Проектирование междугородной магистрали между г. Кемерово – г. Лениск-Кузнецкий с использованием симметричного кабеля

СОДЕРЖАНИЕ:

Задание на курсовое проектирование

Введение

. Выбор и обоснование трассы магистрали

. Определение числа каналов

. Выбор системы передачи и типа кабеля

. Конструктивный расчет кабеля

. Расчет параметров передачи симметричного кабеля

. Определение длины усилительного участка и построение схемы размещения НУП

. Расчет опасного влияния ЛЭП на симметричные цепи кабеля

. Определение необходимости защиты кабельной магистрали от ударов молнии

. Составление сметы на строительство кабельной магистрали и определение стоимости канало-километра линейных сооружений

Заключение

Список используемой литературы

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

При проектировании междугородних линий необходимо:

1. Выбрать и обосновать трассу линии связи между заданными городами.

2. Определить потребное число каналов.

3. Выбрать систему передачи и определить требуемое число, в зависимости от варианта, коаксиальных пар, симметричных четверок или пар, число оптических волокон в кабеле.

4. Сделать конструктивный расчет кабеля, разработать и вычертить поперечный разрез кабеля с указанием его марки и размеров всех элементов [1, глава 3].

5. Рассчитать параметры передачи (параметры оптических волокон) в диапазоне частот выбранной системы передачи.

6. Рассчитать параметры взаимного влияния в диапазоне частот выбранной системы передачи.

7. Определить длину усилительного (регенерационного) участка и дать схему размещения ОУП и НУП (ОРП и НРП) на трассе.

8. Рассчитать опасное магнитное влияние ЛЭП на цепи кабеля и дать рекомендации по защите.

9. Определить необходимость защиты кабельной линии от ударов молний.

10.При необходимости дать мероприятия и схемы по защите кабелей от внешних влияний.

11.Составить смету на строительство линейных сооружений по укрупненным расценкам и определить стоимость канало-километра линейных сооружений.

Для расчета параметров кабеля применяются исходные данные из таблицы 4 и 5 [2], соответствующие последним цифрам номера студенческого билета «38».

1. Трасса линии связи: Кемерово 520 тыс. жит - Ленинск-Кузнецкий 140 тыс. жит с использованием симметричного кабеля.

2. Конструкция симметричного кабеля: изоляция сплошная полиэтиленовая толщиной 1,12 мм, алюминиевые жилы диаметром 1,4 мм, алюминиевая оболочка, коэффициент емкостной связи К = 10 pF\км (из табл.4)

3. Расчет защиты от ударов молний: средняя продолжительность гроз Т = 36 час, удельное сопротивление грунта r_ГР = 1 кОм\м, электрическая прчность изоляции жил U_MAX = 3,3 кВ (из табл.5).

4. Расчет опасного влияния ЛЭП: длины участков сближения ЛЭП и ЛС l₁ = 4 км, l₂ = 7 км, l₃ = 8 км, ширина сближения по участкам а₁ = 80 м, а₂ = 140 м, а₃ = 100 м, а₄ = 110 м. Ток короткого замыкания I₁ = 4 кА.

ВВЕДЕНИЕ

Наше время, в особенности последние десять лет, характеризуется бурным развитием телекоммуникационных технологий. Наряду с появлением новых форм передачи информации, совершенствуются традиционные виды и методы информационного обмена.

Современные средства связи позволяют передавать различные виды информации: телефонной, телеграфной, вещания, телевидения, передачи газет фототелеграфным методом, а также передачи данных. Современные сети электрической связи и сети передачи данных в нашей стране развиваются на базе Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС).

Зоновая сеть связи страны на современном этапе развития базируется на использовании кабельных линий связи. Эти линии обеспечивают передачу больших потоков информации любого назначения на базе использования цифровых и аналоговых систем передачи. По кабельным сетям передается до 75% всей информации.

1. Выбор и обоснование трассы магистрали

Согласно варианту задания (38) оконечными пунктами трассы магистрали являются города Кемерово и Ленинск-Кузнецкий.

Трасса прокладки магистрали определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы можно свести к трем основным: минимальные капитальные затраты на строительство; минимальные эксплуатационные расходы; удобство обслуживания.

Для соблюдения указанных требований, трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода шоссейных дорог или вдоль профилированных проселочных дорог. Допускается также строительство трассы магистрали вдоль железных дорог.

При рассмотрении возможных вариантов трасс прокладки кабеля можно выделить три основных варианта:

. Вдоль автотрассы по маршруту «Кемерово - Панфилово - Ленинск-Кузнецкий»; - общая протяженность 96 км.

. Вдоль автотрассы «Кемерово - Плотниково - Ленинск-Кузнецкий»; - общая протяженность 122 км.

. Вдоль проселочной дороги «Кемерово - Крапивинский - Ленинск-Кузнецкий».

При рассмотрении предлагаемых вариантов очевидны преимущества первого варианта. Прокладка кабеля по второму варианту, ведет к увеличению длины трассы, что экономически невыгодно. Третий вариант по всем параметрам значительно менее эффективен, чем первый и второй, так как не только увеличивает длину трассы, но и требует строительства перехода через р.Томь.

Таким образом, выбираем трассу кабельной магистрали по первому варианту. На рис.1 приведена выкопировка из карты с указанием всех трех вариантов.

Рис. 1. Выбор трассы кабеля

. Определение числа каналов

Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения определяется как:

,

где Ho - народонаселение в 1989 г., чел;

P - средний прирост населения в данной местности, % (принимается 2-3%)

t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом переписи населения. Год перспективного проектирования принимается на 5, 10 лет вперед по сравнению с текущим годом. В курсовом проекте примем год перспективного проектирования на 5 лет вперед.

Следовательно,

,

Где tm - год составления проекта. Поскольку tm = 2000, то

лет

Численность населения в Кемерово:

Численность населения в Ленинск-Кузнецком:

Количество абонентов в зоне АМТС зависит от численности населения в этой зоне и от уровня телефонизации в данной местности. Принимая, что средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равен 0,3 (30 телефонов на 100 человек) вычислим количество абонентов, обслуживаемых в зоне действия АМТС:

Количество абонентов в зоне действия АМТС Кемерово

Количество абонентов в зоне действия АМТС в Ленинск-Кузнецком:

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основании статистических данных, полученных предприятием связи за предшествующие проектированию годы. Практически, эти взаимосвязи выражают через коэффициент тяготения f1, который как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%). В курсовом проекте примем f1 = 5%.

,

гдеa1 и b1 - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям.

Обычно потери задают в 5%, тогда a1 = 1,3, b1 = 5,6;

f1 = 0,05 (5%) - коэффициент тяготения;

y = 0,05 Эрл - средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом;

ma = mМ = 214.155 тыс. чел. и mb = mН = 57.657 тыс. чел. - количество абонентов в оконечных пунктах.

Таким образом, число каналов для телефонной связи между Кемерово и Ленинск-Кузнецким равно:

Однако по кабельной магистрали организуются каналы и других видов связи, к которым относятся:

ntg - каналы для телеграфной связи;

npw - каналы для передачи проводного вещания;

npd - каналы для передачи данных;

ntv - каналы для передачи телевидения;

npg - каналы для факсимильной связи (для передачи газет);

ntr - каналы транзитной связи.

Число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через эквивалентное число телефонных каналов. Для курсового проекта принимаем, что эквивалентное число телефонных каналов для организации связи различного назначения (без учета телевизионных каналов) равно рассчитанному выше числу каналов телефонной связи.

. Выбор системы передачи и типа кабеля

Выбор системы передачи и типа кабеля производится в соответствии с рассчитанным общим числом каналов и исходя из технико-экономических соображений.

На магистральных и внутризоновых кабельных линиях связи используется, как правило, четырехпроводная схема организации связи, при которой различные направления передачи осуществляются по разным двухпроводным цепям в одном и том же спектре частот. При этом способ организации связи по коаксиальному кабелю - однокабельный, т. е. цепи приема и передачи расположены в одном кабеле, а по симметричному кабелю - двухкабельный, при котором цепи каждого направления передачи расположены в отдельном кабеле.

Поскольку рассчитанное число каналов nab = 154, то выбираем аналоговые системы передачи (АСП) с частотным разделением каналов типа 3´К-60П и кабель типа МКП-4´4 с четырьмя симметричными четверками. При четырехпроводной двухкабельной схеме организации связи по шести симметричным парам (три в прямом и три в обратном направлении) будут работать три АСП: К-60П. Всего будет организовано 180 каналов, из них 26 канала (14 %) будут резервными.

Параметры АСП К-60П:

Линейный спектр: 12 - 252 кГц

Затухание усилительного участка: 51 дБ

Расстояние между НУП: 12 км

Расстояние между ОУП: 250-300 км

. Конструктивный расчет кабеля

Целью расчета конструкции кабеля является определение размеров конструктивных элементов кабеля, необходимых для дальнейших расчетов электрических параметров, а так же определения диаметров кабеля и выбор толщин оболочки и защитных покровов.

По заданному значению диаметра токопроводящей жилы определяется диаметр изолированной жилы.

Диаметр изолированной жилы с пористой изоляцией определяется по формуле:

d₁ = d₀ +2×D = 1.4 +2×1.12 = 3.64 мм

где D - радиальная толщина изоляционного слоя, мм.

Изолированные жилы скручиваются в четверки с шагом 80 - 300 мм.

Диаметр элементарной группы скрученной в звездную четверку определяется из выражения

d_З = d₁ + a

где а - расстояние между центрами жил одной пары мм.

Отсюда

d_З = d₁ + a = 3.64 + 5.148 = 8.818 мм

Диаметр центрирующего корделя определяется из соотношения:

d_k = a - d₁ = 5.148- 3.64 = 1.5 мм

Размеры кабельного сердечника зависят от числа четверок в кабеле. В проектируемом ВЧ симметричном кабеле связи применяется, 4 четверки. Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией при наличии металлической оболочки будет соответствовать диаметру экрана.

d_e = D_kc +2 × t_nu

где t_nu - радиальная толщина поясной изоляции, мм.

n - число лент поясной изоляции t_nu = n × D_l

D_l - толщина одной ленты, мм.

Для кабелей с алюминиевой оболочкой поясная изоляция выполняется из 6 лент кабельной бумаги К-120 толщиной 0.12 мм каждой ленты. Диаметр кабельного сердечника D_kc определяется из выражения:

D_kc =2.41 × d_З = 2.41 × 8.818 = 21.25 мм

d_e = 21.25 +2 × 6 × 0.12 = 30.6 мм

По определенному диаметру под оболочкой определяется толщина алюминиевой оболочки и толщина пластмассового шланга. Алюминиевые оболочки выпрессовывают или изготавливают из ленты со сварным продольным швом.

Расчет диаметров выполняем для голого, бронированного стальными лентами и бронированного круглыми проволоками кабеля.

Диаметр голого кабеля определяется по формуле:

D_k=d_e+2t₀+2t = 30.6 +2 × 1.4 + 2 × 2.1 = 37.6, мм

Где t₀ = 1.4 - толщина оболочки голого кабеля, мм,

t = 2.1 - толщина пластмассового шланга для кабеля с алюминиевой оболочкой, мм. Кабели со свинцовой оболочкой шланга не имеют.

Диаметр кабеля, бронированного стальными лентами поверх оболочки и защитных покровов, будет равен:

D_k=d_e+2t₀+2(t_рад + t_ик + t_тфк ) = 30.6+2 × 1.4+2(1.5 + 1.0 + 3.0 ) = 44.4, мм

Где t₀ = 1.4 - толщина оболочки для бронированного лентами кабеля, мм, t_рад = 1..5 - толщина подушки под броней, выполненного из джута или пластмассового шланга, мм.

t_ик = 1.0 - толщина брони из двух стальных лент, мм.

t_тфк = 2 - толщина наружного покрытия поверх брони, выполненного из джута или пластмассового шланга, мм.

Диаметр кабеля, бронированного круглыми стальными проволоками, будет равен:

D_k = d_e +2t₀+2(t_рад + d_ик + t_тфк ) = 30.6 +2 × 1.4 + 2( 2 + 6 + 2) = 53.4, мм

Где t₀ - толщина оболочки кабеля бронированного круглыми проволоками, мм.

d_ик - диаметр круглых проволок брони, мм.

Внешний вид всех трех типов кабеля приведен на рис. 2.

. Расчет параметров передачи симметричного кабеля

Параметры передачи оценивают процессы распространения электромагнитной энергии вдоль кабельной цепи.

Первичные параметры:

Активное сопротивление кабельной цепи переменному току определяется в виде:

R = R₀ + R_ПЭ + R_БЛ + R_М Ом\км

Где R₀ - сопротивление постоянному току, Ом\км.

R_БЛ - сопротивление за счет эффекта близости, Ом\км.

R_М - сопротивление за счет потерь в металле, Ом\км.

Сопротивление постоянному току равно:

где d₀ - диаметр провода, мм

r - удельное сопротивление,

.

Вследствие скрутки проводов сопротивление цепи увеличивается пропорционально коэффициенту укрутки µ, значение которого в зависимости от диаметра повива. µ =1.07

Активное сопротивление кабельной цепи переменному току без учета R_М определяется по формуле:

где а - расстояние между центрами проводов, мм; а = 1,41×d₁, мм

F_(kr) - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления, вызванное явлениями поверхностного эффекта в проводах кабельной цепи;

G_(kr) - коэффициент, учитывающий сопротивление, эквивалентное потерям на вихревые токи, возбуждаемые внешним магнитным полем в обратном проводнике;

H_(kr) - коэффициент, учитывающий сопротивление, в прямом проводнике, эквивалентное потерям на вихревые токи, возбуждаемые электромагнитным полем, создаваемым вихревыми токами обратного проводника. Значения коэффициентов F_(kr), G_(kr), H_(kr) зависят от величины X = k × r, рассчитываемой для алюминиевых проводов по формуле:

где d₀ - диаметр проводника, мм;

f - частота тока, Гц.:

Для определения дополнительного сопротивления, эквивалентного этим потерям, пользуются результатами экспериментальных исследований на частоте 200 кГц.

Пересчет для другой частоты производится по формуле:

где R_m - дополнительные сопротивления, вызываемые соседними четверками, а также свинцовой и алюминиевой оболочками кабеля при f = 200 кГц, значения которого приведены в таблице 2.3;

f - частота, кГц. Окончательная формула для расчета сопротивления симметричного кабеля имеет вид:

где P- поправочный коэффициент, учитывающий скрутку в кабеле.

При звездной структуре P = 5.

Индуктивность цепи L состоит из внешней индуктивности L_ВНЕШ и внутренней индуктивности каждого проводника L_Внутр . Индуктивность двухпроводной кабельной цепи определяется по формуле:

где c - коэффициент укрутки

a - расстояние между центрами проводов, мм;

d₀ - диаметр провода, мм;

Q_(kч) - коэффициент, приведенный в таблице 2.2.

Емкость симметричной цепи определяется по формуле:

где e_ЭКВ - эквивалентная диэлектрическая проницаемость зависит от типа изоляции, соотношения твердого диэлектрика и воздуха в изоляции кабеля;

y - поправочный коэффициент, характеризующий близость проводов к заземленной оболочке и другим проводам.

Коэффициент y для звездной скрутки определяется по формуле:

где d_ЗВ - диаметр звездной скрутки, мм;

d₁ - диаметр изолированной жилы, мм;

Проводимость изоляции обусловлена сопротивлением изоляции изолирующего материала и диэлектрическими потерями в кабеле и определяется по формуле:

G = G₀ + G_f = G₀ + w × C×tg d_ЭКВ, См\км

В кабелях связи величина G₀ существенно меньше G_f и по этому проводимость изоляции рассчитывают по формуле:

G = G_f = w × C×tg d_ЭКВ, См\км

Где tg d_ЭКВ - эквивалентный угол диэлектрических потерь комбинированной изоляции.

Вторичные параметры

Уменьшение энергии по длине цепи на 1 км учитывается через коэффициент затухания a, изменение фазы напряжения и фазы тока на каждом километре цепи - через коэффициент фазы b.

Затухание обусловлено двумя видами потерь:

a = a_R + a_G, dБ\км.

Где a_R - затухание за счет потерь энергии на джоулево тепло в металле (проводе, оболочке), дБ\км.

a_G - затухание за счет не совершенства изоляции и за счет диэлектрических потерь, дБ\км.

Коэффициент затухания и коэффициент затухания фазы в общем виде определяется по формуле расчета коэффициента распространения.

.

В определенных частотных областях можно пользоваться упрощенными формулами расчета

в диапазоне высоких частот (примерно начиная с 30+40 кГц) между параметрами существует следующее соотношение:

Волновое сопротивление свойственно данному типу кабеля и зависит лишь от первичных параметров и частоты передаваемого тока. Волновое сопротивление определяется по формуле:

Которая упрощается в определенных частотных областях:

·   при постоянном токе

·   в тональном диапазоне частот (f = 800 Гц)

·   области частот (при f >30 кГц)

Электромагнитная энергия распространяется по кабельной линии с определенной скоростью, которая зависит от параметров цепи и частоты тока и определяется по следующей формуле:

связь магистраль канал кабель

·   при постоянном токе:

·   в диапазоне высоких частот скорость не зависит от частоты и определяется лишь параметрами кабеля.

Все расчеты выполняются на ПК в программе Mathcad 6.0. Результаты расчетов параметров передачи заносим в таблицу 1.

Графики первичных и вторичных параметров приведены на рисунках 2 и 3 соответственно.

Таблица 1

Рис. 2

Рис. 3

Длина усилительного участка аналоговых систем передачи определяется усилительной способностью систем передачи или допустимым затуханием усилительного участка и коэффициентом затухания цепи. Она может быть определена из выражения:

км

где l_уу - в километрах,

а₀ - номинальное значение затухания усилительного участка, дБ,

,9 - затухание оконечных устройств, дБ,

a-коэффициент затухания кабельной цепи на наивысшей частоте при максимальной температуре грунта (на глубине прокладки кабеля), дБ\км.

В расчете принять температуру грунта, равную +15⁰С. Определенные в разделе 7 параметры кабелей справедливы для температуры +20⁰С. При другой температуре коэффициент затухания может быть определен по формуле:

a_МАХ = a_b × [ 1 + a_a× (t - 20) ] = 3.225 × [1 + 0.037 ×(15 - 20)] = 2.63 дБ,

где a_b-коэффициент затухания, определенный расчетом на наивысшей частоте, дБ\км.

t - максимальная температура грунта на глубине прокладки кабеля, ⁰С,

a_a - температурный коэффициент сопротивления, равный для меди 0,004 1\⁰С и для алюминия - 0,0037 1\⁰С.

Так как расстояние проектируемой магистрали невелико, то необходимость в ОУП отпадает.

Схема размещения НУП приведена на рис. 5.

Рис. 5

7. Расчет опасного влияния ЛЭП на симметричные цепи кабеля

На работу кабельных линий связи оказывает влияние ряд посторонних источников: линии электропередачи (ЛЭП), контактные сети электрифицированных железных дорог, атмосферное электричество (удары молний), передающие радиостанции. Указанные источники создают в цепях кабельных линий опасные и мешающие влияния.

Необходимо оценить то опасное влияние, которое создает ЛЭП на симметричные цепи, находящиеся в сердечнике бронированного кабеля.

Рассматриваемая ЛЭП представляет собой трехфазную линию передачи с заземленной нейтралью. Она работает на переменном токе с частотой f = 50 Гц. Опасное влияние возникает при нарушении нормального режима работы ЛЭП, например при заземлении провода одной из фаз в точке на конце регенерационного участка. В этом случае в ЛЭП возникает ток короткого замыкания I, достигающий больших значений и оказывающий на линию связи опасное магнитное влияние.

Трасса сближения, показанная на рис. 6 состоит из трех участков, длиной:

l1 = 4 км;

l2 = 7 км;

l3 = 8 км;

и шириной сближения между ЛЭП и ЛС:

a1 = 80 м;

а2 = 140 м;

а3 = 100 м.

а4 = 110 м.

Продольная ЭДС, индуцируемая в симметричных цепях кабеля связи определяется по формуле:

E₂ = w × I₁× m × l × S_T × S_k, V

где  рад/с;

I1 = 4,8 кА- ток короткого замыкания ЛЭП в конце усилительного участка;

m - коэффициент взаимной индукции между ЛЭП и линией связи, Гн/км;

l - длина участка сближения, км;

ST = 0,4 - коэффициент экранирования заземленного защитного троса ЛЭП;

Sk -коэффициент экранирования оболочки кабеля.

Определяем величину продольной ЭДС для участка длиной l. Для этого предположим, что длина этого участка l = 1 км и Sk = 1. По приведенной выше формуле определяем километрическую ЭДС Е20, в В/км на этом участке.

Рис. 6

Коэффициент взаимной индукции m можно определить по формуле:

Где k - коэффициент вихревых токов:

m_gr = m₀ = 4 × p × 10^-7;

Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость грунта.

sgr - удельная проводимость грунта:

rgr - удельное сопротивление грунта, согласно заданию rgr = 1 кОм×м.

ае - эквивалентная ширина сближения:

Для участка l1 ширина сближения a1 = 80 м; а2 = 140 м.

Коэффициент вихревых токов:

Коэффициент взаимной индукции:

Километрическая ЭДС:

По табл. 12 [2] определяем коэффициент экранирования оболочки троса Sk для рассчитываемого кабеля. В данном случае Sk = 0,21.

E₂₀₁ =2p × 50 × 4.3 × 10³ × 2.9 × 10^-4 ×1 × 0.4 × 1 = 175 В\км,

Определяем продольную ЭДС для участка сближения l2 по формуле:

E₂₁ = E₂₀ × l × S_k = 175 × 4 × 0.21 = 147 В.

Аналогично находим продольную ЭДС для участков l2 и l3.

Для участка l2 ширина сближения a2 = 140 м; а3 = 100 м.

Коэффициент вихревых токов:

Коэффициент взаимной индукции:

Километрическая ЭДС:

По табл. 12 [2] определяем коэффициент экранирования оболочки троса Sk для рассчитываемого кабеля. В данном случае Sk = 0,21.

E₂₀₂ =2p × 50 × 4.3 × 10³ × 2.796 × 10^-4 ×1 × 0.4 × 1 = 169 В\км,

E₂₂ = E₂₀ × l × S_k = 169 × 7 × 0.21 = 248 В.

Для участка l3 ширина сближения a3 = 100 м; а4 = 110 м.

Коэффициент вихревых токов:

Коэффициент взаимной индукции:

Километрическая ЭДС:

По табл. 12 [2] определяем коэффициент экранирования оболочки троса Sk для рассчитываемого кабеля. В данном случае Sk = 0,21.

E₂₀₃ =2p × 50 × 4.3 × 10³ × 2.9 × 10^-4 ×1 × 0.4 × 1 = 175 В\км,

Определяем продольную ЭДС для участка сближения l1 по формуле:

E₂₃ = E₂₀ × l × S_k = 175 × 8 × 0.21 = 284 В.

Продольная ЭДС, индуцируемая в симметричных цепях кабеля на всем участке косого сближения:

E₂ = E₂₁ + E₂₂ + E₂₃ = 147 + 248 +284 = 679 В.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, а также для предохранения от повреждений аппаратуры и линий связи установлены нормы допустимых величин для опасного влияния. Влияния при аварийных режимах бывают кратковременными, так как они исчезают с автоматическим отключением поврежденной линии в течение 0,15...1,2с.

По этой причине для этого вида влияния приняты относительно высокие допустимые напряжения. Так, для кабельной линии с дистанционным питанием усилителей по системе “провод - провод” переменным током с заземленной средней точкой источника питания.

В курсовом проекте согласно рекомендациям и номеру варианта принимаем: Uисп = 0,6 Umax = 0,6 · 3,3 · 10³ = 1980 B; Uдп = 500 В.

Согласно результатов расчета, Е2 < Едоп , следовательно дополнительные меры защиты от опасного влияния не применяются.

8. Определение необходимости защиты кабельной магистрали от ударов молнии

Грозовые повреждения являются одним из самых серьезных повреждений кабельных линий связи. На вновь проектируемых междугородних кабельных линиях связи защитные мероприятия следует предусматривать по расчету на тех участках, где вероятная плотность повреждений превышает допустимую.

Вероятное число повреждений кабеля ударами молнии характеризуют плотностью повреждений. Под плотностью повреждений понимают общее количество отказов (повреждений с простоем связи), отнесенных к 100 км трассы в год.

Для определения плотности повреждений кабеля с металлическими защитными покровами необходимо знать следующие данные:

интенсивность грозовой деятельности Т, часов;

электрическую прочность изоляции жил по отношению к металлической оболочке Umax, В;

удельное сопротивление грунта rgr, кОм×м;

сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току R0, Ом/км.

Значения Т, Umax, rgr, берем из таблицы 2 [2] согласно номеру варианта:

Т = 36 часов;

Umax = 3,3 кВ = 3,3 · 10³ В;

rgr = 1 кОм×м.

Сопротивление внешних металлических защитных покровов кабеля с алюминиевой оболочкой можно найти как сопротивление параллельно соединенных металлической оболочки и стальной ленточной брони кабеля:

гдеr - удельное сопротивление материала металлической оболочки кабеля, для алюминия r = 0,0295 Ом · мм²/м;

Dбр - средний диаметр кабеля по броне, Dбр = 44 мм;

а - ширина одной бронеленты

а = (1 ÷ 1,1) Dбр = 44 мм;

- толщина одной бронеленты, b = 0,5 мм;

dоб - внутренний диаметр оболочки кабеля, dоб =30,6 мм;

tоб - толщина оболочки кабеля, tоб = 1,4 мм.

Сопротивление внешних защитных металлических покровов постоянному току:

Зная удельное сопротивление грунта и определив R0 , по графику на рис. 16 [2] найдем вероятное число повреждений n = 0,025. Этот график построен на основании наблюдений при средней продолжительности гроз Т = 36 ч/год, и электрической прочности изоляции жил кабеля по отношению к оболочке Umax = 3000 B (f = 50 Гц) и длине кабеля 100 м. При Umax = 3300 В и Т = 36 ч/год вероятное число повреждений равно:

.

В табл. 2 [2] приведены величины допустимых плотностей вероятности повреждений для различных типов кабелей. Для симметричных четырех четверочных кабелей в грунтах с удельным сопротивлением грунта более 500 Ом допустимая вероятная плотность повреждений не должна превышать 0,2. Поскольку рассчитанная плотность повреждений меньше допустимой, то дополнительная защита кабельной магистрали от ударов молнии не требуется.

. Составление сметы на строительство кабельной магистрали и определение стоимости канало-километра линейных сооружений

Составляем смету строительства участка кабельной магистрали между ОП, расположенными в городах Кемерово и Ленинск-Кузнецкий, длина участка 96 км.

В табл. 3 перечислены основные виды работ при строительстве кабельной магистрали с указанием объемов работ и затрат на основные материалы, оборудование и зарплату.

Основной вид работ при строительстве магистрали - прокладка кабеля, осуществляемая механизированным способом с помощью кабелеукладчика или вручную в траншею. Уровень механизации при строительстве кабельной магистрали составляет обычно 85-90%. Кроме того, часть кабеля будет проложена в кабельной канализации. В курсовом проекте принимаем, что на каждый ОП в городах 3-4 км кабеля будет проложено в имеющейся в городе кабельной канализации. В других населенных пунктах будет проложено в имеющейся кабельной канализации 1-2 км кабеля в каждом. Общая длина прокладываемого кабеля принимаем на 2% больше длины трассы магистрали установленной по карте.

Трасса кабельной магистрали проходит через 2 города, в которых находятся ОП, и 1 населенный пункт. Общая длина участка составляет 96 · 1,02 ≈ 98 км. При уровне механизации 85% будет проложено кабеля:

в кабельной канализации 2 · 4 + 1 · 2 = 10 км;

кабелеукладчиком (98 - 8) · 0,85 = 76.5 км;

вручную в траншею 96 - 10 - 76.5 = 9.5 км.

Прокладка кабеля через несудоходные реки осуществляется ножевым или гидравлическим кабелеукладчиком с заглублением в дно реки на глубину не менее 0,7 м. На трассе магистрали предусматривается 3 перехода через несудоходные реки.

Переходы через ж. д. и шоссе выполняется методом горизонтального бурения каналов длиной 15…30 м. с прокладкой труб, в которые протягиваются кабели. Трасса участка имеет 4 переходов через шоссе.

На рассматриваемом участке применяются два типа кабеля:

МКПШп-4´4 - с влагозащитной полиэтиленовой оболочкой с подклеивающим слоем для прокладки в кабельной канализации ;

МКПБп-4´4 - бронированный стальными лентами и полиэтиленовой оболочкой для прокладки в грунте и переходах через несудоходные реки.

Стоимость кабеля определяем из таблицы 16 [2] по рекомендованной методике. В качестве типовых марок кабеля для ориентировочного расчета стоимости используем МКСА-4´4 и МКСБ-4´4 (стоимость 840 и 1330 руб./км соответственно).

Учитывая, что система передачи К-60п является двухкабельной, количество кабеля необходимо удвоить.

Таким образом, стоимость используемых кабелей составит:

Стоимость МКПШп-4´4 - 840 · 19.5 · 2 = 32760 руб.;

Стоимость МКПБп-4´4 - 1330 · 76,5 · 2 = 203490 руб.;

Составляем смету строительства выбранного участка магистрали по укрупненным показателям в виде таблицы 3 по образцу, приведенному в [2].

Таблица 2

Согласно рекомендациям [2] пересчитываем сметную стоимость в цены текущего года, принимая коэффициент пересчета 1,5 (до деноминации 1500):

РΣ = 344139,3 · 1,5 = 516208,95 рублей

Рассчитываем сметную стоимость одного канало-километра выбранного участка:

где nab = 154 - рассчитанное количество каналов;

lM = 96 км - длина выбранного участка магистрали.

При полном задействовании систем передачи в будущем количество каналов составит nabmax = 480, стоимость одного канало-километра составит:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спроектированная магистраль обладает как достоинствами, так и недостатками.

К недостаткам можно отнести использование аналоговых систем передачи, что не позволит в перспективе использовать перспективные технологии.

Достоинства спроектированной магистрали определяются малым количеством НУП, что снижает затраты на их строительство и обслуживание.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.Д. Ионов., Б.В. Попов Линии связи учебное пособие для высших учебных заведений.-Р.и С., 1990г.

. Учебное пособие к выполнению курсового проекта по курсу «Линии связи». А.Д. Ионов; СибГАТИ. Новосибирск, 1995.