Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект - Проектирование и расчет многоканальных телекоммуникационных систем - файл 1.doc


Курсовой проект - Проектирование и расчет многоканальных телекоммуникационных систем
скачать (2892.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc2893kb.16.11.2011 20:26скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...
российский государственный университет

им. И.Канта

Кафедра телекоммуникаций


Тема курсового проекта «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ»


ПО ДИСЦИПЛИНЕ Направляющие системы


Калининград

2009


1. Исходные данные по курсовому проекту:

  • трасса – Киев - Севастополь

  • тип кабеля – коаксиальный (КМ)

2. Краткое содержание проекта

Введение …………………………………………………………………3

2.1. Первая глава. Разработка схемы многоканальной телекоммуникационной магистрали.

2.1.1.Обоснование трассы магистрали…………………………………..5

2.1.2.Определение числа каналов на магистрали…………………….....8

2.1.3.Обоснование требований и выбор телекоммуникационной системы передачи и типа кабеля …………………………………………..10

2.1.4.Определение исходных данных к проектированию магистрали 11

2.2. Вторая глава. Расчет параметров кабеля.

2.2.1. Конструктивный расчет кабеля………………………………..11

2.2.2. Описание конструкции кабеля и его поперечного разреза…..14

2.2.3. Расчет параметров передачи кабеля в диапазоне частот……..15

2.2.4. Выбор длины усилительного участка и обоснование размещения ОУП и НУП на магистрали…………………………….23

2.3. Третья глава. Проектирование магистрали.

2.3.1. Расчет параметров взаимного влияния………………………..25

2.3.2. Меры защиты цепей и трактов линии связи от взаимных влияний:

– определение необходимости защиты кабельной магистрали от ударов молнии……………………………………………………...29

– мероприятия по защите кабелей от внешних влияний…….…36

2.4. Четвертая глава. Строительство и эксплуатация магистральной линии.

2.4.1. Предложения по перечню основных работ по строительству кабельной магистрали………………………………………………...37

2.4.2. Объем работ и потребное количество линейного оборудования………………………………………………………….41

  1. Рекомендации по современным методам построения магистралей, моделированию…………………………………………………………42

Заключение…………………………………………………………...…46

  1. Перечень рекомендуемых материалов и литературы……………….47

  2. Перечень графического материала:

- схема трассы

- размещение регенерационных пунктов на магистрали


ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наблюдается жесткое соревнование в сфере сетевых услуг. Чтобы сохранить конкурентоспособность операторам приходится ответственно подходить к выбору оборудования, рассматривая множество вариантов. Это в полной мере относится и к коаксиальному кабелю.

Коаксиальный кабель, используется для передачи радиочастоты (РЧ) сигналов. Она имеет низкий уровень выбросов, потери и обеспечивает защиту от электромагнитных помех, что позволяет передавать сигналы с низким энергопотреблением на большие расстояния. Коаксиальный кабель состоит из внутреннего ядра, изолятора, экрана и внешних покрытий. Существуют различные виды коаксиальных кабелей, каждый из них обладает различными физическими и электронными свойствами, применяющиеся для конкретных задач. Кабель обычно используется для проведения кабельных телевизионных сигналов вдоль пригородных улиц и в домах.

Коаксиальный кабель, как правило, изготавливается из твердой меди от одного до двух миллиметров толщиной, но некоторые виды практикуют использование проводов-нитей для повышения гибкости. Диэлектрический изолятор - это либо пена, твердый пластик, либо воздушный зазор, созданный из пластиковых прокладок. Экранирование, как правило, изготавливаются из меди, которую полностью окружает слой диэлектрика, также может быть изготовлено из алюминиевой пленки. Наконец, экранирование покрыто тонким слоем пластиковой защитой.

Коаксиальный кабель применяется больше для антенн, чем как регулирующий кабель, поскольку он несет электромагнитные волны между изолированием и экранированием. Оно сохраняет качество сигнала, так как экранирование в основном предотвращает помехи для достижения сигнал. Коаксиальные соединители направлены к одной и той же импедансной цепи. Основной разъем типа BNC, этот разъем используется для компьютерных сетей, а F разъем используется для кабельного телевидения. Кабельные терминаторы - закрытые разъемы, которые помещаются на все открытые концы коаксиального кабеля в сети, которая стремится к минимуму потерь сигнала и помех.

Коаксиальный кабель имеет много преимуществ по сравнению с витой пары кабеля, но и несколько недостатков. Он имеет большой диапазон частот, который позволяет ему вести несколько сигналов, что делает его идеальным для проведения многих кабельных телевизионных передач. Каждый канал имеет большую пропускную способность, что позволяет видео с высоким разрешением. Экранирование снижает перекрестные и другие помехи, обеспечивая использование большей длины кабеля между усилителями. Вместе с тем, коаксиальный кабель является более дорогостоящей установкой, которая использует топологию сети, которая подвержена некоторому количеству заторов.

При выборе коаксиального кабеля операторы должны принимать во внимание стоимость прокладки, затраты на энергопотребление, пригодность кабеля для конкретных функций сети с учетом ее возможной реконструкции. Также при выборе кабеля следует обращать внимание на качество компонентов и на методику процесса его производства.

В данном курсовом проекте, содержание которого представляет собой разработку и проектирование кабельной магистрали для организации многоканальной связи различного назначения между городами Киевом и Севастополем, выбран кабель КМ-4.

Курсовой проект содержит следующие этапы проектирования кабельной магистрали:

• выбор трассы;

• конструктивный расчет кабеля;

• расчет параметров передачи;

• расчет защиты от влияний;

• расчет объема строительных работ

2.1. Первая глава.

Разработка схемы многоканальной телекоммуникационной магистрали.


2.1.1.Обоснование трассы магистрали.

Согласно варианту задания (50) оконечными пунктами трассы магистрали являются города Тамбов и Владимир

Трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы, можно свести к трем основным: минимальные капитальные затраты на строи­тельство; минимальные эксплуатационные расходы; удобство обслужи­вания.

Для соблюдения указанных требований, трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода шоссейных дорог или вдоль профилированных проселочных дорог. Допускается строительство трассы магистрали вдоль железных дорог, но в таком случае необходимо предусмотреть выполнение мероприятий по защите трассы от внешнего влияния контактных сетей железных дорог.

При выполнении задания изыскания по выбору трассы осуществляются по подробной карте. В данном проекте можно наметить два возможных варианта прокладки кабеля, которые сведены в таблицы.

Таблица 1

№ ОУПа

Маршрут 1ой трассы

Расстояние, км

Описание трассы

ОП-1

Киев

-

-

ОУП-2

Белая Церковь

93

Вдоль магистрали

ОУП-3

Умань

119

Вдоль магистрали,

1 пересечение ж/д. путей, 1 мост

ОУП-4

Кривое Озеро

95

Вдоль магистрали,

1 пересечение ж/д. путей, 2 мост

ОУП-5

Жовтень

86

Вдоль магистрали,

1 пересечение ж/д. путей

ОУП-6

Одесса

96

Вдоль магистрали,

1 пересечение ж/д. путей

ОУП-7

Николаев

114

Вдоль магистрали,

1 пересечение ж/д. путей, 1 мост

ОУП-8

Херсон

77

Вдоль магистрали, вдоль ж/д. путей и

2 пересечения с ними

ОУП-9

Каховка

106

Вдоль магистрали,

3 пересечения ж/д. путей, 2 моста

ОУП-10

Новоалексеевка

116

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей и

2 пересечения с ними, 1 мост

ОУП-11

Джанкой

63

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей;

1 мост

ОУП-12

Симферополь

93

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей и

4 пересечения с ними; 3 моста

ОП-2

Севастополь

75

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей и

4 пересечения с ними; 2 моста

Общее расстояние трассы 1152 км


Таблица 2

№ ОУПа

Маршрут 2ой трассы

Расстояние, км

Описание трассы

ОП-1

Киев

-

-

ОУП-2

Кагарлык

79

Вдоль магистрали

ОУП-3

Смела

120

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей и 1 пересечение с ними, 2 моста

ОУП-4

Знаменка Вторая

93

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей,

1 мост

ОУП-5

Кировоград

40

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей и

1 пересечение с ними

ОУП-6

Кривой Рог

120

Вдоль магистрали,

1 пересечение ж/д. путей, 1 мост

ОУП-7

Давыдов Брод

98

Вдоль магистрали и

вдоль проселочной дороги; 1 пересечение ж/д. путей, 3 моста

ОУП-8

Новая Каховка

54

Вдоль проселочной дороги;

2 пересечение ж/д. путей

ОУП-9

Красноперекопск

97

Вдоль магистрали и

вдоль проселочной дороги; вдоль ж/д. путей и

2 пересечения с ними

ОУП-10

Симферополь

116

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. и 2 пересечения с ними

ОП-2

Севастополь

78

Вдоль магистрали,

вдоль ж/д. путей и

4 пересечения с ними; 2 моста

Общее расстояние трассы 895 км.

Вывод: первый вариант трассы магистрали имеет на своем пути 14 пересечений с шоссейными и 20 пересечений с железными дорогами, в то время как второй вариант трассы имеет 7 пересечений с шоссейными и 14 пересечений с железными дорогами. Кроме того, первый вариант трассы имеет большее число переходов через реки, что значительно усложняет строительство, а также имеет два крупных перехода: через Бугский лиман и через залив Сиваш. Также первая трасса имеет большую протяженность. Следовательно, это недостаточно оптимальный вариант.

Достоинством обоих вариантов можно считать то, трассы проходят через несколько крупных городов, в которых можно организовать выделение каналов из общего потока.

Недостатком обоих трасс является усложнение строительства большим числом переходов через шоссейные и железные дороги и через реки. Также необходимо отметить, что обе трассы магистрали значительную часть своего пути проходит в непосредственной близости от электрифицированной железнодорожной линии, что вызывает необходимость применения дополнительной защиты от внешних влияний.

С точки зрения жилищно-бытовых условий и возможности размещения обслуживающего персонала оба варианта трассы магистрали одинаковы.

Учитывая приведенные выше требования и рекомендации можно прийти к выводу, что наиболее предпочтительным вариантом трассы магистрали является второй вариант, т.к. она имеет наименьшую протяженность между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство.

Приложения содержат выкопировку из карты с указанием обоих вариантов трассы магистрали.


2.1.2.Определение числа каналов на магистрали

Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заин­тересованности отдельных групп населения во взаимной связи.

Для варианта 50 население Киева с областью 5000000 жителей, а население Севастополя с областью 1642000 жителей.

Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрест­ностях с учетом среднего прироста населения, человек

, (1)

Численность в пункте А (Киев):

Численность в пункте В (Севастополь):

Количество абонентов в зоне АМТС зависит от численности населения в этой зоне и от уровня телефонизации в данной местности. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами 0,3 (30 телефонов на 100 человек населения) количество абонентов в зоне АМТС

. (2)





Учитывая, что телефонные каналы в междугородней связи имеют преобладающее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными пунктами.

Для расчета телефонных каналов используют приближенную формулу:

, (3)


Таким образом, число каналов для телефонной связи между Тамбовом и Владимиром равно:



Кроме перечисленных каналов связи, на магистралях с коаксиальным кабелем могут организовываться двухсторонние телевизионные каналы, эквивалентные 1600 телефонным каналам, и тогда общее число каналов в телекоммуникационной системе рассчитывается по формуле: (4)




2.1.3.Обоснование требований и выбор телекоммуникационной системы

передачи и кабеля

Выбор систем передачи и кабеля производится в соответствии с рассчитанным общим числом каналов и исходя из технико-эконо­мических соображений.

Рассчитанное значение =10470 каналов.

Выбирается СП К-10800 и кабель типа КМ-4. На магистральных кабельных ЛС используется четырехпроводная схема организации связи. При этом способ организации связи по КМ – однокабельный, т.е. цепи передачи и приема размещены в одном кабеле. Телевизионные каналы организуются также при работе СП К-10800 по среднегабаритным КП.

Всего будет организовано 10800 каналов, при этом 330 каналов будут резервными.

Линейный спектр частот для СП К-10800: (4332-59700) кГц.

Затухание усилительного (регенерационного) участка - 39 дБ.

Расстояние между ОУП - 120 км.


2.1.4 Исходные данные к проектированию магистрали.

d = 2.5мм – диаметр центрального проводника для среднегабаритной КП

- эквивалентная диэлектрическая проницаемость

UИСП =1,8кВ – испытательное напряжение изоляции

- расстояния между участками сближения

- длина участков сближения

Т=36ч – средняя продолжительность гроз

- удельное сопротивление грунта

SТ =0,38 – коэффициент экранирования троса


2.2. Вторая глава. Расчет параметров кабеля

2.2.1. Конструктивный расчет кабеля.

Конструктивный расчет кабеля заключается в расчете размеров всех элементов, входящих в состав кабеля.

Внутренний диаметр внешнего проводника D:

Значение D определяется при ZВ= 75 Ом из выражения, в мм

. (5)



Наружный диаметр КП :

, (6)

Для КП среднего размера t = 0,3 мм, экран выполнен из двух стальных лент толщиной по 0,15 мм каждая, изоляция выполнена из двух лент бумаги K-I20 толщиной по 0,12 мм каждая.



Диаметр скрученного сердечника, состоящего из четырех КП одинако­вого размера:

(7)



Коаксиальный кабель содержит также симметричные четверки или пары. Диаметр симметричных групп кабеля содержащего 4 КП одинако­вого размера и 5 симметричных групп будет составлять:

. (8)



Диаметр изолированной жилы четверки в мм:

. (9)




Диаметр токопроводящей жилы: (10)




Толщина изоляции жилы: (11)




^ Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией в мм:

, (12) Для кабеля со свинцовой оболочкой поясная изоляция выполняется из 3-4 лент кабельной бумаги K-I20, толщиной 0,12 мм каждой ленты.



По определенному по формуле (12) диаметру кабельного сердеч­ника под оболочкой определяются толщины гладкой свинцовой оболочки:


Таблица 3



1) толщина оболочки голого кабеля - 1,9мм;

2) толщина оболочки бронированного кабеля с ленточной броней - 1,6мм.


В курсовом проекте для магистрали используются три типа кабеля:

  • голые, для прокладки в кабельной канализации;

  • бронированные стальными лентами - для прокладки непосредственно в грунте;

  • бронированные круглыми проволоками - для прокладки через судоход­ные реки.


Диаметр голого кабеля определяется по формуле

, (25)




Диаметр бронированного кабеля с ленточной броней, в мм

, (26)




2.2.2. Описание конструкции кабеля и его поперечного разреза

Магистральный коаксиальный кабель КМБ-4 типа 2,6/9,5 (рис. 4.2) содержит четыре коаксиальные пары и пять звездных четверок. Каждая пара коаксиальная состоит из внутреннего медного проводника диаметром 2,6 мм и внешнего проводника в виде медной трубки диаметром 9,5 мм с одним продольным швом. Коаксиальная пара имеет изоляцию из полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм. Поверх внешнего проводника расположен дополнительный экран в виде двух мягких стальных лент толщиной 0,15 – 0,2 мм, который покрывается одним – двумя слоями кабельной бумаги. Кабель имеет свинцовую оболочку и обычные броневые покровы и маркируется КМБ, КМГ, КМК.




Рис. 1.а) Магистральный коаксиальный кабель КМБ-4

На рис. 1. б: 1- внутренний проводник, 2 – баллонная изоляция, 3 – внешний проводник коаксиала, 4 – экран, 5 – кабельная бумага.


2.2.2. Расчет параметров передачи кабеля в диапазоне частот

Расчет первичных (R, L, С, G ) и вторичных () параметров передачи выполняют для пяти значений час­тот.

Для аналоговой системы передачи (АСП) расчет производится для частот распределенных примерно равномерно в диапазоне от до , где и нижняя и верхняя частоты линейного спектра выбранной системы передачи. Для СП К-1080: =4332кГц

=59700кГц

Таким образом, параметры передачи необходимо рассчитать на частотах: f1 =4332 кГц

f2 = 18174 кГц

f3 = 32016 кГц

f4 =45858 кГц

f5 =59700 кГц


Расчет первичных параметров передачи коаксиальных пар из меди производится по следующим формулам:

  • активное сопротивление: (27)

Для f1:

Для f2:

Для f3:

Для f4:

Для f5:


  • индуктивность: (28)

Для f1:

Для f2:


Для f3:

Для f4:

Для f5:


Если: тип кабеля - 2,6/9,5

тип изоляции – полиэтиленовая шайба

Таблица 4




  • рабочая емкость: (29)



  • проводимость изоляции:

. (30)


Для f1:


Для f2:


Для f3:


Для f4:


Для f5:


Вторичные параметры передачи рассчитываются по формулам для высоких частот:

  • коэффициент затухания: (31)

Для получения в дБ/км необходимо в Нп/км умножить на 8,69





















  • Коэффициент фазы: (32)











  • Волновое сопротивление (33)







  • Фазовую скорость рассчитывают по формуле:

(34)








  • Время распространения по кабелю:

(35)







По результатам расчетов построим графики частотной зависимости параметров передачи коаксиальных пар из меди.

На рис.2 показана частотная зависимость активного сопротивления коаксиальной цепи. Из рисунка видно, что с ростом частоты активное сопротивление закономерно возрастает за счет поверхностного эффекта и эффекта близости. Причем наибольшее удельное значение имеет сопротивление внутреннего проводника.



Рис.2.Частотная зависимость активного сопротивления коаксиальной цепи

Индуктивность коаксиальной цепи с увеличением частоты уменьшается. Это обусловлено уменьшением внутренней индуктивности за счет поверхностного эффекта. Зависимость индуктивности от частоты показана на рис. 3.



Рис. 3. Частотная зависимость индуктивности коаксиальной цепи


Емкость коаксиальной цепи от частоты не зависит.

Проводимость изоляции с ростом частоты линейно возрастает. величина ее зависит в первую очередь от качества диэлектрика, используемого в кабеле и характеризуется величиной угла диэлектрических потерь . Частотная зависимость проводимости изоляции показана на рис. 4.


Рис. 4. Частотная зависимость проводимости изоляции коаксиальной цепи

На рис.5 показана частотная зависимость коэффициента затухания. С ростом частоты коэффициент затухания возрастает.




Рис.5. Частотная зависимость коэффициента затухания,

Коэффициент фазы с ростом частоты возрастает почти по прямолинейному закону на рис. 6.




Рис. 6. Частотная зависимость коэффициента фазы , рад/км

Частотная зависимость волнового сопротивления коаксиальной цепи иллюстрируется графиком на рис. 7. Модуль волнового сопротивления с увеличением частоты уменьшается.




Рис. 7. Частотная зависимость волнового сопротивления Zв, Ом

Скорость распространения электромагнитной энергии по кабельным линиям с ростом частоты существенно возрастает. Скорость распространения электромагнитной энергии по линии при постоянном токе составляет примерно 10000 км/с, а при токах высоких частот имеет величину порядка 250000 км/с, приближаясь к скорости света. Фазовая скорость показана на рис.8.




Рис.8. Частотная зависимость скорости распространения электромагнитной энергии ,км/с




Рис.9. Частотная зависимость времени распространения по кабелю Т, с/км

2.2.4. Выбор длины усилительного участка и обоснование размещения ОУП и НУП на магистрали

Линейный тракт АСП содержит линейные усилители трактов передачи и приема оконечных пунктов, усилительные участки линии и промежуточные усилительные пункты, предназначенные для компенсаций затухания усилительных участков линии.

Линейный тракт ЦСП содержит передающее и приемное оборудование линейного тракта, регенерационные участки линии и регенерационные пункты, предназначенные для восстановления первоначальной формы, амплитуды и временных положений импульсов.

Большинство промежуточных усилительных и регенерационных пунктов являются необслуживаемыми (НУП и НРП) и только часть этих пунктов является обслуживаемыми (ОУП и ОРД). Необслуживаемые пункты питаются дистанционно по тем же цепям, по которым передаются и линейные сигналы.

Размещение ОУП (ОРИ) следует производить по возможности в круп­ных населенных пунктах, где они могут быть обеспечены электроэнер­гией, водой, топливом, условиями для обслуживающего персонала и где обычно производится выделение каналов. Расстояние по кабелю между обслуживаемыми пунктами равно 120км для СП К-10800.

Рассчитанный коэффициент затухания цепей кабеля соответствует температуре 20С . Значение коэффициента затухания при температуре С на глубине прокладки кабеля определяется по формуле, в дБ/км

, (36)











С увеличением частоты затухание кабельной линии связи усили­вается, поэтому для АСП длина усилительного участка рассчитывает­ся на верхней частоте рабочего диапазона по формуле в км

, (37)



После проведенных расчетов построим схему размещения УП (РП) на магистрали с нумерацией всех УП (РП). Нумерация ОУП ведется: от административного центра высшего назначения к административному центру низшего назначения, на магистралях, соединяющих административные центры одинакового значения, с севера на юг. В нашем случае нумерация ОРП ведется от Киева к Севастополю.

Размещение регенерационных пунктов на магистрали представлено в приложении 2.


2.3. Третья глава. Проектирование магистрали

2.3.1. Расчет параметров взаимного влияния.

В курсовом проекте необходимо рассчитать переходное затухание на ближнем конце Ао и защищенность на дальнем конце Аз на длине усилительного (регенерационного) участка на тех же пяти частотах, на которых рассчитаны параметра передачи.

Взаимные влияния между коаксиальными парами определяются

конст­рукцией внешнего проводника коаксиальных пар

^ Сопротивление связи , 0м/км, (38)

где коэффициент, определяемый по формуле (39)

Для f1:



Для f2:



Для f3:



Для f4:



Для f5:



Сопротивление связи с учетом экрана , 0м/км (40)

  • продольная индуктивность спиральных стальных лент

, Гн/км; (41)



  • - внутренняя индуктивность стальных лент

, Гн/км. (42)



Для f1:

Для f2:

Для f3:

Для f4:

Для f5:

^ Индуктивность и сопротивление третьей цепи, составленной из
внешних проводников рассматриваемых коаксиальных пар, рассчитываются по формулам: ,Гн/км; (43)



, 0м/км. (44)

Для f1:

Для f2:

Для f3:

Для f4:

Для f5:


Значения А0 и АЗ для коаксиальных пар рассчитываются по формулам , дБ, где - в Нп/км; (45)

, дБ, (46)

Для f1:



Для f2:



Для f3:



Для f4:



Для f5:




По результатам расчетов построим графики частотной зависимости параметров влияния. Рассчитанные величины Ао и АЗ сопоставляются с нормами таблиц 5.


Таблица 5. Норма переходного затухания, дБ, для различных систем связи



На рис. 10 показана частотная зависимость переходного затухания Ао между коаксиальными парами на ближнем конце и частотная зависимость защищенности Аз на дальнем конце на длине регенерационного участка. Из этого рисунка видно, что переходные затухания на ближнем и дальнем концах с ростом частоты возрастают, что определяется: закрытым характером электромагнитного поля коаксиальных цепей; убыванием интенсивности возбуждающего электромагнитного поля на внешней поверхности внешнего проводника вследствие поверхностного эффекта.




Рис. 10. Частотная зависимость переходного затухания

Если сравнить рассчитанные величины Ао и АЗ с нормами таблицы 5, то видно, что они вне ниже нормативных для кабеля КМ-4. Следовательно, никаких рекомендации и специальных мероприятий пои строительстве магистрали не дается.


^ 2.3.2 МЕРЫ ЗАЩИТЫ ЦЕПЕЙ И ТРАКТОВ ЛИНИИ СВЯЗИ ОТ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИИ

Различают следующие основные меры защиты цепей и трактов линий связи от взаимных влияний.

Применение систем передачи и типов линий связи, обеспечивающих малые значения взаимных влияний. Этот способ реализуется на практике в очень широких масштабах. Так, применение коаксиальных кабелей или волоконно-оптических линий практически полностью решают проблему защиты цепей и трактов
линий связи от взаимных влияний. К этому способу можно отнести также мероприятия, связанные с повышением однородности
линий связи, улучшением качества строительства линий, рациональным выбором цепей для различных систем передачи.

^ Определение необходимости защиты кабельной магистрали от ударов молнии.

Грозовые повреждения являются одними из самых серьезных повреж­дений кабельных линий связи. Согласно статистическим данным повреж­дения от ударов молнии составляют около 10 – 15% от всех повреждений и приносят значительные убытки вследствие простоя связей.

Количество и объем повреждений зависит от ряда причин:

  • интенсивность грозовой деятельности в районе прокладки кабеля;

  • конструкции, размеров и материала внешних защитных покровов, электрической проводимости, механической прочности изоляционных покрытий и поясной изоляции, а также электрической прочности изоляции;

  • удельного сопротивления, химического состава и физического строения грунта, его влажности к температуры;

  • геологического строения и рельефа местности в районе трассы кабеля;

  • наличия вблизи кабеля высоких предметов, таких как мачты, опоры линий электропередачи и связи, высокие деревья, лес и т.д.

На вновь проектируемых междугородных кабельных линиях связи защитные мероприятия следует предусматривать по расчету на тех участках, где вероятная плотность повреждений (вероятное число опас­ных ударов молний) превышает допустимую плотность, указанную в таблице 6.

Тип кабеля В горных районах,

районах со скальным В остальных

грунтом и вечной районах

мерзлотой 0м/м

Одночетверочный и

однокоаксиальный 0,2 0.3



Многопарные

коаксиальные 0,1 0,2




На существующих междугородных линиях защитные мероприятия осуществляют на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности, но должна быть не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. Работу по оборудованию защитных устройств проводят сразу после устранения грозового повреждения.

Вероятное число повреждений кабеля ударами молнии характеризуют плотностью повреждений. Под плотностью повреждений понимают общее количество отказов (повреждений с простоем связи), отнесенных к 100 км трассы в год как при однокабельной системе связи, так и при двухкабельной.

Для определения плотности повреждений кабеля с металлическими защитными покровами необходимо знать следующие данные:

  • интенсивность грозовой деятельности Т, ч. (количество часов в году);

  • электрическую точность изоляции аил по отношению к металличес­кой оболочке UMAX, В;

  • удельное сопротивление грунта , к0м·км;

  • сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току RO, 0м/км.­

Значения Т=36ч и выбирают из исходных данных к проектированию магистрали. При этом электрическую прочность изоляции UМАХ можно определить, используя значение Uucn.

. (48)



Сопротивление внешних металли­ческих защитных покровов кабеля как для кабелей имеющих поверх оболочки пластмассовый шланг (кабели с алюминиевой и стальной оболочкой), так и для кабелей без пластмассового шланга (кабели со свинцовой оболочкой) находят как сопротивление параллельно соеди­ненных металлической оболочки и стальной ленточной брони кабеля:

, (48)

где

  • - сопротивление брони; (50)



  • - сопротивление оболочки; (51)



  • удельное сопротивление материала металлической оболочки кабеля (для свинца 0м·мм2/м; для стали 0м·мм2/м; для алюминия 0м·мм2/м);

  • средний диаметр кабеля по броне, мм;

  • ширина одной бронеленты, , мм;

  • толщина одной бронеленты мм;

  • внутренний диаметр оболочки кабеля, мм;

  • толщина оболочки кабеля, мм.

(52)

При одинаковых кабелях где m – число кабелей.

Т.к. кабель один, то

Подсчитав RO и зная по графику рис. 4.5 определяют n . Этот график построен на основании наблюдений при средней продолжи­тельности гроз Т=36 часов в год, электрической прочности изоляции жил по отношению к оболочке кабеля UMAX =3000 B наГц и длины кабеля 100 м. При других значениях Т и Umax вероят­ное число повреждений кабеля

. (53)



Так как (0,27>0.2) указанной в таблице 6, то производится защита кабельной магистрали от ударов молнии. Для защиты применяют проложенные в земле грозозащитные тросы, следовательно, прежде всего надо определить число тросов. Защитное действие тросов характеризуется коэффициентом тока в оболочке кабеля показывающим отношение тока молнии в оболочке кабеля при наличии троса к току молнии при отсутствии троса. Для одного медного или биметаллического троса:

, (54)

где

  • расстояние между кабелем и тросом, мм (рис. 4.6а);

  • диаметр троса, мм;

  • внешний диаметр оболочки кабеля, мм.

Рекомендуемые значения и приведены в таблице 19.





Далее по графику рис.4.5 определяют n, взяв уже не по RO , а по произведению , а затем по выражению (53) вычислить .



В этом случае (0,01<0.2) в соответствии с таблицей 6, значит два троса брать необязательно.



Коэффициент тока для двух тросов определится

, (55)

где - расстояние между тросами (рис.4.6 б), значения которого приведены в таблице 19.



Следовательно, допустимые меры защиты от ударов молнии – это дополнительный один грозозащитный трос. Но т.к. трасса на по магистрали проходит вдоль железнодорожных дорог, то требуется в дальнейшем вдоль таких участков брать два грозозащитных троса.




Тросы прокладывают над кабелем на глубине, равной половине глуби­ны залегания кабеля, с соблюдением расстояний указанных в таблице 19. Заземление по концам участка защиты обычно не делается за исключе­нием случаев высокого переходного сопротивления троса по отношению к земле. Это имеет место при высоком удельном сопротивлении грунта или плохом контакте троса с грунтом. Грозозащитные тросы требуют оборудования дополнительных заземлений, если > 100 0м-м. Заземления оборудуют через каждый километр вдоль троса, значение сопротивлений должно быть не более 30 Ом.

На каждом участке защиты тросы отводят в сторону от кабеля под прямым углом на расстояние 30 м. При нескольких тросах они перепаиваются между собой около соединительных муфт (в местах установки КИП).


^ Мероприятия по защите кабелей от внешних влияний.

Для предохранения сооружений связи от внешних электромагнитных влияний проводится комплекс защитных мер на линиях связи подверженных влиянию. Это такие мероприятия как:

1. Относ трассы;

2. Каблирование;

3. Скрещивание и симметрирование;

4. Экранирование;

5. Разрядники и предохранители;

6. Заземление;

7. Нейтрализующие и редукционные трансформаторы.


Для защиты обслуживающего персонала и аппаратуры связи широко применяются защитные устройства, состоящие из разрядников и предохранителей. Эти устройства устанавливаются на входе в станцию. Разрядники делятся на газонаполненные и искровые. На междугородних кабельных линиях связи наибольшее распространение получили газонаполненные разрядники Р-35, РВ-50, Р-4.

Для защиты кабельных линий от грозы весьма эффективно применение защитных тросов, прокладываемых в земле над кабелем связи. Радикальным средством защиты кабелей связи от воздействия высоковольтных линий и радиостанций является применение экранирующих оболочек. Они полностью локализуют электростатическое влияние и существенно снижают магнитное влияние.

Также к ухудшению и нестабильности электрических характеристик на кабельных линиях связи приводят нестабильность контактов соединения жил в муфтах, межкабельные помехи и влага, влияющая на параметры кабеля.


2.4. Четвертая глава. Строительство и эксплуатация магистральной линии.

2.4.1. Основные виды работ по строительству кабельной магистрали и потребные для строительства основные линейные материалы

Все работы при строительстве кабельной магистрали выполняются в соответствии с “Указаниями по строительству междугородних кабельных линий связи”.

Основной вид работ при строительстве магистрали — прокладка кабеля, осуществляемая механизированным способом с помощью кабелеукладчика или вручную в траншею. Уровень механизации при строительстве кабельной магистрали составляет обычно 85-90%. Кроме того, часть кабеля будет проложена в кабельной канализации. В курсовом проекте примем, что в каждом городе на трассе 3-4 км кабеля будет проложено в имеющейся в городе кабельной канализации. Общая длина прокладываемого кабеля принимается на 2% больше длины трассы магистрали установленной по карте.

Трасса кабельной магистрали проходит через 11 городов. Общая длина трассы составляет 895 км. При уровне механизации 85% будет проложено 913 км кабеля, в том числе:

• в кабельной канализации: 11×3=33 км;

• кабелеукладчиком: (913-33)×0,85=748 км;

• вручную в траншею: (913-33-748)=132 км.

Для этой же трассы необходимо произвести разработку грунта для траншей (рытье и засыпка) в объеме 1,2×0,5×132000=79200 куб м.

При прокладке магистрального кабеля через судоходные реки должен прокладываться дублирующий кабель на расстоянии не менее 300 м от основного с обязательным заглублением в дно реки на глубину не менее 1м с плавсредств в заранее подготовленные траншеи. На трассе магистрали предусматривается один такой переход через р. Днепр и два перехода через р. Ингулец.

Прокладка кабеля через несудоходные реки осуществляется ножевым или гидравлическим кабелеукладчиком с заглублением в дно реки на глубину не менее 0,7 м. На трассе магистрали предусматривается 6 переходов через несудоходные реки.

Переходы через ж/д. и шоссе выполняется методом горизонтального бурения каналов длиной 15…30 м. с прокладкой труб, в которые протягиваются кабели, причем предусматривается основной и резервный каналы. Трасса магистрали имеет 16 переходов через ж. д. и шоссе.

Прокладка кабеля в трубах на переходах: 16×20×2=640 км.

Объем работ по прокладке троса молниезащиты в зависимости от грозодеятельности для данной местности берется от 10% до 30% про­тяженности трассы: 895×0,3=268 км.

Количество соединительных муфт зависит от длины усилительного (регенерационного) участка и строительной длины кабеля. Для коакси­ального кабеля можно принять =600 м.

Длина регенерационного участка l=2,7 км.

При вводе магистрального коаксиального кабеля в УП (РП) устанавливается разветвительная муфта, в которой магистральный кабель распаивают на однокоаксиальные распределительные кабели типа КРК-75 для коаксиальных пар. Распределительные кабели КРК-75 включаются на оконечные устройства - оконечные газонепроницаемые кабельные муфты типа ОГКМ, устанавливаемые на каждую коаксиальную пару.

Таким образом, для каждого регенерационного участка потребно:

• прямых муфт 4 шт.

• разветвительных муфт 2 шт.

• муфт типа ОГКМ 8 шт.

Трасса магистрали имеет 446 НУП и 13 ОУП.


Для всей трассы требуется:

• прямых муфт 1836 шт.

• разветвительных муфт 918 шт.

• муфт типа ОГКМ 3672 шт.

Контрольно-измерительные пункты КИП-1 и КИП-2 устанавливаются на подходах к УП (РП) и в местах устройства заземлений и устройств защиты кабеля, на участках пересечения с трамвайными линиями, электрифицированными железными дорогами, высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП), на участках пересечения с трубопроводами, защищенными катодными установками или дренажами. В курсовом проек­те можно принять, что при подходе к УП (РП) с каждой стороны уста­навливаются по 2 КИП, и далее КИП устанавливаются у соединительных муфт.

Всего на трассе магистрали необходимо смонтировать 1836+918=2754 КИП.

КИПы устанавливаемые у соединительных муфт, одновременно служат замерными столбиками, которыми обозначают трассу магистрали. Замерные столбики устанавливаются также в местах поворота трассы, при пересечении трассы кабеля с дорогами и другими сооружениями. Можно принять, что количество замерных столбиков составляет примерно 20% от количества соединительных муфт. Количество замерных столбиков 367 шт.

Постановка кабеля под давление производится на длине секции герметичности. Секция герметичности состоит из одного или несколь­ких УУ. Для коаксиальных кабелей длина секции герметичности составляет 18 км. Всего на трассе организовано 49 секций герметичности.

Для защиты кабеля от блуждающих токов, возникающих под влиянием сети питания трамвая и электрифицированных ж. д. применяются поляризованные германиевые дренажи ПГД-1ОО, ПГД-150, ПГД-200 и усиленный дренаж. В курсовом про­екте можно принять, что в каждом городе на трассе кабеля применяют­ся 2-3 дренажа, и на каждом пересечении с электрифицированной ж. д. - I дренаж. Всего дренажей на трассе 13×2+16=42.

Протекторная защита в основном применяется при защите кабеля от почвенной коррозии в грунтах с высокой и средней агрессивностью для ликвидации анодной и знакопеременных зон при относительно невысоких положительных потенциалов на оболочке кабеля. Количество протекторов из магниевых сплавов марок МЛ-4, МЛ-5, или ПМ-10у/2 можно ориентировочно принять равным 2-3 на одном РУ. Следовательно, на трассе магистрали устанавливается 892 протекторов.

Объем работ при электрических измерениях кабеля зависит от обще­го числа пар в кабеле. Например, в кабеле КM-4 общее число симметри­чных и коаксиальных пар равно 14, следовательно, объем измерений на 1УУ составит 1,4 единицы. Объем измерений на постоянном и переменном токе на всей магистрали составляет 446×1,4=624единицы.

При измерении взаимных влияний количество измерений (количество взаимовлияющих пар) на одном РУ для кабеля КМ-4 составляет шесть измерений, следовательно, на одном РУ общее число измерений составляет 0,6 единиц и на всей магистрали общее число измерений составляет 446×0,6=267 единиц.

При измерении неоднородностей коаксиальных пар общее число измерений составляет 446×4=1784 единиц.

При испытании электрической прочности изоляции кабеля общее число измерений составляет 446×1=446 единиц.


2.4.2. Объем работ и потребное количество линейного оборудования


В таб.7 перечислены основные виды работ при строительстве кабельной магистрали с указанием объемов работ и потребных для строительства основных линейных материалов.

Таблица 7
  1   2



Скачать файл (2892.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru