5.2.2 Конструкция и виды электрических кабелей. Кабели кг, кг-хл на 660 в силовые гибкие с медными многопроволочными жилами с резиновой изоляцией в резиновой оболочке.
Конструкция силового кабеля КГ, КГ-ХЛ на 660 В:
— токопроводящая жила – медная, многопроволочная, круглой формы, 5 класса по ГОСТ 22483. Токопроводящие жилы кабелей, предназначенных для работы в районах с тропическим климатом, изготовлены из медной проволоки луженой оловом или покрытой оловянно-свинцовым припоем с содержанием олова не менее 40%.
— разделительный слой – синтетическая пленка, допускается наложение изоляции без пленки при отсутствии залипания резины.
— изоляция из резины изоляционной. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку сплошную или в виде продольной полосы. Изоляция нулевой жилы выполняется голубого цвета; если нулевая жила отсутствует, голубой цвет применяется для расцветки любой жилы кроме заземляющей. Жила заземления имеет зелено-желтый цвет или обозначена цифрой 0. Расцветка одножильных и двухжильных кабелей не нормируется. Цвета красный, серый, белый и, если не в сочетании, зеленый и желтый не используются для расцветки жил многожильных кабелей. Предпочтительная схема расцветки изолированных жил кабелей показана в Приложении. Толщина изоляции показана в Приложении.
— скрутка – изолированные жилы скручены с шагом скрутки не более 16 диаметров по скрутке.
— разделительный слой – поверх скрученных жил синтетическая пленка или тальк или другой аналогичный материал. Допускается изготовление без пленки при условии отделения изолированных жил от оболочки.
– оболочка из резины шланговой. Оболочка кабелей, предназначенных для эксплуатации в районах с холодным климатом, изготовлена из резины шланговой в холодостойком исполнении. Оболочка кабелей, предназначенных для эксплуатации в тропических условиях, изготовлена из антисептированной резины. В одножильных кабелях марки КГ допускается замена изоляции и оболочки изоляционно-защитной оболочкой. Номинальная толщина изоляционно-защитной оболочки равна сумме номинальных толщин изоляции и оболочки или удвоенной толщине изоляции.
Силовой кабель КГ, КГ-ХЛ на 660 В предназначены для присоединения передвижных механизмов к электрическим сетям при переменном напряжении 660 В частотой до 400 Гц или постоянном напряжении 1000 В, при изгибах с радиусом не менее 8 диаметров кабеля при допустимой температуре нагрева токопроводящих жил до 75 С.
Для кабелей в тропическом исполнении к марке кабеля добавляют через дефис букву "Т". Для кабелей в холодостойком исполнении к марке кабеля добавляют через дефис буквы "ХЛ". В условное обозначение кабелей с нулевой жилой к марке добавляется буква "н", кабелей с двумя и тремя основными жилами и одной или двумя вспомогательными жилами добавляется буква "в". Номинальное сечение нулевой жилы, жилы заземления и вспомогательных жил кабелей марки КГ в зависимости от номинального сечения основных жил соответствуют указанным в таблице в Приложении.
Кабель контрольный КВВГ, АКВВГ с медными или алюминиевыми, однопроволочными токопроводящими жилами, с ПВХ изоляцией в ПВХ оболочке.
Кабель контрольный КВВГ, АКВВГ предназначены для передачи электрических сигналов в цепях управления. Номинальное переменное напряжение: до 660 В, частотой до 100 Гц. Номинальное постоянное напряжение: до 1000 В.
Конструкция контрольного кабеля КВВГ, АКВВГ:
– токопроводящая жила – медная или алюминиевая, однопроволочная, 1 класса по ГОСТ 22483.
– изоляция – из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
– скрутка – изолированные жилы кабелей скручены. В каждом повиве имеетсяо счетная пара, изолированные жилы которой по цвету отличаются друг от друга и от остальных жил.
– болочка – из ПВХ пластиката, для кабелей марки КВВГнг и АКВВГнг из ПВХ пластиката пониженной горючести.
Применение контрольного кабеля КВВГ, АКВВГ:
Кабель контрольный КВВГ, АКВВГ предназначен для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 В, для прокладки в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабель. Допускается прокладка кабелей в земле (траншеях) при обеспечении защиты кабелей в местах выхода на поверхность.
Кабели контрольные марок КВВГнг и АКВВГнг применяются для прокладки в кабельных сооружениях и помещениях для обеспечения пожарной безопасности кабельных цепей при прокладке в пучках.
Условия эксплуатации кабеля контрольного КВВГ, АКВВГ:
– длительно допустимая температура на жиле должна быть не более 70 С.
– Средний срок службы кабелей составляет 15 лет при прокладке в земле и на эстакадах и 20 лет при прокладке в помещениях, каналах и туннелях.
Кабель сигнально-блокировочный СБПу предназначен для электрических установок железнодорожной сигнализации, централизации и блокировки, пожарной сигнализации и автоматики с номинальным переменным напряжением 380 В или постоянным напряжением 700 В. Прокладывается в земле (траншеях), в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабель.
Технические и эксплуатационные характеристики:
– температура эксплуатации от –40оС до +60оС;
– прокладка кабелей без предварительного подогрева должна производится при температуре окружающего воздуха не ниже -15оС.
– электрические параметры пересчитаны на 1 км длины и температуру 20oC:
– электрическое сопротивление изоляции жил не менее 5000 МОм;
– рабочая емкость кабелей пар кабелей парной скрутки не более 100 нФ;
– емкость одиночных жил кабелей пар кабелей простой скрутки не более 150 нФ;
– радиус изгиба кабелей при прокладке и монтаже должен быть не менее 7 диаметров кабеля.
Кабель соответствует ГОСТ 6436-75
6 Безопасность и экологичность решений проекта
6.1 Охрана труда
6.1.1 Общая характеристика и анализ потенциальных опасностей и вредностей при организации корпоративной сети связи на участке железной дороги Краснодар – Кавказская. В дипломном проекте по теме «Проектирование корпоративной сети связи участка железной дороги Краснодар – Кавказская» производится организация волоконно-оптической линии связи. При этом работы будут проводиться как в помещении ЛАЗа, так и на перегонах в пределах полосы отвода.
При монтаже и эксплуатации оборудования применяемого в волоконно-оптических линиях связи, человек подвергается воздействию многочисленных производственных факторов, различных по своему происхождению, формам проявления, характеру действия и другим. В ряде случаев это воздействие оказывается неблагоприятным и даже опасным для здоровья.
Воздействие опасных факторов наносит ущерб здоровью человека почти мгновенно и приводит к такому негативному явлению, как производственный травматизм. К таким факторам при эксплуатации аппаратуры ВОЛС относятся:
– электрическое напряжение на токоведущих частях аппаратуры;
– отсутствие защитного заземления;
– лазерное излучение в любой точке обрыва ВОЛС или разъединения оптического соединителя;
– ошибки оператора или нарушение техники безопасности при наладке, ремонте и эксплуатации ВОЛС.
По опасности поражения электрическим током помещения в которых располагается аппаратура ВОЛС установлены как «Помещения с повышенной опасностью».
По степени воздействия лазерного излучения на человека, лазеры применяемые в современных системах связи относятся к классу опасности 3Б. Полупроводниковый лазер, используемый в проектируемом передающем устройстве, рассчитан на работу во втором спектральном диапазоне (3801400) и имеет выходную оптическую мощность не более 3.5 мвт, что соответствует гигиеническим нормам для данного класса.
Степень воздействия лазерного излучения на оператора зависит от физико-технических характеристик лазера — плотности мощности (энергии излучения), длины волны, времени облучения, длительности и периодичности импульсов, площади облучаемой поверхности. Биологический эффект лазерного облучения зависит как от вида воздействия излучения на ткани организма (тепловое, фотохимическое), так и от биологических и физико-химических особенностей самих тканей и органов.
Наиболее опасно лазерное излучение с длиной волны:
– 3801400 нм — для сетчатки глаза;
– 180380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза;
– 180105 нм (т.е. во всем рассматриваемом диапазоне) — для кожи.
Первичное электропитание аппаратуры
осуществляется от промышленной сети
переменного тока (U = 220 В,
=50
Гц) с глухозаземленной нейтралью.
Вторичное электропитание аппаратуры
осуществляется от системы электропитания
EFORE номинальным напряжением
постоянного тока 48 В.
Для обеспечения бесперебойного электропитания в комплект аппаратуры входят герметичные необслуживаемые аккумуляторные батареи Sonnenschain номинальным напряжением 48 В необходимой емкости, включаемые в буферном режиме. Устройство бесперебойного электропитания предназначено для преобразования переменного напряжения первичной сети 220 В в напряжение – 48 В и поддержания постоянного напряжения – 48 В в течении нескольких часов при пропадании первичной сети. При восстановлении первичной сети преобразователь обеспечивает подзаряд аккумуляторов.
Анализ опасностей со стороны электрической сети сводится к определению значения электрического тока, проходящего через тело человека при различных условиях.
Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от следующих основных факторов:
– рода и величины тока и напряжения прикосновения;
– частоты электрического тока;
– пути протекания тока через тело человека;
– продолжительности воздействия электрического тока на организм человека;
– условий внешней среды.
В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжение отдельных фаз по отношению к земле остается практически постоянным и равно фазному напряжению сети. Поэтому прикосновение человека к одному фазному проводу вызовет протекание тока через человека.
В случае прикосновения к проводу, находящимся под напряжением человек окажется под фазным напряжением сети, рисунок 6.1. Ток, протекающий через тело человека, в этом случае по формуле 6.1 будет равен
(6.1)
где U .– напряжение сети, В;
Rч – сопротивление тела человека, Ом;
r0 ..– сопротивление заземления, Ом.
А
Из этого выражения видно, что человек оказывается практически под полным напряжением сети, а ток, проходящий через него, имеет наибольшее значение. При действии переменного тока этой величины дольше 0,2 с возникает фибрилляция сердца, что вызывает смерть.
Отметим также, при прикосновении к незаземленному проводу двухпроводной сети с заземленной нейтралью напряжением 48 В, через человека проходит ток
А.
Напряжение прикосновения Uпр, В равно
Рисунок 6.1 - Схема однофазного прикосновения человека в однофазной сети с глухозаземленной нейтралью.
Большую опасность для жизни человека представляет переход напряжения сети на корпус обслуживаемого устройства. Как и в выше указанном случае, в этом режиме ток замыкания на заземленный корпус определяется той же формулай 6.1.
То есть исход полученной электротравмы может быть тоже смертелен. Случай перехода напряжения сети на корпус электроустановки представлен на рисунке 6.2.
Рисунок 6.2 - Схема перехода напряжения сети на корпус электроустановки
При прокладке волоконно-оптической линии связи, выполняются работы в зоне электрического и магнитного полей. Источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются: индукторы, трансформаторы, антенны и т.д. Источниками постоянных магнитных полей могут быть электромагниты, импульсные установки полупериодного и конденсаторного типов.
Под влиянием электромагнитных полей у людей наблюдается повышенная усталость. При систематическом пребывании человека в зоне высокой напряженности электрического поля у него через несколько месяцев обнаруживается кумулятивный эффект, проявляющийся в нарушениях функционального состояния центральной нервной и сердечно–сосудистой систем и изменениях в крови. При этом наблюдается повышенная утомляемость, изменение кровяного давления и пульса, появление болей в области сердца.
Ведение земляных работ при прокладке кабеля в грунт и замена воздушных линий электропередачи может сопровождаться несчастными случаями, включающими: телесные повреждения (травмы), в том числе нанесенные другим лицом; тепловой удар; ожог; обморожение; укусу насекомых и пресмыкающихся.
Допустимое время пребывания в ЭП может быть одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м. …………………………………………
6.1.2 Индивидуальное задание по разработке организационных и технических мероприятий, устраняющих опасные и вредные производственные факторы. Для обеспечения электробезопасности согласно стандарту МЭК 364-4-41-1992 требуется выполнять заземление или зануление электроустановок:
– при номинальном напряжении более 50 В переменного тока (действующее значение) или более 120 В постоянного (выпрямленного) тока - во всех помещениях
– при номинальных напряжениях выше 25 В переменного тока (действующее значение) или выше 60 В выпрямленного тока - только в помещениях с повышенной опасностью.
– при номинальных напряжениях выше 12В переменного тока или номинальных напряжениях выше 30В постоянного тока - в помещениях и на открытом воздухе.
Для предупреждения электротравматизма и уменьшения опасности поражения током в помещении ЛАЗа применяется защитное зануление‚ то есть соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей‚ которые могут оказаться под напряжением.
Принцип действия защитного зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание.
Выполняется защитное зануление в электроустановках напряжением до 1кВ систем TN-C и представляет собой преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью источника питания посредством нулевых защитных проводников.
Система TN-C является четырехпроводной системой трехфазного переменного тока с глухозаземленной нейтралью источника питания, рисунок 6.3.
1 – трёхфазный потребитель; 2 – однофазный потребитель; L1, L2, L3 – линейные проводники; PEN – совмещённый защитный и рабочий нулевой проводник; rф – сопротивление фазного провода; rн – сопротивление нулевого проводника; r0 – сопротивление рабочего заземления; rп – сопротивление повторного заземления нулевого проводника; R1 и R2 – сопротивления человека; IКЗ – ток короткого замыкания; IЗ – ток, протекающий через заземляющие устройства; IПЛ – номинальный ток плавкой вставки предохранителя; U – фазное напряжение сети.
Рисунок 6.3 – Схема защитного зануления в системе TN-C.
Для снижения величины тока‚ проходящего через тело человека при его прикосновении к фазе‚ применяется изоляция. При обслуживании и ремонте аппаратуры используются диэлектрические коврики и изолированный инструмент. Работы производятся инструментами с ненарушенной изоляцией, прошедшими соответствующие периодические проверки.
Применяются следующие электрозащитные средства: основные и дополнительные. Все основные средства проверяются испытаниями каждый согласно своим срокам и получают штамп об их пригодности.
Основные электрозащитные средства, применяемые при напряжении до 1000В: диэлектрические перчатки, инструменты с изолирующими рукоятками, изолирующие и электроизмерительные клещи.
Дополнительные электрозащитные средства, применяемые при напряжении до 1000 В: галоши, диэлектрические коврики, изолирующие подставки.
Произведем расчет тока однофазного короткого замыкания на корпус вводно-защитного устройства (ВЗУ), установленного в доме связи и определим соответствие фактического значения тока короткого замыкания требованиям ПТЭЭП. Исходные данные:
- источник питания – трансформатор масляный S, ВА; напряжение U, В; схема соединения обмоток ∆/Y0.
- питающий кабель – четырехжильный, с алюминиевыми жилами 4х10 мм2;
- длина питающей линии l, км;
- линия защищена автоматическим выключателем АЕ2046-12Р-00УЗБ.
Исходные данные: фазное напряжение сети U=220 В; трансформатор масляный мощностью S=25 кВА; напряжение 10/0,4 кВ; длина питающей линии l=0,50 км. Паспортные данные выключателя АЕ2046-12Р-00УЗБ, 380 В с установкой теплового расцепителя Iту=31,5А
Рисунок 5.3 - Однолинейная схема питания вводного устройства
Определяем требуемое ПТЭЭП значение тока короткого замыкания по формуле
Iкзтр = 1,1 ∙ 31,5 = 34,65 А
Определяем величину тока короткого замыкания в петле «фаза-нуль» по формуле 6.2
Iкзфакт = U/(ZT/3+ √(Rф+Rн)2+(Хф+Хн+Хп)2) (6.2)
Полное сопротивление обмоток масляного трансформатора мощностью S=25 кВА, напряжение 10/0,4 кВ, схема соединения обмоток ∆/Y0 , ZT = 0,906 Ом. Погонное активное сопротивление медного проводника сечением 10 мм2 .R′ = 3,14 Ом/км.
Активное сопротивление фазного проводника по формуле 6.3
Rф = R′ ∙ l, (6.3)
где R′ – активное погонное сопротивление проводника, Ом/км;
l – длинна проводника, км.
Rф = 3,14 ∙ 0,50 = 1,57 Ом
Погонное активное сопротивление медного проводника сечением 10 мм, R′ = 3,14 Ом/км. Активное сопротивление нулевого защитного проводника по формуле 6.4
Rн = R′ ∙ l (6.4)
где R′ - активное погонное сопротивление проводника, Ом/км;
l – длинна проводника, км.
Rн = 3,14 ∙ 0,5 = 1,57 Ом.
Внутреннее индуктивное погонное сопротивление медных и алюминиевых проводников Х′=0,0156 Ом/км. Внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников по формуле 6.5
Хф = Хн = Х′ ∙ l, (6.5)
где Х′ - внутренне индуктивное погонное сопротивление проводника, Ом/км,
l – длина проводника, км.
Хф = Хн = 0,0156 ∙ 0,07 = 0,0011 Ом.
Погонное внешнее индуктивно сопротивление кабельной линии Х′П = 0,07 Ом/км. Внешнее индуктивное сопротивление фазного и защитного нулевого проводников по формуле 6.6
ХН = Х′п ∙ l, (6.6)
где Х′п– внешнее индуктивное погонное сопротивление, Ом/км;
l – длина линии, км.
ХН = 0,07 ∙ 0,07 = 0,0049 Ом;
Iкзфакт=220/(0,906/3+√(1,57+1,57)2+(0,0011+0,0011+0,0049)2)=63,91А
Вывод: Фактическое значение тока короткого замыкания в петле «фаза-нуль» Iкзфакт=63,91 А, требуемое значение тока короткого замыкания Iкзтр = 34,65 А, следовательно, отключающая способность защитного зануления обеспечена.
6.2. Охрана окружающей среды
6.2.1. Общая характеристика влияния работы корпоративной сети связи на окружающую среду . В дипломном проекте рассматривается проектирование корпоративной сети связи участка железной дороги Краснодар – Кавказская Северо – Кавказской железной дороги филиала ОАО «РЖД».
Участок железной дороги Краснодар – Кавказская находится на территории второго регионального центра связи (РЦС-2) дорожной Дирекции связи. Региональные центры Краснодарского края связи имеют свои производственные участки, которые обеспечивают деятельность всего подразделения.
Каждый участок для осуществления своей производственной деятельности имеет основные цеха: радиосвязи; телефонно-телеграфной связи; линейно-аппаратный зал (ЛАЗ); контрольно-ремонтный пункт (КРП); контрольно-испытательный пункт (КИП); местной связи; вокзальной автоматики. Основные посты, обеспечивающие деятельность всего подразделения, размещаются на основных участках железной дороги Краснодарского края.
Для обеспечения резервного питания технологического оборудования дистанции служат стационарные аккумуляторные батареи. Аккумуляторная служит для обеспечения резервного питания устройств связи, производит перезарядку стартерных аккумуляторов.
Основным нормативным документом, регулирующим законодательство в области охраны окружающей среды, является Федеральный закон «Об охране окружающей среды» № 7-ФЗ от 10 января 2002 года. Согласно п. 2 статьи 16 «Плата за негативное воздействие на окружающую среду» данного закона к видам негативного воздействия на окружающую среду относятся:
– выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ и иных веществ;
– сбросы загрязняющих веществ, иных веществ и микроорганизмов в поверхностные водные объекты, подземные водные объекты и на водосборные площади;
– загрязнение недр, почв;
– размещение отходов производства и потребления;
– загрязнение окружающей среды шумом, теплом, электромагнитными, ионизирующими и другими видами физических воздействий.
На рассматриваемом участке предполагается прокладка волоконно-оптической линии связи с использованием автомобильного транспорта. В связи с этим возникает опасность нанесения вреда окружающей среде, особенно земляному полотну.
Соединение строительных длин кабеля производится сваркой. При ведении сварочных работ выделяется дым, оксиды алюминия, оксиды железа, хрома и др. компоненты, загрязняющие окружающую среду.
При работах по прокладке кабеля необходимо, чтобы вся техника соответствовала нормам по составу выхлопных газов и имела соответствующие документы; не следует допускать разлива различных технических жидкостей (масел, горючего и др.), все работы должны проводиться в пределах полосы отвода железной дороги и не нарушать окружающую растительность.
Заправка автотранспорта осуществляется на АЗС.
Плата за негативное воздействие на окружающую среду осуществляется согласно Постановлению Правительства РФ от 12 июня 2003 г. № 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления».