Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
"Омский государственный университет путей сообщения"
Кафедра "Телекоммуникационные, радиотехнические системы и сети"
РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА УСТРОЙСТВА СВЯЗИ И МЕРЫ ЗАЩИТЫ
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
"Электромагнитная совместимость и средства защиты"
ИНМВ. 300010.000 ПЗ
Студентка гр. 23 б Н.Ю. Онищенко
Руководитель - доцент кафедры ТРСиС
К.В. Авдеева
Омск 2016
Реферат
УДК 621.382
Курсовой проект содержит 31 страницу, 26 рисунков, 7 таблиц, 7 источников.
Контактная сеть, импульсное перенапряжение, устройства связи, контур заземления, спектр воздействующих импульсов, каскадная защита.
Курсовой проект содержит описание основных источников влияния на цепи узла связи, расчет спектра воздействующих импульсов, а также расчет влияний аварийных режимов контактной сети. Подбор элементов каскадной защиты аппаратуры.
В процессе выполнения проекта были использованы программы: MicrosoftOfficeWord, Visio и Mathcad.
Введение
Кабельные линии служат для передачи электроэнергии от производителя конечному потребителю. Кабельная линия состоит из одного или нескольких силовых кабелей с соединительными и концевыми муфтами. Прокладку кабельной линии ведут или непосредственно в земле или в специальных кабельных сооружениях.
Кабельные линии отличаются высокой эксплуатационной надежностью и дают возможность осуществления всех видов связи и каналов передачи информации, необходимых для управления перевозочным процессом железных дорог. Строительство магистральных кабельных линий позволяет резко увеличить количество каналов связи управлениями железных дорог, отделениями и станциям, дает возможность автоматизации телефонной и телеграфной связи.
Кабельные линии связи строят: при электрификации железных дорог по системе тока в качестве основной меры защиты цепей связи, автоматики и телемеханики от влияния тяговой связи; взамен воздушной линии связи при строительстве автоматической блокировки и диспетчерской централизации; при электрификации железных дорог по системе постоянного тока и строительстве главных дополнительных путей, когда конструкция воздушной линии экономически нецелесообразна; на вновь строящихся железных дорогах магистрального значения; в районах, подверженных сильным гололедом; также в районах, намеченных к электрификации по системе переменного тока на ближайшие годы.
В курсовом проекте нужно было описать план расположения основных станционных и линейных объектов района промежуточной малой станции, описать амплитудно-временную форму воздействующих на аппаратуру связи и ее узел электропитания импульсов перенапряжений и токов. Произвести расчет спектра воздействующих импульсов, расчет контура заземления здания ДСП, расчет совместных влияний аварийных режимов контактной сети, ЛЭП и воздействия на узел связи, расчет и выбор каскадной защиты от перенапряжений и расчет параметров электромагнитного экрана аппаратуры.
1. Описание плана расположения основных станционных и линейных объектов района промежуточной малой станции
Промежуточные станции предназначены для приема, отправления и пропуска поездов, приема и выдачи грузов, багажа и грузобагажа, обслуживания пассажиров. На промежуточных станциях, кроме того, осуществляется обслуживание подъездных путей, формирование отправительских маршрутов с мест погрузки, оборот пригородных составов. Так же на промежуточных станциях располагаются различные линейные и станционные объекты систем связи и сигнализации. План промежуточной станции изображен на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - План промежуточной станции
Трансформаторная подстанция - электроустановка, предназначенная для приема, преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений.
Тяговая подстанция - в общем случае, электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии. Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления) тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.
Дом связи - здание, в котором находятся рабочее место ДСП и аппаратура связи.
Контактная сеть - техническое сооружение электрифицированных железных дорог, служащее для передачи электроэнергии с тяговых подстанций на электроподвижной состав. Кроме того, с помощью контактной сети обеспечивается снабжение нетяговых железнодорожных потребителей (освещение станций, переездов, питание путевого инструмента).
Антенно-фидерное устройство (АФУ) - совокупность антенны и фидерного тракта, входящая в качестве составной части в радиоэлектронное изделие, образец, комплект. АФУ используются для передачи сигналов в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи сигналов радиоволны. Функция антенны заключается в излучении или приеме электромагнитных волн. Электрическое подключение антенны к источнику (потребителю) может быть непосредственным, а может осуществляться с помощью линии передачи, оснащенной радиочастотными соединителями, т.е. с помощью фидера. Функция фидера - в передаче электромагнитного колебания от радиопередатчика ко входу антенны и передаче электромагнитного колебания от антенны к радиоприемнику.
Линия электропередачи (ЛЭП) - один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции.
Рассмотрим типы кабелей для магистральной, местной связи и волноводов.
МКПАБ - магистральный кабель, с кордельно-трубчатой полиэтиленовой изоляцией, с броней из стальных лент и защитным покровом из кабельной пряжи, пропитанной битумом.
Рисунок 1.2 - Кабель МКПАБ (1 - контрольная жила, 2 - центрирующий кордель, 3 - изолированная жила четверки, 4 - сигнальная пара, 5 - поясная изоляция, 6 - алюминиевая оболочка, 7- подушка из джута, 8 - стальные ленты)
СПБП - для электрических установок железнодорожной сигнализации, централизации и блокировки, пожарной сигнализации и автоматики с номинальным напряжением 380 В переменного тока частотой 50 Гц или 700 В постоянного тока.
Рисунок 1.3 - Кабель СПБП (1 - токонесущая жила; 2 - изоляция; 3 - поясная изоляция; 4 - оболочка; 5 - броня.)
Кабели ТПП применяются для эксплуатации в местных телефонных городских сетях. Отдельная пара проводов в кабеле имеет слабую скрутку. Частотный диапазон проводимости кабеля соответствует категории 2. Кабель ТПП выпускается комплектацией в 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200, 400, 600 пар.
Рисунок 1.4 - Кабель ТПП (1 - защитный покров, 2 - подушка, 3 - оболочка, 4 - экран, 5 - поясная изоляция, 6 - гидрофобный заполнитель, 7 - изоляция, 8 - тонконесущая жила)
Волновод - искусственный или естественный направляющий канал, в котором может распространяться волна. При этом поток мощности, переносимый волной, сосредоточен внутри этого канала или в области пространства, непосредственно примыкающей к каналу. В качестве направляющей линии на ЖД используется биметаллический провод.
Рисунок 1.5 - Волновод (1 - несущая сердцевина, 2 - проводящий слой)
Во время эксплуатации линии связи подвержены электромагнитным воздействиям, создаваемым контактной сеть, ЛЭП и разрядами молнии. Молния представляет собой гигантский электрический искровой разряд между облаками и земной поверхностью, или между облаками, или между разными частями облака. Помехи, создаваемые ЛЭП, КС и разрядами молнии оказывают значительное влияние на качество связи и требуют применения защитных средств.
2. Характеристика основных источников влияния на узел связи
Источниками внешних электромагнитных влияний на цепи связи являются линии электропередачи(ЛЭП), электрифицированные железные дороги, мощные радиостанции, атмосферное электричество, индустриальные помехи, электрифицированный городской транспорт и т.д.
Линии на линии связи характерны следующие особенности:
а) разные длины влияющих, подверженных влиянию и третьих цепей;
б) пренебрежимо малое затухание высоковольтных линий по сравнению с линиями связи, подверженными влиянию;
в) необходимость учета искажения электромагнитного поля за счет других электропроводящих предметов, таких как грозозащитные тросы, железнодорожные рельсы, рядом расположенные провода и кабели, деревья и др.
Различают следующие виды внешних влияний:
а) электрические, обусловленные действием электрического поля;
б) магнитные, возникающие за счет действия магнитного поля;
в) гальванические, появляющиеся вследствие наличия земле блуждающих токов.
Также существуют еще несколько типов влияний, рассмотрим их.
Помехи при коротких замыканиях на землю.
Наиболее распространенной аварийной ситуацией в сетях электроснабжения, при которой могут создаваться опасные помехи, являются короткие замыкания (КЗ). Большие (до нескольких десятков килоампер) токи, протекающие по проводам линий электропередачи, шинопроводам и элементам заземляющего устройства (ЗУ) при КЗ способны генерировать кратковременные, но мощные (до нескольких десятков ампер на метр) магнитные поля. Такие поля способны приводить к сбоям в работе и повреждениям аппаратуры. Опасные наводки возникают в проводных цепях (в частности цепях связи) и любых металлоконструкциях, имеющих участки сближения с влияющей высоковольтной линией.
Кроме того при протекании через заземляющее устройство тока КЗ в сетях с номинальным напряжением выше 1 кВвозможно появление на нем потенциала порядка нескольких киловольт (в отдельных случаях - до нескольких десятков киловольт). При этом потенциал обычно распределяется неравномерно, что приводит к появлению опасных перепадов потенциалов как между различными точками на территории подстанции, так и между точками на подстанции и за ее пределами. Особую опасность такие перепады потенциалов представляют для цифровой аппаратуры, размещаемой непосредственно на высоковольтной подстанции (например, аппаратуры РЗА). связь электропитание перенапряжение магнитный
Протекание по ЗУ значительных токов короткого замыкания в сетях высокого напряжения приводит к возникновению перепадов потенциалов в пределах ЗУ. Средний потенциал ЗУ относительно удаленной земли также повышается. Таким образом, значительные разности потенциалов оказываются приложенными к вторичным кабелям (как проходящим в пределах ЗУ объекта, так и выходящим за его пределы) и соответствующим входам аппаратуры. Кроме того, протекание токов КЗ в силовых ошиновках и по элементам ЗУ создает магнитное поле, амплитуда которого часто составляет сотни ампер на метр. Это поле создает наводки на вторичные кабели в случае их сближения с трассой протекания тока КЗ.