Системы передачи, тип линии связи, марка кабеля

 

4.1.3 Защитные мероприятия и оценка  их эффективности

 

Защита оптических кабельных линий  передачи от ударов молнии может быть осуществлена следующими способами:       -путем прокладки полностью неметаллических ОК;      -путем прокладки ОК повышенной молниестойкости ;     -с помощью проложенных в земле параллельно ОК защитных проводов (тросов).             Выбор той или иной защитной меры или комплекса защитных мер устанавливается проектной или эксплуатирующей организацией, исходя из экономической целесообразности на основании нормативных указаний.

 

4.1.4 Защита оптических кабелей с помощью подземных проводов

 

Защитные провода, проложенные  в земле над ОК, перехватывают  разряд молнии и, следовательно, уменьшают  вероятность поражения ОК ударами  молнии.           Защитное действие проложенных в земле проводов характеризуется коэффициентом защитного действия S_пр, показывающим отношение вероятного числа повреждений ОК при наличии защитного провода к вероятному числу повреждений при его отсутствии.      В таблице 4.1 приведены коэффициенты защитного действия одного и двух проводов типа ПС-70 для различных значений удельного сопротивления грунта и расстояния между проводами. Коэффициенты получены при прокладке защитных проводов на глубине 0,4 м от поверхности земли, расстояние между кабелем и тросом при защите одним тросом и между кабелем и плоскостью защитных проводов при защите двумя тросами 0,5 м.  Расчет защиты проводами производится следующим образом. Если вероятное число повреждений ОК на данном участке превышает допустимое, то в качестве защитной меры может быть выбран один защитный провод. Вероятное число повреждений кабеля после прокладки одного защитного провода находится умножением коэффициента защитного действия, определяемого из таблицы 4.1, на вероятное число повреждений ОК при отсутствии провода.

 

Таблица 4.1 - Вероятное число повреждений  кабеля после прокладки одного защитного  провода

Удельное сопротивление грунта, Ом∙м	Коэффициент защитного действия
	одного провода	двух проводов при расстоянии между  проводами rин м
		0,4	1,0	2,0	4,0
100	0,03	0,02	0,002	0,001	0,40
300	0,18	0,15	0,06	0,03	0,32
500	0,25	0,21	0,10	0,06	0,19
700	0,34	0,28	0,16	0,09	0,13
1000	0,41	0,31	0,22	0,15	0,18
3000	0,63	0,54	0,48	0,41	0,23
5000	0,73	0,63	0,58	0,49	0,36
7000	0,78	0,69	0,63	0,55	0,44
10000	0,82	0,77	0,71	0,64	0,52

 

Если найденная величина числа  повреждений меньше или равна  допустимой, то для защиты достаточно одного защитного провода. Если n>n_о то следует взять два защитных провода, после чего опять находится вероятное число повреждений ОК с двумя защитными проводами. Защита оптического кабеля с помощью проводов в количестве более двух не предусматривается.          Наилучшие результаты при защите ОК двумя проводами дает их прокладка симметрично относительно ОК на расстоянии два метра друг от друга при удельном сопротивлении грунта до 1000 Ом∙м и на расстоянии четыре метра друг от друга при удельном сопротивлении грунта свыше 1000 Ом∙м.              При прокладке ОК по открытой местности, вдоль леса, ВЛС или ВЛ защитные провода прокладываются на глубине 0,4 м от поверхности земли. В грунтах V группы и выше, а также в грунтах IV группы, разрабатываемых взрывным способом или отбойными молотками, защитные провода прокладываются на глубине равной половине глубины прокладки ОК.   В случае прокладки ОК по пашне, глубина прокладки проводов выбирается на 0,2 м ниже глубины вспашки.      Допускается уменьшение принятой глубины прокладки защитных проводов на 25%.           Если ОК проложен по открытой местности и по условиям расчета выбран один защитный провод, последний прокладывается над ОК.    При прокладке двух защитных проводов последние следует располагать симметрично над кабелем с расстоянием между проводами от 0,4 м до 4 м.            Если ОК прокладывается вдоль леса, ВЛС или ВЛ и между ОК и лесом необходимо проложить защитный провод, последний прокладывается на расстоянии 1 м от ОК при удельном сопротивлении грунта до 1000 Ом∙м и 2 м - при удельном сопротивлении грунта более 1000 Ом∙м. Дополнительный защитный провод с противоположной стороны ОК прокладывается симметрично на том же расстоянии от ОК.      Диаметр защитного провода должен быть не менее 4 мм для биметаллического провода и не менее 9,4 мм для стального оцинкованного провода (соответствуют проводу ПС-70).       Для замены одного провода типа ПС-70 другими типами стальных проводов необходимо брать оцинкованные провода такого диаметра и в таком количестве, чтобы общее сечение их было не менее 70 мм . В этом случае последние должны прокладываться вместе в одной траншее. Защитные провода с оболочкой и бронепокровом ОК не соединяются. Специальные заземления по длине защитного провода не делаются. На каждом участке защитные провода плавно (с радиусом не менее 3 м) отводятся в сторону от ОК под прямым углом на расстояние равное 15 м, и на концах провода оборудуется заземлителъ с сопротивлением не более 10 Ом при удельном сопротивлении грунта свыше 100 Ом∙м, 20 Ом при удельном сопротивлении грунта ρ₃ свыше 100 до 300 Ом∙м, 30 Ом при р₃ свыше 300 до 500 Ом∙м, 50 Ом при ρ₃ свыше 500 до 1000 Ом∙м и 60 Ом при ρ₃ свыше 1000 Ом∙м.          Защитный провод должен заканчиваться на расстоянии не менее 25 м от регенерационного пункта (НРП и ОРП). Продление защитного провода мимо НРП на соседний регенерационный участок недопустимо. Выполняется отвод защитного провода в сторону от ОК.       На стыках отдельные строительные длины защитных проводов соединяются между собой пайкой, сваркой или обжимами

 

4.2 Принцип экранирования

 

Для уменьшения электрического и магнитного влияния на внешнее пространство активно применяются экраны. В технике связи и радиотехнике экраны оцениваются через экранное затухание А_Э, характеризующее величину затухания, вносимого экраном. Для магнитного поля затухание экранирования определяется по формуле (2.25) (при n=1):

 

.       (4.1)

 

Для электрического поля (2.26) (при n=1):

 

,       (4.2)

 

где k_M = - коэффициент распространения в металле (коэффициент вихревых токов); k_Д=ω - коэффициент распространения в диэлектрике; Δ - толщина экрана; r_Э - радиус экрана; J₁ и H₁ - цилиндрические функции первого (Бесселя) и третьего (Хенкеля) родов; J₁' и H₁' - производные этих функций; Z₀ = - волновое сопротивление диэлектрика плоской волны; Z_M = = - волновое сопротивление металла.

Экраны работают в трех режимах:        - низкочастотная область - электромагнитостатический режим;   - высокочастотная область - электромагнитный режим;    - сверхвысокочастотная область - волновой режим.  Электростатическое и магнитостатическое экранирование имеют принципиальное различие. Электромагнитное экранирование состоит в замыкании электрического поля на поверхности металлической массы экрана и передачи электрических зарядов на землю или корпус прибора. Магнитостатическое экранирование основано на замыкании магнитного поля в толще экрана, происходящее вследствие его повышенной магнитопроводности.

Волновые  сопротивления диэлектриков определяются по формулам:

 

                                                         (4.3)

 

,       

.          (4.4)

 

Эффективность экранов, предусмотренных  для защиты от внешних источников помех и от взаимных влияний между цепями, расположенными в общем кабеле, имеет существенные различия. При защите от внешних помех большое значение играют цепи оболочка-земля. Здесь велика роль составляющих продольных токов, и необходимо учитывать действие как вихревых (А_Э), так и продольных (А_ПР) токов. Для цепей, расположенных в общем кабеле, преобладает эффект вихревых токов, и в первом приближении он определяет защитное действие экрана. Результирующее экранное затухание А_Э.РЕЗ определяется экранированием от вихревых(А_Э) и продольных (А_ПР) токов, протекающих в оболочке кабеля. Формулы для расчета А_Э (2.25) и (2.26). Величина А_ПР рассчитывается по формуле (2.29), дБ:

 

,                    (4.5)

 

 

где L_ВШ – внешняя индуктивность цепи оболочка-земля, равная 2х10^-6Гн/м; = - сопротивление оболочки, Ом/м, где Z_M = = ; r – радиус оболочки; k = ; Δ – толщина оболочки.

Для низких частот сопротивление оболочки равно сопротивлению постоянного тока Z_ОБ = R₀ = 1/2πrσΔ. Эта формула справедлива для немагнитных экранов до 10 кГц, для магнитных - до 1кГц.

 

 

 

 

 

 

 

5 Защита сооружений связи от  коррозии

 

5.1 Коррозия.  Виды коррозии

 

Коррозия  – это процесс разрушения металлических оболочек кабелей (свинцовых, стальных, алюминиевых), а также защитных и экранирующих покровов (стальной брони, медных и алюминиевых экранов) вследствие химического, механического и электрического воздействия окружающей среды. Различают следующие основные типы коррозий: почвенную (электрохимическую), электрокоррозию (коррозию блуждающими точками) и межкристаллическую. В условиях эксплуатации могут действовать все три вида коррозий. В зависимости от характера взаимодействия оболочки кабеля и почвы, в которой он находится, а также от происхождения блуждающего тока, вдоль кабеля образуются анодные, катодные или знакопеременные зоны.             Для того чтобы защитить кабель, который прокладывают в открытый грунт, в его конструкции присутствуют металлические элементы. Они расположены непосредственно под защитной оболочкой: проволочная и стальная ленточная броня, а также силовой центральный элемент. В процессе эксплуатации именно эти металлические части подвергаются коррозии. 

 

5.2 Почвенная коррозия

 

Почвенная коррозия вызывается электрохимическим  взаимодействием металла с окружающей средой. Основными причинами, вызывающими  почвенную коррозию, являются: содержание в почве влаги, органических веществ, солей, кислот, неоднородность химического  состава грунта, насыщенность грунта кислородом. В результате действия этих факторов на поверхности металла  образуются гальванические пары, что  сопровождается циркуляцией тока между  металлом и окружающей средой, возникают  анодные и катодные зоны, металлическая  оболочка кабеля разрушается. 
   Интенсивность коррозии зависит от состояния почвы, которая характеризуется удельным сопротивлением грунта   и показателем кислотности грунта pH. По удельному сопротивлению грунты подразделяются на три категории: 
 -низкоагрессивные (песчаные, глинистые, каменистые,  ); 
 -среднеагрессивные (суглинистые, лесные, слабые чернозёмы,   ); 
 -высокоагрессивные (торфяники, чернозёмы, перегной,  ). 
 По химическому содержанию (показатели кислотности pH) грунты также делятся на три категории (рисунок 10.2):

1)   - кислотные грунты, содержащие растворы кислот (торф, перегной, чернозём, отходы производства);

2)   - нейтральные грунты (песок, глина, каменистый грунт);

3)   - щелочные грунты, содержащие натриевые, калиевые, кальциевые и др. соли (известь, удобрения, зола и др.).

 
 

 
-интенсивность коррозии  
 
 Рисунок 10.2 – Интенсивность коррозии а) и подверженность коррозии различных металлов б) 
 
 

Различные металлы по – разному подвержены коррозии. Свинец разрушается главным образом в щелочных средах. Алюминий подвержен коррозии и в щелочных и в кислотных средах. На сталь мало влияет щелочная среда.  
 Интенсивность почвенной коррозии возрастает при увеличении влажности среды, её насыщенности кислородом.

 

5.3 Коррозионная агрессивность грунта

 

Грунт – очень агрессивная коррозионная среда, которая состоит из множества элементов. Коррозионная агрессивность почвы (грунта) определяется некоторыми факторами: влажностью, рН, аэрацией, составом почвы, пористостью, электропроводностью. По коррозионной активности грунты различают: высокой, средней, низкой агрессивности. Глинистые грунты способны долго удерживать в себе влагу, за счет чего считаются наиболее агрессивными в коррозионном отношении.

Песчаные в коррозионном отношении практическиинертны. Торфяные, глинистые, болотные почвы, содержащие большое количество органических кислотобладают сильным негативным воздействием на находящийся в них металл. рН этих грунтов имеет повышенное либо пониженное значение (оптимальное значение – 6 – 7,5), за счет чего коррозионные процессы ускоряются. Влага, которая находится в почве, ускоряет прохождение процессов коррозии, превращая почвенную среду в электролит, и способствует прохождению именно электрохимических коррозионных процессов. Влага легче проходит сквозь почву, если почва имеет более пористую структуру. При наличии в грунте растворенных солей и различных минералов он становится более электропроводным, электродные процессы на катоде и анодепротекают легче, что является причиной увеличения скорости почвенной коррозии. Высокая неоднородность грунта также влияет на скорость почвенной коррозии. Возникают гальванические элементы, из-за которых коррозионное разрушение носит неравномерный характер. В грунтах живет множество различных микроорганизмов, которые оказывают очень большое влияние на коррозионную агрессивность почв. Коррозионное разрушение, вызванное наличием и жизнедеятельностью живых организмов носит название – биокоррозия. Микроорганизмы в почве могут существовать при наличии кислорода и без него. Среди бактерий, которые оказывают очень сильное влияние на почвенную коррозию, можно выделить серобактерии, железобактерии и анаэробные сульфатредуцирующие бактерии.