Расчет вероятности повреждения кабеля молнией

Расчет проектируемой линии передачи

Расчет параметров передачи кабеля КМАБп-4

Параметры передачи подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные параметры оценивают электромагнитные свойства среды распространения сигналов электросвязи. К ним относятся: активное сопротивление R, Ом/км; индуктивность L, Гн/км; электрическая емкость С, Ф/км; проводимость изоляции G, См/км.

Вторичные параметры оценивают воздействие среды распространения на сигналы электросвязи. К ним относятся: коэффициент затухания α, дБ/км; фазовый коэффициент β, рад/км; волновое сопротивление Zв, Ом; фазовая скорость распространения V, км/с.

Численные значения первичных параметров передачи определяются конструктивными параметрами направляющей системы и для коаксиального кабеля рассчитываются по формулам:

(1)

(2)

(3)

, (4)

где d_a = 2,6 мм – диаметр внутреннего проводника коаксиальной пары;

d_b = 9,5 мм – диаметр внешнего проводника коаксиальной пары;

= 1,1 – эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции;

tg δ= 0,6∙ - тангенс угла диэлектрических потерь;

f – расчетная частота, Гц: 1000, 7700, .

Численные значения вторичных параметров определяются значениями

первичных параметров:

(5)

(6)

(7)

(8)

Произведем расчеты по приведенным формулам первичных и вторичных параметров передачи для 1000 Гц:

1) Активное сопротивление:

2) Индуктивность:

3) Электрическая емкость:

4) Проводимость изоляции:

5) Коэффициент затухания:

6) Фазовый коэффициент:

7) Волновое сопротивление:

8) Фазовая скорость распространения:

Подобно предыдущим вычислениям посчитаем первичные и вторичные параметры передачи для частот , , полученные значения сведем в таблицу 3.

Таблица 3 – Параметры передачи кабеля КМАБп-4

Параметр	Значения на частоте
Параметр	f1	f2	f3
R, Ом/км		3.594	5.132
L, мГн/км		0.3335	0.3112
C, нФ/км		47.16	47.16
G, мк См/км		0.1368	0.279
α, дБ/км		0.186	0.274
β, рад/км		0.192	0.378
Zв, Ом		84.094	81.236
V, км/с	00	252100	261000

Для полученных значений из таблицы 3 составим графики зависимости от частоты:

Расчет вероятности повреждения кабеля молнией

Расчет производится с целью определения необходимости защиты кабеля от ударов молнии. Защита магистральных кабелей связи предусматривается, если вероятное число повреждений на 100 километров трассы в год превышает 0,2 (более одного повреждения за 5 лет).

Ожидаемая вероятность повреждения кабеля молнией рассчитывается в последовательности:

1) определяется сопротивление оболочки кабеля R0, Ом/км.

(9)

где ρ0 – 28 Ом•мм2/км – удельное сопротивление алюминия;

d0 = 33,6 мм – внешний диаметр оболочки кабеля;

δ0 = 1,6 мм толщина оболочки;

2) определяется сопротивление броневого покрова кабеля Rбр, Ом/км:

(10)

где d_бр= 38,6 мм – диаметр кабеля КМАБп-4 по броне;

а ≈ d_бр- ширина бронеленты;

в = 0,5 мм – толщина бронеленты;

3) определяется общее сопротивление металлических покровов кабеля R2, Ом/км:

(11)

4) по рисунку 4 находится число повреждений кабеля n для

рассчитанного значения R2, заданного значения удельного сопротивления грунта, интенсивность гроз Т=36 ч в год и электрической прочности изоляции U=3000В. На рисунке искомое значение отмечено точкой.

Рисунок 4 – График определения вероятности повреждения кабеля молнией

5) определяется ожидаемая вероятность повреждения кабеля молнией nож

при заданных значениях интенсивности грозодеятельности Т = 84 час/год и электрической прочности изоляции U = 3600 В:

(12)

где n = 0.2 вероятность повреждения кабеля молнией при среднее интенсивности грозодеятельности 36 часов в год и электрической прочности изоляции 3000 В, определенная по графикам для удельного сопротивления грунта;

(13)