ТОП 10:

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ЛИНИИ СВЯЗИ И МЕРЫ ЗАЩИТЫ



ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

На линии связи (ЛС) оказывают опасное и мешающее влияние вы­соковольтные линии (ВЛ) и электрифицированные железные дороги (эл.ж.д.) при их взаимном сближении. Сближением между ВЛ или эл.ж.д. и ЛС называется такое их взаимное расположение, при котором находится в зоне опасного или мешающего влияния ВЛ или эл.ж.д. рис.4.1).



 


Рис. 4.1

Шириной сближения между влияющей линией ЛС называется кратчайшее расстояние между проводами этих линий. Параллельным гастком сближения ВЛ и ЛС называется такое их взаимное располо­жение, при котором ширина сближения между ними остается постоян­ен или отличается по длине участка сближения от среднего значения более чем на 10%. Если это условие не выполняется, то участок сближения называется косым. Для косого участка сближения опреде­ляется эквивалентная ширина сближения. Расчетной длиной участка сближения называется длина проекции ЛС на ось ВЛ в преде­лах этого участка. Эквивалентной шириной участка косого сближения называют среднее геометрическое из расстояний между линиями Начале и в конце участка сближения [1, 2, 3, 6]:

 


(4.1)

При делении трассы линии на отдельные участки сближений необ­ходимо, чтобы расстояния между линиями а1 и а2 отличались не бо­лее чем в три раза:

(4.2)(4.3)(4.4)

Сложной трассой сближения называют трассу, состоящую из уча­стков параллельного и косого сближения.

Продольная ЭДС (Е), создающая опасное магнитное влияние высо­ковольтной линии или эл.ж.д. переменного тока на цепях линий связи, определяется выражением:

 

 

(4.5)

где

w =314 рад/с;

I - ток короткого замыкания на ВЛ, А;

M- модуль коэффициента взаимной индуктивности между однопроводными цепями ВЛ и ЛС на частоте 50 Гц (в дальнейшем прини­маем обозначение М на 1-м участке сближения (для эквивалентной ширины сближения) (см. рис. 4.2), Г/км;

L - эквивалентная длина (проекция ЛС на трассу ВЛ) 1-го участка сближения, км;

q - идеальный коэффициент (предполагающий идеальное заземле­ние внешних металлических покровов кабеля связи) экранирующего действия внешних металлических покровов кабелей (или коэффициент защитного действия) на частоте 50 Гц:

 

 

(4.6)

где

Ro - сопротивление внешних металлических покровов кабеля связи

постоянному току, Ом/км;

1 - индуктивность внешних металлических покровов кабеля связи,

Г/км.

 

 

(4.7)


где

E- допустимое значение продольной ЭДС, В.

Затем определяется модуль критического эквивалентного коэффи­циента взаимной индукции:

 

 

(4.8)


Используя номограмму на рис. 4.2, по значениям a3 и определяем эквивалентную критическую ширину участка сближения а

Гальваническое влияние (появляющееся вследствие наличия в земле блуждающих токов), которое оказывают линии электропередачи и элек­трифицированные железные дороги переменного тока, вызывается воз­никновением разности потенциалов между точками земли [10, 11].

Разность потенциалов на кабеле рассчитывается по формуле (рис. 4.3):


(4.9)

 

(4.10)


I-коэффициент распространения токов в земле;

y - проводимость земли, См/м;

q-абсолютная магнитная проницаемость; Гн/км

B-магнитная проницаемость вакуума

про­ницаемость для грунта =1 (для медных проводников =1, для алюми­ниевых =1, для стальных =130, для свинца =1); L- длина участка сближения (см. рис. 4.3), км; расстояния между ЛС и ВЛ (см. рис. 4.3), м; S- реальный коэффициент защитного действия внешних металличе­ских оболочек.



 


Рис. 4.3

Реальный коэффициент защитного действия внешних металличе­ских покровов определяется из выражения:

 


(4.11)


где

S- сопротивление заземления внешних металлических покро­eв кабеля (в начале и в конце участка сближения), Ом; R- сопротивление металлических покровов постоянному току, Ом; ,

L - индуктивность металлических покровов, Гн/км; длина кабеля, км.

Критическая ширина участка сближения при гальваническом влиянии определяется выражением:

 

 

(4.12)

Величина I берется, исходя из значения допустимого напря­жения на внешних металлических покровах, т. е.:

 

 

(4.13)

Опасные напряжения при магнитном влиянии электрифицирован­ных железных дорог переменного тока для вынужденного режима, т. е. режима, отличающегося от нормального, при котором линия вынуж­дена работать определенный промежуток времени, определяется по формуле [8, 10, 11, 12]:

 

 

(4.14)

где

w = 2л - угловая частота влияющего тока, рад/с;

M - модуль коэффициента взаимной индукции, определяемой по но­мограмме (рис. 4.2), Гн/км;

Kf - коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети, кото­рый характеризует увеличение индуцированного напряжения вследст­вие не синусоидальности тока тяговой сети, обусловленной характе­ром работы выпрямительных устройств электровозов. При расчетах влияний на оболочки кабелей связи Кф=1,15, при расчете влияний на кабельные жилы Кф=1;

I- эквивалентная длина сближения линии связи с тяговой сетью, км;

I - эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети, величина определяется по формуле:

 

(4.15)

I- результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, его величина определяется из выражения:


(4.16)


m - количество равномерно распределенных электровозов в пределах

плеча питания;

l - длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме, км;

m- максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом

g- параметры тяговой сети (табл. 4.1);

 


(4.17)


К - численный коэффициент, характеризующий уменьшение эквива­лентного тока I;

1 - расстояние от места расположения тяговой подстанции до начала участка, подверженного влиянию, км;

 

 

 

(4.18)

З - коэффициент экранирования рельсов. Таблица 4.1.


Для уменьшения реактивной составляющей полного сопротивления и соответственно снижения потерь напряжения в тяговую сеть могут быть включены батареи емкостной продольной компенсации. В этом случае реактивное сопротивление тяговой сети следует определять по формуле:

где

Х - емкостное сопротивление батарей продольной компенсации, уста­новленных равномерно в пределах длины l- тяговой сети, Ом.

 

 

Рис. 4.4. Расчетная схема влияния тяговой сети на линии связи при вынужденном режиме

Мешающие напряжения в двухпроводных телефонных цепях то­нальной частоты следует вычислять применительно к приемному кон­цу усилительного участка или участка между двумя оконечными пунк­тами. Для кабельных цепей следует принимать в расчет лишь одно тя­говое плечо (рис. 4.4), примыкающее непосредственно к ближнему (дальнему) концу рассматриваемого участка цепи. Для телефонных цепей тональной частоты определяют псофометрическое значение мешающего напряжения, как правило, по псофометрическому значе­нию влияющего тока, приведенному к средней расчетной частоте 800 Гц[10,12].

Для цепи, длина которой I превышает длину плеча одностороннего питания

(4.19)

 

 

где

I- длина гальванически неразделенного участка линии связи, подвер­женной влиянию, км;

L- длина влияющего электротягового плеча, км;

L - расстояние по линии связи от конца рассматриваемого гальвани­чески неразделенного участка цепи, подверженной влиянию, до сере­дины влияющего плеча контактной сети (рис. 4.4), км.

Для короткой линии, длина которой 11,12 укладывается в пределах плеча одностороннего питания:

(4.20)

где

U- модуль коэффициента взаимной индукции между контакт­ными проводами и цепью связи на частоте 800 Гц (в дальнейшем при­нимаем обозначение Мо) - находится по номограмме, приведенной на рис. 4.5 (методика нахождения аналогична, как и в примере на hис. 4.2).

 

При сложной трассе сближения следует брать эквивалентную вели­чину модуля коэффициента взаимной индукции - которая оп­ределяется по формуле:

 

(4.21)


где

M- коэффициент взаимной индукции на 1-м участке косого сбли­жения, рассчитанный на частоте 800 Гц, Г/км;

I пс- псофометрическое значение влияющего тока определяют по формуле:

 

(4.22)


где

I - результирующий нагрузочный ток расчетного плеча односторон­него питания при нормальном режиме работы контактной сети; K1 и К2 - коэффициенты, приведенные на графиках рис. 4.6; 5обо - результирующий коэффициент экранирующего действия (рассчитанный на частоте 800 Гц) определяют по формуле:

 

 

 

(4.23)

s = 0,00128 - коэффициент чувствительности кабельных цепей

к помехам;

S - коэффициент распространения токов в земле, рассчитывается по формуле:

 

(4.24)

глубина проникновения токов в землю, м;

проводимость земли, См/м.

 

а) Значение коэффициента К, и его зависимости

Участок однопутный.

б) Значение коэффициента К, и его зависимости

Рис. 4.6. Значение коэффициентов

Напряжение помех в конце телефонной цепи, обусловленное маг­нитным влиянием симметричной трехфазной ВЛ при ее нормальной работе, определяется следующей формулой:

 


(4.25)


где

U _ составляющая напряжения помех, обусловленная влиянием псофометрического тока нулевой последовательности вследствие асим­метрии жил телефонной цепи по полному сопротивлению и полной проводимости по отношению к земле, В;

U- составляющая напряжения помех, обусловленная влиянием псофометрического фазного тока ВЛ вследствие асимметрии жил теле­фонной цепи по полному сопротивлению и полной проводимости по отношению к земле, В.

Составляющие определяются по формулам:


(4.26)(4.27)(4.28)(4.29)


где

M- расчетное значение псофометрического фазового тока

L- расчетное значение псофометрического тока нулевой последовальности (табл. 4.12), А; S=2л/ = 5024 рад/с, при /=800 Гц;


Обычно для аварийного режима расчет опасного влияния ВЛ рас­сматривается для случая, когда весь гальванически неразделенный участок (ГНУ), т. е. участок цепи линии связи, не содержащий транс­форматоров, усилителей и фильтров, подвержен влиянию ВЛ, а участ­ки вне сближения отсутствуют. В этом случае напряжение по отноше­нию к земле на изолированном конце кабеля рассчитывают по фор­мулам:

- при изоляции противоположного конца:

 

 

(4.33)

- при заземлении противоположного конца:

(4.34)

где

Е- продольная ЭДС, создающая опасное магнитное влияние ВЛ, ра­ботающей в аварийном режиме, В.

Величина Е рассчитывается из формулы (4.5), при этом парамет­ры, указанные в формуле для аварийного режима, принимают сле­дующие значения:

L - влияющий ток ВЛ, ток однофазного короткого замыкания, А. За влияющий ток ВЛ при однофазном коротком замыкании принимают 70% от действующего значения переменной составляющей тока L, протекающего в земле на участке сближения в начальный момент. Значения тока короткого замыкания вдоль участка сближения выдают­ся в задачах;

M- модуль коэффициента взаимной индуктивности между фазо­вым проводом ВЛ и ЛС при частоте 50 Гц на 1-м участке сближения, Гн/км;

S - заменяется на S - результирующий (общий) коэффициент за­щитного действия (рельсов ж.д., трубопроводов, тросов и др).

Коэффициент экранирования S представляет собой произведе­ние коэффициента экранирования металлически оболочек кабелесвязи , рельсов железных дорог трубопроводов тросов и других параллельных проложенных металлических сооружений

(4.35)

При отсутствии экранирующих элементов его величина принимается равной единице.

Модуль коэффициента взаимной индуктивности между однопроводными цепями определяется по номограмме рис. 4.2.

С достаточной для практики точностью коэффициент взаимной ин­дуктивности M; на частоте 50 Гц определяется по формуле:

 

 


(4.36)


где

Q- проводимость земли, См/м;

a - эквивалентная ширина сближения, м.

Коэффициент взаимной индуктивности между симметричной трехфазной ВЛ и полностью несимметричной цепью ЛС ("металличе­ские покровы - земля") следует определять по формулам: - при малых расстояниях, когда параметр [ко < 0, 25; а > 20 м:

 


(4.37)


- при средних расстояниях, когда параметр

(4.38)


 


- при больших расстояниях, когда

 

(4.39)


где

6-среднее геометрическое расстояние между проводами трехфазной (см. табл. 4.2); L- расстояние между трехфазной ВЛ и ЛС, м;

 

 

Fk - частота влияющего тока, кГц;

 

 

 

(4.40) (4.41).

Э - высота подвеса влияющего провода, м;

с - глубина закопки ЛС, м;

рз - удельное сопротивление земли, Омм.

Коэффициенты взаимной индуктивности, получаемые из номо­граммы на рис. 4.2, характерны для однородного строения земли. При расчетах коэффициента взаимной индуктивности для случая слоистого строения земли в формулы (4.39) - (4.41) следует подставлять вместо эквивалентное удельное сопротивление земли р

Продольную ЭДС, индуцированную в металлических покровах ли­нии связи при нормальном режиме работы ВЛ с заземленной нейтра­лью и длине ГНУ до 14 км, подсчитывают по формуле:

(4.42)

Где

Iф - влияющий ток в фазовых проводах, А;

Л- коэффициент взаимной индуктивности между трехфазной сим­метричной ВЛ и ЛС на частоте 50 Гц на i-м участке сближения, Гн/км результирующий коэффициент защитного действия для i-гo участка.

Продольную ЭДС, индуцированную в металлических покровах ли­нии связи при нормальном режиме работы ВЛ, для случая с зазем­лением одного из концов ГНУ (вариант, представляющий наибольшую опасность для обслуживающего персонала и устройств связи) подсчи­тывают по формулам (4.5) с заменой Е на Е.

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.29.190 (0.018 с.)