Тема: Влияние внешних электромагнитных полей на линии ж.д. автоматики, телемеханики и связи
На линии железнодорожной автоматики и связи действуют следующие источники влияния:
· источники искусственного происхождения:
1. контактные сети железных дорог
2. ЛЭП различного класса напряжений
3. индустриальные помехи
4. электрифицированный городской транспорт
5. мощные радиостанции
· источники естественного происхождения:
6. грозовые разряды
7. магнитные бури
Классификация источников электромагнитного влияния:
· электрическое
· магнитное
· гальваническое
Источники магнитного влияния
1. низкое внутреннее сопротивление
2. большой ток, вызывающий появление напряжённости магнитного поля
3. относительно низкое напряжение
Примеры источников магнитного влияния
- контактные сети электрифицированных железных дорог Rвх контактной цепи около долей ома, ток может достигать нескольких тысяч ампер (особенно в режиме короткого замыкания); напряжение контактной сети: постоянный ток 3,3 кВ, переменный ток 35,7 кВ.
- ЛЭП в режиме короткого замыкания, её ток зависит от класса ЛЭП и достигает величины единиц кА
Источники электрического влияния
Характеристики:
1. высокое внутреннее сопротивление (Rвнутр)
2. высокое напряжение (потенциал)
3. относительно малый ток
Примеры источников электрического влияния
- ЛЭП в нормальном режиме работы, приходится считаться с влиянием ЛЭП начиная с ЛЭП 35 кВ; поле воздействует в основном на воздушные линии, кабельные линии защищены металлическими покровами.
Источники гальванического влияния
Все электрические сооружения, имеющие прямой контакт с землёй (заземлителем)
Так как не равны, возникает разность потенциалов и уравнительные токи – токи гальваники.
Примеры источников гальванического влияния:
рельсовая цепь– токи гальваники, стекая с рельсовой цепи, натекают на металлические покровы кабеля и могут вызвать электрическую коррозию, а при достаточной величине – и опасные и мешающие напряжения
рабочие и защитные заземлители телефонных станций и домов связи
Источники подразделяются на
· стационарные источники влияния
· нестационарные источники влияния
Стационарные действуют достаточно продолжительное время исчесляемое часами, сутками, например: нормальный режим работы ЛЭП и контактных цепей, вынужденные режимы работы контактных сетей
Нестационарные действуют в короткий промежуток времени, например: короткое замыкание ЛЭП и контактной сети, время действия – десятые доли секунды; грозовые разряды действуют несколько миллисекунд.
Нестационарные источники влияния вызывают импульсные помехи.
С точки зрения величины наведённых напряжений и ЭДС и опасности воздействия источники влияния делятся на
· опасного действия– повреждения элементов аппаратуры и могут быть опасны для здоровья и жизни персонала, величина опасного напряжения превосходит 36 В, токи опасного напряжения >10 мА.
· мешающего действия – вызывают искажения информации (аналоговой и цифровой), снижают достоверность принимаемых сигналов, вызывают посторонние шумы. Величины Uмеш соизмеримы с полезным сигналом, составляют величину несколько мВ, а ток – несколько мА.
Методика расчёта влияния внешних электромагнитных полей
1. Необходимо определить параметры источника влияния (магнитного, электрического, гальванического)
2. Необходимо составить схему сближения, где указывается ширина сближения и определяется максимальная длина сближения (расстояние гальванически неразделённого участка). (В курсовом проекте “Проектирование кабельной линии связи на участке ж.-д.” – максимальная длина усилительного участка). Гальванически делит участок линейный трансформатор.
3. Определяют вид сближения:
· параллельное – такое, когда ширина сближения не меняется на длине всего усилительного участка (влияние контактных сетей)
· косое – ширина сближения меняется по длине усилительного участка (пример – влияние ЛЭП)
4. Выбираются расчётные формулы, по которым рассчитывается наведённое напряжение.
5. Определяются основные параметры влияний
· коэффициент электрической связи
· коэффициент магнитной связи
· коэффициент экранирования
· и др.
6. Проводится расчёт
7. Полученные величины наведённых напряжений сравнивают с нормами
8. После сравнения делают вывод о необходимости использования мероприятий по защите.
Влияние ЛЭП
Существуют следующие ЛЭП:
· постоянный ток
· переменный ток.
Классы ЛЭП:
переменного тока:
6 кВ
10 кВ
35 кВ
110 кВ
220 кВ
постоянного тока
500 кВ
800 кВ
1000 кВ
1500 кВ
Начиная с U=35 кВ ведётся расчёт электрического влияния ЛЭП, расчёт проводится для воздушных цепей.
Составляют схему
a – ширина сближения;
b – высота подвеса проводов ЛЭП;
c – высота подвеса проводов линии связи.
ЛЭП на кабельные линии не действует.
Sп – коэффициент экранирования соседних проводов, обычно Sп=0,7
Расчёт магнитного влияния
Магнитное влияние – оказывают те источники, которые создаёт большой ток.
Составим схему – для определения ширины сближения и длины сближения.
IКП может быть нормальным (нормальный режим), вынужденным и аварийным
(режим короткого замыкания).
Ширина сближения a12=до 60 метров.
Основная расчётная формула вытекает из формулы для Z12 (см. теорию влияний):
Допущения для расчёта:
пренебрегают активным параметром влияния
поскольку нужно определить модуль (то есть без учёта знака), опускают йот (j) и знак “минус”. (Лекция).
В связи с наличием рельсовой цепи и металлических покровов вводят коэффициент экранирования.
sК – коэффициент экранирования кабеля;
sР – коэффициент экранирования рельсов.
Мы получим, что [E2]=В/м., для вычислений домножаем на l:
(1)
(1) можно пользоваться при расчётах магнитного влияния.
Коэффициент взаимной индуктивности
Коэффициент взаимной индуктивности – основной параметр, который функционально зависит от частоты, проводимости среды и ширины сближения.
M12=f{f, sЗ, a12}.
При параллельном сближении коэффициент взаимной индуктивности определяется по формуле:
[M12]=Гн/км.
При косом (сложном сближении) пользуются номограммами.
Номограммы – в справочниках и правилах.
Общее наведённое напряжение определится как сумма наведённых напряжений на каждом маленьком участке.
Если I1, w=const, тогда
(2)
Особенности определения тока влияния
Iвл зависит от режима работы контактной сети
· вынужденный;
· опасный режим (короткое замыкание).
Вынужденный режим работы наступает тогда, когда одна из соседних тяговых подстанций выходит из строя или на ней производятся ремонтные или профилактические работы, тогда оставшаяся подстанция - в вынужденном режиме работы.
Сложность определить Iвл, который зависит от:
· количества электровозов, который находятся одновременно на тяговом плече,
· от длины тягового участка
По длине тягового плеча ток будет меняться ступенчато, причём количество ступеней – зависит от числа электровозов (нагрузок).
Берут в расчёт эквивалентный влияющий ток.
Эквивалентным влияющим током называют такой ток, который вызывает такое же действие, как и реальный ступенчатый ток.
Зная для одного электровоза Iэл, можно определить Iэкв.
,
где m - количество электровозов.
Пример:
m=2
Лекция № 10