельным, если кратчайшее расстояние между линиями (ширина сближения) a изменяется по длине сближения не более чем на 10% от среднего значения. Если это условие не выполняется, то участок сближения называется косым. При расчете косое сближение заменяется ступенчатым параллельным.

Рисунок 14 - Схема сближения линии связи с ВЛ

В этом разделе требуется оценить опасное влияние, которое создает ВЛ в проектируемой кабельной линии. Опасное магнитное влияние может возникнуть при обрыве и заземлении фазового провода ЛЭП или контактного провода КСЭЖД. Большая величина тока короткого замыкания создает интенсивное магнитное поле. В результате в жилах кабеля индуцируется ЭДС, которая может превышать допустимые значения. Эта ЭДС называется продольной, так как индуцированное электрическое поле направлено вдоль провода связи.

Продольная ЭДС – это разность потенциалов между началом и концом провода связи на длине гальванически неразделенного участка. Гальванически неразделенным участком считается участок линии связи, не содержащий усилителей, трансформаторов, фильтров. На кабельных магистралях за длину гальванически неразделенного участка принимается длина усилительного (регенерационного) участка.

Абсолютное значение продольной ЭДС, наведенной в проводе связи от магнитного влияния ВЛ, на сложном участке сближения (см. рис.14) рассчитывается на частоте 50 Гц по формуле

, (40)

где n – число участков сближения; I₁ – влияющий ток, А; m_12i – коэффициент взаимной индукции между однопроводными цепями ВЛ и линии связи на i-м участке сближения, Гн/км; l_i – длина i-го участка сближения, км; S_i – результирующий коэффициент экранирования между ВЛ и линией связи на i-м участке сближения.

В курсовом проекте величина влияющего тока задается.

Коэффициент взаимной индукции точно определить теоретически достаточно сложно, так как он зависит от проводимости земли на участке сближения, а проводимость земли из-за неоднородности структуры строения меняется в широких пределах. На практике коэффициент взаимной индукции в зависимости от ширины сближения и проводимости земли определяется по номограммам. Коэффициент взаимной индукции (Гн/км) можно определить и по приближенной формуле, которая справедлива в диапазоне тональных частот:

, (41)

где - эквивалентная ширина i-го участка сближения, м; f – частота влияющего тока, Гц; σ_з – проводимость земли (для супеска 0,003 СМ/м).

Эквивалентная ширина косого участка сближения определяется соотношением

(42)

Рассчитаем эквивалентные ширины косого участка сближения:

Тогда коэффициенты взаимной индукции:

Результирующий коэффициент экранирования (на низких частотах его называют коэффициентом защитного действия - КЗД) учитывает уменьшение наведенной ЭДС за счет защитного действия металлических экранов, размещенных между ВЛ и линией связи. В общем виде коэффициент защитного действия

S = S_обS_трS_рS_м, (43)

где S_об,S_тр, S_р, S_м – коэффициенты защитного действия соответственно оболочки кабеля связи; заземленных тросов, подвешенных на опорах ЛЭП; рельсов железнодорожных путей, проложенных рядом с кабелем связи; металлических сооружений (соседних кабелей связи, трубопроводов, газопроводов и т. д.).

В нашем случае: S_тр= 0,55; S_р = 0,55.

Определив коэффициент взаимной индукции m₁₂ для каждого участка, производят расчет продольной ЭДС, полагая S_об=1, S_м=1:

В/км (44)

Рассчитав величину суммарной продольной ЭДС на участке сближения длиной l, определяют продольную ЭДС на 1 км кабеля

В/км. (45)

Исходя из результатов расчета Е_км, по табл.8 в зависимости от типа защитных покровов кабеля связи определяем величину идеального коэффициента защитного действия металлических покровов S_об.

Таблица 8 - Идеальный КЗД (S_об) коаксиальных кабелей связи при частоте 50

Е_км, В/км	Марка кабеля
Е_км, В/км	КМБ-4	КМАБп-4	КМБ-8/6	КМБ-6/4	МКТСБ-4	ВКПАП
10	0,60	0,100	0,46	0,60	0,82	0,63
20	0,58	0,093	0,38	0,54	0,73
50	0,52	0,064	0,30	0,46	0,58
100	0,46	0,043	0,21	0,37	0,46
150	0,36	0,040	0,17	0,27	0,41
200	0,34	0,041	0,15	0,25	0,39
250	0,33	0,044	0,14	0,30	0,40
300	0,34	0,045	0,15	0,32	0,43

Определив величину S_об, окончательно рассчитываем величину продольной ЭДС на участке сближения

(46)

При вычислении Е_прод предполагалось, что S_м=1. Полученную величину Е_прод сравниваем с величиной допустимого опасного напряжения:

Таблица 9 - Допустимые значения продольной ЭДС при кратковременном влиянии

Схема дистанционного питания (ДП)	Допустимые ЭДС, В, при влиянии ЛЭП
Без ДП	U_исп=3,7 кВ
"Провод-земля" постоянным током	=3099В
"Провод-провод" переменным током	=3399В

В таблице 10 U_исп=3700 В – испытательное напряжение изоляции жил кабеля по отношению к экрану или металлической оболочке и вводного устройства аппаратуры, зависит от типа кабеля (см. табл.10); ИКМ - 1920x2 – 850 В – действующее значение напряжения дистанционного питания линейных регенераторов, зависит от системы передачи.