Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовой проект - Проектирование кабельной линии связи на участке Сарапул - Кильмезь - файл 1.doc


Курсовой проект - Проектирование кабельной линии связи на участке Сарапул - Кильмезь
скачать (4321 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc4321kb.15.12.2011 23:23скачать

содержание

1.doc

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Ижевский Государственный Технический Университет

Кафедра «Сети связи и телекоммуникационные системы»

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Направляющие системы электросвязи»

на тему «Проектирование кабельной линии связи на участке

Сарапул – Кильмезь»

Вариант № 3

Выполнил

Проверил

Содержание:

Введение………………………………………………………………...…3

  1. Выбор оптимального варианта трассы кабельной линии связи...….5

  2. Расчет конструкции кабеля………………………………………….10

    1. Выбор типа кабеля и способа организации связи…………..….10

    2. Расчет конструкции кабеля………………………………….…..11

  3. Расчет параметров передачи кабельной цепи……………………...14

    1. Расчет первичных параметров передачи……………………….15

    2. Расчет вторичных параметров передачи……………………….18

  4. Размещение усилительных (регенерационных) пунктов по

трассе кабельной цепи……………………………………………….22

  1. Расчет параметров взаимных влияний между цепями………….…24

  2. Прокладка коаксиальных кабелей…………………………………..28

  3. Заключение……………………………………………………….…..40

  4. Список литературы……………………………………………….….41


Введение.

Наряду с перспективными волоконно-оптическими линиями передачи (ВОЛП) на магистральных и внутризоновых сетях связи России в настоящее время широко используются симметричные и коаксиальные электрические кабели связи (ЭКС).

Особое место занимают кабельные линии связи, обладающие хорошей защищенностью каналов связи от атмосферных влияний и различных помех, высокой эксплуатационной устойчивостью и долговечностью. Коаксиальные кабели находятся в преимущественном положении по сравнению с симметричными кабелями и являются наиболее перспективной конструкцией для передачи широкополосной информации, что очень важно в современных условиях. Основными достоинствами коакиальных кабелей являются возможность передачи широкого спектра частот до 109 Гц, высокая защищенность от взаимных влияний и внешних помех, возможность осуществления связи по однокабельной системе.

В рамках данного курсового проекта необходимо разработать кабельную линию связи (КЛС) на участке Сарапул – Кильмезь для работы в цифровой системе передачи ИКМ-480 с использованием малогабаритного коаксиального кабеля с медными жилами диаметром 1,2/4,6 мм, с изоляцией полиэтил шайбовая и алюминиевой оболочкой.

Спроектированная и построенная КЛС заменит собой существующую устаревшую линию связи с низкой пропускной способностью и позволит:

  • удовлетворить растущий спрос на современные телекоммуникационные услуги;

  • обеспечить перспективное развитие интегральной цифровой связи в области предоставления услуг связи согласно с изменяющимися потребностями клиентов;

  • получить на этой основе возможную дополнительную прибыль, которая обеспечит дальнейшее развитие телекоммуникационных систем и сетей связи.

При проектировании КЛС на участке Сарапул – Кильмезь необходимо решить ряд следующих задач:

  • выбор и обоснование оптимального варианта трассы кабельной линии связи;

  • выбор типа кабеля и способа организации связи;

  • расчет конструкции кабеля;

  • расчет первичных и вторичных параметров передачи кабельной цепи;

  • расчет длины усилительного участка, числа усилительных (регенерационных) пунктов и определение их размещения по трассе кабельной линии;

  • расчет параметров взаимных влияний между цепями и сравнение полученных параметров с нормами;

  • оформление необходимых чертежей.

Итогом всей выполненной работы должно стать заключение, в котором будут указаны основные результаты проектирования кабельной линии связи на участке Сарапул – Кильмезь.

Исходные данные к ТЗ вариант № 3:

  • Пункты назначения: Сарапул – Кильмезь.

  • Система передачи: ИКМ-480.

  • Тип кабеля: малогабаритный коаксиальный.

  • Материал проводников: медь.

  • Диаметр жил, d [мм]: 1,2/4,6 мм.

  • Материал изоляции: полиэтиленовая шайбовая.

  • Материал оболочки: алюминий.

  • Количество заданных телефонных каналов Nтф: 960.

  • Число заданных двухсторонних телевизионных каналов, n: 0.


  1. Выбор оптимального варианта трассы кабельной линии связи.


В соответствии с техническим заданием необходимо создать кабельную линию связи между Сарапулом и Кильмезем. Физически создание КЛС реализуется путем прокладки между этими населенными пунктами кабеля связи по определенной трассе и установкой различного оборудования по всей длине связи. Перед выбором трассы опишем основные свойства местности между Сарапулом и Кильмезем, влияющие на этот выбор:

  • преобладает низменный рельеф местности, высота не превышает 300 метров над уровнем моря; в бассейне реки Кильмезь местами присутствует заболоченная низменность;

  • растительность представлена широколиственными и хвойными лесами;

  • преобладают дерново-подзолистые и серые лесные почвы;

  • наличие довольно большого количества маленьких рек;

  • климат умеренно континентальный, среднегодовое выпадение осадков составляет примерно 500 мм;

  • средняя температура января от -14°С до -15 °С, июля +17°С до +19 °С;

  • Сарапул и Кильмезь расположены в центральной части России, где развитая инфраструктура, средняя плотность населения и относительно большое количество автомобильных дорог.

Теперь определим три возможных варианта трассы КЛС между Сарапулом и Кильмезем (рисунок 1.1).



Рисунок 1.1 Варианты прокладки трассы КЛС между Сарапулом и Кильмезем:

_ _ _ - вариант 1; ……- вариант 2; _____- вариант 3




Вариант 1. Трасса проходит вдоль шоссейных автомобильных дорог через следующие населенные пункты: Сарапул, Дикуши, Каменное, Ижевск, Пирогово, Постол, Рябиновка, Нылга, Мульшур, Ува, Сюровай, Дмитрошур, Сюмси, Русская Бабья, Валма, Кильмезь. Имеются пересечения с следующими реками: Иж, Постолка, Нылга, Ува, Какмож, Пижил и другие мелкие реки. Общая протяженность трассы составляет примерно 277 км.

Вариант 2. Трасса сначала проходит вдоль автомобильной дороги протяженностью 66 км от Сарапула до Малой Бодьи. Далее кабель прокладывается методом воздушной подвески на железной дороге, проходящей через следующие населенные пункты: Малая Бодья, Постольский, Пугачево, Совхозный, Большая Венья, Ижевск, Сентег, Кияик, Азино, Областная, Квака, Каркалай, Подмой, Ува, Русская Тукля, Ува-Тукля, Рябово, Ольховка, Вавож, Какмож, Инга, Гуляевская площадка, Пижил, Сюрек, Муки-Какси, Полянка, Кильмезь. Общая протяженность трассы составляет примерно 245 км.

Вариант 3. Трасса сначала проходит вдоль автомобильных и грунтовых дорог через следующие населенные пункты: Сарапул, Дикуши, Бураново, Кечево, Яган, Малая Бодья, Малая Пурга, Абдульменево, Столярово, Кечур, Вишур, Кулаево, Сизяшур, Подгорная, Русский Пычас, Удмуртский Лоллез, Русский Лоллез, Новая Вамья, Нылга, Яголуд, Большая Докья, Вавож, Квачкам, Нюрдор-Котья. Далее кабель прокладывается методом воздушной подвески на железной дороге, проходящей через Нюрдор-Котью, Какмож, Ингу, Гуляевскую площадку, Пижил, Сюрек, Муки-Какси, Полянку, Кильмезь. При прохождении трассы вдоль автомобильных и грунтовых дорог имеются пересечения с следующими реками: Иж, Сюзяшурка, Лудзя, Пужминка и другие мелкие реки. Общая протяженность трассы составляет примерно 203 км.

Основные характеристики прокладки трассы КЛС для всех трех вариантов представлены в Таблице 1.1. Данные, указанные в Таблице 1.1, определены на основании изучения картографического материала и природных условий районов прохождения трассы.

В качестве базового выбираем вариант № 3, поскольку в этом случае протяженность трассы меньше на 74 км по сравнению с вариантом № 1 и на 42 км – по сравнению с вариантом № 2. Также третий вариант по сравнению со вторым предполагает значительно меньший объем ручных работ, требующих внушительных материальных, временных и трудовых затрат; а существенным преимуществом третьего варианта перед первым является гораздо меньшее количество переходов через несудоходные реки, железные и шоссейные дороги. Таким образом, вариант № 3 прокладки трассы КЛС является лучшим по всем показателям между первым и вторым вариантами.


Таблица 1.1. Характеристика трассы прокладки кабеля по вариантам.

Характеристика трассы

Единицы

измерения

Количество единиц по вариантам

1

2

3

Общая протяженность трассы:

  • вдоль железных дорог

  • вдоль шоссейных дорог

  • вдоль грунтовых дорог

  • бездорожье

км

277

-

277

-

-

245

169

76

-

-

203

49

100

54

-

Местность по трассе:

  • открытая

  • застроенная

  • залесенная

км


160

15

102


76

16

153


120

12

71

Способы прокладки кабеля:

  • кабелеукладчиком

  • вручную

  • в канализации

  • подвеска

км


261

9

7

-


66

7

3

169


139

5

10

49

Количество переходов:

  • судоходные и сплавные реки

  • несудоходные реки

  • железные дороги

  • шоссейные дороги

1 переход


-

11

3

11


-

7

1

4


-

4

1

10

Количество обслуживаемых регенерационных пунктов

1 пункт

1

1

1



  1. Расчет конструкции кабеля.

    1. Выбор типа кабеля и способа организации связи.


Исходя из индивидуального технического задания, для проектирования КЛС используется малогабаритный коаксиальный кабель с медными жилами диаметром 1,2/4,6 мм, полиэтил – шайбовой изоляцией жил и алюминиевой оболочкой.

На основании общего числа каналов для организации связи между заданными пунктами определяется число пар кабеля, при этом один двухсторонний телевизионный канал эквивалентен 1600 высокочастотным (ВЧ) телефонным каналам, то есть общее число ВЧ телефонных каналов будет равно:

NВЧ = NТФ + n · 1600, (2.1)

где NТФ = 960 – количество заданных телефонных каналов; n = 0 – число заданных двухсторонних телевизионных каналов.

NВЧ = 960 + 0 · 1600 = 960.

Число пар в кабеле nпар может быть определено из выражения:

nпар = NВЧ / NСП, (2.2)

где NСП = 480 – число ВЧ телефонных каналов, организуемых заданной многоканальной системой передачи.

nпар = 960 / 480 = 2.

Полученное расчетом число пар кабеля размещается в сердечнике кабеля в зависимости от способа организации связи, который для каждой конкретной линии определяется проектом. На магистральных кабельных линиях связи (МКЛС). Прокладываемых между сетевыми узлами первого класса и соединяющих между собой на территории страны сети разных зон, используется четырехпроводная схема организации связи, при которой различные направления передачи осуществляются по разным двухпроводным цепям в одном и том же линейном спектре частот. При этом способ организации связи по коаксиальному кабелю – однокабельный, то есть цепи передачи и приёма размещены в одном кабеле.

Таким образом, полученное расчетом по формуле (2.2) число пар в коаксиальном кабеле должно быть удвоено:

nКП = 2NВЧ / NСП = 4. (2.3)

Исходя из технического задания и расчета количества четверок, определим марку кабеля:

МКТА – 4 - 1,2/4,6

В процессе прокладки линии будет использоваться два типа кабеля:

  • МКТАШп – 4 – 1,2/4,6 – магистральный коаксиальный телефонно – телевизионный кабель в алюминиевой и полиэтиленовой оболочке – для прокладки в телефонной канализации;

  • МКТАБп – 4 – 1,2/4,6 – магистральный коаксиальный телефонно – телевизионный кабель в алюминиевой и полиэтиленовой оболочке с защитным покровом типа Бп (броня из стальных лент) – для прокладки в грунте и на подвесах.



    1. Расчет конструкции кабеля.


Целью расчета конструкции кабеля является определение размеров конструктивных элементов кабеля, необходимых для дальнейших расчетов электрических параметров, а также в определении диаметров кабеля и выборе толщины оболочки и защитных покровов.

По заданному значению диаметра внутреннего проводника и изоляции коаксиальной пары (КП) прежде всего определяем внутренний диаметр внешнего проводника, исходя из нормируемого значения волнового сопротивления Zв = 75 Ом,

Zв = · ln , Ом, (2.4)

где ε – значение эквивалентной относительной диэлектрической проницаемости изоляции; d – диаметр внутреннего проводника, мм; D – внутренний диаметр внешнего проводника, мм.

Отсюда D определится из выражения:

D = d · = d · , мм. (2.5)

D = 1,2 · = 7 мм.

Наружный диаметр КП определяется по формуле:

DКП = D + 2t, мм, (2.6)

Где t – толщина внешнего проводника, берется из справочника для ближайшего по конструкции коаксиального стандартного кабеля. Для кабеля, выбранного в курсовом проекте t = 0,16 мм.

DКП = 7 + 2 · 0,16 = 7,3 мм.

Диаметр сердечника кабеля, состоящего из четырех КП одинакового размера, будет равен

DКС = 2,41 · DКП, мм, (2.7)

DКС = 2,41· 7,3 = 17,5 мм.

Коаксиальный кабель кроме КП содержит также симметричные четверки или пары. Диаметр симметричной группы для кабеля, содержащего четыре КП одинакового размера, будет составлять:

dc = 0,41 · DКП, мм, (2.8)

dc = 0,41 · 7,3 = 3, мм.

Затем определяется диаметр изолированной жилы четверки:

dи = , мм, (2.9)

dи = = 1,244, мм.

Диаметр токопроводящей жилы d0 определяется исходя из того, что d0 составляет 0,5dи, а толщина изоляции жилы tи = 0,5d0. Если при этом окажется, что d0<0,7 мм, то в качестве симметричных групп следует брать пару.

d0 = 0,5dи = 0,5 · 1,244 = 0,622, мм.

В кабеле, содержащем четыре одинаковых КП, размещается пять симметричных групп.



^ Рисунок 2.1 Коаксиальный кабель МКТА-4


Краткое описание конструкции кабеля МКТА-4: малогабаритный, коаксиальный, шайбовая полиэтиленовая изоляция, четыре коаксиальные пары 1,2/4,6 и пять симметричных пар. Коаксиальная пара 1,2/4,6 имеет внутренний медный проводник диаметром 1,2±0,01 мм; внешний проводник в виде медной трубки с продольным швом и толщиной стенок 0,16±0,01 мм; внутренний диаметр трубки равен 4,6 мм. Симметричные пары предназначаются для служебной связи и телесигнализации и имеют медные жилы 0,7 мм, изолированные сплошным слоем полиэтилена. Шаг скрутки изолированных жил в пару составляет 80-100 мм. Служебные пары размещаются в промежутках между коаксиальными парами и в центре. Сердечник кабеля состоит из четырех коаксиальных пар, пяти служебных пар и одной контрольной жилы, скрученных вместе с шагом 500-600 мм и обмотанных двумя-тремя слоями бумажных лент для обеспечения устойчивости конструкции сердечника. Контрольная жила используется в системе телеконтроля.

  1. Расчет параметров передачи кабельной цепи.


Параметры передачи кабельных цепей рассчитываются с целью оценки электрических свойств используемого в проекте кабеля и для последующего размещения усилительных и регенерационных пунктов по трассе кабельной линии. В результате расчета должны быть построены графики частотной зависимости первичных и вторичных параметров, поэтому расчет проведем на трех фиксированных частотах рабочего диапазона, включая минимальную и максимальную. Поскольку при расчете параметров для систем ИКМ за минимальную частоту целесообразно принимать f = 10 кГц, а за максимальную – полутактовую частоту, соответствующую половинному значению скорости передачи (34000 бит/с – таблица 3.1), то расчет параметров в рамках проекта будет произведен на следующих частотах: f1 = 10 кГц, f2 = 8000 кГц, f3 = 17000 кГц.

Таблица 3.1 – Характеристики систем передачи.

Система передачи по кабельным линиям связи

Линейный спектр частот, кГц; скорость передачи, кбит/с

Затухание кабельной секции или ЭКУ, дБ

Расстояние между ОУП или ОРП, км

Кабель

1

2

3

4

5

ИКМ – 480

34000

45…65

200

Малогабаритный коаксиальный



    1. Расчет первичных параметров передачи кабеля.

Активное сопротивление коаксиальной цепи определяется по формуле:

R = Ra + Rб = · = , Ом/км, (3.1)

где Ra, Rб – активное сопротивление соответственно внутреннего и внешнего проводников, Ом/км; d, D - диаметры соответственно внутреннего и внутренний диаметр внешнего проводников, мм; к = – коэффициент вихревых токов, 1/м; А1 и А2 – постоянные коэффициенты внутреннего и внешнего проводников, зависящие от материала проводников, для медных проводников А = 0,0835; f – частота, Гц.

  1. f1 = 10 кГц

R = (Ом/км)

  1. f2 = 8000 кГц

R = (Ом/км)

  1. f3 = 17000 кГц

R = (Ом/км)
Индуктивность коаксиальной цепи состоит из суммы внешней индуктивности между проводами LВШ и внутренней индуктивности проводников LA + LB:

L = LВШ + LA + LB =

= , Гн/км, (3.2)

где В1 и В2 – постоянные коэффициенты для внутреннего и внешнего проводников, зависящие от материала проводников. Для медных проводников В = 133,3.


  1. f1 = 10 кГц

L = · 10-4 (Гн/км)

  1. f2 = 8000 кГц

L = · 10-4 (Гн/км)

  1. f3 = 17000 кГц

L = · 10-4 (Гн/км)
Емкость коаксиальной цепи определяется как емкость цилиндрического конденсатора:

С = , Ф/км, (3.3)

где εэ – эквивалентное значение относительной диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции (таблица 3.2).

Таблица 3.2 – Характеристика диэлектрика.

Тип изоляции

εэ

tgδэ ·10-4 при частоте, МГц

1

5

10

60

Полиэтиленовая шайбовая

1,13

0,5

0,5

0,7

0,8



С = Ф/км
Проводимость изоляции коаксиальной цепи определяется по формуле:

G = ω · C · tgδэ , Ом/км. (3.4)

  1. f1 = 10 кГц

G = См/км

  1. f2 = 8000 кГц

G = См/км

  1. f3 = 17000 кГц

G = См/км
Результаты расчетов первичных параметров передачи приведены в таблице 3.3, а частотные зависимости этих параметров представлены на рисунке 3.1.

Таблица 3.3 – Первичные параметры передачи коаксиальной КЦ.

Параметр

Частота, кГц

10

8000

17000

R, Ом/км

8,774

248,153

361,743

L, Гн/км

4,088·10-4

2,737·10-4

2,721·10-4

С, Ф/км

4,672·10-7

4,672·10-7

4,672·10-7

G, См/км

1,467·10-6

1,643·10-3

3,99·10-3





Рисунок 3.1 - Частотная зависимость первичных параметров.
Полученные результаты полностью согласуются с экспериментальными и теоретическими данными для первичных параметров коаксиальных цепей.


    1. Расчет вторичных параметров передачи.


Коэффициент распространения цепи определяется по формуле:

γ = , (3.5)

где α – коэффициент затухания, Нп/км; β – коэффициент фазы, рад/км.

Расчет α и β по этой формуле предусматривает операции с комплексными числами и весьма трудоемок, поэтому в области высоких частот (f>30кГц), когда ωL/R>3,5, то расчет можно проводить по упрощенным формулам:

, (3.6)

, рад/км, (3.7)

где αм – составляющая затухания за счет потерь в металле; αд – составляющая затухания за счет потерь в диэлектрике.

Волновое сопротивление цепи определяется по формуле:

, Ом. (3.8)

В области высоких частот, когда ωL/R>3,5:

, Ом. (3.9)

Скорость распространения электромагнитной волны:

, км/с. (3.10)

При ωL/R>3,5:

, км/с, (3.11)

где с – скорость света, с = 3·105.


  1. f1 = 10 кГц

< 3,5

Тогда из формул (3.5), (3.8), (3.10) получим:

=


= =
= 1,274 (дБ/км).



= =
= 7,648 (рад/км).

Zв =
(Ом)
= arcsin = -8,7°
V = = 8211 (км/с)


  1. f2 = 8000 кГц

= = 55,412>3,5,

Тогда из формул (3.6), (3.7), (3.9) и (3.11) получим:
α = (дБ/км)
β = (рад/км)
Zв =(Ом)

V = (км/с)

  1. f3 = 17000 кГц

= > 3,5,

Тогда из формул (3.6), (3.7), (3.9) и (3.11) получим:
α = (дБ/км)
β =(рад/км)
Zв = (Ом)


V = (км/с)
Результаты расчетов вторичных параметров передачи приведены в таблице 3.4, а частотные зависимости этих параметров представлены на рисунке 3.2.

Таблица 3.4 – Вторичные параметры передачи коаксиальной КЦ.

Параметр

Частота, кГц

10

8000

17000

α, дБ/км

1,274

6,282

14,291

β, рад/км

7,648

568,118

1204

Zв, Ом

68,16

57,01

57,01

φв, °

-8,7

0

0

V, км/с

8211

212100

212100




Рисунок 3.2 – Частотная зависимость вторичных параметров.
Полученные результаты полностью согласуются с экспериментальными и теоретическими данными для вторичных параметров коаксиальных цепей.

  1. Размещение усилительных (регенерационных) пунктов по трассе кабельной линии.


Размещение усилительных пунктов производится, исходя из допустимого затухания на элементарном кабельном участке (ЭКУ) или кабельной секции (КС). ЭКУ представляет собой участок кабельной линии совместно со смонтированными по концам кабельными оконечными устройствами. КС представляет собой совокупность электрических цепей, соединенных последовательно на нескольких соседних ЭКУ для организации усилительного (регенерационного) участка одной или нескольких систем передачи с одинаковым расстоянием между усилителями (регенераторами), большим, чем на ЭКУ данной линии. При применении на кабельной линии одних и тех же систем передачи на всех цепях длины ЭКУ и КС одинаковы.

Необслуживаемые усилительные (регенерационные) пункты (НУП, НРП) располагаются в незатопляемых водой местах с возможностью организации к ним подъезда при минимально наносимом ущербе для лесных насаждений, плодородных земель и т. п. В КП эта задача решается ориентировочно, т. к. практически НУП (НРП) могут быть расположены в любом месте.

Расстояние между НУП может быть определено из выражения:

, км, (4.1)

где aном = 65 дБ – номинальное значение затухания усилительного участка; 0,9 – затухание оконечных устройств, дБ; аmax – коэффициент затухания кабельной цепи на наивысшей частоте при максимальной температуре грунта на глубине прокладки кабеля, дБ/км.

Определенные по расчетным формулам параметры кабеля справедливы для температуры t = 20°С. При другой температуре коэффициент затухания может быть определен по формуле:

, дБ/км, (4.2)

где а = 14,291 дБ/км – коэффициент затухания, определенный расчетом на наивысшей частоте 17000 кГц; t = 8°С – максимальная температура грунта на глубине прокладки кабеля; aa = 2·10-3 1/град – температурный коэффициент затухания на наивысшей частоте.

amax = (дБ/км)

lку = 4,5 (км)

Количество НУП можно определить по формуле:

, (4.3)

где LОУП – расстояние между ОУП заданной системы передачи (таблица 3.1), км; LОУП равна кабельной линии между заданными пунктами L, если LОУП>L.

LОУП = L = 200 (км)

= = 44.


  1. Расчет параметров взаимных влияний между цепями.


Первичным параметром взаимного влияния между коаксиальными кабелями является сопротивление Z12, представляющее собой отношение продольной составляющей электрического поля Еz на внешней поверхности проводника (напряжение U, возбуждаемого на внешней поверхности внешнего проводника) влияющей цепи к току I1, протекающему в этой цепи. Значение Еz численно равно U, поэтому:

.

Рассмотрим расчетные формулы для переходных затуханий и защищенности между одинаковыми по конструкции коаксиальными, согласованно нагруженными цепями, которые справедливы при условии, когда коэффициент распространения третьей цепи γ3 много больше коэффициента распространения взаимовлияющих цепей γ.

Переходное затухание на ближнем конце определяется по формуле:

, дБ. (5.1)

Переходное затухание на дальнем конце:

, дБ. (5.2)

Защищенность на дальнем конце:

, дБ. (5.3)

В этих формулах: Zв – волновое сопротивление цепи, Ом; γ=α+l·β – коэффициент распространения, l/км; l – длина усилительного участка, км; Z3 – полное сопротивление третьей промежуточной цепи, состоящей из собственных сопротивлений двух внешних проводников рассматриваемых коаксиальных цепей (ZВН) и индуктивного сопротивления промежуточной цепи Z3 = 2·ZВН + l·ω·L3 , Ом/км.

Величина полного сопротивления Z3 зависит от конструкции и состояния внешних проводников коаксиальных пар. В реальных коаксиальных кабелях на каждую коаксиальную пару поверх внешнего проводника накладывается экран, состоящий из металлических лент и изоляционного покрова. В этом случае собственным сопротивлением внешних проводников ZВН пренебрегаем, тогда:

Z3 = i·ω·L3 = i·ω·() , Ом/км, (5.4)

где L3 – индуктивность цепи, составленной из двух внешних проводников, покрытых экранными лентами и изолирующими покровами .

Для экранных лент:

, Гн/км, (5.5)

где μ2 - относительная магнитная проницаемость экранных лент (для алюминия – 1); - внешний радиус внешнего проводника, мм; - общая толщина экрана, мм.

Для изоляционного покрова:

, Гн/км, (5.6)

где - расстояние между центрами коаксиальных пар, мм, = DКП.

При наличии экранирующих лент и изоляционного покрова индуктивность промежуточной цепи L3 определяется как сумма индуктивностей и . Для случая, когда коаксиальные пары не имеют изоляционной или экранирующих лент и соприкасаются между собой, индуктивность промежуточной цепи L3 = 0 и Z3 = 2·ZВН.

Сопротивление связи можно определить из выражения:

, Ом/км, (5.7)

где , - радиус внешнего проводника, соответственно внутренний и внешний, мм; - модуль волнового сопротивления металла внешнего проводника, Ом. Для медного проводника = , Ом. Значение модуля для медного проводника при толщине внешнего проводника t = 0,15 мм и при частоте 10 кГц равно 120 Ом/км.

Приведенное выше выражение для сопротивления связи Z12 справедливо лишь для замкнутых однослойных внешних проводников коаксиального кабеля. Реальные кабельные конструкции имеют чаще всего внешний проводник в виде медной трубки и алюминиевый экран из спирально наложенных лент. В этом случае сопротивление связи рассчитывается по формуле:

, Ом/км, (5.8)

где Lz – продольная индуктивность, обусловленная алюминиевыми лентами:

, Гн/км; (5.9)

LВН – внутренняя индуктивность алюминиевых лент:

, Гн/км, (5.10)

где - толщина стального экрана, мм; h – шаг наложения алюминиевых лент, мм (10 мм); – внешний радиус внешнего проводника, мм.

Расчеты будем проводить на частоте 10 кГц.

= 73,52 дБ

= = 79,45 дБ

Z3 = = 3,318 Ом/км

= = 1,702·10-5 Гн/км

= = 3,106 Гн/км

Результаты расчета параметров взаимного влияния необходимо сравнить с нормами. Согласно нормам МККТТ для коаксиальных кабелей переходное затухание на ближнем конце и защищенность на дальнем конце усилительного участка должны соответствовать следующим эмпирическим формулам:

А0 ≥ 79,9 - 73·, дБ; А3 ≥ 70,4+73· , дБ (5.11)

По эмпирическим зависимостям:

А0 = 71,7, дБ

А3 = 77,7, дБ

Параметры взаимного влияния соответствуют нормам МККТТ.

  1. Прокладка коаксиальных кабелей.

    1. Подготовка кабеля к прокладке.


Размещение кабельных площадок. Кабельные площадки размещаются по возможности ближе к трассе через 15... 20 км. Площадка должна быть ровной, сухой в период таяния снега, разлива рек, осенних дождей и т. п., не должна заливаться водой. Площадки оборудуются противопожарными средствами: огнетушителями, ящиками с песком, бочками с водой и т. п.
Для своевременной приемки и разгрузки кабеля подготавливаются разгрузочные средства (краны, эстакады, передвижные платформы) и транспорт (автомашины, кабелевозы, волокуши, сани и т. п.). При транспортировке тяжелых барабанов пол кузова автомашин устилается настилом из досок толщиной 50...60мм. В кузове машины барабаны укрепляются постоянным и съемным упорами, которые после погрузки барабанов скрепляются продольными брусьями.

При частичной   проверке производятся   внешний осмотр барабанов, испытание на герметичность оболочки и измерение изоляции «оболочка — броня» в кабелях со шланговыми покровами.

Кабели, поступившие на площадки без избыточного давления, а также имеющие вмятины, пережимы, обломанные концы и другие внешние дефекты, подвергаются полной проверке. После измерений и испытаний все строительные длины устанавливаются под   избыточное   давление   90... 110 кПа (0,9... ... 1,1 кгс/см2). Результаты проверки кабеля на площадке фиксируются в протоколах.

Качество передачи по кабелю зависит от электрической однородности цепей. Для получения максимальной однородности строительные длины кабеля в пределах одного усилительного участка группируются перед прокладкой   по конструктивным данным, размерам строительных длин, волновому сопротивлению коаксиальных пар, величинам   переходного затухания и средним значениям рабочей емкости. По конструктивным данным группированию подлежат кабели всех типов. На усилительном участке укладывают строительные длины кабеля, имеющие одинаковые материалы и размеры токоведущих элементов, изоляцию, скрутку, расцветку жил и элементов, выпускаемых по одному и тому же ГОСТ (ТУ) и, как правило, изготавливаемых одним заводом. В пределах усилительного участка прокладываются  длины  с однородными оболочками (полиэтилен, поливинилхлорид и т. д.), что необходимо для обеспечения возможности их сращивания при монтаже.

По размерам строительных длин кабели группируются таким образом, чтобы общая длина участка соответствовала проектной. При двухкабельной системе подбирают по две одинаковые длины для того, чтобы муфты были в одном котловане. Кроме того, при подборе учитываются особые условия трассы (например, реки, болота и другие препятствия, где размещение муфт невозможно или нецелесообразно). Строительные длины коаксиальных кабелей разделяются на пять групп в зависимости от средних значений волновых сопротивлений.  Рядом расположенные строительные длины кабелей должны иметь одинаковые или смежные группы.

Неоднородности коаксиальных кабелей в настоящее время измеряются преимущественно импульсным методом с помощью импульсных приборов большой чувствительности, которые позволяют наблюдать на экране степень однородности волнового сопротивления кабеля по его длине и устанавливать место и характер повреждения.

По волновому сопротивлению кабели  группируются таким образом, чтобы в месте стыка строительных длин разность концевых значений волновых сопротивлений в каждой соединяемой коаксиальной паре типа 2,6/9,5 не превышала 0,45 Ом, в паре типа 1,2/4,6—1,2 Ом и кабеле ВКПА 2,1/9,7—2,4 Ом.

    1. Разбивка трассы.

Перед прокладкой кабеля производится   разбивка трассы, которая в процессе проектирования выбирается с учетом наименьшего объема строительных работ, максимального использования механизмов, удобства эксплуатационного обслуживания и минимальных затрат на работы по защите кабелей от коррозии, опасных влияний и повреждений от ударов молнии. Разбивка трассы осуществляется в соответствии с рабочими чертежами, отступление от которых допускается только по согласованию с заказчиком или проектной организацией. Трасса прокладки кабеля выбирается по возможности прямолинейной. Участки с известковыми почвами, сточными водами, свалки и другие места, опасные в коррозийном отношении, следует обходить. Места нахождения существующих подземных сооружений определяют по технической документации или с помощью кабелеискателей и путем шурфования.

    1. Прокладка подземных кабелей.

Способы прокладки. Прокладка подземных междугородных кабелей может осуществляться двумя основными способами:
1) специальными кабелеукладочными механизмами—кабелеукладчиками, с помощью которых комплексно, практически одновременно производятся образование траншей, размотка и укладка кабеля;
2) вручную в предварительно подготовленные траншеи.

Прокладка кабеля выполняется кабелеукладчиками, что по сравнению с прокладкой кабеля вручную сокращает трудоемкость работ в 20 ... 30 раз. Траншеи разрабатываются только на участках, где использование кабелеукладчика невозможно (наличие подземных сооружений, стесненные условия и т. п.) или экономически нецелесообразно ввиду ограниченного объема работ.

В пределах одного усилительного участка все строительные длины разматываются концом А в одну сторону, а концом Б — в другую. При размотке барабан с кабелем должен вращаться от усилия, приложенного с помощью автоматического устройства, или от рук рабочих, а не от тяги кабеля; это необходимо для снижения растягивающих нагрузок на кабель и обеспечения свободной, без натяжения укладки его на дно траншеи.

Глубина прокладки междугородного кабеля 1,2 м. Она уточняется проектом.

Прокладка кабеля кабелеукладчиками. Наиболее распространенными являются кабелеукладчики, действие которых основано на принципе расклинивания специальными ножами грунта и образования в нем узкой щели на заданную глубину (0,7... 1,3 м). В эту щель по мере движения механизма (рис.6.1) через находящуюся в теле ножа 2 или прикрепленную к нему кассету 3 укладываются кабели 4, сматываемые с барабанов 5, установленных на корпусе 1 кабелеукладчика или на специальной прицепной тележке. Перед прокладкой производится пропорка трассы с помощью специального пропорочного 7 или кабелеукладочного ножа (без кабеля в кассете), что обеспечивает разрыхление грунта и предохраняет кабель от возможных повреждений при пересечении скрытых препятствий (камней, корней деревьев и т. п.).



Рисунок 6.1 Прокладка кабеля кабелеукладчиком.


Перед началом прокладки для установки ножа в рабочее положение выкапывается котлован и конец кабеля с установленного на кабелеукладчике барабана пропускается через кассету. Когда на барабане останется 1,5... 2 м кабеля, колонна останавливается, краном снимают пустые барабаны, погружают на их место полные, скрепляют внахлест концы ранее проложенных длин с концами, подлежащими размотке, и продолжают движение колонны.

Разработка траншеи. На участках трассы, где использование кабелеукладчика по условиям местности невозможно или экономически нецелесообразно (при малом объеме работ, высокой стоимости транспортировки колонны и т. п.), кабель укладывается в отрытые траншеи, предварительно разработанные механизмами или вручную. Глубина траншеи определяется проектом и, как правило, должна быть в обычных грунтах  не менее 0,9 м, а в скальных грунтах (при выходе скалы на поверхность) — не менее 0,5 м. Коаксиальные кабели прокладывают на глубину 1,2 м, чем обеспечивается их более надежная защита от механических повреждений. Ширина траншей, разрабатываемых механизмами, обычно находится в пределах 0,4 ... 0,7 м. Для предотвращения обвалов грунта и связанных с этим несчастных случаев при разработке траншей и котлованов стены их крепятся или устраиваются откосы.

При пересечении трассы бронированного кабеля с другими подземными сооружениями выдерживаются следующие размеры по вертикали: от трамвайных и железнодорожных путей — не менее 1 м от подошвы рельсов; от шоссейных дорог—не менее 0,8 м ниже дна кювета; от силовых кабелей — выше или ниже их на 0,5 м, при прокладке в трубе — 0,25 м; от водопровода и канализации — выше их на 0,25 м, при прокладке в трубе—0,15 м; от продуктопровода—выше или ниже на 0,5 м, при прокладке в трубе—0,15 м; от кабельной канализации — ниже блока не менее 0,1 м;  от других бронированных кабелей связи — ниже или  выше  на  0,1 м.

На склонах оврагов и подъемах с уклоном более 30° траншея роется зигзагообразно.

Прокладка кабеля в траншеи. Как правило, прокладка кабеля производится с барабанов, установленных на кабельные транспортеры или автомашины, оборудованные козлами-домкратами. Кабель сматывается и укладывается непосредственно в траншею или вдоль нее по бровке, а затем в траншею.

Засыпка траншей. Перед засыпкой траншей все подземные сооружения (кабель, трубы и т. п.) фиксируются на планшетах рабочих чертежей с «привязкой», т. е. с указанием расстояний к постоянным ориентирам.

Засыпка осуществляется специальными траншеезасыпщиками, бульдозерами или вручную. В некоторых случаях в городах или на территории промышленных предприятий перед засыпкой траншеи кабель покрывается кирпичом для защиты его от механических повреждений.

Кабели, проложенные в районах вечной мерзлоты, подвергаются воздействию мерзлотно-грунтовых явлений (пучение, морозобойные трещины, оползни и т. д.). Как правило, кабели связи в районах вечной мерзлоты прокладываются в деятельном слое, который оттаивает в летнее время и промерзает — в зимнее. Тип кабеля, глубина и способ его прокладки определяются проектом. Основным мероприятием по защите кабельных линий от воздействия мерзлотных явлений следует считать применение кабеля с круглопроволочной броней. Используется также обваловка трассы путем насыпки грунта толщиной слоя в 0,6 м и более.

    1. Устройство переходов через шоссейные и железные дороги.

Чтобы не прекращать движения транспорта во время строительства кабельной линии, на пересечении трассы с шоссейными и железными дорогами кабели, как правило, укладывают в предварительно заложенные под проезжей частью трубы. Укладка труб, в основном асбоцементных или пластмассовых, обычно выполняется способом горизонтального бурения грунта. Прокладываемые под железными дорогами асбоцементные трубы для повышения их изоляции предварительно покрываются горячим битумом. Число труб определяется проектом. Концы труб должны выходить не менее чем на 1 м от края кювета и лежать на глубине не менее  0,8 м от его дна.

Бурение грунта и затяжка труб осуществляются гидравлическим буром , бурильно-шнековой установкой или пневмопробойником. Процесс бурения состоит в следующем. С помощью гидравлического блока цилиндров и насоса высокого давления в грунт заталкивается стальная штанга, состоящая из отрезков длиной 1 м, навинчиваемых друг на друга по мере продавливания. После выхода на противоположную сторону шоссе (или железной дороги) конец первой штанги с навинченным наконечником, последний заменяют расширителем, протягивают в обратном направлении; при этом в грунте в результате его уплотнения образуется канал. Вслед за расширителем в канал заталкивают трубы, что обычно удается сделать при ширине перехода до 12м.
6.5 Установка замерных столбиков.
Спустя некоторое время после прокладки трасса покрывается растительностью, а в зимнее время — снегом, что усложняет обнаружение кабеля, муфт и других элементов линии в процессе эксплуатации. Поэтому в процессе строительства на стыках строительных длин, а также на поворотах трассы, в местах пересечений с шоссе, железными дорогами, реками и другими препятствиями устанавливаются замерные столбики. Обычно столбики изготавливаются из железобетона сечением 0,5x0,15м и длиной 1,2 м (подземная часть 0,7 м и наземная—0,5 м). В районах с большими снежными покровами предусматриваются столбики увеличенной длины. Столбики устанавливаются на расстоянии 0,1 м от осевой линии трассы обычно на полевой стороне.


    1. Прокладка кабеля в канализации.


В кабельной канализации прокладывают небронированные кабели, освинцованные или в пластмассовой оболочке.

Перед началом работ по прокладке кабеля проводятся подготовительные работы, состоящие в очистке кабельных колодцев от воды и грязи, вентиляции для очистки их от светильного и болотного газов, оторые могут скапливаться в колодцах, а также в подготовке канала канализации к протягиванию кабеля.Стальной трос, к которому крепится кабель, вводится в канал с помощью тонкого тросика, каната или капронового шнура, пропускание которого в канал трубопровода принято называть заготовкой канала. Заготовка может выполняться посредством различных приспособлений. За последние годы для этой цели успешно используют различные конструкции пневматических или электрических каналопроходчиков.

Пневматический каналопроходчик состоит из двух резиновых конусов, собранных на общей стальной оси. Для протаскивания капронового шнура он плотно вставляется в канал канализации, после чего сжатый до 0,4... ... 0,6 МПа воздух от передвижного компрессора подается в канал через специальный штуцер. Под давлением воздуха резиновые конусы передвигаются по каналу и тянут за собой шнур.

Электрический каналопроходчик состоит из электродвигателя и движущего механизма. Вращательное движение от электродвигателя, получающего питание от сети переменного тока, передается двум ходовым осям движущего механизма. На осях укреплены зубчатые колеса, с помощью которых прибор передвигается по каналу.

При отсутствии механических каналопроходчиков или при протягивании кабеля по частично занятому каналу применяют стальные или дюралевые свинчивающиеся палки длиной 1 м. Первая палка с навинченными на нее наконечниками вводится в канал, вторая—плотно свинчивается с первой и проталкивается в канал, к ней привинчивается третья и проталкивается далее по каналу, и так далее до тех пор, пока первая палка не достигнет другого колодца. После этого к одному из концов их прикрепляется тонкий трос, который пройдет по каналу от одного колодца до другого вслед за палками.

На месте прокладки кабеля проверяется прочность его оболочки. Обычно кабель поступает с завода под внутренним воздушным давлением; в этом случае в оболочке делают прокол и по характерному звуку выходящего воздуха убеждаются в целости оболочки.

Для скрепления кабеля с тросом на его конец надевается стальной чулок. При протягивании чулок уменьшается в диаметре и плотно охватывает кабель.

Кабель может протягиваться с помощью моторной или ручной лебедки, устанавливаемой у люка колодца (рис. 6.2). Для предохранения от повреждений оболочки кабеля о край канала в отверстие трубопровода вставляют предохранительную втулку или применяют специальный направляющий шаблон (колено). Для уменьшения трения между стенками канала и кабелем последний перед поступлением в канал обильно смазывается техническим вазелином.
 
Рисунок 6.2 Схема протягивания кабеля в канализации. 1- барабан; 2 – кабель; 3 – лебедка.





    1. Прокладка кабеля по стенам здания и подвеска на опорах.


При устройстве абонентских кабельных вводов на городских телефонных сетях приходится прокладывать кабель по стенам зданий. В этом случае распределительный кабель выводится на стену здания обычно со стороны двора и защищается от механических повреждений угловой сталью или желобом на высоте до 3 м от поверхности земли. Если кабель прокладывается по стенам зданий, имеющих карнизы или другие выступающие части, стараются проложить кабель под ними, чтобы защитить его от механических повреждений, возможных при сбрасывании с крыши льда и снега. По опорам воздушных линий кабель подвешивают на стальном оцинкованном тросе, укрепленном с помощью клемм (консолей). Для закрепления на промежуточной опоре трос зажимают между губками клеммы, укрепленной на столбе глухарями. Кабель укрепляется на тросе с помощью подвесок из оцинкованного железа.

Опоры существующих воздушных линий могут быть использованы для подвески однокоаксиального кабеля с несущим встроенным тросом, вмонтированным в общую пластмассовую оболочку . Способ крепления на опоре подвесного кабеля с несущим тросом приведен на рисунке (6.3).




Рисунок 6.3 Крепление троса на промежуточной опоре:  1 — кабель; 2 — клемма; 3 — глухарь; 4 — подвеска; Крепление кабеля   с встроенным тросом:  а —на опоре; б — на траверсе.

На рисунке 6.3 показано крепление. При подвеске кабеля используют натяжные блоки. Величину натяжения контролируют динамометром. При вводе в здание, а также в подземные НУПы подвесной кабель спускают по опоре на землю.


    1. Монтаж коаксиальных кабелей.

Сращивание внутреннего проводника производится с помощью медной гильзы с прорезью, а внешнего проводника и экрана—с помощью медных и стальных разрезных муфт, шейки которых обжимаются кольцами. Сросток изолируется полиэтиленовой гильзой.  Затем сращиваются симметричные четверки. После монтажа симметричных четверок сросток обматывают тремя-четырьмя слоями кабельной бумаги или стеклоленты, между которыми укладывают паспорт. Запайка свинцовой муфты, установка и заливка чугунной муфты проводятся так же, как и на симметричных кабелях.

Для монтажа малогабаритных коаксиальных пар типа 1,2/4,6 используются специальные инструменты и детали, в основном подобные применяемым на парах типа 2,6/9,5. Особенность монтажа пар типа 1,2/4,6 состоит в том, что после разделки коаксиальных пар на каждую из них надвигается латунная  опорная втулка (рис. 6.4), скрепляющая концы экранных лент и создающая опору для медных и стальных муфт при их обжиме в процессе сращивания внешнего проводника и экранных лент.



Рисунок 6.4.  Разделка малогабаритного коаксиального кабеля типа 1,2/4,6 (показана одна коаксиальная и одна симметричная пары):
1—оболочка; 2—изоляция коаксиальной пары; 3—экран; 4— опорная втулка; 5—внешний проводник; 6—полиэтиленовая изоляция; 7 — внутренний проводник; 8 — симметричная пара.
7. Заключение.
В данном курсовом проекте разработана кабельная линия связи между населенными пунктами Сарапул и Кильмезь общей протяженностью 203 км. Трасса проложена вдоль шоссейных и грунтовых дорог, а также проложена методом воздушной подвески на железной дороге, имеет пересечения с другими шоссейными дорогами, и переходы через несудоходные реки Иж, Сюзяшурка, Лудзя, Пужминка.

В пояснительной записке к проекту приведен и обоснован выбор трассы прокладки кабеля; также сделан обоснованный выбор типа кабеля и способа организации связи; произведен расчет конструкции кабеля, первичных и вторичных параметров передачи кабельной цепи, длины усилительного участка, числа усилительных (регенерационных) пунктов, параметров взаимных влияний между цепями. Согласно полученным расчетам длина усилительного участка составила 4,5 км, всвязи с чем на трассе КЛС предусмотрена установка 44 НРП.

По результатам выбора типа и расчета конструкции кабеля в проекте был использован кабель МКТА – 4 – 1,2/4,6. Расчет параметров передачи данного кабеля показал, что их частотные зависимости мало отличаются от частотных зависимостей для стандартных коаксиальных кабельных цепей.

Расчет параметров взаимных влияний между цепями выявил, что значения переходного затухания на ближнем конце и защищенности на дальнем конце находятся в пределах нормы.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что спроектированная кабельная линия связи отвечает требованиям и может быть реализована на практике для работы в составе цифровой системы передачи ИКМ-480.

8. Список литературы:


  1. Гроднев И. И., Фролов П. А. Коаксиальные кабели связи. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1983. – 208 с.

  2. Девицина С. Н. Курс лекций по дисциплине «Направляющие системы электросвязи»: Учебно-методическое пособие. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. – 236 с.

  3. Попов Б. В., Бурдин В. А., Воронков А. А. Проектирование кабельных линий связи: Методическое пособие. – Самара: Изд-во ПГАТИ, 2000. – 61 с.

  4. Семенов А. Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. – М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2003. – 416 с.



Скачать файл (4321 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации