4. Меры защиты клс от опасных и мешающих влияний от тяговой сети переменного тока

При расчёте опасных и мешающих влияний от тяговой сети переменного тока были получены значения напряжения шума в нормальном режиме работы тяговой сети и индуктированного напряжения в опасном и вынужденном режиме работы тяговой сети, превышающие установленные нормы. В связи с этим при проектировании линии связи необходимо применять защиту от опасных влияний со стороны тяговой сети.

Защитные меры применяются как на влияющих линиях, так и непосредственно на самих линиях связи, которые подвержены влиянию. На линиях связи для уменьшения напряжений влияния используются редукционные трансформаторы, экранирование, заземление, скрещивание и симметрирование. Так же можно переместить линию связи от тяговой сети, тем самым уменьшить от неё влияние.

Принцип действия редукционного трансформатора ясен из рис. 4.1. Ток высоковольтной линии индуцирует ЭДС и токи в жилах кабеля ( ) и оболочке ( ). Ток в оболочке в свою очередь через редукционный трансформатор наводит в жилах кабеля дополнительный ток , противоположно направленный по отношению к токам влияния в жилах кабеля. Таким образом, за счет РТ ток помех в кабеле снижается на величину тока трансформации: .

Рис. 4.1 Принцип действия редукционного трансформатора

Экранирующий эффект редукционных трансформаторов зависит от их числа. При большем количестве трансформаторов экранирующий эффект снижается. Поэтому при наличии трёх РТ можно снизить помехи в 6 раз. Дальнейшее увеличение РТ не приносит ощутимой выгоды. Конструктивно РТ выполнен в виде металлического герметичного ящика и устанавливается в земле на глубине прокладки кабеля.

Заземление – это устройство, состоящее из заземлителей и проводников, соединяющих заземлители с электрическими установками. Заземлителем называют проводник или группу проводников, выполненных из проводящего металла и находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом. В зависимости от выполняемых заземлениями функций различают рабочее, защитное и линейно-защитное заземления. В технике связи рабочим заземлением называют устройство, предназначенное для соединения аппаратуры с землей, служащей одним из проводников электрической цепи. К защитным относятся заземления, предназначенные для соединения с землей приборов защиты (разрядников), а также металлических частей силового оборудования. Линейно-защитными заземлениями называют устройства для заземления металлических оболочек и экранов кабелей.

Наиболее радикальным средством защиты кабельных цепей от помех является их экранирование. Для защиты от внешних помех кабель поверх сердечника покрывается металлическими оболочками. Они, как правило, имеют сплошную цилиндрическую конструкцию и выполняются из свинца, алюминия или стали. Извесны так же конструкции двуслойных экранирующих оболочек типа алюминий-свинец или алюминий-сталь.

На тяговой сети или ЛЭП применяются сглаживающие фильтры, экранирующие тросы и отсасывающие трансформаторы и контуры.

Отсасывающие трансформаторы используются для уменьшения магнитного влияния контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока. Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в контактный провод, вторичная обмотка – либо в отдельный, обратный провод, подвешиваемый на опорах контактной сети (рис. 4.2), либо последовательно в рельсы (рис. 4.3). Ток контактной сети, протекая по первичной обмотке, индуцирует во вторичной обмотке почти противоположно направленный ток. Благодаря этому ток, возникающий в обратном проводе, индуцирует в подверженных влиянию цепях связи токи противоположного знака и тем самым результирующее влияние снижается.

Экранирующие тросы являются радикальным средством защиты кабелей связи от воздействия высоковольтных линий. Они полностью локализуют электростатическое влияние и существенно снижают магнитное влияние. Принцип экранирующего действия троса и рельса виден из рис. 4.4. При прохождении по высоковольтной линии тока в тросе и в линии связи индуцируются соответственно токи и .В свою очередь, ток наводит в линии связи ток , который находиться в противофазе с током и уменьшает его: . Таким образом, влияние при наличии троса меньше, чем без троса. Эффективность использования троса тем выше, чем меньше его сопротивление и лучше он заземлен.

Рис. 4.4. Принцип экранирующего действия троса (рельса)