Вибір траси Одеса – Ізмаїл

Таблиця 3.1 – Результати розрахунку ЕРС в аварійному режимі 

     Е = 314 · 1 · 495 · 10^-6 · 0,8 · 1625 = 202,1 В. 

     Величина  норми повздовжньої ЕРС для кабелю ОКЛБг не повинна перевищувати в аварійному режимі випробувальну напругу оболонки кабелю

U_вип = 2000 В. Таким чином отримане значення ЕРС відповідає нормі.

     Розрахунок  продольної ЕРС, індукованої в проводі ЛЗ несиметричної ВЛ в робочому режимі виконується по формулі.

     Згідно  вихідних даних дипломного проекту  на ділянці зближення величина робочого струму ВЛ складає 250 А.

     Розрахунок  небезпечного впливу ЛЕП при нормальному  режимі роботи: 

      ,                                       (3.2) 

де: І_н – нормальний робочий струм ЛЕП , А.

        В точці 2 (рис. 3.1) ЕРС буде дорівнювати: 

        Е_н = 314 · 250 · 1 · 495· 10^-6 · 0,8= 31,1 В. 

     Результати  розрахунків Е_н по всій довжині зближення зведені в табл. 3.2. 

Таблиця 3.2 – Результати розрахунку ЕРС в нормальному  режимі

 

     Норма повздовжньої ЕРС в нормальному режимі  роботи  ВЛ  складає

Е_н = 42 В. Оскільки ЕРС в нормальному режимі роботи ЛЕП перевищує норму вибирається міра захисту ВОК.

     Для зменшення величини наведеної ЕРС  до нормованої можна застосувати 4 варіанта:

• віднесення кабельної лінії передачі, на якій небезпечний вплив ЛЕП не буде перевищувати нормоване значення;
• прокладка над кабелем захисного тросу;
• ізолюючі муфти;
• заміна кабелю на діелектричний.

     Однією  із найбільш використовуємих мір  захисту є віднос траси ВОК  від ЛЕП. Критична ширина зближення  в цьому випадку визначається по номограмі Михайлова по відомій  величині М_кр.

      ,                                                     (3.3) 
 

     де: l_сб – загальна довжина дільниці зближення ЛЕП і ВОК.

     Визначим  критичну ширину зближення для кожної ділянки. 

        

     Користуючись  номограмою Михайлова знайдемо  критичну відстань відносу кабельної  лінії від ЛЕП , ця відстань складає  – 700 м. 

     3.2  Захист оптичного  кабелю від ударів  блискавки 

     3.2.1 Загальні положення 

     Надійність  волоконно–оптичних систем передавання  знаходиться вірогідністю безвідмовної роботи всіх її елементів, в тому числі оптичної кабельної лінії, яка підлягає впливу багатьох джерел, серед яких значну роль відіграє атмосферний струм.

     Для прокладки в ґрунті в даному проекті  використовується конструкція оптичного кабелю з металевою гофрованою оболонкою. До переваги цієї конструкції ОК відноситься високі механічна міцність, вологостійкість і захищеність від гризунів.

     Кількість пошкоджень оптичного кабелю блискавкою залежить від таких факторів, як інтенсивність діяльності блискавки, питомого опору, вологості і геологічної побудови ґрунту, рельєфу місцевості, наявності біля кабелю вздіймаючихся об’єктів, так і від конструктивних особливостей ОК, характеризуючих його блискавкостійкість.

     Блискавкостійкість  ОК знаходиться допустимим струмом блискавки в металевих елементах кабелю, при яких не здійснюється пошкодження кабелю з перервою зв'язку. Блискавкостійкість залежить від механічної міцності до роздавлюючих зусиль, теплових характеристик кабельних матеріалів, провідності металевих елементів і електричної міцності їх ізоляції. Блискавкостійкість ОК, що виробляються в світі коливаються в широкому діапазоні. Наприклад, від 30кА до 150кА.

     З метою обґрунтування інформації про розрахунки пошкоджень волоконно–оптичних кабелів в результаті ударів блискавки, в проекті розглянуті питання оцінки пошкоджень ОК від грозових впливів. 

     3.2.2. Оцінка ймовірності пошкоджень  ВОЛЗ ударами блискавки 

     Методика  оцінки вірогідності річної частоти  пошкодження ВОЛЗ базується на допустимому струмі блискавки в металевих покриттях ОК, при якому, як було сказано не виникає пошкодження кабелю з перервою зв’язку, а пробій зовнішнього шлангу не рахується пошкодженням ОК. Величина цього струму залежить від конструкції ОК, знаходиться, як правило, експериментальним методом [4].

     На  всій трасі значення питомого опору  ґрунту приблизно ρ = 50-60 Ом∙м.

     Очікувана кількість пошкоджень за рік залежить від кількості ударів блискавки, що приходиться на ділянку земної поверхні, безпосередньо підлеглої  впливу удару блискавки або дуги яка, виникає між місцем удару і кабелем. Вірогідність виникнення в підземному кабелі струму, що може викликати його пошкодження в загальному вигляді знаходиться за виразом[7]: 

                    ,                                         (3.4) 

     де: - загальне ймовірне середньорічне число всіх ударів блискавки в оптичний кабель лінії зв'язку;

          - коефіцієнт грозозахищеності оптичного кабелю з металевими елементами;

          - поверхневий коефіцієнт.

     Існуючу залежність кількості ударів блискавки  в землю від рельєфу і наявності на поверхні землі високих (дерев, мачт, опор) об’єктів рекомендується врахувати за допомогою поверхневого коефіцієнта – .

     В даному проекті візьмемо його рівним 1, так як вздовж траси ВОЛП немає  дерев і місцевість рівна;

        Значення    розраховується за формулою[7]:  

      ,                                          (3.5) 

     де: - питома щільність ударів блискавки в рік на км²  земної поверхні;

           r_no – умовний радіус іскрової зони, м.;

           L – довжина лінії, км;

     Розрахунок  виконуємо на ділянці довжиною 45 км, яка проходить в районі між містами Кирнички - Ізмаїл. Інтенсивність грозової діяльності знаходиться по питомій щільності ударів блискавки у землю (очікувана кількість ударів блискавки в 1 км² поверхні землі за рік) виходячи із середньорічної тривалості блискавок в годинах. Інтенсивність грозової діяльності в різних кліматичних районах дуже сильно відрізняється. Її встановлюють по даним метеостанції, що знаходиться поблизу трас оптичної кабельної лінії, або по регіональним картам середньорічної тривалості блискавок.

     Питома  щільність ударів блискавки в  рік на км² земної поверхні дорівнює:

     для районів поблизу смт Кирнички  –  , а для районів поблизу міста Ізмаїл – згідно з табл.А1 [11].

     Розрахуємо  середню величину за формулою: 

                                                        (3.6) 

     Тоді, 

       

     Умовний радіус іскрової зони r_по в метрах визначається виходячи з еквівалентного струму блискавки, що викликає первинні пошкодження незахищеного кабелю з І _д = 1 кА : 

                               (3.7) 

     де: - питомий опір ґрунту на трасі ВОЛЗ.

                – пробивна напруга електричного поля в ґрунті, при рівному до 100 Ом∙м, кВ/м.

     Знайдемо  r _n0  по графіку, зображеному на рис. 3.2

       

Рисунок 3.2 – Зміна умовного радіуса зони поразки кабелю r_по від питомого опору ґрунту при ≤ 1000 Ом∙м

     Як  бачимо_, r_по при ρ = 60 Ом∙м, дорівнює 0,88 м.                                    

     Отримані  результати підставляємо у формулу (3.7) та отримаємо :  

       

     Кабель  ОКЛБг відноситься до 1-ої категорії, тому кА.

     Згідно  рис. 3.3 [11] вибираємо коефіцієнт ризику   для заданого типу кабелю, . 

       

Рисунок 3.3 – Коефіцієнт ризику грозопошкодження кабелю в залежності від  його стійкості до блискавки 

     Оскільки  на даній ділянці наша лінія проходить вздовж  лісосмуги довжиною 3,9 км і на відстані від неї 1,5 м,  розрахуємо імовірну кількість пошкоджень кабелю від ударів блискавки з урахуванням поверхневого коефіцієнту.

 

Рисунок 3.4 - Розрахункові зони для при  

      У цій зоні на кабель зв’язку впливають тільки струми блискавки які зібрані високим об’єктом з площі , тоді імовірна зона збору ударів блискавки в кабель зв’язку при наявності високого об’єкта . 

                                                            

,                                              (3.8) 

      де  у – відстані між кабелем і  наземним об’єктом, м;

      h – висота наземного об’єкта;

       - коефіцієнт стягування струмів блискавки наземним об’єктом для порівняльних ліній зв’язку і ліній електропередачі дорівнює 1,2, для краю лісу 

       - максимальний радіус іскрової  зони в метрах, який визначається  формулою: 

                                                           

,                                            (3.9) 

      де, - максимально можливий струм блискавки, рівний 250 кА. 

         

      _{Наша  лінія знаходиться  на відстані 1,5 м від  лісосмуги, тобто  входить до небезпечної зони.}

      _{Для розрахунку імовірності  пошкодження оптичного  кабелю необхідно врахувати поверхневий коефіцієнт  який залежить від висоти  дерев лісосмуги, оскільки висота дерев лісосмуги не перевищує 4 м, візьмемо поверхневий коефіцієнт рівним:}