Проектирование междугородней кабельной линии связи

• 1 Индивидуальное задание
• 2 Основная часть
• 2.1 Характеристика оконечных пунктов
• 2.2 Выбор оптимального варианта трассы линии связи
• 2.3 Определение числа каналов на магистрали
• 2.4 Выбор системы передачи и типа направляющей системы
• 2.5 Расчет конструкции кабеля
• 2.6 Расчет параметров передачи кабельной цепи
• 2.7 Размещение регенерационных пунктов на кабельной магистрали
• 2.8 Расчет параметров взаимных влияний между цепями
• 2.9 Расчет влияния от высоковольтных линий
• 2.10 Определение необходимости защиты кабельной магистрали от удара молнии
• Заключение
• Список литературы
• Дополнительный вопрос в курсовой проект
• Чертеж кабеля МКТ-4
• Спецификация кабеля МКТ-4
• 1. Индивидуальное задание (Вариант № 16)

Задача: спроектировать междугороднюю кабельную линию связи.

1. Оконечные пункты кабельной магистрали: Энгельс — Волгоград;

2. Виды передачи:

— 1 канал проводного вещания (2 кл);

— 1 канал передачи данных;

— 1 канал передачи газет

— 1 канал видеотелефонной связи;

3. Исходные данные для расчета необходимости защиты кабельной линии от ударов молнии:

— интенсивность грозовой деятельности Т =46 час.;

— электрическую прочность изоляции жил по отношению к металлической оболочке Umax =3100 В;

— удельное сопротивление грунта гр = 2 кОм· м.

Таблица 1 — Исходные данные к расчету опасного магнитного влияния

2 Основная часть

2.1 Характеристика оконечных пунктов

междугородняя кабельная линия связь Эмнгельс (до 1931 года — Покровск) — город (с 1914 года) в России, входящий в состав муниципального образования город Энгельс со статусом городского поселения в границах Энгельсского муниципального района Саратовской области и являющийся административным центром этого муниципального района. Муниципальное образование город Энгельс помимо города Энгельса включает также поселки Плодосовхоз и Прибрежный. Население — 209,0 тыс. чел. (на 1 января 2009 года).

Город расположен на левом берегу реки Волги, напротив города Саратова. В городе расположена железнодорожная станция Покровск, Приволжской железной дороги (тупиковая станция на ветви от станции Анисовка).

В 1931 году началось, а в 1937 году закончилось строительство мясокомбината одного из крупнейших в стране. Бывшие железнодорожные мастерские были преобразованы в Покровский механический завод, который выпускал контейнеры, а затем освоил выпуск снегоочистителей и снегоуборочных поездов. В 1934 году вступил в строй машиностроительный завод. В период довоенных пятилеток в городе были построены кирпичный завод, клеевой завод, хлебозавод, гостипография, а также значительное количество предприятий местной промышленности и промысловой кооперации. В 1940 году на промышленных предприятиях города работало уже более 6 тысяч рабочих, а объем выпуска промышленной продукции составил 6,3 млн.рублей. Накануне Великой Отечественной войны г. Энгельс был развитым индустриальным, торговым и культурным центром, а также столицей АССРНП, имел значительные людские ресурсы, в нем проживало 73,3 тыс. человек.

В 1995 году численность населения составила 216,9 тыс. человек (включая пос. Приволжский и Квасниковку), в том числе женщин- 53,6, мужчин — 47,4%. В городе 29 школ, 18 лечебных учреждений, 27 массовых библиотек, 2 церкви-Свято-Троицкая и Покрова Пресвятой Богородицы, 59 детских садов, 324 улицы (в 1901 г. улиц и переулков было 60).

Промышленные предприятия города Энгельс известны как в России, так и далеко за её пределами:

· Троллейбусный завод имени Урицкого выпускает троллейбусы.

· Энгельсский завод транспортного машиностроения занимается выпуском подвижного состава для нужд железных дорог.

· OAO «Роберт Бош Саратов"[7] — бывший завод автотракторных запальных свечей, выпускает свечи зажигания.

· ООО «Бош Пауэр Тулз» — производство электроинструментов

· ОАО «Энгельсский трубный завод» производит стальные электросварные трубы, стальные водогазопроводные, профильные трубы.

· Завод специализированных автомобилей.

· ЗАО «ХенкельРус», завод Henkel Group по производству синтетических моющих средств.

· ОАО «Завод металлоконструкций» (мостовые конструкции, вагонное производство).

· ЗАО «Стройматериалы. Энгельсский кирпичный завод»

· ООО «Строительная компания „Новый век“»

· ОАО «Энгельсская мебельная фабрика»

· ОАО «Молочный комбинат „Энгельсский“»

· ОАО «Энгельсский хлебокомбинат»

· ООО «Строитель-К» Монтаж металлоконструкций любой сложности, кровель, зданий и сооружений.

· ООО «ПрофиЛЬ» Изготовление тонкостенного оцинкованного профиля.

За 2009 год по предприятиям обрабатывающих производств объём отгруженных товаров собственного производства, выполненных работ и услуг собственными силами составил 17,1 млрд рублей.

В городе расположена одна из крупнейших в мире авиабаза Энгельс ВВС России, на которой дислоцируется 22-я гвардейская Донбасская тяжёлая бомбардировочная дивизия Дальней авиации ВВС РФ. Это одна из двух (наряду с авиабазой Украинка) оставшихся действующих баз российской стратегической авиации, на которой расположены бомбардировщики с ядерным оружием.

Волгоград — город на юго-востоке европейской части России, административный центр Волгоградской области, город-герой. Находится на правом берегу реки Волга в её нижнем течении. Город протянулся на 70 км вдоль реки Волги.

Основан в 1589 году как сторожевая крепость при впадении реки Царица (от тюрского «сары-су» жёлтая вода) в Волгу. До 1925 года носил название Царицын, а с 1925 по 1961 — Сталинград. Наиболее серьёзным потрясением в истории города стала Великая Отечественная война. Сталинградская битва. На Сталинградское направление Ставка Верховного Главнокомандования выдвинула 62-ю, 63-ю и 64-ю армии. 12 июля был создан Сталинградский фронт, перед которым стояла задача, обороняясь в полосе шириной 520 километров, остановить дальнейшее продвижение противника. 17 июля 1942 г. началась одна из величайших битв Великой Отечественной и второй мировой войны — Сталинградская битва, которая продолжалась 200 дней и ночей. Гитлеровцы стремились в кратчайший срок овладеть Сталинградом.

Волгоград — один из самых протяжённых городов России. Основная часть города расположена на правом берегу Волги. Население Волгограда на начало 2009 года составило 981,9 тыс. чел. (в границах городского округа 1018,7 тыс. человек). Численность населения снижается, хотя темпы снижения замедляются. За 2008 год число родившихся на 1000 человек составило 9,9, число умерших — 13,3. Миграционный прирост за год — 1,5 тыс. чел. В населении города 54,5% составляют женщины. Доля населения моложе 16 лет — 14,7%, старше трудоспособного возраста — 22,9%. Население города стареет: в 1989 году эти значения составляли 17,1% и 21,4% соответственно. По данным всероссийской переписи, в городе проживает 120 национальностей, этнических групп и различных самоназваний, при этом более 90% населения составляют русские.

Волгоград является центром Волгоградской агломерации, население которой достигает 1,5 млн чел. В Волгограде 25 вузов, 240 детских садов, 102 общеобразовательных школы, 20 гимназий, 13 лицеев, 12 школ-интернатов, 18 школ искусств, 31 спортивная школа, 10 музыкальных школ. По состоянию на начало 2009 года, в городе действуют 69 муниципальных учреждений здравоохранения и 1 муниципальное предприятие (спецавтохозяйство). Среди них — 21 городская больница, 47 самостоятельных амбулаторно-поликлинических учреждений, в которые входят 20 поликлиник, 1 амбулатория, 14 детских поликлиник и 12 стоматологических поликлиник, а также станция скорой медицинской помощи.

2.2 Выбор оптимального варианта трассы линии связи

Варианты трассы кабельной линии связи:

1) Энгельс - Камышин — Дубовка — Волгоград;

2) Энгельс — Балашов — Дубовка — Волгоград;

3) Энгельс — Палласовка — Волгоград — Волгоград.

Таблица 2.2.1 — Основные показатели трасс

Самой оптимальной трассой является вариант № 1, так как она имеет:

1) наименьшую протяженность;

2) удобство в обслуживании линии передач;

3) обеспечивает междугородней связью находящиеся рядом населенные пункты;

4) меньшее количество речных и железнодорожных переходов;

5) меньшее число обслуживаемых регенерационных пунктов.

2.3 Определение числа каналов на магистрали

Народонаселение Энгельс на 2009 год человек.

Народонаселение Волгоград на 2009 год человек.

Средний годовой прирост населения в Энгельсе P = 1%.

Средний годовой прирост населения в Волгограде P = 1%.

Рисунок 2.2.1 — Маршрут: Энгельс — Камышин — Дубовка — Волгоград

Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения определяется по формуле

чел., (2.3.1)

где Н0 — народонаселение в период последней переписи, чел.;

P — средний годовой прирост населения в данной местности, % (в проекте принять 1−3%);

t — период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.

Год перспективного проектирования принимается на 5−10 лет вперед по сравнению с текущим временем. В проекте принять 5 лет вперед. Тогда

(2.3.2)

где tm — год составления проекта;

t0 — год, к которому относятся данные H0.

Количество населения в Глазове и Ижевске с учетом среднего прироста:

чел., (2.3.3)

чел., (2.3.4)

где H1 — численность населения Ижевска;

H2 — численность населения Волгограда.

Количество абонентов в зоне автоматических междугородних телефонных станций (АМТС) определяем по формуле

; (2.3.5)

; (2.3.6)

где 0,3 — средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами;

m1 — количество абонентов в зоне энгельсской АМТС;

m2 — количество абонентов в зоне волгоградской АМТС.

Определяем количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета используют приближенную формулу

(2.3.7)

где 1 и 1 — постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потерями задаются в 5%, тогда 1=1,3; 1=5,6;

y — удельная нагрузка, т. е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,05 Эрл;

kтяг = 0,05.

Кроме телефонной связи по кабельной магистрали организуются два канала проводного радиовещания (ПВ) второго класса, один канал передачи данных (ПД), один канал передачи газет (ПГ) и один канал видеотелефон (ВТФ), а также проходят транзитные каналы. Суммарное число каналов между двумя междугородными станциями пунктов, А и Б определяется суммой:

(2.3.8)

где nтф — количество двухсторонних каналов для телефонной связи;

nпв — то же для передачи проводного вещания;

nпд — то же для передачи данных;

nпг — то же для передачи газет;

nвтфто же для передачи видеотелефона.

Общее число каналов между двумя междугородными станциями пунктов, А и Б определяется суммой

(2.3.9)

где — суммарное число каналов между двумя междугородными станциями пунктов, А и Б;

nрез — количество резервных каналов (10% от ;);

nтр — количество транзитных каналов.

Число каналов для организации связи различного назначения выражается через число телефонных каналов, т. е. число каналов тональной частоты (ТЧ), что отражено в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 — Характеристики видов передачи

2.4 Выбор системы передачи и типа направляющей системы

На основании общего числа каналов для организации связи между заданными оконечными пунктами определяем число пар кабеля

(2.4.1)

где Nпар — число пар в кабеле;

Nсп — число каналов ТЧ, организуемых выбранной многоканальной системой передачи.

Исходя из числа каналов (nаб = 960) выбираем аппаратуру уплотнения ИКМ-480×2. Основные ее технические характеристики приведены в табл. 2.4.1. Тип используемого кабеля — МКТ-4.

Рис. 2.4.1. Малогабаритный коаксиальный кабель типа МКТС-4:

апоперечный разрез, бкоаксиальная пара 1,2/4,6; 1-внутренний проводник, 2-балонно-полиэтиленовая изоляция; 3-внешний проводник, 4-экран, 5-поливинилхлоридная лента Таблица 2.4.1 — Характеристики видов передачи

2.5 Расчет конструкции кабеля

Внутренний диаметр внешнего медного проводника коаксиальной пары определяем по формуле:

(2.5.1)

где fмакс — наивысшая передаваемая частота выбранной аналоговой аппаратуры уплотнения, рабочая (расчетная) частота цифровых систем передачи, Гц;

экв — эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость изоляции (экв=1,22, т.к. изоляция балонно-полиэтиленовая);

lру — длина регенерационного (усилительного) участка, км;

— максимальное затухание регенерационного участка на рабочей частоте, дБ.

Значения параметров fмакс, lру и берутся из табл. 2.4.1.

Величина диаметра внутреннего проводника d1 определяется из условия обеспечения нормируемого значения волнового сопротивления коаксиальной пары Zв = 75 Ом:

(2.5.2)

Толщина внешнего проводника t должна учитывать поверхностный эффект и эффект близости, поэтому должна быть больше глубины проникновения на самой низкой частоте рабочего диапазона.

Для коаксиальных пар обычно t = (0,150,30) мм

Толщину внешнего проводника t принимаем равной 0,2 мм

Для малогабаритных коаксиальных пар (1,2/4,6) экран — из двух стальных лент толщиной по 0,1 мм каждая, изоляционный слой — из поливинилхлоридной ленты толщиной 0,23 мм.

Диаметр коаксиальной пары будет равен

(2.5.3)

где tэ — общая толщина экрана, мм;

tи — толщина изоляционного слоя поверх экрана, мм.

Сердечник кабеля образуется, как правило, из четырех коаксиальных пар и пяти симметричных групп (четверок или пар). Сердечник покрывается поясной изоляцией.

Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией. Для кабелей со свинцовой оболочкой поясная изоляция выполняется из трех-четырех слоев лент кабельной бумаги, толщиной 0,12 мм каждый слой

(2.5.4)

где tпи — толщина поясной изоляции, мм.

Диаметр кабеля для прокладки в канализации определяется по формуле

мм,

где tоб — толщина оболочки голого кабеля, мм;

tш — толщина пластмассового шланга для кабелей с алюминиевой и стальной оболочками, мм, определяется из табл.8. Кабели со свинцовой оболочкой шланга не имеют.

Диаметр кабеля для прокладки в канализации определяется по формуле

(2.5.5)

Диаметр кабеля, бронированного поверх оболочки стальными лентами, и с защитными покровами будет равен

(2.5.6)

где tоб — толщина оболочки для бронированного лентами кабеля, мм;

tпод — толщина подушки под броней, выполненной из джута или пластмассового шланга, мм;

tбр — толщина брони из двух стальных лент, мм;

Диаметр кабеля, бронированного стальными круглыми проволоками, определяется по формуле

(2.5.7)

где tоб — толщина оболочки кабеля, бронированного круглыми проволоками, мм;

dбр — диаметр круглых проволок брони, мм.

2.6 Расчет параметров передачи кабельной цепи

При расчете параметров для систем ИКМ с коаксиальными кабелями за минимальную частоту целесообразно принимать f = (60 100) кГц, за максимальную — полутактовую частоту.

В области высоких частот (свыше 60 кГц), для которых используются коаксиальные кабели, первичные и вторичные параметры могут быть определены по следующим формулам. За минимальную частоту принимаем 100 кГц, за максимальную — 25,92 МГц

Активное сопротивление R (Ом/км):

Для коаксиального кабеля из медных проводников

(2.6.1)

где r1 — радиус внутреннего проводника, мм;

r2 — радиус внешнего проводника, мм;

f — частота, Гц.

Индуктивность L ():

Для коаксиального кабеля из медных проводников:

(2.6.2)

(2.6.3)

Емкость С (нФ/км):

(2.6.4)

Проводимость изоляции G (См/км):

(2.6.5)

Эффективные значения диэлектрической проницаемости э и тангенса диэлектрических потерь tgэ приведены в табл. 2.6.1.

Таблица 2.6.1 — Свойства изоляции кабелей связи

Поскольку, в области высоких частот расчет проводим по формулам:

Коэффициент затухания, А (дБ/км):

Коэффициент фазы В (рад/км):

рад/км. (2.6.7)

Волновое сопротивление цепи

(2.6.8)

Скорость распространения электромагнитной волны v (км/с):

(2.6.9)

Результаты расчета первичных и вторичных параметров сведены в таблице 2.6.2 и отражены на графиках частотной зависимости параметров.

Таблица 2.6.2 — Результаты расчета первичных и вторичных параметров

Рисунок 2.6.1 — Зависимость активного сопротивления от частоты Рисунок 2.6.2 — Зависимость индуктивности от частоты Рисунок 2.6.3 — Зависимость емкости от частоты Рисунок 2.6.4 — Зависимость проводимости от частоты Рисунок 2.6.5 — Зависимость волнового сопротивления от частоты Рисунок 2.6.6 — Зависимость коэффициента затухания от частоты Рисунок 2.6.7 — Зависимость коэффициента фазы от частоты Рисунок 2.6.8 — Зависимость скорости распространения электромагнитной волны от частоты

Полученные параметры приблизительно подходят к параметрам кабеля МКТ-4. Причины отличия параметров рассчитанного кабеля от типового, выпускаемого промышленностью:

1) Различны диаметры коаксиальных пар и толщины изоляции выпускаемые промышленностью и спроектированными;

2) Используются материалы изоляции с другими параметрами;

3) Округления некоторых величин.

2.7 Размещение регенерационных пунктов на кабельной магистрали

Параметры секций линейного тракта приведены в таблице 2.7.1.

Таблица 2.7.1 — Параметры секций линейного тракта

Структурная схема линейного тракта приведена на рисунке 2.7.1.

Саратов Камышин Волгоград Рисунок 2.7.1 — Структурная схема линейного тракта

2.8 Расчет параметров взаимных влияний между цепями

Влияние между коаксиальными парами зависит от конструкции внешних проводов, их расположения и материала. Чем больше толщина внешних проводов, тем влияние меньше.

В качестве первичного параметра влияния оперируют с сопротивлением связи Z12.

Сопротивление связи или взаимное сопротивление Z12 представляет собой отношение напряжения, возбуждаемого на внешней поверхности внешнего провода коаксиальной пары, к току I, протекающему в проводах коаксиальной пары. Напряжение соответствует продольной составляющей электрического поля Еz. При прохождении тока во внешнем проводе создается падение напряжения и действует продольная составляющая электрического поля Еz. Отношение Еz к току цепи и дает количественную оценку сопротивления связи. Чем больше Z12, тем больше Еz на внешней поверхности внешнего провода коаксиальной пары и вне его и больше мешающее влияние.

Сопротивление связи Z12 медного внешнего провода коаксиальной пары определяется по следующей формуле (на частоте f=500 кГц, и при толщине внешнего провода t=0,2 мм):

(2.8.1)

где — коэффициент вихревых токов, 1/мм;

r2 и r3 — внутренний и внешний радиусы внешнего провода, мм;

t — толщина внешнего провода, мм;

— проводимость материала;

Оммм/ км. (2.8.2)

Значения N при различных частотах для различных толщин медного провода приведены в таблице 2.8.1.

Таблица 2.8.1 — Значения для расчета Z12 коаксиального кабеля

В реальных условиях коаксиальная пара имеет чаще всего внешний провод в виде алюминиевой трубки и стального экрана из спирально наложенной ленты, поэтому сопротивление связи следует определять по формуле:

(2.8.3)

где Lz — продольная индуктивность, обусловленная спиральными лентами и равная:

(2.8.4)

Lвн — внутренняя индуктивность стальных лент, равная:

(2.8.5)

где h — шаг наложения экранных лент, h=10 мм;

r3 — внешний радиус внешнего провода, мм;

tэ — толщина экрана, мм;

э — магнитная проницаемость экрана (для стали 100 200).

Индуктивность промежуточной цепи Lз зависит от изоляции, расположенной поверх внешних проводов коаксиальных пар.

Коаксиальные пары экранированы стальными лентами:

(2.8.6)

В данном случае 2Zвн, и поэтому

(2.8.7)

Тогда расчетные формулы переходного затухания для наиболее распространенного случая экранированных коаксиальных пар, когда сердечник кабеля содержит другие коаксиальные пары и симметричные четверки, запишется в виде:

Переходное затухание на ближнем конце кабельной линии определяется по формуле:

дБ. (2.8.8)

Переходное затухание на дальнем конце

дБ. (2.8.9)

Защищенность на дальнем конце

(2.8.10)

где — поправочный коэффициент;

n — число коаксиальных пар, находящихся под общей оболочкой кабеля (n=4).

Все рассчитанные значения переходных затуханий на ближнем и дальнем концах и значения защищенности на дальнем конце приведены в таблице 2.8.2.

Таблица 2.8.2 — Расчет величин А0, Аl, АЗ

Построим зависимости А0, Al, АЗ от частоты f.

Рисунок 2.8.1 — Зависимость переходного затухания на ближнем конце линии от частоты Рисунок 2.8.2 — Зависимость переходного затухания на дальнем конце линии от частоты Рисунок 2.8.3 — Зависимость защищенности на дальнем конце линии от частоты С ростом частоты значения защищенности на дальнем конце и переходных затуханий на ближнем и дальнем концах увеличиваются. При этом на всех частотах из диапазона от 10 до 500 кГц их значения превышают установленные нормы (таблица 2.8.3).

Таблица 2.8.3 — Нормируемые параметры взаимных влияний коаксиальных пар

2.9 Расчет влияния от высоковольтных линий

Таблица 2.9.1 — Исходные данные

Рисунок 2.9.1 — Схема сближения линии связи с высоковольтной линией.

Рассчитаем эквивалентную ширину косого участка сближения

(2.9.1)

Рассчитаем коэффициент взаимной индукции (Гн/км).

(2.9.2)

где:

— эквивалентная ширина i-го участка сближения, м;

f — частота влияющего тока (50 Гц);

уз — проводимость земли (болотистый грунт уз=0,05 См/м).

Рассчитаем результирующий коэффициент экранирования между ВЛ и линией связи на i-м участке сближения:

S = SобSтрSрSм= (2.9.3)

где:

Sоб, Sтр, Sр, Sм — коэффициенты защитного действия соответственно оболочки кабеля связи; заземленных тросов, подвешенных на опорах ЛЭП; рельсов железнодорожных путей, проложенных рядом с кабелем связи; металлических сооружений (соседних кабелей связи, трубопроводов, газопроводов и т. д.).

Принимаем:

Sтр = 0,65 (сечение троса- 80 мм²., материал-Al);

Произведем расчет продольной ЭДС (Sоб=Sм=1):

=

Рассчитаем продольную ЭДС на 1 км кабеля

(2.9.4)

где l — участок сближения (l = l1 + l2 + l3).

Определим идеальный КЗД (Sоб) коаксиальных кабелей связи при частоте 50 Гц: принимаем Sоб=0,40 при Екм=229,2 В/км.

Таблица 2.9.2 — идеальный КЗД коаксиальных кабелей при частоте 50 Гц

Окончательно рассчитываем величину продольной ЭДС на участке сближения:

(2.9.5)

Таблица 2.9.3 — Допустимые значения продольной ЭДС при кратковременном влиянии

Где Uдп напряжение дистанционного питания для аппаратуры ИКМ-480×2 — 1800 В.

UиспИспытательное напряжение изоляции жил кабеля по отношению к экрану или металлической оболочке и вводного устройства аппаратуры-3,4 кВ.

Полученное Eпрод не превышает значение допустимого ЭДС ни для одной из схем дистанционного питания, то есть никаких дополнительных мероприятий по защите кабеля от опасных влияний не требуется.

2.10 Определение необходимости защиты кабельной магистрали от удара молнии

Вероятное число повреждений кабелей ударами молний характеризуется плотностью повреждений. Под плотностью повреждений понимается общее количество отказов (повреждений с простоем связей), отнесенных к 100 км трассы кабеля в год как при однокабельной системе передачи, так и двухкабельной, т. е.

(2.10.1)

где N — общее число повреждений, равное числу опасных ударов молнии;

К — промежуток времени, за который произошло N повреждений, лет;

L — длина трассы, км.

Для определения плотности повреждений кабеля с металлическими защитными покровами, не имеющего поверх оболочки изолирующего шлангового покрытия, необходимо знать следующие данные:

— интенсивность грозовой деятельности Т (количество часов в году), час.;

— электрическую прочность изоляции жил по отношению к металлической оболочке Umax, В;

— удельное сопротивление грунта гр, кОмм;

— сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току R0, Ом/км.

Величины Т, Umax, гр заданы в виде исходных данных. Величина R0 находится как сопротивление параллельно соединенных металлической оболочки и стальной ленточной брони кабеля

(2.10.2)

где:

(2.10.3)

(2.10.4)

— удельное сопротивление материала металлической оболочки кабеля, для свинца =0,221 Ом мм2/м;

Dбр — средний диаметр кабеля по броне, мм (24,935 мм);

а — ширина одной бронеленты, а=(11,1)Dбр =24,935 мм;

b — толщина одной бронеленты, b=0,5 мм;

dоб — внутренний диаметр оболочки кабеля, мм (13,535 мм);

tоб — толщина оболочки кабеля, мм (1,2 мм).

Подсчитав R0 и зная гр, по графику рисунка 2.10.1 определяем n = 1,1.

Рисунок 2.10.1 — Зависимость плотности повреждений кабеля связи от сопротивления грунта и сопротивления R0

(2.10.5)

где Т выражается в часах;

Umax (В) заданы;

n — определено из рисунка 2.10.1.

Это число сравниваем с допустимым числом повреждений nдоп кабелей от ударов молний на 100 км трассы в год из таблицы 2.10.1. Так как nx > nдоп, то производим защиту кабельной магистрали от ударов молний.

Таблица 2.10.1 — Допустимое расчетное число повреждений кабелей от ударов молний на 100 км трассы в год, nдоп

Для защиты применяется проложенные в земле грозозащитные тросы.

Защитное действие тросов характеризуется коэффициентом тока в оболочке кабеля :

(2.10.6)

где rкт — расстояние между кабелем и тросом, мм (рисунок 2.10.2);

dт — диаметр троса, мм;

dк — внешний диаметр оболочки кабеля, мм.

Рисунок 2.10.2 — Защита кабеля связи с помощью одного троса Таблица 2.10.2 — Основные размеры и расстояния при прокладке защитных тросов

Из таблицы 2.10.2:

Тогда коэффициент тока:

(2.10.7)

Теперь по графику определим n, взяв уже не R0, а R0 з1:

0,31; (2.10.8)

; (2.10.9)

0,372 > 0,2, значит не достаточно использовать 1 трос.

Вероятное число повреждений кабеля превышает допустимую величину. Поэтому требуется произвести защиту кабельной магистрали двумя грозозащитными тросами.

Рисунок 2.10.3 — Защита кабеля связи с помощью двух тросов Из таблицы 2.10.2:

Расстояние между тросами rтт = 1,2 м.

Диаметр биметаллического троса dтр = 4 мм = 0,004 м.

Расстояние между кабелем и тросом rкт находится из теоремы Пифагора для прямоугольного треугольника:

Коэффициент тока в оболочке кабеля:

(2.10.9)

Сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току при наличии двух защитных тросов:

(2.10.10)

Плотность вероятности повреждений кабеля n = 0,29 (определяется по рисунку 2.10.1).

Вероятное число повреждений кабеля:

(2.10.8)

0,348 > 0,2, значит не достаточно использовать 2 троса.

Вероятное число повреждений кабеля превышает допустимую величину, значит проложенные в земле грозозащитные тросы не будут обеспечивать защиту кабельной магистрали от ударов молний. Поэтому требуется произвести дополнительную защиту кабельной магистрали (а именно, заменить свинцовую оболочку на алюминиевую с другим значением удельного сопротивления материала).

Заключение

В ходе данного курсового проекта были изучены характеристики оконечных пунктов (а именно, города Энгельс и города Волгоград), рельеф и климат местности. По этим данным удалось спроектировать экономически наиболее оптимальную трассу кабельной линии связи. Исходя из численности населения оконечных пунктов и исходных данных, была выбрана система передачи ИКМ-4802, с учетом выбранной аппаратуры уплотнения был выбран кабель МКТ-4.

1. Проектирование междугородной кабельной линии связи. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Направляющие системы электросвязи"/Уфимс. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. А. З. Тлявлин. — Уфа, 2003.

2. Основы линий связи. Ч. 1: Учебное пособие / А. Х. Султанов, А. З. Тлявлин; Уфимс. гос. авиац. техн. ун-т. — Уфа, 2000 — 100с.

3. Интернет-сайт энциклопедии «Википедия»: http://wikipedia.org

4. CD приложение «Дороги России 2009 год»

Дополнительный вопрос в курсовой проект по дисциплине

«Направляющие системы электросвязи»

Вопрос № 9 — Как производится 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 12 м.