НС экзамен вторые вопросы

fI

+

−

=

Ψ

, где f ≈ 3,0321 0

-5

град/А; h и α - в метрах; ρ - в Ом м.

Существует методика оценки вероятного числа повреждений кабелей от ударов молнии. Рассматривается количество ударов молнии в землю, вероятность амплитуды тока, который может вызвать повреждение кабеля, при этом учитываются возможные расстояния от точки удара молнии в землю до кабеля, свойства грунта и его удельное сопротивление, влияющее на распределение тока в земле и т.п. На основании этих данных строятся графики вероятного числа пробоев изоляции в кабеле с металлическими элементами в конструкции, а для оптического кабеля без металла - таблицы вероятного угла поворота плоскости поляризации света в оптическом волокне.

Мерами защиты от грозовых воздействий являются:

•

В случае кабелей с металлическими жилами: прокладка грозозащитных тросов в земле рядом с кабелем; включение малогабаритных разрядников между жилами и оболочкой симметричного кабеля; увеличение проводимости оболочки и увеличение прочности поясной изоляции между жилами и оболочкой; защита подключенной аппаратуры, состоящая из нескольких последовательно включаемых ступеней (каскадов) защиты. Защита аппаратуры обычно использует в качестве первой ступени разрядник на большое напряжение (1000 2500 В), включаемый междужилами и землей. Вторая ступень защиты - это низковольтный разрядник на напряжение порядка 100 В, включаемый между жилами. Непосредственно на входе в усилитель устанавливается диодный мостик на 3 5 Вольт (рис. 44). Иногда дополнительно диоды защиты устанавливаются непо-

средственно параллельно выводам эмиттер - база транзисторов.

•

В случае оптических кабелей мерами защиты является металлический экран поверх оболочки, а также прокладка грозозащитных тросов параллельно кабелю.

Рис. 44 Принципиальная схема защиты подключенной аппаратуры 1 - высоковольтный разрядник, 2 - низковольтный разрядник, 3 - фильтр, 4 - диодный защитный мостик, 5 - усилитель, 6 - линейный трансформатор.

14.Воздействие грозовых разрядов на оптические кабели связи.

Интенсивность грозодеятельности, т.е. количество разрядов молнии в единицу площади за единицу времени в разных районах сильно отличается. Непосредственные наблюдения за числом разрядов затруднительны, поэтому грозодеятельность часто характеризует числом дней в году, в которые наблюдаются грозы, либо суммарной продолжительностью в часах гроз за год. Для многих районов величина плотности ударов в землю q (в единицу площади за единицу времени) определена и приведена в соответствующих справочниках. Разброс значений q очень велик, однако в среднем q ≈

0,1 УД/км^2 день. На ориентацию разрядов влияет высота предметов, геологическое строение земли и другие факторы. При попадании разряда в землю часть тока молнии или весь ток может попасть в расположенный поблизости металлический кабель. Если при этом имеет место электрическая дуга между точкой удара молнии и кабелем, то кабель в месте входа молнии может быть разрушен. По своему характеру разрушение может иметь вид вмятины на металлической оболочке глубиной до 10 мм и длиной порядка 100 мм или оплавлений. Механические вмятины образуются вследствие давления паров воды, внезапно испаряющейся в объеме, занимаемым каналом молнии. Это давление достигает величины свыше 1000 кг/см^2. Если тепловод успевает осуществиться, то энергия переходит в разогрев ирасплавление кабеля. Попав в оболочку, ток молнии распространяется по кабелю, вызывая

значительное напряжение между жилами и оболочкой, что приводит к многочисленным пробоям изоляции набольшой длине.

При ударе молнии в землю вблизи оптического кабеля, не содержащего металлических элементов около кабеля в земле возникают сильные электрические и магнитные поля, которые воздействуют на волну распространяющегося по волокну света, вызывая поворот плоскости поляризации. Поперечное электрическое поле вызывает поворот на угол ϕ = 2πК(Е^2)l, град,

Обычно угол поворота ϕ не превышает нескольких градусов. Однако это может вызвать появление небольшой ортогональной составляющей поля волны и соответственно дополнительное затухание и поляризационную дисперсию. Продольное магнитное поле также вызывает поворот плоскости поляризации распространяющегося света (эффект Фарадея).

Существует методика оценки вероятного числа повреждений кабелей от ударов молнии. Рассматривается количество ударов молнии в землю, вероятность амплитуды тока, который может вызвать повреждение кабеля, при этом учитываются возможные расстояния от точки удара молнии в землю до кабеля, свойства грунта и его удельное сопротивление, влияющее на распределение тока в земле и т.п. На основании этих данных строятся графики вероятного числа пробоев изоляции в кабеле с металлическими элементами в конструкции, а для оптического кабеля без металла - таблицы вероятного угла поворота плоскости поляризации света в оптическом волокне. Мерами защиты от грозовых воздействий являются:

•

В случае кабелей с металлическими жилами: прокладка грозозащитных тросов в земле рядом с кабелем; включение малогабаритных разрядников между жилами и оболочкой симметричного кабеля; увеличение проводимости оболочки и увеличение прочности поясной изоляции между жилами и оболочкой; защита подключенной аппаратуры, состоящая из нескольких последовательно включаемых ступеней (каскадов) защиты. Защита аппаратуры обычно использует в качестве первой ступени разрядник на большое напряжение (1000÷2500 В), включаемый между жилами и землей. Вторая ступень защиты - это низковольтный разрядник на напряжение порядка

100 В, включаемый между жилами. Непосредственно на входе в усилитель устанавливается диодный мостик на 3÷5 Вольт (рис. 44). Иногда дополнительно диоды защиты устанавливаются непосредственно параллельно выводам эмиттер - база транзисторов.

•

В случае оптических кабелей мерами защиты является металлический экран поверх оболочки, а также прокладка грозозащитных тросов параллельно кабелю.

15.Воздействие высоковольтной линии электропередачи на подвесной оптический кабель.

Высоковольтные линии электропередачи также являются источником опасных и мешающих влияний. Существуют высоковольтные линии переменного тока на напряжение 6; 10; 35; 110; 220; 330; 500 и 1100 кВ, причем линии до 35 кВ включительно работают без заземленной нейтрали, а в линиях свыше 110 кВ нейтраль обязательно заземлена. В нормальном режиме эти линии оказывают только мешающее влияние. В случае короткого замыкания одной из фаз на землю в линии с заземленной нейтралью по проводу протекает огромный ток, который возвращается по земле в фазу, и величина которого может достигать десятков килоампер. Такой ток индуцирует в жилах и оболочках кабеля значительные ЭДС, в результате чего между жилами и оболочкой, а также между металлической оболочкой и землей возникают напряжения, приводящие к пробою изоляции. На линиях с незаземленной нейтралью опасные влияния возникают, если линия работает в несимметричном режиме, то есть, когда один из проводов линии неисправен и вместо него в качестве провода (фазы) используется земля.

Существуют также высоковольтные линии постоянного тока. Выпрямление тока осуществляется шестифазными ртутными выпрямителями, в результате чего возникают многочисленные гармоники, оказывающие сильное мешающее влияние.

Мерами защиты от влияния линий электропередачи являются:

1. Применение кабелей с малой величиной коэффициента экранирования S, т.е. кабелей с малой величиной сопротивления оболочки Rоб и большой индуктивностью оболочки. Для увеличения индуктивности оболочки применяют броню из материала с большой величиной µ,

2.Прокладка или подвеска вблизи кабеля экранирующих тросов, изготовляемых из стали (типа ПС-70), меди или алюминия.

3.Включение разрядников между жилами и оболочкой симметричного кабеля.

4.Включение фильтров и разрядников на входе в подключенную аппаратуру.

5.Включение редукционных, нейтрализующих и разделительных трансформаторов. Редукционный и нейтрализующий трансформаторы представляют собой трансформатор, в котором в качестве вторичной обмотки используется пучок из жил защищаемого кабеля, а первичная обмотка изготовлена из меди и имеет сечение, эквивалентное сечению оболочки кабеля

16.Методы защиты от внешних электромагнитных воздействий аппаратуры , подключенной к электрическим кабелям.

Для защиты обслуживающего станционного персонала и аппаратуры связи применяются защитные устройства, состоящие из разряднииков и предохранителей. Эти устройства устанавливают на входе в станцию. Схемы устройств различны в зависимости от типа линии и ожидаемой величины влияния. В наибольшей защите нуждаются воздушная сеть и сеть ГТС. Для сетей с дистанционным электропитанием применяются вилитовые разрядники, а на сетях ГТС — угольные.

Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин "разрядник".

Устройство и принцип действия

Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства. Электроды

Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).

Дугогасительное устройство

После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РзиА,защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.

17.Влияние тока короткого замыкания высоковольтной ЛЭП на электрические кабели связи.

В случае короткого замыкания одной из фаз на землю в линии с заземленной нейтралью по проводу протекает огромный ток, который возвращается по земле в фазу, и ве-

личина которого может достигать десятков килоампер. Такой ток индуцирует в жилах и оболочках кабеля значительные ЭДС, в результате чего между жилами и оболочкой, а также между металлической оболочкой и землей возникают напряжения, приводящие к пробою изоляции. На линиях с незаземленной нейтралью опасные влияния возникают, если линия работает в несимметричном режиме, то есть, когда один из проводов линии неисправен и вместо него в качестве провода (фазы) используется земля.

???

18.Нормы на переходное затухание и защищённость кабельных цепей связи.

4.4. Нормы на переходное затухание и защищенность

Различают помехи тепловые, нелинейные (из-за нелинейных характеристик аппаратуры) и переходные помехи от влияния.

По международным нормам на линии длинной 2500 км величина помех не должна превышать 10000 пВт, из них 2500 пВт - для оконечной аппаратуры, а 7500 - для линии. В свою очередь из 7500 пВт линии отводятся на нелинейные шумы 25 %, на тепловые шумы - 25 % и на переходы - 50 %. Исходя из этого определено, что минимально возможная величина А3 должна превышать Аз≥ 54,7 дБ. Так как токи помех с усилительных участков складываются, то реальные нормы выше этой величины.

19.Полоса пропускания оптических кабелей. Что она определяет.

Ширина полосы пропускания F1обычно выражается в МГц-км. Иногда вместо обозначения F применяют просто F.

Величина F определяет число каналов, которое может быть передано по оптическому волокну. В самом деле, если ширина спектра одного канала равна φ (для цифровых систем передачи φ = 64 кГц), то общее число N каналов, передаваемых по оптическому кабелю длиной l равно Как видно из формул, дисперсия, а следовательно и полоса пропускания

зависит от длины волокна l. Для коротких линий:

для длинных (ly – длина в установившемся режиме):

20.Методы монтажа электрических кабелей.

21.Методы монтажа оптических кабелей.

22.Содержание кабелей под давлением.

Все магистральные и межстанционные кабели емкостью от 100 пар и более устанавливают под постоянное избыточное воздушное давление. Это делают во избежание проникновения влаги и для систематического контроля за герметичностью оболочки кабеля. Постоянное избыточное воздушное давление создаётся нагнетанием под оболочку кабеля осушенного воздуха.

Для содержания кабелей ГТС под постоянным избыточным воздушным давлением применяют стационарные и передвижные компрессорные установки: компрессорно-сигнальные, контрольнодозирующую, автоматически контрольно-осушительную, компрессорную переносную, полевую нагнетательно-осушительную.

Для герметизации участков кабелей, которые предусмотрено содержать под постоянным избыточным воздушным давлением, монтируют газонепроницаемые муфты.

Оболочка кабеля находящегося под постоянным избыточным воздушным давлением может быть повреждена, и для определения места повреждения применяют следующие три способа обнаружения: манометрический, ротаметрический и с помощью индикаторного газа.

При монтаже и обслуживании кабеля находящегося под постоянным избыточным воздушным давлением, нужно обязательно соблюдать технику безопасности!

Во время работы установки воздух нагнетается в ресивер (воздухосборник) через клапан, который пропускает его только в одном направлении. Давление в ресивере контролирует электроконтактный манометр. Когда давление в ресивере достигает 58,8×10 Па, компрессор прекращает работу. По мере расхода воздуха и снижение давления в ресивере до 9,8×10 Па, поступает в фильтр и далее в одну из осушительных камер, наполненных силикагелем. В другой камере в это время может происходить регенерация осушительных свойств силикагеля.

Осушенный воздух проходит через индикатор влажности, контролирующий влажность поступающего в кабель воздуха, действие которого основано на том, что силикагель изменяет окраску от темносинего до розового. Нормальной считают относительную влажность воздуха в пределах 3-5% (цвет силикагеля голубой или синий). Далее часть воздуха проходит к поврежденным кабелям, а часть к герметичным.

Давление на выходе блока осушки и автоматики контролирует манометр, а расход воздуха, поступающего в кабель, ротаметр. В случае аварийной утечки воздуха в любом из подключенных к установке кабелей появляется сигнал.

На АТС компрессорную сигнальную установку размещают таким образом: компрессорную группу и блок осушки и автоматики в смежном с шахтой помещении, а статив с кабелями в шахте. Каждый кабель соединяют с распределительным стативом полиэтиленовой или металлической индивидуальной трубкой. Контрольно-дозирующая установка КДВ-10 (рис.2) обслуживает до 100 кабелей емкостью от 100 до 1200 пар, в том числе до 10 кабелей с поврежденной оболочкой. При осушке воздуха в холодильной камере его сжимают до 88,2×10 Па, а затем охлаждают до -3,-7 C, при этом влага, имеющаяся в воздухе, конденсируется и периодически удаляется.

23.Явление сверхпроводимости. Сверхпроводящие кабели. Тёплая сверхпроводимость.

Сверхпроводимость, свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Тк, характерной для данного материала. С. обнаружена у более чем 25 металлических элементов, у большого числа сплавов и интерметаллических соединений, а также у некоторых полупроводников. Рекордно высоким значением Тк (около 23 К) обладает соединение Nb3Ge. (Ниобий - Германий)

Современный сверхпроводящий кабель выполняется в виде коаксиальных пар, помещенных в условия очень низких температур порядка 4°К (-269°С). Однако открытие так называемой «теп-

лой» сверхпроводимости открывает в будущем перспективу принципиально других решений для СПК.

Криогенный силовой кабель с токопроводящими жилами из сверхпроводящего материала. В С. к. жилы охлаждаются до темп-ры ниже критической (см. Сверхпроводимость). В качестве материала токопроводящих жил используют, напр., такие сверхпроводники, как NbsSn, Nb -Ti: в качестве хладагента - жидкий гелий (ок. 4 К). Осн. конструктивными элементами С. к. являются: токопроводящая система, размещаемая в холодной зоне совместно с каналами прокачки гелия, и теплоизоляц. оболочка, выполняемая из материалов с низкой теплопроводностью в сочетании с кольцевыми или трубчатыми каналами для прокачки вспомогат. хладагента (напр., жидкого азота) и вакуумируемыми полостями (см. рис.). Для электрич. изоляции токопроводящих жил используют вакуум, жидкий гелий или синтетич. материалы, пропитанные хладагентом. Разрабатываются С. к. перем. и пост. тока для передачи мощности 5 - 10 ГВт при напряжениях до 500 кВ и ± 200 кВ соответственно.

Недавно группа швейцарских исследователей, работая с металлокерамикой из соединений бария, лантана, меди и кислорода, добилась получения сверхпроводимости при 30—33 Кельвинах. Затем японские физики на таких же веществах получили сверхпроводимость при 40 Кельвинах, Правда, проводник при этом находился под давлением в 10 000 раз выше атмосферного. По сообщениям там

получена подобного же состава металлокерамика, становящаяся сверхпроводником уже при 70 Кельвинах. В США получены цифры порядка 90—100 кельвинов. Работы с металлокерамикой на основе бария, лантана, меди и кислорода ведутся сейчас во многих странах, и сообщения о новых рекордах поступают чуть ли не каждый день.

Получение «теплой» сверхпроводимости позволит создать, например, линии электропередачи, не имеющие потерь на сопротивление. Пока сверхпроводимость используют лишь в некоторых уникальных приборах, охлаждаемых дорогим жидким гелием. Повышение температурного порога хотя бы до 77 кельвинов позволит использовать гораздо более дешевый жидкий азот.

14.Воздействие грозовых разрядов на оптические кабели связи.

15.Воздействие высоковольтной линии электропередачи на подвесной оптический кабель.

16.Методы защиты от внешних электромагнитных воздействий аппаратуры, подключённой к электрическим кабелям.

17.Влияние тока короткого замыкания высоковольтной ЛЭП на электрические кабели связи.

18.Нормы на переходное затухание и защищённость кабельных цепей связи. 19.Полоса пропускания оптических кабелей. Что она определяет. 20.Методы монтажа электрических кабелей.

21 .Методы монтажа оптических кабелей.

22.Содержание кабелей под давлением.

23 .Явление сверхпроводимости. Сверхпроводящие кабели. Тёплая сверхпроводимость.