Введение к работе
Актуальность темы. Б Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986 '- 1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено значительное увеличение темпов развития средств связи и повышения качества предоставляемых услуг связи. .Решение этих задач невозможно без широкого развития электроэнергетики, транспорта и связи на всей территории Советского Союза. Сети электросвязи в СССР базируются в основном на использовании кабельных линий связи (КЛС) на основе симметричных, коаксиальных и оптических кабелей.
Предусматривается продолжение развития и повышение надежности работы Единой автоматизированной сети связи страны на базе новейших достижений науки и техники. Повышаются требования к помехоустойчивости цепей и каналов систем передачи бт влияния внешних электромагнитных полей различных источников.
С каждым годом обостряется проблема защиты KIC от опасных влияний высоковольтных линий (Ш). Увеличение протяженности КЛС и расширение диапазона передаваемых частот, быстрые темпы электрификации железных дорог, строительство новых ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения- все это предъявляет повышенные требования к электромагнитной совместимости линий связи как важнейших элементов сети связи в реальных условиях функционирования с учетом неблагоприятно воздействующих факторов.
Одно из основных требований, предъявляемых к современным системам передачи - это их безотказная работа, которая обеспечивается внсокой надежностью КЛС. Из этого следует, что к электромагнитной совместимости должны предъявляться более жесткие требования. В тоже время, постоянный и неуклонный рост сетей электросвязи и высоковольтных линий как количественный, так и качественный,- ужесточение требований землепользователей и других заин-тересованннх организаций к выбору проектируемых трасс приводят к появлению все более жестких условий сближения влияющих и подверженных влиянию линий. Простой пространственный разное'линий, наиболее эффективно устраняющий взаимные влияния, в настоящее время становится все более невозможны*.
Понятие электромагнитной совместимости ЕЛ и KIC включает в себя защищенность кабельных линий от воздействия электромагнитно-
го и гальванического влияний высоковольтных линий. На практике в
основном уделяется внимание электромагнитной совместимости в виду,
того, что тальваническое влияние во многих случаях в несколько
раз меньше электромагнжтного. Однако в тесных условиях горных уще
лий, которые характеризуются высокими удельными сопротивлениями'
грунта, для кабелей с наружными броневыми покровами гальваническая
и магнитная составляющие влияния в цепи "металлические покровы ка
беля - земля"-становятся соизмеримыми. Кроме того, горные ущелья
характеризуются пересеченным рельефом местности, причем, удельные
сопротивления земли в долине и склонах ущелья, как правило, раз
личны. Эти факторы нокажают первичное поле Ш, а следовательно,
это ведет к изменению потенциалов на металлических покровах кабе
ля связи. - "
В связи с этим, вопрос обеспечения высокого качества передаваемой информации по кабельным линиям связи во многом зависит, бт целого ряда мероприятий, направленных на обеспечение их защиты от внешних гальванических влияний высоковольтных линий."
При разработке средств защиты КЛС от гальванического влияния. Ш важное значение приобретают вопросы правильной количественной оценки действительной опасности,.возникающей в результате указан-, ного влияния."Правильный выбор устройств защиты может быть осуществлен только при рассмотрении всего многообразия условий сближения линий связи с высоковольтными линиями, с более полным уче-' том всех параметров сближения. Отсюда, критерием для определения средств защиты в условиях горных ущелий должно явиться решение, основывающееся на более полном учете всех параметров системы сближения "ВЛ - КЛС", то есть решение, учитывающее горизонтальную неоднородность земли и ее рельеф.
Существующие в настоящее время методы оценки гальванического влияния не удовлетворяют предъявляемым требованиям инженерной практики, так как не учитывают сложность рельефа местности и горизонтальную неоднородность земли, что не обеспечивает требуемой точности расчетов и приводит к значительным погрешностям.
Таким образом, дальнейшее усовершенствование метода расчета гальванического влияния ВІ на КЛС с учетом рельефа местности и горизонтальной неоднородности земли, с разработкойновых средств по защите-линий связи позволяет считать данную работу актуальной.
Цель работы. Цель настоящей дассертаца^ішой работы состоит в теоретическом и экспериментальном исследовании и разра-
.4
боткв срадств по защите кабелей связи при гальваническом влиянии высоковольтных линий в горних условиях; разработке метода расчета .гальванического влияния, разработке практических рекомендаций по расчету гальванического влияния в горных условиях с разработкой средств по. защите линейных сооружений связи.
Научная новизн а.'-извит метод определения гальванического-влияния заземляющего устройства~Ш__ на кабельную линию связи, позволяющий определить потенциалы на металлических покровах кабеля с учетом горизонтальной неоднородности земли и рельефа местности.
Получены аналитические выражения для расчета коэффициента распространения цепи "металлические покровы кабеля - земля", ..отличающиеся от известных тем, что на' основании точных интегральных уравнений выведенные значения коэффициента распространения учитывают вертикальные границы разделов слоев земли.
Предложен коэффициент экранирования горной местности гальванического влияния ВЯ на КЛС, позволяющий количественно оценить изменение гальванического влияния за счет геологических условий и рельефа местности в зоне прокладки кабеля связи.
Предложена методика преобразования моделей с горным рельефом местности к моделям с плоской поверхностью земли, -позволяющая в общем виде решить задачу по определению величины гальванического влияния BI на шбвльние линии, связи в горных условиях.
Разработана л защищена-авторским свидетельством система проводной связи и передачи электроэнергии, обладающая повышенной эффективностью снижения гальванического влияния на кабелях связи за счет оптимального выбора трасс кабеля в долине горного ущелья.
Разработан и защищен авторским свидетельством способ определения коэффициента экранирования внешних металлических покровов кабеля двухкабедьяой линии связи с учетом условий заземления ме-талллч«вкжх пэкровов, соседних коммуникаций и параметров земли»
Разработана и защищена авторским евндвтальством конструкция оптического кабеля связи, сохраняющая устойчивость кабеля к внешним электромагнитным и гальваническим влияниям,соизмеримую с оптическими кабелями без металла, с одновременной защитой от поражения грызунами.
Личный вклад. Все результаты, изложенные в диссертационной работе, получены аиорон лично. -" -
Основные м.етодк исследования. Методы теории поля и теории гальванического влияния высоковольтных линий на линии связл, метод зеркальных отображений, математический аппарат дифференциального к интегрального исчисления.
Практическая ценность. В работе разработан инженерный метод расчета гальванического влияния ВЛ на "КЛС с учетом рельфа местности и горизонтальной неоднородности земли, реализованный в виде программы для ЭНЛ.
Разработан инженерный метод и составлена программа для ЭНЛ по расчету коэффициента распространения цепи "внешние металлические покровы кабеля - земля" для кабелей связи, расположенных- в горной местности.
Предложен метод определения коэффициента экранирования горной местности гальванического влияния 31, позволяющий выбрать трассу кабеля связи с точки зрения минимального влияния ВЯ в каждом конкретном случае сближения КЛС с Ш.
Даны рекомендации по выбору трассы кабеля связи в зоне сближения с заземляющим устройством Ш в районах со сложной геологической структурой земли и с учетом особенностей рельефа местности, обеспечивающие максимальную защищенность кабеля без дополнительных средств защиты за счет защитных свойств геологической структуры земли и рельефа местности.
Разработанная конструкция оптического кабеля связи, обеспечивающая защиту от электромагнитных, в том числе и гальванических влияний при сохранении высокой защищенности от поражения грызунами, может найти широкое применение при строительстве волоконно-оптических линий связи.
Р. еализация в народном хозяйст-в е. Результаты исследования гальванического влияния высоковольтных линий на кабельные линии связи в горных условиях использованы при проектировании кабельной магистрали Государственным институтом по изысканиям и проектированию сооружений связи № 3.
Метод расчета гальванического влияния и рекомендации по выбору трассы кабеля лри прокладке кабельной магистрали на участке Токмак - Рыбачье внедрены специализированным трестом "Киргиз-связьстрой".
Результаты диссертационной работы по теории гальванического влияния высоковольтных линий на кабельные линии связи внедрены в учебный процесс по кафедре Линии связи Московского института связи,
Основные положения, ВЫНОСИМЫ-; на защиту.
1. Потенциалы на внешних металлических покровах кабеля сь.чг-
при гальваническом влиянии высоковольтных линий зависят от место
расположения трассьгкабеля относительно поднокий горных массивов
и горизонтальных неоднородностей земли.
-
Дополнительная величина потенциалов, возникающая за счет влияния гориоонтальной неоднородности земли ;: рельефа местности может принимать как положительное, гак и отрицательное значение по отношению к основному потенциалу.
-
Коэффициент распространения цепи "металлические покровы кабеля - земля" зависит от расстояний между кабелем и вертикальными границами раздела сред, а такте, от отношения величин удельных сопротивлений вертикальных слоев земли.
-
Коэффициент экранирования горной местности позволяет количественно оценить изменение гальванического влияния высоковольтной линии на кабель связи за счет геологических условий и рельефа местности в зоне прокладки кабеля сачзи.
-
Наиболее экономичными и эффективными средствами защиты кабеля связи от гальванических влияний высоковольтных линий являются предлагаемые система проводной связи и передачи электроэнергии ;: конструкция волоконно-оптического кабеля связи.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и были одобрены: на Х1У Московской городской научно-технической конференции, посвященной Дню радио, 1988 г.; ка научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников научно-исследовательской части и аспирантов МИС, 1987 г., 198Ь г., 1989 г.; на заседаниях кафедры Линии связи МИС, 198? г., 1988 г., 1989 г.
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 10 публикациях (8 из них в соавторстве) , из которых 3 являются авторскими свидетельствами на изобретения.
Обьем работы . Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения а 3 приложений и содержит 98 страниц текста, 69 рисунков и 33 таблицы. Список использованной литературы включает 124 наименования.
