Проектирование линейных сооружений связи

УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»

Курсовой проект по дисциплине «Направляющие системы электросвязи»

на тему: «Проектирование линейных сооружений связи»

Выполнил:

Коваленко С.А.

Проверил:

Гниломедов Е.И.

Екатеринбург, 2013 г.

Введение

Орёлгород в Российской Федерации, расположен на берегах р. Оки и её притока Орлика, на автомагистрали Москва-Симферополь. Крупный железнодорожный узел. Орёл крупный индустриальный центр. В промышленности главное место занимает машиностроение-производство автогрейдеров, автопогрузчиков, технологического оборудования. Большое развитие получило приборостроение, построен крупный сталепрокатный завод. Имеются предприятия строй материалов, пищевой, лёгкой промышленности. В городе проживает около 319 100 жителей. Площадь около 90 км.

Воронеж — город в Российской Федерации, центр Воронежской обл. Расположен на берегах р. Воронеж, в 12 км от её впадения в Дон. Крупный железнодорожный узел. Население 991 050 жителей. В административном отношении делится на пять районов. Воронеж-главный индустриальный центр Центрально чернозёмного экономического района и один из крупных промышленных центров страны. Машиностроение (заводы: химический, текстильный машиностроения и др.), легкая, пищевая, бумажная и деревообрабатывающая промышленность. Крупный культурный центр.

Из вышесказанного об этих двух крупных городах России можно сделать вывод о том, что наличие связи между двумя областными центрами просто необходимо и строительство линии связи Орёл-Воронеж является целесообразной.

1. Основные проектные решения

1.1 Выбор кабеля и системы передачи Для организации 5300 каналов между городами Орёл-Воронеж необходимо использовать коаксиальный кабель КМБ-4 и две системы передачи К-3600.

На первом этапе будет задействовано 5340 каналов, а в резерве остаётся 1860 каналов для дальнейшего использования.

На рис. 1 показана конструкция кабеля КМБ-4, а в табл. 1 и 2 приведены характеристики кабеля и системы передачи К-3600.

Рисунок 1.-Конструкция кабеля КМБ-4: 1. Свинцовая оболочка 2. Поясная изоляция 3. Служебная четвёрка 4. Коаксиальная пара 2.6/9.5 5. Подушка 6. Броне проволока 7. Наружный покров (джут) 8. Броне ленты Таблица 1. Характеристика кабеля КМБ — 4

Таблица 2. Характеристика системы передачи К-3600

1.2 Выбор трассы прокладки кабеля Трасса проектируемой линии связи проходит вдоль автомобильной дороги ОрёлЕлецВоронеж, что обеспечивает возможность использования автотранспорта в процессе строительства и эксплуатации кабеля линии. Трасса располагается с левой стороны, что обеспечивает наименьшее количество препятствий. В табл. 3 приведена характеристика трассы, а на Рис. 2 приведена ситуационная схема трассы.

Таблица 3.-Характеристика трассы

Рис. 2 — Ситуационная схема трассы

1.3 Размещение усилительных пунктов Протяжённость трассы составляет 324 км, а допустимое расстояние между обслуживаемыми усилительными пунктами (ОУП) для системы передачи К-3600 не должно превышать 180 километров. Следовательно, в городе Елец необходимо разместить ОУП2. При этом расстояние ОП1 — ОУП2 составит 169 километров, а секции ОУП2 — ОП3 составит 155 километров. Число необслуживаемых усилительных пунктов (НУП) для каждой секции ОП-ОУП определится расчётом.

Среднегодовая температура грунта t_ср.г, °С определяется по формуле (1):

tср.г = (t max + t min)/2, (1)

где tmax = + 18 °C;

tmin = 2 °C;

tср.г = (18 + 2)/2 = 10 °C.

Коэффициент затухания кабеля _t, дБ/км для tср. г определяется по формуле (2):

_t =₂₀· [1 + · (tср.г — 20)], (2)

где ₂₀ = 10,465 дБ/км;

= 1,96· 10^-3 — температурный коэффициент затухания.

₁₀ = 10,465· [1 + 1,96· 10^-3(10 — 20)] = 10,260

₈ = 10,465· [1 + 1,96· 10^-3(8 — 20)] = 10,219

Номинальная длина усилительного участка Lууt, км при среднегодовой температуре грунта tср. г=10 °С определяется по формуле (3):

Lуу10=Lуу8· (₈/₁₀), (3)

Lуу10 = 3· (10,219/10,260) = 2,988 км Число усилительных участков n для каждой секции ОП — ОУП определяется по формуле (4):

n_yy=Lоп-оуп/Lуу10, (4)

Для секции ОП1 — ОУП2:

n_yy = 169/2,988 = 56,6

Для секции ОУП2 — ОП3:

n_yy = 155/2,988 =51,9

Следовательно на секции ОП1 — ОУП2 разместится 57 усилительных участков длинной Lуу =2,956 км, а на секции ОУП2 — ОП3 — 52 участка длинной Lуу=2,681 км Число НУП на секции ОП1 — ОУП2 равно 56, а на секции ОУП2 — ОП3 — 51.

2. Расчет проектируемой линии передачи

2.1 Расчёт параметров передачи кабеля КМБ-4

2.1.1.Расчёт производится на крайних и средних частотах линейного спектра системы передачи К-3600 с целью сравнения рассчитанных значений с нормативными.

2.1.2. Активное сопротивление проводников коаксиальной пары R, Ом/км рассчитывается по формуле (5):

R = 0,0836· (1/d1 + 1/d2), (5)

где f — расчётная частота

f1 = 812· 10 ³ Гц;

f2 = 9200· 10 ³ Гц,

f3 = 17 600· 10 ³ Гц;

d1 = 2,6 мм — диаметр внутреннего проводника;

d2 = 9,5 мм — диаметр внешнего проводника;

R1=0,0836· 901·(½, 6+1/9,5)=36,9 Ом/км;

R2=0,0836· 3033·(½, 6+1/9,5)=124,2 Ом/км;

R3=0,0836· 4195·(½, 6+1/9,5)=171,8 Ом/км.

2.1.3. Индуктивность коаксиальной пары L, Гн/км вычисляется по формуле (6):

L = (2· ln (dв/dа) + 133,2· (1/dа+1/dв)/)·10^-4, (6)

L1=(2· ln (9,5/2,6)+133,2·(½, 6+1/9,5)/901)·10^-4=0,266·10^-3 Гн/км;

L2=(2· ln (9,5/2,6)+133,2·(½, 6+1/9,5)/3033)·10^-4=0,261·10^-3 Гн/км;

L3=(2· ln (9,5/2,6)+133,2·(½, 6+1/9,5)/4195)·10^-4=0,260·10^-3 Гн/км;

2.1.4. Электрическая емкость коаксиальной пары С, Ф/км определяется по формуле (7):

С = 10 ^-6· _э/(18·ln (dв/dа)), (7)

где _э = 1.1 — эквивалентная диэлектрическая проницаемость;

C = (10 ^-6· 1,1)/(18·ln (9,5/2,6)) = 47· 10 —⁹ Ф/км

2.1.5. Проводимость изоляции коаксиальной пары G, См/км определяется по формуле (8):

G =2· ·f·C·tg, (8)

где tg — тангенс угла диэлектрических потерь = 0,6· 10 ^-4

G ₁ = 6,28· 812 000·47·10^-9·0,6·10^-4=14·10 —⁶ См/км;

G ₂ = 6,28· 9 200 000·47·10^-9·0,6·10^-4=163·10 —⁶ См/км;

G ₃ = 6,28· 176 000 000·47·10^-9·0,6·10^-4=312·10 —⁶ Cм/км

2.1.6. Коэффициент затухания, дБ/км определяется по формуле (9):

= 8,68· (·R/2+·G/2), (9)

₁ = 8,68· (0,013·18,45+75,3·14·10^-6/2)=2,132 дБ/км

₂ = 8,68(4,241· 124,2/2+74,6·163·10^-6/2)=7,282 дБ/км

₃ = 8,68(4,246· 171,8/2+74,5·312·10^-6/2)=10,112 дБ/км

2.1.7. Фазовый коэффициент, рад/км определяется по формуле (10):

= 2 f·, (10)

1 = 2· 812·10^-3·3,54·10^-6 =18,1 рад/км

2 = 2· 9200·10^-3·3,5·10^-6= 202,6 рад/км

3 = 2· 17 600·10^-3·3,5·10^-6=387,1 рад/км

2.1.8. Расчёт волнового сопротивления Z, Ом определяется по формуле (11):

Zв =, (11)

Z_B1 = 75,3 Ом

Z_B2 = 74,6 Ом

Z_B3 = 74,5 Ом

2.1.9. Скорость распространения электромагнитной энергии V, км/с определяется по формуле (12):

V = 1/, (12)

V1 = 282,6 тыс. км/с

V2 = 285,4 тыс. км/с

V3 = 285,7 тыс. км/с

2.1.10. Результаты расчёта параметров передачи кабеля КМБ — 4 приведены в таблицу 4.

Таблица 4

Рассчитанные значения параметров передачи кабеля КМБ-4 в линейном спектре частот системы передачи К-3600 соответствует нормативным.

2.2 Расчёт вероятности повреждения кабеля молнией Расчёт производится с целью определения необходимости защиты кабеля от грозовых разрядов. Защита кабеля от грозовых разрядов предусматривается, если ожидаемая вероятность повреждения кабеля n на сто километров трассы в год превышает 0,2 (более одного повреждения в пять лет).

Ожидаемая вероятность n повреждений кабеля при заданной интенсивности грозодеятельности Т и электрической прочности изоляции кабеля U_пр определяется по формуле (13):

n = nо3000 Т/(36· U_пр), (13)

где Т = 42 ч/год

U_пр = 3700 В

nо = 0,15 — вероятное число повреждений кабеля при T_ср=36 ч/год и эл. прочности изоляции U_пр.ср = 3000 В, определённое по графикам в зависимости от удельного сопротивления грунта гр = 175 Ом· м, и сопротивления металлических покровов кабеля КМБ-4 R2 =1,21 Ом/км

n = 0,15· 3000·42/(36·3700) = 0,14

Рассчитанное значение вероятности не превышает нормативного значения, следовательно, защита кабеля от грозовых разрядов не нужна.

2.3 Расчёт надёжности проектируемой линии связи Расчёт производится с целью определения ожидаемых значений параметров надёжности проектируемой линии связи.

Расчёт осуществляется по средне статическим значениям интенсивности отказов _ср и времени восстановления связи t_В, полученных из опыта эксплуатации линий связи, аналогичных проектируемой.

Интенсивность отказов линейного тракта _лт в системах передачи К-3600 определяется по формуле (14):

_лт = _к l_k + _оп· n_оп + _оуп· n_оуп + _нуп· n_нуп (14)

где _к = 0,3· 10^-6 — среднестатистическое значение интенсивности отказов на одном километре кабеля КМБ-4 в час;

_оп = 30· 10^-6 среднестатистическое значение интенсивности отказов на ОП в час;

_оуп = 27· 10^-6 — среднестатистическое значение интенсивности отказов на ОУП в час;

_нуп = 1,5· 10^-6 — среднестатистическое значение интенсивности отказов на НУП в час;

_лт=0,3· 10^-6·324+30·10^-6·2+27·10^-6·1+1,5·10^-6·107=387,9·10^-6

Наработка на отказ линейного тракта Т_лт, час определится по формуле (15):

Т_лт = 1/_лт (15)

Т_лт = 1/387,9· 10^-6 =2578

Время восстановления линейного тракта t_влт, ч определяется по формуле (16):

t_влт = (_кl_кt_вк + _опn_опt_воп + _оупn_оупt_воуп + _нупn_нупt_внуп)/_лт, (16)

где t_вк = 4,75 — среднестатистическое значение времени восстановления одного километра кабеля;

t_воп = 0,5 ч — среднестатистическое значение времени устранения повреждения на ОП;

t_воуп = 0,5 ч — с среднестатистическое значение времени устранения повреждения на ОУП;

t_внуп = 4,0 ч — среднестатистическое значение времени устранения повреждения на НУП;

t_влт = (0,3· 10^-6·324·4,75 + 30· 10^-6·2·0,5 + 27· 10^-6·1·0,5 + 1,5· 10^-6·107·4,0)/313,5·10^-6 = 1,9;

Коэффициент готовности линейного тракта К_г определится по формуле (17):

K_г = T_лт/(T_лт + t_влт), (17)

K_г = 2578/(2578 + 1,9) = 0,9993

Коэффициент простоя линейного тракта К_п определится по формуле (18):

К_п = t_влт/(Т_лт + t_влт), (18)

К_п = 1,9/(2578 + 1,9) = 0,0007

Рассчитанные значения параметров надёжности могут быть использованы, как нормативные при оценке качества обслуживания проектируемой линии связи в процессе ее эксплуатации.

3. Составление сметы на строительство линии связи

3.1 Ведомость объёма работ строительство связь кабель молния Ведомость объёма работ составляется для расчёта трудоёмкости по каждому виду работ, для определения потребного числа рабочих, машин и механизмов, автотранспорта.

Ведомость объёмов работ оформляется в виде таблицы 5.

Расчет стоимости каналакилометра С, руб/(кан*км) производится по формуле (22)

С= Р /N*L (22)

Расчет С для задействованного числа каналов:

С=2 386 341,961/5340*324=1,37 руб/(кан*км) Расчет С для максимально возможного числа каналов:

С=2 386 341,961/7200*324=1,02 руб/(кан*км) Таблица 5 — Смета на строительство проектируемой линии связи

Заключение

Для обеспечения 5300 каналов ТЧ между городами Орёл — Воронеж проектом предусматривается:

1) прокладка кабеля КМБ — 4;

2) использование двух систем передачи К — 3600;

3) на первом этапе задействовать 5340 каналов, а 1860 каналов оставить в резерве для дальнейшего развития;

4) в городе Елец разместить ОУП — 2;

5) по трассе разместить 107 НУП.

Защита кабеля от грозовых разрядов проектом не предусматривается.

1. Михалев А. Н., Комаров Ю. З. Направляющие системы электросвязи: методические указания по выполнению курсового проекта. Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2007г

2. Барон Д. А. Строительство кабельных сооружений связи. Справочник. — М.: Радио и связь, 1988.

3. Гроднев И. И. Линии связи. — М.: Радио и связь, 1993.

4. Филатова Т. П. Атлас автомобильных дорог России — ФГУП «Омская Картографическая фабрика», 2006

5. Интернет.

6. Ионов А. Д. Проектирование кабельных линий связи. Учебное пособие: Новосибирск, 1995.