6 Электрлік байланыс кабельдерінің сыртқы электромагнитті өрістерінен қорғау

6.1 Негізгі мағлұматтар

ӨБЖ-ң дамуымен байланыс жолы күрежолдарының сенімділігіне және ақпараттың берілуі сапасына улкен талаптар қойылып жатыр.Жоғарыда көрсетілген талаптарды орындауда ЭКС-н сыртқы ЭМ әсерлерден қорғауда үлкен орынға ие. Қарқындап дамып отырған жоғары және өте жоғары кернеуді тарату жолдары (ЛЭП), электрлік темір жолдардың салынуы электромагниттік сәйкестендіру мәселелеріншиеленістіре түсті. Қазіргі таңда ЛЭП және электр темір жолдарымен түйіспейтің байланыс жолдарын табу өте қиын. Сондықтан да ЭКС-ң сыртқы ЭМ әсерлерден қорғау негізгі есеп болып табылады[14].

Электромагниттік әсерлердің және кабельді магистральдардың сенімділігі параметрлерін есептеу үшін 5.1 кестеде мәндер берілген:

6.2 Қауіпті магниттік әсерлер есебі

Жоғары кернеу линиясы (ЖКЛ) әсерінің байланыс жолдарына әсер ету деңгейін анықтайтын басты факторлардың бірі олардың жақындас сипаты болып табылады. Жақындас түсінігі ЖКЛ мен байланыс жолдары арасындағы өзара орналасу деп түсіндіріледі. Осындай орналасу байланыс жолдарында қауіпті немесе кедергі жасайтын кернеулер мен токтар пайда болуы мүмкін. Жақындас параллельді, қисық және күрделі болып бөлінеді. Егер байланыс жолдар арасында қысқа ара қашықтық а жақындас ұзындығы орташа мәнінен 10 %-дан аспайтын болып өлшенсе, онда бұл параллельді болады. Ал егер бұл қағида орындалмаса, онда бұл қисық учаска деп аталады. Бұл жақындас үзеңгілік параллельдімен ауыстыруға болады. Бұл кезде параллельді эквивалентті бөлімшелердің ұзындығы бөлімшенің соңдарында жақындас енінің максималды мәнінің минималдыға қатынасы үштен аспауы керек. Сонда жақындас эквивалентті ені а_экв былай анықталады: a_экв=√a_ia_i.

Қауіпті магниттік әсерлер электр жүргізу байланыс жолдарының фазалық сымдары немесе электрленген темір жолдардағы контакт сымдары жұлынғанда және жерге қосылғанда пайда болуы мүмкін. Қысқаша тұйықталу кезіндегі тоқтың улкен мәні магнит өрісінің қарқындылығын тудырады. Соның әсерінен кабельдің өзектерінде рұқсат етілген мәннен асатын ЭҚК пайда болады. Бұл көлденең ЭҚК деп аталады, өйткені пайда болған электр өрісі байланыс өткізгішінен көлденең бағытталған.

Көлденең ЭҚК – гальваникалық ажырамайтын бөлімшесінің ұзындығындағы байланыс өткізгішінің басындағы және соңындағы потенциалдардың айырмасы. Трансформатор, сүзгі және күшейткіштері жоқ байланыс жолы бөлімшесі гальваникалық бөлімбейтін бөлімше деп аталады. Кабельді магистральдарда гальваникалық бөлінбейтін бөлімшенің ұзындығының орнына күшейткіш (регенерациялық) бөлімшенің ұзындығы қолданылады.

Байланыс кабель сымдарының, жақындауының күрделі бөлімшесіндегі (5.1 сурет) жоғары кернеулік жолдармен көлденең ЭҚК-нің абсолюттік мәні 50 Гц жиілікте мына формуламен анықталады:

E=ωI₁∑m_12i l_iS_i ,В (6.1)

n – бөлімшелер саны;

I₁ – әсер етуші ток, А;

l – жақындасының і бөлімшесінің ұзындығы, км;

m_{1 2і} – бір сымды тізбектің жоғары кернеулік жолдармен байланыс жолдары арасындағы жақындасуының і учаскесінің өзара индукциясының коэффициенті, Гн/км;

S_і – жоғары кернеулік жолы мен байланыс жолдарының жақындауының і бөлімшесінің арасындағы экрандау коэфициенті.

Өзара индукцияның коэффициентін теория бойынша табу өте қиын, өйткені ол жақындасу бөлімшесінің орналасқан жердің өткізгіштігіне тәуелді. Тәжірибеде өзара индукцияның коэффициентін жақындаудың еніне және жердің өткізгіштігіне тәуелді етіп номограммамен анықталады (5.2 сурет). Индукцияның взаимный коэффициентін мына формуламен де табуға болады:

Гн/км (6.2)

а – жақындасу ені, м;

f –әсер етуші токтың жиілігі, Гц;

σ₃ – жердің өткізгіштігі, См/м.

Экрандаудың шешуші коэффициенті (төменгі жиілікте оны қорғау әсерінің коэффициенті деп те атайды) байланыс жолдары мен ЖКЖ арасындағы металлдық экрандардың қорғау әсерінің арқасында ЭҚК-нің азаюын есептейді. Жалпы түрде қорғау әсерінің коэффициентін келесі формула көмегімен анықталады:

S=S_об·S_тр·S_м·S_р (6.3)

S_об ,S_тр ,S_м ,S_р – қорғаныс әсерінің коэффициенті,(байланыс кабелінің металдық қабығына; ЛЭП тіректерге ілінген, жерге қосылған тростарға; байланыс кабелінің қасында төселген темір жол рельстерге (көрші байланыс кабеліне, су құбырларына, газ құбырларына және т.б.) сәйкес)

Байланыс кабелі жолының жобаланатын бөлігінде қосылған тростар немесе темір жол аймақтары болған кезде экрандау коэффициентінің шамасын 5.2 және 5.3 кестемен анықтауға болады:

Өзара индукция коэффициентін m₁₂ анықтағаннан соң, әр бөлімше үшін көлденең ЭҚК есептеуін жүргізеді, (S_об=1 деп есептейміз):

Е=ωI_кз S_mp S_p (m₁₂₁ l₁ +m₁₂₂ l₂ +…+m_12i l_i )

l ұзындығы бар жақындау бөлімшесінде көлденең ЭҚК-ң қосынды шамасын тапқан соң, 1 км кабельдің көлденең ЭҚК табамыз:

Е_км= Е/ l, В/км (6.4)

Е_км анықтау себебі, төмендегілерге байланысты байланыс кабелінің металдық қорғау қабығы S_об ҚӘК шамасы Е_км шамасынан тәуелді, ал S_об мәні қорғаныс қабығының типіне және геометриялық өлшемдеріне тәуелді.

Е_км анықталған соң 5.4-5.7 кестелерінен байланыс кабелінің қорғаныс қабығының типіне байланысты кабельдеу металдық қабығының S_об қорғаныс әсерінің идеалды коэффициентінің шамасын табамыз.

Төмендегі формула көмегімен, байланыс кабелінде пайда болатын көлденең ЭҚК-ң нәтижелік шамасын былай табамыз:

E` =ES_об, В (6.5)

Егер 5.8 кесте бойынша есептелген Е > E_доп болса, онда қорғаныс шараларын қарастыру қажет. Қорғаныс ретінде 5.2 кесте бойынша экрандаушы тросты немесе 5.3 кесте бойынша рельсті қолдануға болады.