Проектирование кабельной линии связи

Министерство РФ по транспорту и связи

Поволжская Государственная Академия Телекоммуникаций

и Информатики

Кафедра «ЛИНИИ СВЯЗИ и ИЗМЕРЕНИЯ в ТЕХНИКЕ СВЯЗИ»

Сдана на проверку Допустить к защите

«_____»___________ 2004 г. «_____»___________ 2004 г.

Защищена с оценкой ____________

«_____»________________ 2004 г. 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ»

Пояснительная записка 

на  34 листах

 Студент группы МС-11 Кузнецов А.Ю.  

^{(Фамилия  И. О.) (Роспись)}

Руководитель Воронков А.А. 

^{(Фамилия  И. О.) (Роспись)}

Номер зачетной книжки: 01188

Самара

2004 г.

 

Рецензия

 

 

Оглавление

 

 

Введение

 

Наряду с перспективными волоконно-оптическими линиями передачи (ВОЛП) на магистральных и внутризоновых  сетях связи России в настоящее  время широко используются симметричные и коаксиальные электрические кабели связи (ЭКС), срок службы которых исчисляется десятками лет. Поэтому важной задачей является реконструкция кабельных линий связи, построенных на базе электрических кабелей связи с целью повышения эффективности использования и замены устаревших аналоговых систем передачи (АСП) на цифровые системы передачи (ЦСП), а также их сочетание с ВОЛП на этапе проектирования и строительства современных систем связи.

Одним из основных направлений  развития Взаимоувязанной сети связи (ВСС) является широкое внедрение  ВОЛП с использованием кольцевых структур построения сети и мноканальных телекоммуникационных систем на базе плезиохронной и синхронной цифровой иерархии. Это требует глубоких теоретических знаний, овладения навыками построения, реконструкции, строительства и эксплуатации линейных сооружений связи, являющихся наиболее дорогостоящими и трудоемкими элементами сети связи.

При подготовке специалистов многоканальных телекоммуникационных систем важное место занимают вопросы  выбора наиболее целесообразных технико-экономических вариантов реконструкции и проектирования линий связи, многофакторный подход к проектированию для максимального эффекта при минимуме затрат.

Это наиболее полно реализуется  при сопоставлении в процессе проектирования традиционных электрических кабелей и перспективных оптических кабелей связи.

В данном курсом проекте  мне необходимо реконструировать старую устаревшую линию связи между  городами Калуга – Рязань, и спроектировать вновь строящуюся ВОЛП между городами Рязань – Воронеж.

 

1. Выбор трасы кабельной линии связи

 

При реконструкции кабельной линии связи, прежде всего, необходимо выбрать оптимальный путь ее прокладки. Выбор трассы осуществляется по карте местности. В данном курсовом проекте осуществляется реконструкция линии связи между городами Калуга и Рязань. При сравнении вариантов прокладки кабеля была составлена таблица 1.

Таблица 1

Характеристика трассы	Единицы измерения	Количество единиц по вариантам
		Вариант№1	Вариант№2	Вариант№3
Общая протяженность трассы: вдоль шоссейных дорог; вдоль железных дорог; вдоль грунтовых дорог; по бездорожью.	км	259 0 0 0	44 128 0 98	0 0 0 225
Способы прокладки кабеля: кабелеукладчиком; вручную; в канализации; подвеска.	км	251 0 8 0	255 0 15 0	249 0 6 0
Количество переходов: через судоходные и сплавные реки; через несудоходные реки; через шоссейные дороги.	1 пер.	0 8 8	0 11 11	0 13 12
Число обслуживаемых регенерационных  пунктов	1 пункт	1	1	1

 

 

В варианте 1 прокладывание  кабеля ведется вдоль автомагистрали 1Р132 от Калуги до населенного пункта Венев, а затем вдоль автомагистралей, проходящих через населенные пункты: Серебряные Пруды, Поливаново, Бол. Коровино, Пальные, Рыбное, от Венева до Рязани. В варианте 2 – вдоль железной дороги от Калуги до Тулы, от Тулы до Венева – вдоль автомагистрали 1Р132 и напрямую от Венева до Рязани. В варианте 3 – напрямую от Калуги до Рязани.

Из таблицы 1 можно  заметить, что целесообразнее прокладывать кабель по варианту 1. Так как данная трасса проходит вдоль автомагистрали, что облегчает прокладывании  и дальнейший мониторинг кабеля. При этом прокладывание кабеля будет осуществляться в основном кабелеукладчиком.

 

2. Выбор конструкции электрического  кабеля связи

2.1. Определение конструкции  кабеля

 

Конструкция ЭКС реконструируемой линии определяется индивидуальным заданием:

 

Система передачи до реконструкции К-60

Система передачи после  реконструкции ИКМ-120

Число каналов после  реконструкции ЭКС 830

Тип и емкость ЭКС СК-4×4

Диаметр жил симметричного  кабеля 1,18 мм

Тип изоляции ЭКС КС

Толщина лент кордельной изоляции 0,15 мм

Диаметр корделя 0,4 мм

Материал оболочки кабеля алюминий

 

СК – симметричный кабель; КС – кордельно-стирофлексная  изоляция.

Исходя из исходных данных и требований к симметричному  кабелю, я выбрал кабель марки МКССШп-4×4. Выбранный мной кабель может быть проложен как в землю, так и в телефонную канализацию. Поперечное сечение кабеля показано на рисунке 1.

Рисунок 1

На рис. 1 цифрами обозначены:

1 – полиэтиленовый  шланг;

2 – вязкий подклеивающий  слой;

3 – алюминиевая оболочка;

4 – поясная изоляция;

5 – токопроводящая  жила;

6 – полистирольный  кордель;

7 – полистирольная  пленка;

8 – четверка;

9 – центральный силовой  элемент;

10 –заполнитель.

2.2. Уточнение конструктивных  размеров симметричного ЭКС реконструируемой  линии

 

В моем курсом проекте рассматривается кабель с кордельно-стирофлексной изоляцией. Принцип такой изоляции представлен на рисунке 2.

Рисунок 2

 d_k

t_л

d₀

d₁

Из данного рисунка  видно, что диаметр изолированной  жилы для кордельной изоляции определяется по формуле:

В этом выражении:

d₀ – диаметр токопроводящей жилы, (1,18 мм);

d_k – диаметр корделя, (0,4 мм);

t_л - общая толщина лент, наложенных поверх корделя, (0,15 мм).

Изолированные жилы скручиваются в  четверки с шагом 80-300 мм. При этом диаметр элементарной группы, скрученной в звездную четверку, определяется по формуле:

где a – расстояние между центрами жил одной пары

Рисунок 3

и определяется по формуле:

Тогда диаметр элементарной группы будет:

Диаметр центрирующего  корделя определится из соотношения:

Диаметр кабельного сердечника для четырехчетверочного кабеля (см. рис. 4) определяется из выражения:

Рисунок 4

 D_кc

 

3. Расчет параметров передачи  кабельных цепей реконструируемой  линии

3.1. Общие положения  по расчету параметров передачи  кабельных цепей

 

Параметры передачи кабельных  цепей рассчитываются с целью  оценки электрических свойств используемого в проекте кабеля и для последующего размещения регенерационных пунктов по трассе кабельной линии.

3.2. Расчет первичных  параметров передачи симметричного  кабеля

3.2.1. Активное сопротивление цепи

 

Активное сопротивление  цепи определяется по формуле:

где R₀ – сопротивление цепи на постоянном токе:

ρ – удельное сопротивление материала жил

d₀ – диаметр токопроводящих жил (1,18 мм);

χ – коэффициент укрутки (1,02);

p – коэффициент, учитывающий потери на вихревые токи, для звездной скрутки p = 5;

a – расстояние между центрами жил (4,14 мм);

r₀ – радиус токопроводящей жилы (0,59 мм);

k – коэффициент вихревых токов, для стали

F(kr₀), G(kr₀), H(kr₀) – функции, учитывающие потери на вихревые токи вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости ;

R_М – составляющая активного сопротивления на частоте 200 кГц:

;

R_М200 – дополнительное сопротивление за счет потерь (5,2 Ом/км).

Тогда активное сопротивление цепи можно записать в виде:

Зависимость активного  сопротивления цепи от частоты показана на графике 1.

График 1

 

3.2.2. Индуктивность симметричной  кабельной цепи

 

Индуктивность симметричной кабельной цепи определяется как  сумма внешней межпроводниковой индуктивности и внутренней индуктивности самих проводников:

где Q(kr₀) – функция поверхностного эффекта, значения которой известны;

μ – относительная магнитная проницаемость (1);

a – расстояние между центрами жил (2,07 мм);

r₀ – радиус токопроводящей жилы (0,59 мм).

С учетом этого можно записать:

Зависимость индуктивности симметричной кабельной цепи от частоты приведена на графике 2.

 

График 2

 

3.2.3. Емкость изоляции симметричной  кабельной цепи

 

Емкость симметричной кабельной  цепи определяется по формуле:

где ε_э – эквивалентное значение диэлектрической проницаемости, для кордельно-стирофлексной изоляции ε_э = 1,25;

a – расстояние между центрами жил (2,07 мм);

r₀ – радиус токопроводящей жилы (0,59 мм).

ψ – поправочный коэффициент:

С учетом этого выражение  для емкости примет вид:

Зависимость емкости  изоляции симметричной кабельной цепи показана на графике 3. Хотя из последнего выражения видно, что емкость  не зависит от частоты, следовательно, на графике наблюдается горизонтальная прямая.

 

График 3

3.2.4. Проводимость изоляции симметричной  кабельной цепи

 

Проводимость изоляции кабельных цепей определяется из выражения:

где tan(δ_Э) – тангенс угла диэлектрических потерь комбинированной изоляции, значения которого известны.

Если учесть, что емкость  не зависит от частоты, то можно записать:

График зависимости  проводимости изоляции от частоты приведен на графике 4.

График 4

 

3.3. Расчет вторичных параметров  передачи симметричной кабельной  цепи

 

Коэффициент распространения  цепи определяется по формуле:

где α – коэффициент затухания;

β – коэффициент фазы.

Расчет коэффициента затухания и коэффициента фазы, в  области высоких частот, можно  производить по упрощенным формулам: