Введение к работе
Актуальность темы. В условиях современной научно-технической революции резко возросла потребность в обмене информацией, осуществляемой через сети связи. Развитие средств связи имеет большое значение для эффективного управления народным хозяйством, четкой работой государственного аппарата, всестороннего удовлетворения культурно-бытовых потребностей населения и повышения обороноспособности страны.
Вопросы защиты линий связи от влияния внешних электромагнитных полей стали очень актуальными в последние года в связи с быстрыми темпами электрификации, строительства сотен новых мощных электростанций, новых линий электропередачи большой протяженности высокого и сверхвысокого напряжения. Актуальной задачей является построение таких линий связи, которые должны обеспечивать максимальную пропускную способность каналов и защиту их от длительных и кратковременных посторонних напряжений и токов.
Вопросам влияния внешних электромагнитных полей на линии связи удетяется немало внимания как в СССР, так и за рубежом. Вопросы влияния внешних полей, создаваемых линиями электропередач на кабели связи, тесно связаны с теоретическими и экспериментальными исследованиями закономерностей электромагнитных провесов з изотропных неоднородных средах.
В условиях городов возникает необходимость совместной прокладки параллельно проходящих высокозольтных линий (ВЛ) передач к кабелей связи. При этом одной из сложных задач является проб-леш залиты хайальных линий связи (ЛС), проложенных в условиях города от опасных электромагнитных влияний, которые зависят от
структуры грунта и налитая подземных коммуникаций, вида влияния, характеристики линий, условий прокладки и т.п.
Влияние ВЛ на кабели ГГС в современной литературе недостаточно рассмотрено из-за особенностей, существенно отличающих воздействие ВЛ на кабели ГГС по сравнению с влиянием на междугородные кабели, а также очень сложной структуры грунта с наличием различных городских подземных коммуникаций. При наличии хорошо проводящих слоев земли требуется определение различных новых коэффициентов на основании измеренных значений удельного сопротивления земли, что невозможно выполнить точно в условиях города.
В теории влияния ВЛ на 1С в черте города не решены следующие задачи:
не изучен вопрос учета двух хорошо проводящих поверхностных слоев земли в многослойной структуре;
не учитывается относительная магнитная проницаемость, отличная от единицы одного из этих слоев;
не получены инженерные решения для вышеуказанных условий;
не учтен коэффициент экранирования одного из двух хорошо проводящих слоев при прокладке ВЛ и 1С в разных слоях при расчетах опасного влияния ВЛ на кабели связи;
в городских условиях теоретически и экспериментально не обоснованы коэффициенты экранирования подземных коммуникаций от их взаимного расположения.
Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование опасного влияния высоковольтных линий на кабельные линии связи, разработка мзтода расчета опасного влияния ВЛ на кабели ГГС, разработка практических рекомендаций по методике расчета опасного влияния в условиях города, а также разработка дополнительных средств зашиты кабельных лжний связи от опасного воздейст-
вия линий электропередач для получения оптимальных трасс BI и ЛС на ПС и оптимальных средств защиты кабелей ГГС.
Метод исследования. При решении поставленных задач использовался аппарат теории электромагнитного влияния высоковольтных линий на линии связи, методы электродинамики, основанные на решении основных уравнений Максвелла, и упрощенные методы квазистатических, задач, в частности, метод зеркальных отображений.
Выводы и рекомендации, сформулированные в работе, основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях.
Яичный вклад,- Все теоретические результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.
Научная новизна' работы состоит в следующем:
-
Предложена модель приведения многослойной структуры земли к трехслойной структуре в условиях города,для расчета коэффициента взаимной индукции между цепями над поверхностью земли. При этом в верхнем искусственном хорошо проводящем тонком слое находятся различные металлические коммуникации, в искусственном промежуточном слое, также хорошо проводящем, находятся тоннели и фундаменты зданий, третий слой естественный, определяемый геофизическими условиями. Полученные выражения для_расчетов коэффициента взаимной индукции рекойзндованы для расчета влияний между однопроводвыми цепями BI и ЛС в черте города.
-
Разработан и защищен авторским свидетельством способ определения коэффициента экранирования внешних металлических покровов кабеля двухкабельной линии связи с учетом структуры грунта
в условиях города, соседних коммуникаций.
3. Разработаны дополнительные средства защиты кабелей ГГС от
влияния ВД, в том числе выполнены исследования эффекта экрани-
рования одного из хорошо проводящих слоев, с целью оптимального взаимного расположения кабелей ГГС и Ш и новых средств защиты /положительное репшяие по заявке & 438763/24-09(033370)/.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем.
Теоретические исследования, -проведенные в диссертации, позволяют более обоснованно производить выбор защитных мероприятий на линии ГГС в черте города, с учетом структуры грунта и наличия подземных коммуникаций.
Разработаны рекомендации по выбору трассы прокладки кабеля связи в зоне сближения с высоковольтной линией в черте города, со сложной геологической структурой земли. Устройство защиты кабельной линии связи может быть использовано для защиты кабельной линии связи, пролоненной в хорошо проводящем поверхностном слое земли от влияния высоковольтной линии.
Разработан инженерный метод и составлена программа для ЭВМ по расчету коэффициента взаимной индукции шкду Ш ж 1С при определении опасного влияния с учетом структуры грунта и наличия подземных коммуникаций в черте города.
С целью более точной оценки наведенных от БЛ опасных напряжений разработан метод определения коэффициента экранирования кабелей связи ПС, находящихся в пузке кабелей, в зависимости от их взаимного расположения.
11а основании предложенной методики решен вопрос повышения эффективности защиты кабелей связи от влияния высоковольтной линии в черте города.
Реализация в народно м х о з я й с т-в е. Результаты диссертационной работы внедрены
I. На ГТС города Фрунзе РПО "Электросвязь" в части схемы за-
щиты кабеля ТШ с помощью варисторов /положительное решение по заявке J6 4387631/24-09(033370)/, 1988 г. Условный экономический эффект от внедрения схемы защиты составляет 3,2 тыс.рублей (Акт Министерства связи Киргизской ССР РШ "Электросвязь", 1989г.).
2. В учебный процесс по кафедре линии связи',' а тленно по курсу Линии связи"при дипломном проектировании и также в учебном процессе Республиканского учебного пункта по профессиональному и экономическому обучению (Киргизская ССР, министерство связи, И 487/K-I4 от 1989 г.).
Результаты исследований влияния BI на кабельные 1С в условиях города могут быть реализованы при проектировании совместной прокладки BI и кабельные Ли в любом городе, например, в городе Багдаде (Ирак).
Основные положения, выносимые на защиту:
-
При использовании метода определения коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями в точных интегральных выражениях, необходимо учитывать два верхних хорошо проводящих слоя в многослойной модели земли. В условиях города это определяет точность'расчета коффициента взаимной индукции.
-
Инженерный метод расчета коэффициента взаимной индукции между ВЛ и кабельной ЛС при определении опасного влияния с учетом структуры грунта и наличия подземных коммуникаций в черте города позволяет выбрать оптимальную трассу между линиями в стесненных условиях еближений.
-
Метод расчета коэффициента экранирования кабеля связи, проложенного в пучке кабелей в поверхностном слое земли, дает возможность учесть взаимное расположение кабелей и их количество.
4. Предложенные меры защиты, учитывающие структуру земли в условиях города, в результате расчета опасного влияния ВЛ позволяют снизить наведенные напряжения до допустимых пределов
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
-
ХУП1 Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1988).
-
Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников научно-исследовательской части и аспирантов (Москва, ШС, 1987-1989 гг.).
3. Заседаниях кафедры линий связи ШС (Москва, 1986-1989 гг.)
Публикации. Основное содержание диссертации, ее
результаты и выводы изложены в пяти печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 106 страницах печатного текста, содержит 33 рисунка, 29 таблиц, а также приложения на 18 страницах. Список литературы включает 121 наименование .
