Проектирование междугородный кабельной магистрали

 где ra, rв- радиусы внутреннего и внешнего проводника коаксиальной пары

       Для кабеля КМ-4: dа=2,6мм:dв=9,5мм 

  R1 =0.0418√8800008*(1/1,3 +1/ 4,75)=38,41 Ом/км

  R2 =0.0418√8560000*(1/1,3 +1/ 4,75)=119,85 Ом/км

  R3 =0.0418√18000000*(1/1,3 +1/ 4,75)=173,8 Ом/км

  Индуктивность цепи L обусловлена появлением (индицированием) ЭДС при изменении магнитного потока.Индуктивность цепи зависит от материала, размеров проводников и расстояния между ними. С ростом частоты передаваемого тока уменьшается внутренняя индуктивность. Внешняя индуктивность остается постоянной.

Индуктивность измеряется в Гн/км и рассчитывается по формуле:

   

 

L =[2 ln (rв/ ra)+(66.6/√f)*( 1/ra +1/ rв)]*10^-4

 

L1 =[2 ln (4.75/1.3)+(66.6/√880000)*( 1/1.3 +1/ 4.75)]*10^-4  =0.266*10^-3

        

L2 =[2 ln (4.75/1.3)+(66.6/√8560*10^-3  )*( 1/1.3 +1/ 4.75)]* =0.2606*10^{- 3}

       

L3=[2ln(4.75/1.3)+(66.6/√18000*10^-3)*(1/1.3 +1/4.75)]*10^-4=0.2604*10^-3

 

Емкость цепи С- аналогично ёмкости конденсатора , у которого обкладками служат поверхности проводников, а диэлектриком - изоляционный материал.Емкость цепи зависит от диаметра проводников, расстояние между ними, свойств изоляционного материала и близости соседних металлических масс. Емкость цепи  измеряется в Фарадах на километр (Ф/км), и определяется формулой:

 

С =ε*10^-6/18 ln (rв/rа)

 

Где: ε-диэлектрическая проницаемость для кабеля КМ-4: (ε=1,1)

 

С =1,1*10^-6/18 ln (4,75/1,3)=1,1*10^-6/23,324=0,04716*10^-6 =47,5*10^-9 нФ\км

 

   Проводимость изоляции G характеризует качество изоляции проводников цепи. Под проводимостью изоляции понимается явление частотной электра  проводимости изоляционных материалов, в результате чего часть передоваемой по цепи энергии рассеивается в диэлектрике т.е происходит утечка тока. Проводимость изоляции переменному току расчет с увеличением частоты существенно зависит от качества диэлектрика – тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) т.е:

 

                                        G =w*c*tg δ 

 

  tg δ - тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ=0.6*10^-4)

  f - частота тока;

 w=2πf-угловая частота

 ε-диэлектрическая проницаемость

 

 w1 = 2*3.14*880000 = 5526400

 w2 =2*3.14*8560000 = 53756800

 w3 =2*3.14*18000000 = 113040000

 

 

 

G1 =5526400*47.5*10^-9*0.6*10^-4=15,75*10^-6

G2 =53756800*47б5*10^-9*0.6*10^-4=153,2*10^-6

G3 =113040000*47,5*10^-9*0.6*10^-4=322,16*10^-6

 

3.2 Расчет вторичных параметров

   Вторичные параметры линии являются:

α - коэффициент затухания;

β – коэффициент фаз;

Zв- волновое сопротивление;

V- скорость распространения сигналов;

   Они используются для оценки эксплуатационно-технического качества линии связи. При проектировании, сооружений и эксплуатации кабельных магистралей в первую очередь нормируется и контролируется именно вторичные параметры линии .

               Волновое сопротивление Zв – это сопротивление, которое встречает электра магнитная волна  при распространении вдоль однородной линии без отражения, т.е при условии отсутствия влияния на процесс передачи несогласованности нагрузок по концам линии. Волновое сопротивление свойственно данному типу кабелей зависеть от его первичных параметров и частоты передаваемого тока.

 Волновое сопротивление  рассчитывается по формуле:

    

Zв= √(L/c)

 

       Z= √(0.266*10^-3/ 47.5*10^-9)= 74.83 Om

       Z1= √(0.2606*10^-3/ 47.5*10^-9)= 74.07 Om

      Z2= √(.02604*10^-3/ 0,04716*10^-6)=74.04 Om

 

    Можно отметить, что с ростом частоты скорость распространения электромагнитной энергии по кабельным линиям существенно возрастает. Формула распространения электромагнитной энергии вычисляют по формуле:

V=1/√(Lc); км/сек;

 

          V1=1/√(0.266* 10^-3* 47,5*10^-9)=281327 км\сек

           V2=1/√(0.2606* 10^-3* 47,5*10^-9)=284227 км\сек

              V3=1/(√0.2604* 10^-3* 47,5*10^-9)=284336 км\сек

 

Коэффициент затухания симметричной цепи с медными проводниками определяется по формуле:

α =((R\2)*√(c\L)+(G\2)* √( L\c))*8.68

 

α1 =((38.41\2)*√(47,5*10^-9\0.266*10^-3) +( 15.75*10^-6\2)*

      *√( 0.266*10^-3\47,5*10^-9))*8.68=2,23 дб\км

α2 =((119.85\2)*√( 47,5*10^-9\0.2606*10^-3)+(153.2*10^-6\2)*

       *√( 0.2606\47,5*10^-9))*8.68=7.0704 дб\км

α3 =((173.8\2)*√( 47,5*10^-9\0.2604*10^-3)+( 322.16*10^-6\2)*

    *√( 0.2604*10^-3\475,*10^-9))*8.68=10.2908 дб\км

 

Коэффициент фазы  β обусловливает скорость движения энергии по линии.

β- определяется по формуле:

 

β = w*√Lc

  

β1 =5226400*√(0.266*10^-3*47.5*10^-9)=19.64 Рад\км

β2 =53756800*√(0.2606*10^-3*47,5*10^-9)=189.13  Рад\км

β3 =113040000*√(0.2604*10^-3*47.5*10^-9)=351.88 Рад\км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 4

Размещение  усилительных пунктов

      Промежуточные обслуживаемые усилительные пункты ОУП и не обслуживаемые НУП размещаются исходя из доступных длин усилительных участков, про принятой системы уплотнения проектируемой линии. На цепях воздушной линии связи, уплотняемых 12-канальными системами, устанавливается также вспомогательные усилительные станции ВУС.

               Обслуживаемые усилительные пункты обычно размещается в городах, пригородах или в крупных населенных пунктах, где питание аппаратуры обеспечивается от местных источников электроэнергии. Место установки усилительных пунктов первоначально выбирают при предварительных изысканиях трассы по карте. Затем производится проверочный электрический расчет, который определяет правильность предварительно принятых решений с точки зрения обеспечения требующего качества связи, т.е с точки зрения между усилителям пунктами допустимого уровня шума. Для устойчивой работы высококачественных систем уплотнения  необходимо, что бы изменения затухания линии во времени не превышало пределов регулирования устройства АРУ. Объем проверочных электрических расчетов зависит от вида связи. Для телефонных каналов тональной частоты  и каналов радио вещания рассчитывается рабочее затухание усилительных участков и стоится диаграмма уровней, а при наличии нескольких промежуточных усилителей производится дополнительный расчет устойчивости каналов против само возбуждения. Для телефонных каналов высокочастотных рабочее затухание и ожидаемая мощность шумов в каналах.

               Для систем уплотнения кабельных линии, число необслуживаемых усилительных пунктов между обслуживаемыми определяется не только в соответствии электрическими нормами на каналы, но и схемой дистанционного питания с учетом электрической прочности изоляции кабеля.

              Разбивка линии на усилительные участки проводится отдельно для каждого секции. Для расчета числа усилительных участков необходимо определить длину линии связи Lлс по формуле:

                                        

 

Lл.с =1.02*L

    

Lл.с =1.02*255=260.1

 

Где L-длина трассы, данная в задании; 1,02- коэффициент учитывающий запас кабеля, за счет укладки кабеля в грунт, выкладка кабеля по форме колодцев, расхода кабеля на разделку концов его при проведении электрических измерений, испытаний и сравнений строительных линии.

 

         Для коаксиальных кабелей, уплотняемых системой передачи К-3600, число усилительных участков определяется по формуле:

 

     n =Lл.с\Lу.у

 

        n =206.1\3=87

 

Где Lу.у – проектная линия усилительного участка;

 

               Для системы К – 3600 нормальная длина усилительного участка равна 3±0,15км, проектная длина усилительного участка равна 3±0,075км. Число НУП на длине секции ОУП-ОУП определим по формуле: 

 

K=n-1

                                                       

K=87-1=86

 

n =n0*(3600/Vпр)*(T/36)

 

n =0.1*(3600/2800)*(55/36)=0.1* 1.28*1.527=0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 5

Прокладка и монтаж кабеля.

5.1.Подготовительные работы

      Разработка подготовительных мероприятий. В процессе подготовки к Строительству изучается проектная документация и трасса линии в натуре. При этом особое внимание обращают на речные переходы, пересечения с шоссейными и железными дорогами, прокладку кабеля по мостам, дамбам, в тоннелях, по обочинам дорог, в болотах, на скальных и горных участках, в населенных пунктах и т. д. Одновременно уточняются места расположения кабельных площадок, состояние дорог вдоль трассы и возможность подъезда к пунктам разгрузки кабеля, места расположения строительных подразделений (прорабских участков, механизированных колонн и др.), стоянок для транспорта, жилых и бытовых фургонов, условия обеспечения работающих питанием, водой, культурно-бытовым и необходимым санитарно-медицинским обслуживанием.

5.2.Подготовка кабеля к прокладке

     Размещение кабельных площадок. Кабельные площадки размещаются, по возможности, ближе к трассе через 15...20 км. Площадка должна быть ровной, сухой в период таяния снега, разлива рек, осенних дождей и т. п., не должна заливаться водой.

Площадки  оборудуются противопожарными средствами: огнетушителями, ящиками с песком, бочками с водой и т. п.

    Для своевременной приемки и разгрузки кабеля подготавливаются разгрузочные средства (краны, эстакады, передвижные платформы) и транспорт (автомашины, кабелевозы, волокуши, сани и т. п.). При транспортировке тяжелых барабанов пол кузова автомашин устилается настилом из досок толщиной 50...60 см. В кузове машины барабаны укрепляются постоянным и съемным упорами, которые после погрузки барабанов скрепляются продольными брусьями.

 

 

5.2.1. Испытания кабелей. Все строительные длины кабеля, поступившие на кабельную площадку, перед вывозкой на трассу подвергаются полной или частичной проверке.

     При полной проверке производятся: внешний осмотр барабанов; испытание на герметичность; измерение электрического сопротивления изоляции изолирующих шланговых покровов (оболочка — броня); испытание электрической прочности и измерение сопротивления изоляции жил; проверка целости жил и экранов.

    При частичной проверке производятся внешний осмотр барабанов, испытание на герметичность оболочки и измерение изоляции «оболочка — броня» в кабелях со шланговыми покровами.

    Кабели, поступившие на площадки без избыточного давления, а также имеющие вмятины, пережимы, обломанные концы и другие внешние дефекты, подвергаются полной проверке. После измерений и испытаний все строительные длины устанавливаются под избыточное давление 90...110 кПа (0,9...,1 кгс/см²). Результаты проверки кабеля на площадке фиксируются в протоколах.

5.3.   Прокладка подземных кабелей.

Способы прокладки. Прокладка подземных междугородных  кабелей может осуществляться двумя основными способами:

 1) специальными кабелеукладочными механизмами — кабелеукладчиками, с помощью которых комплексно, практически одновременно, производится образование траншей, размотка и укладка кабеля;

2) вручную, в предварительно  подготовленные траншеи.

 Как правило,  прокладка кабеля осуществляется  кабелеукладчиками, что по сравнению с прокладкой кабеля вручную сокращает трудоемкость работ в 20...30 раз. Траншеи разрабатываются только на участках, где использование кабелеукладчика невозможно (наличие подземных сооружений, стесненные условия и т. п.) или экономически нецелесообразно ввиду ограниченного объема работ.

 

 

 

    В пределах одного усилительного участка все строительные длины разматываются концом А в одну сторону, а концом Б — в другую. Для коаксиальных кабелей это требование относится к участкам ОУП—ОУП. При размотке барабан с кабелем должен вращаться от усилия, приложенного с помощью автоматического устройства, или от рук рабочих, а не от тяги кабеля; это необходимо для снижения растягивающих нагрузок на кабель и обеспечения свободной, без натяжения укладки его на дно траншеи. Глубина прокладки междугородного кабеля—1,2 м. Она уточняется проектом.

5.3.1, Прокладка кабеля кабелеукладчиками.

              Наиболее распространенными являются кабелеукладчики, действие которых основано на принципе расклинивания специальными ножами грунта и образования в нем узкой щели на заданную глубину (0,7... 1,3 м). В эту щель по мере движения механизма через находящуюся в теле ножа 2 или прикрепленную к нему кассету <3 укладываются кабели 4, сматываемые с барабанов 5, установленных на корпусе / кабелеукладчика или на специальной прицепной тележке. Перед прокладкой производится пропарка трассы с помощью специального пропарочного 7 или кабелеукладочного ножа (без кабеля в кассете), что обеспечивает разрыхление грунта и предохраняет кабель от возможных повреждений при пересечении скрытых препятствий (камней, корней деревьев и т. п.).

5

                                                                                                      2   3

Прокладка кабеля кабелеукладчиком:

1 - корпус кабелеукладчика: 2 — нож; 3 —кассеты; 4- кабель; 5 — барабан, 6- рамки; 7 — нож пропарочный, В — тракторы, 9 —трос

 

       Перед началом прокладки для установки ножа в рабочее положение выкапывается котлован, и конец кабеля с установленного на кабелеукладчике барабана пропускается через кассету. Когда на барабане останется 1,5 ...2 м кабеля, колонна останавливается, краном снимают пустые барабаны, погружают на их место полные, скрепляют внахлест концы ранее проложенных длин с концами, подлежащими размотке и продолжают движение колонны.

5.4.   Монтаж коаксиальных кабелей.

Сращивание  внутреннего проводника производится с помощью медной гильзы с прорезью, а внешнего проводника и экрана — с помощью медных и стальных разрезных муфт, шейки которых обжимаются кольцами. Сросток изолируется полиэтиленовой гильзой. Затем сращиваются симметричные четверки. После монтажа симметричных четверок сросток обматывают тремя-четырьмя слоями кабельной бумаги или стеклоленты, между которыми укладывают паспорт. Запайка свинцовой муфты, установка и заливка чугунной муфты проводятся так же, как и на симметричных кабелях.

     

               1 2     3      4  5     6

 

 

Монтаж коаксиальной пары типа 2,6/9,5;

1— экранные -ленты: 2—внешний проводник; 3 — муфта стальная; 4—кольцо обжим. большое; 5 — кольцо обжн. малое; 6—внутренний проводник; 7-место пайки; 8 — шайба. фторопластовая малая; 9-муфта

медная.; 10—гильза  латунная; 11—шайба фторопластная  большая

 

 

 

            Глава 6

Кабельный туннель

      Кабельный  туннель – это подземное сооружение (коридор) с расположенными в  нем опорными конструкциями для  размещения на них кабелей и муфт, позволяющее производить прокладку, ремонты и осмотры со свободным проходом по всей длине (рис. 1.8). КТ сооружают из сборного ж/б и снаружи покрывают гидроизоляцией. Заглубление – 0,5м. Проходы в кабельных туннелях, как правило, должны быть не менее 1 м, однако допускается уменьшение проходов до 800 мм на участках длиной не более 500 мм.