Проектирование кабельной линии связи на участке Сарапул – Кильмезь

 

Рисунок 3.2 –  Частотная зависимость вторичных  параметров.

 

Полученные результаты полностью согласуются с экспериментальными  и теоретическими данными для  вторичных параметров коаксиальных цепей.

4. Размещение усилительных (регенерационных) пунктов по трассе кабельной линии.

 

Размещение усилительных пунктов производится, исходя из допустимого  затухания на элементарном кабельном  участке (ЭКУ) или кабельной секции (КС). ЭКУ представляет собой участок  кабельной линии совместно со смонтированными по концам кабельными оконечными устройствами. КС представляет собой совокупность электрических цепей, соединенных последовательно на нескольких соседних ЭКУ для организации усилительного (регенерационного) участка одной или нескольких систем передачи с одинаковым расстоянием между усилителями (регенераторами), большим, чем на ЭКУ данной линии. При применении на кабельной линии одних и тех же систем передачи на всех цепях длины ЭКУ и КС одинаковы.

Необслуживаемые усилительные (регенерационные) пункты (НУП, НРП) располагаются в незатопляемых водой местах с возможностью организации к ним подъезда при минимально наносимом ущербе для лесных насаждений, плодородных земель и т. п. В КП эта задача решается ориентировочно, т. к. практически НУП (НРП) могут быть расположены в любом месте.

Расстояние между НУП  может быть определено из выражения:

                                       

, км,                                      (4.1)

где a_ном = 65 дБ – номинальное значение затухания усилительного участка; 0,9 – затухание оконечных устройств, дБ; а_max – коэффициент затухания кабельной цепи на наивысшей частоте при максимальной температуре грунта на глубине прокладки кабеля, дБ/км.

Определенные по расчетным  формулам параметры кабеля справедливы  для температуры t = 20°С. При другой температуре коэффициент затухания может быть определен по формуле:

                       

, дБ/км,                         (4.2)

где а = 14,291 дБ/км – коэффициент затухания, определенный расчетом на наивысшей частоте 17000 кГц; t = 8°С – максимальная температура грунта на глубине прокладки кабеля; a_a = 2·10^-3 1/град – температурный коэффициент затухания на наивысшей частоте.

a_max =

(дБ/км)

l_ку =

4,5 (км)

Количество НУП можно  определить по формуле:

                                        

,                                            (4.3)

где L_ОУП – расстояние между ОУП заданной системы передачи (таблица 3.1), км; L_ОУП равна кабельной линии между заданными пунктами L, если L_ОУП>L.

L_ОУП = L = 200 (км)

= = 44.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет параметров взаимных влияний между цепями.

 

Первичным параметром взаимного  влияния между коаксиальными  кабелями является сопротивление Z₁₂, представляющее собой отношение продольной составляющей электрического поля Е_z на внешней поверхности проводника (напряжение U, возбуждаемого на внешней поверхности внешнего проводника) влияющей цепи к току I₁, протекающему в этой цепи. Значение Е_z численно равно U, поэтому:

 .

Рассмотрим расчетные формулы для переходных затуханий и защищенности между одинаковыми по конструкции коаксиальными, согласованно нагруженными цепями, которые справедливы при условии, когда коэффициент распространения третьей цепи γ₃ много больше коэффициента распространения взаимовлияющих цепей γ.

Переходное затухание  на ближнем конце определяется по формуле:

                         

, дБ.                                 (5.1)

Переходное затухание  на дальнем конце:

                           

, дБ.                                 (5.2)

Защищенность на дальнем  конце:

                                

, дБ.                                      (5.3)

В этих формулах: Z_в – волновое сопротивление цепи, Ом; γ=α+l·β – коэффициент распространения, l/км; l – длина усилительного участка, км; Z₃ – полное сопротивление третьей промежуточной цепи, состоящей из собственных сопротивлений двух внешних проводников рассматриваемых коаксиальных цепей (Z_ВН) и индуктивного сопротивления промежуточной цепи Z₃ = 2·Z_ВН + l·ω·L₃ , Ом/км.

Величина полного сопротивления Z₃ зависит от конструкции и состояния внешних проводников коаксиальных пар. В реальных коаксиальных кабелях на каждую коаксиальную пару поверх внешнего проводника накладывается экран, состоящий из металлических лент и изоляционного покрова. В этом случае собственным сопротивлением внешних проводников Z_ВН пренебрегаем, тогда:

                           Z₃ = i·ω·L₃ = i·ω·(

) , Ом/км,                        (5.4)

где L₃ – индуктивность цепи, составленной из двух внешних проводников, покрытых экранными лентами  и изолирующими покровами .

Для экранных лент:

                           

, Гн/км,                         (5.5)

где μ₂ - относительная магнитная проницаемость экранных лент (для алюминия – 1); - внешний радиус внешнего проводника, мм; - общая толщина экрана, мм.

Для изоляционного покрова:

                                

, Гн/км,                              (5.6)

где - расстояние между центрами коаксиальных пар, мм, = D_КП.

При наличии экранирующих лент и изоляционного покрова  индуктивность промежуточной цепи L₃ определяется как сумма индуктивностей и . Для случая, когда коаксиальные пары не имеют изоляционной или экранирующих лент и соприкасаются между собой, индуктивность промежуточной цепи L₃ = 0 и Z₃ = 2·Z_ВН.

Сопротивление связи  можно определить из выражения:

             

, Ом/км,       (5.7)

где  , - радиус внешнего проводника, соответственно внутренний и внешний, мм; - модуль волнового сопротивления металла внешнего проводника, Ом. Для медного проводника = , Ом. Значение модуля для медного проводника при толщине внешнего проводника t = 0,15 мм и при частоте 10 кГц равно 120 Ом/км.

Приведенное выше выражение  для сопротивления связи Z₁₂ справедливо лишь для замкнутых однослойных внешних проводников коаксиального кабеля. Реальные кабельные конструкции имеют чаще всего внешний проводник в виде медной трубки и алюминиевый экран из спирально наложенных лент. В этом случае сопротивление связи рассчитывается по формуле:

                                  

, Ом/км,                               (5.8)

где L_z – продольная индуктивность, обусловленная алюминиевыми лентами:

                                               , Гн/км;                          (5.9)

L_ВН – внутренняя индуктивность алюминиевых лент:

                                           , Гн/км,                     (5.10)

где   - толщина стального экрана, мм; h – шаг наложения алюминиевых лент, мм (10 мм); – внешний радиус внешнего проводника, мм.

Расчеты будем проводить  на частоте 10 кГц.

= 73,52 дБ

= = 79,45 дБ

Z₃ =

= 3,318 Ом/км

= = 1,702·10^-5 Гн/км

= = 3,106 Гн/км

Результаты расчета параметров взаимного влияния необходимо сравнить с нормами. Согласно нормам МККТТ для коаксиальных кабелей переходное затухание на ближнем конце и защищенность на дальнем конце усилительного участка должны соответствовать следующим эмпирическим формулам:

А₀ ≥ 79,9 - 73· , дБ; А₃ ≥ 70,4+73· , дБ                    (5.11)

По эмпирическим зависимостям:

А₀ = 71,7, дБ

А₃ = 77,7, дБ

Параметры взаимного  влияния соответствуют нормам МККТТ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Прокладка коаксиальных кабелей.

1. Подготовка кабеля к прокладке.

 

Размещение кабельных  площадок. Кабельные площадки размещаются  по возможности ближе к трассе через 15... 20 км. Площадка должна быть ровной, сухой в период таяния снега, разлива  рек, осенних дождей и т. п., не должна заливаться водой. Площадки оборудуются противопожарными средствами: огнетушителями, ящиками с песком, бочками с водой и т. п.

 

Для своевременной приемки  и разгрузки кабеля подготавливаются разгрузочные средства (краны, эстакады, передвижные платформы) и транспорт (автомашины, кабелевозы, волокуши, сани и т. п.). При транспортировке тяжелых барабанов пол кузова автомашин устилается настилом из досок толщиной 50...60мм. В кузове машины барабаны укрепляются постоянным и съемным упорами, которые после погрузки барабанов скрепляются продольными брусьями.

При частичной   проверке производятся   внешний осмотр барабанов, испытание на герметичность оболочки и измерение изоляции «оболочка — броня» в кабелях со шланговыми покровами.

Кабели, поступившие на площадки без избыточного давления, а также имеющие вмятины, пережимы, обломанные концы и другие внешние дефекты, подвергаются полной проверке. После измерений и испытаний все строительные длины устанавливаются под   избыточное   давление   90... 110 кПа (0,9... ... 1,1 кгс/см2). Результаты проверки кабеля на площадке фиксируются в протоколах.

 Качество передачи по кабелю зависит от электрической однородности цепей. Для получения максимальной однородности строительные длины кабеля в пределах одного усилительного участка группируются перед прокладкой   по конструктивным данным, размерам строительных длин, волновому сопротивлению коаксиальных пар, величинам   переходного затухания и средним значениям рабочей емкости. По конструктивным данным группированию подлежат кабели всех типов. На усилительном участке укладывают строительные длины кабеля, имеющие одинаковые материалы и размеры токоведущих элементов, изоляцию, скрутку, расцветку жил и элементов, выпускаемых по одному и тому же ГОСТ (ТУ) и, как правило, изготавливаемых одним заводом. В пределах усилительного участка прокладываются  длины  с однородными оболочками (полиэтилен, поливинилхлорид и т. д.), что необходимо для обеспечения возможности их сращивания при монтаже.

По размерам строительных длин кабели группируются таким образом, чтобы общая длина участка соответствовала проектной. При двухкабельной системе подбирают по две одинаковые длины для того, чтобы муфты были в одном котловане. Кроме того, при подборе учитываются особые условия трассы (например, реки, болота и другие препятствия, где размещение муфт невозможно или нецелесообразно). Строительные длины коаксиальных кабелей разделяются на пять групп в зависимости от средних значений волновых сопротивлений.  Рядом расположенные строительные длины кабелей должны иметь одинаковые или смежные группы.

Неоднородности коаксиальных кабелей в настоящее время  измеряются преимущественно импульсным методом с помощью импульсных приборов большой чувствительности, которые позволяют наблюдать  на экране степень однородности волнового сопротивления кабеля по его длине и устанавливать место и характер повреждения.

По волновому сопротивлению  кабели  группируются таким образом, чтобы в месте стыка строительных длин разность концевых значений волновых сопротивлений в каждой соединяемой коаксиальной паре типа 2,6/9,5 не превышала 0,45 Ом, в паре типа 1,2/4,6—1,2 Ом и кабеле ВКПА 2,1/9,7—2,4 Ом.

 

2. Разбивка трассы.

Перед прокладкой кабеля производится   разбивка трассы, которая в процессе проектирования выбирается с учетом наименьшего объема строительных работ, максимального использования механизмов, удобства эксплуатационного обслуживания и минимальных затрат на работы по защите кабелей от коррозии, опасных влияний и повреждений от ударов молнии. Разбивка трассы осуществляется в соответствии с рабочими чертежами, отступление от которых допускается только по согласованию с заказчиком или проектной организацией. Трасса прокладки кабеля выбирается по возможности прямолинейной. Участки с известковыми почвами, сточными водами, свалки и другие места, опасные в коррозийном отношении, следует обходить. Места нахождения существующих подземных сооружений определяют по технической документации или с помощью кабелеискателей и путем шурфования.

 

3. Прокладка подземных кабелей.

 

Способы прокладки. Прокладка подземных междугородных кабелей может осуществляться двумя основными способами:  
1) специальными кабелеукладочными механизмами—кабелеукладчиками, с помощью которых комплексно, практически одновременно производятся образование траншей, размотка и укладка кабеля;  
2) вручную в предварительно подготовленные траншеи.