Меры защиты КЛС от опасных и мешающих влияний

Для безопасности обслуживающего персонала и лиц, пользующихся средствами связи, а также для предохранения от повреждений аппаратуры и линий связи и обеспечения необходимого качества передач установлены нормы допустимых величин опасных и мешающих напряжений и токов. При этом принимаются во внимание время и условия воздействия опасных напряжений и токов на людей и аппаратуру. Влияния при аварийных режимах бывают кратковременными, так как они исчезают с отключением поврежденной линии. Кроме того, аварии на линиях высокого напряжения сравнительно редки.

В результате проведенного расчета опасные и мешающие напряжения, оказывающие влияние на проектируемую кабельную линию связи, получил:

В вынужденном режиме работы тяговой сети опасные напряжения на участках больше нормы, которая составляет 36 В. При аварийном режиме на расчетных участках напряжение не превышает норму, составляющую 1080 В. Рассчитанное мешающее напряжение тяговой сети переменного тока на цепи тональной частоты больше максимально допустимого, равного 0,0008 В. Таким образом, с целью уменьшения влияющих напряжений и токов, необходимо принять ряд дополнительных мер защиты КЛС.

Комплекс защитных мер может проводиться как на влияющих линиях (ЛЭП, тяговая сеть), так и на линиях связи, подверженных влиянию (КЛС). На тяговой сети и ЛЭП, в качестве таких мер, могут применяться сглаживающие фильтры, отсасывающие трансформаторы и экранирующие тросы.

Отсасывающие трансформаторы используются для уменьшения магнитного влияния контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока. Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в контактный провод, вторичная обмотка – либо в отдельный, обратный провод, подвешиваемый на опорах контактной сети (рис. 5,1), либо последовательно в рельсы (рис. 5,2). Ток контактной сети, протекая по первичной обмотке, индуцирует во вторичной обмотке почти противоположно направленный ток. Благодаря этому ток, возникающий в обратном проводе, индуцирует в подверженных влиянию цепях связи токи противоположного знака и тем самым результирующее влияние снижается. При включении вторичной обмотки в рельсы ток значительно возрастает, что приводит к увеличению защитного действия рельсов.

Экранирующие тросы являются радикальным средством защиты кабелей связи от воздействия высоковольтных линий. Они полностью локализуют электростатическое влияние и существенно снижают магнитное влияние. Принцип экранирующего действия троса и рельса виден из рис. 5.3. При прохождении по высоковольтной линии тока в тросе и в линии связи индуцируются соответственно токи I13 и I12. В свою очередь, ток I13 наводит в линии связи ток I32, который находиться в противофазе с током I12 и уменьшает его: Iрез=I12 - I32. Таким образом, влияние при наличии троса меньше, чем без троса. Эффективность использования троса тем выше, чем меньше его сопротивление и лучше он заземлен.

Рис. 5.3. Принцип экранирующего действия троса (рельса)

На линии связи для уменьшения влияющих напряжений и токов можно использовать нейтрализующие и редукционные трансформаторы, заземление, экранирование, скрещивание и симметрирование. Можно так же отнести трассу дальше от влияющей линии, тяговой сети, что так же уменьшит воздействие опасных и мешающих напряжений и токов. Принцип действия редукционного трансформатора ясен из рис. 5.4. Ток высоковольтной линии I1 индуцирует ЭДС и токи в жилах кабеля (I12) и оболочке (I13). Ток в оболочке I13 в свою очередь через редукционный трансформатор наводит в жилах кабеля дополнительный ток Iрт, противоположно направленный по отношению к токам влияния в жилах кабеля. Таким образом, за счет РТ ток помех в кабеле снижается на величину тока трансформации: Iрез = I12 - Iрт. Конструктивно редукционный трансформатор выполнен в виде металлического герметичного ящика и устанавливается в земле на глубине прокладки кабеля. Масса редукционного трансформатора 100 – 500 кг.

Рис. 5.4. Принцип действия редукционного трансформатора

Заземление – это устройство, состоящее из заземлителей и проводников, соединяющих заземлители с электрическими установками. Заземлителем называют проводник или группу проводников, выполненных из проводящего металла и находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом. В зависимости от выполняемых заземлениями функций различают рабочее, защитное и линейно-защитное заземления. В технике связи рабочим заземлением называют устройство, предназначенное для соединения аппаратуры с землей, служащей одним из проводников электрической цепи. К защитным относятся заземления, предназначенные для соединения с землей приборов защиты (разрядников), а также металлических частей силового оборудования. Линейно-защитными заземлениями называют устройства для заземления металлических оболочек и экранов кабелей.

Наиболее радикальным средством защиты кабельных цепей от помех является их экранирование. Для защиты от внешних помех кабель поверх сердечника покрывается металлическими оболочками. Они, как правило, имеют сплошную цилиндрическую конструкцию и выполняются из свинца, алюминия или стали.

Для защиты обслуживающего станционного персонала и аппаратуры связи применяются также защитные устройства, состоящие из разрядников и предохранителей. Эти устройства устанавливаются на входе в станцию. Схемы устройств различны в зависимости от типа линии и ожидаемой величины влияния.