5. Защита электрических кабелей связи от влияния внешних электромагнитных полей

5.1 Общие положения

С развитием ВСС предъявляются все более высокие требования к надежности линейных трактов и качеству передаваемой информации, которые в значительной степени зависят от влияния внешних электромагнитных полей на ЭКС. Быстрые темпы строительства линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения (ЛЭП), электрифицированных железных дорог (ЭЖД) резко обострили проблему их электромагнитной совместимости с сетью связи страны. В настоящее время практически нет кабельных магистралей, не имеющих сближения с ЛЭП и ЭЖД, создающих электромагнитные поля большой интенсивности. Поэтому важной задачей является обеспечение надежной защиты ЭКС от внешних электромагнитных влияний.

Все необходимые исходные данные для расчета параметров внешних электромагнитных влияний и надежности кабельной магистрали:

I₁ = 3,0 кA;

a₁ = 70 м;

a₂ = 80 м;

a₃ = 120 м;

a₄ = 100 м;

l₁ = 30 %;

l₂ = 30 %;

l₃ = 40 %;

U_исп = 3,2 кВ;

T = 35 ч;

ρ_гр = 0,3 кОм∙м;

L₁ = 74 км;

L₂ = 7 км;

L₃ = 19 км;

5.2. Расчет опасных магнитных влияний

Одним из основных факторов, определяющих степень влияния линии высокого напряжения (ЛВН) на ЛС, является характер сближения. Под сближением понимается взаимное расположение линии связи и ЛВН, при котором в линии связи могут возникать опасные и мешающие напряжения и токи. Сближение может быть параллельным, косым или сложным. Участок сближения считается параллельным, если кратчайшее расстояние между линиями (ширина сближения) a изменяется по длине сближения не более чем на 10%. Если это условие не выполняется, то участок сближения будет косым. Такое сближение заменяется ступенчатым параллельным, при этом выбирают длину параллельных эквивалентных участков так, чтобы отношение максимального значения ширины сближения к минимальному на концах участка было не более трех. Тогда эквивалентная ширина сближения определяется соотношением:

Отсюда получаем три эквивалентных ширины сближения:

Абсолютное значение продольной ЭДС наведенной в жилах кабеля связи от магнитного влияния ЛВН на сложном участке сближения рассчитывается на частоте 50 Гц по формуле:

где n – число участков (3);

I₁ – влияющий ток (3,5 кА);

m_12i – коэффициент взаимной индукции между однопроводными цепями ЛВН и линии связи на i-ом участке сближения:

σ_з – проводимость земли (0,005 См/м).

Следовательно, получается:

l_i – длина i-го участка сближения (0,526 км; 0,526 км; 0,702 км);

S_i – результирующий коэффициент экранирования между ЛВН и линии связи на i-ом участке:

S=S_об∙S_тр∙S_м∙S_р=0,95∙0,45 = 0,1415;

Тогда абсолютное значение продольной ЭДС имеет вид:

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

Исходя из результата E_км, получаю, что идеальный коэффициент защитного действия металлических покровов кабеля S_об = 0,56.

Окончательную величину наведенной продольной ЭДС в кабеле связи можно определить по формуле: