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 (R_внутр)

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:

ременного 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.

S_п – коэффициент экранирования соседних проводов, обычно S_п=0,7

Расчёт магнитного влияния

Магнитное влияние – оказывают те источники, которые создаёт большой ток.

Составим схему – для определения ширины сближения и длины сближения.

I_КП 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.

s_К – коэффициент экранирования кабеля;

s_Р – коэффициент экранирования рельсов.

Мы получим, что [E₂]=В/м., для вычислений домножаем на l:

(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, s_З, 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

Особенности определения тока влияния

I_вл 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 I_вл, 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 I_эл, можно определить I_экв.

,

где m - количество электровозов.

Пример:

m=2

Лекция № 10