Влияние грозовых разрядов на линии связи

 

Повреждаемость кабелей ударами молний характеризуется плотно­стью повреждений. Под плотностью повреждений понимается общее количество отказов (повреждений с простоем связей), отнесенных к 100 км трассы кабеля в год как при одно кабельных системах переда­чи, так и двух кабельных, т. е.:

(4.58)

где

N - общее число повреждений, равное числу опасных ударов молнии; К - промежуток времени, за который произошло N повреждений, лет; L - длина трассы, км.

Для определения плотности повреждения кабеля с металлическими защитными покровами, не имеющего поверх оболочки изолирующего шлангового покрытия, необходимо знать следующие данные:

• сопротивление внешних защитных металлических покровов посто­янному току, Ом/км;

• удельное сопротивление грунта, Омм;
электрическую прочность изоляции жил по отношению к металлической оболочке, В;

• интенсивность грозо деятельности в районе прокладки кабеля (ко­личество часов в году);

• характер местности: наличие леса или отдельно стоящих деревьев, наличие воздушных линий связи или линий электропередачи (при этом необходимо знать высоту опор и расстояние до кабеля связи) и т. д.

Для определения плотности повреждения кабеля, имеющего поверх металлических защитных покровов изолирующее шланговое покры­тие, необходимо дополнительно к перечисленным данным знать элек­трическую прочность внешнего изоляционного покрытия, В; емкость между металлической оболочкой и землей, Ф/км; емкость между пуч­ком жил и оболочкой, Ф/км.

Сопротивление внешних защитных металлических покровов посто­янному току находится либо экспериментальным, либо расчетным пу­тем по формуле:

(4.59)

где

p - удельное электрическое сопротивление материала металлической

оболочки кабеля, Ом-мм²/м (табл. 4.15);

в1 и d₂ - соответственно наружный и внутренний диаметры оболочки

кабеля, мм;

t - толщина оболочки кабеля, мм.

Если оболочка состоит из нескольких слоев разного материала, проводимость каждого слоя находится отдельно, а затем результаты складываются.

Сопротивление ленточной брони, состоящей из двух стальных лент, определяется по формуле:

(4.60)

где

Dб- средний диаметр кабеля по броне, мм; а - ширина одной ленты, мм; в - толщина ленты, мм.

Общее сопротивление внешних защитных покровов постоянному току R находится как сопротивление параллельно соединенных метал­лической оболочки и стальной брони кабеля:

(4.61)

Если кабель имеет несколько проводящих защитных покровов, имеющих периодически контакт между собой, то их общее сопротив­ление находится как сопротивление параллельно соединенных про­водников.

Ниже в табл. 4.15 приводятся удельные электрические сопротивле­ния металлов, применяющихся в качестве покровов:

Таблица 4.15

В табл. 4.16 приводятся некоторые параметры (продольные сопро­тивления металлических покровов, допустимые импульсные напряже­ния изоляции жил, добротность) основных типов междугородных ка­белей, характеризующие их грозо стойкость.

Таблица 4.16

 

Если параллельно друг другу проложено несколько кабелей, не имеющих шлангового покрытия поверх металлической оболочки, и максимальное расстояние между ними не превышает 1,2 м, то вопрос о защите решается исходя из общего сопротивления защитных покро­вов всех кабелей. При этом предполагают, что последние соединены параллельно.

Электрическая прочность изоляции U_пр между жилами и метал­лической оболочкой кабеля определяется экспериментально для импульсов напряжения в пред разрядное время порядка 10 мкс и про­бое на фронте волны. В случае невозможности экспериментального определения допустимое импульсное напряжение приближенно определяется по формуле:

(4.62)

где

U_исп - испытательное напряжение изоляции "жила - оболочка" при

частоте 50 Гц, в (по техническим условиям на данный кабель).

Если испытательное напряжение U_исп задано при постоянном токе, то допустимое импульсное напряжение определяется по формуле:

(4.63)

Для основных типов кабелей дальней связи максимальное допус­тимое импульсное напряжение для изоляции "жила - оболочка" при­ведено в табл. 4.16.

В ряде случаев в кабеле содержатся жилы с различной изоляцией по отношению к оболочке. Расчет плотности повреждений кабеля про­водится по наименьшей прочности изоляции; в комбинированных ка­белях с коаксиальными и симметричными парами и сигнальными жи­лами - по прочности симметричных пар.

Интенсивность грозовой деятельности определяется по продолжи­тельности гроз в часах главным образом по сведениям метеостанций, расположенных на трассе кабеля. Ориентировочную оценку интенсив­ности грозо деятельности можно производить по карте, приведенной на рис. 4.12.