Расчет влияний тяговой сети переменного тока на симметричные цепи кабельной линии связи

Кабельные линии связи подвергаются опасным и мешаю­щим магнитным влияниям тяговой сети переменного тока

Опасные напряжения в жилах кабеля могут возникать при аварийном (замыкании тяговой сети на землю или рельсы) и вынужденном (отключении от контактной сети одной из тяго­вых подстанций) режимах работы тяговой сети. Перед расчетом влияний следует на схеме сближения кабельной линии с контактной сетью на расчетном участке, приведенной на рис. 13.1, подставить числовые значения обозначений из Вашего варианта задания.

Порядок выполнения расчета опасных влияний:

1. Привести исходные данные для расчета.

2. Определить взаимную индуктивность между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц.

3. Рассчитать величину наведенного напряжения на металлических покровах кабеля на длине кабельного участка 1 км по формуле 13.1 с подстановкой = 1 и = 1.

4. Определить по рис. 13.3 реальный коэффициент металлических покровов кабеля.

5. Рассчитать величину индуцированного напряжения на жилах кабеля по формуле 13.1.

В целях сокращения расчетов, в курсовом проекте разрешается выполнить расчет опасных влияний только для вынужденного режима, когда тяговая подстанция, расположенная на стан­ции Д, отключена, а тяговая подстанция станции А питает все плечо тяговой сети протяженностью А—Д.

Цель расчета влияний заключается в определении такой ширины сближения кабельной линии с тяговой сетью, при ко­торой опасное напряжение, индуктируемое в жилах кабеля, не превышало бы допустимых значений 36 или 200 В (в зависимости от принятой системы эксплуатации кабельной магистрали) при вынужденном режиме работы контактной сети.

Рис. 13.1 Схема сближения кабельной линии с контактной сетью на расчетном участке

Нормы опасных напряжений. Допустимые индуктированные напряжения в жиле кабеля по отношению к земле (при заземлении жилы кабеля на противоположном конце расчетного участка) ограничиваются с точки зрения электробезопасности обслуживающего персонала и работоспособности систем передачи.

Безопасными для обслуживающего персонала и аппаратуры, при отсутствии специальных мер защиты, считаются индуктированные напряжения не выше 36 В.

В тех случаях, когда аппаратуру оконечных и промежуточных пунктов включают в кабельные цепи через изолирующие трансформаторы, а техническое обслуживание и ремонт кабеля выполняют с соблюдением мер предосторожности, то величина индуктированных напряжений не должна превышать величины, зависящей от типа применяемых систем передачи. В курсовой работе рекомендуется принять =200 В.

Расчет индуктируемого в жилах кабеля напряжения реко­мендуется начинать со значения ширины сближения 10 м. Ес­ли при такой ширине сближения величина опасного напряже­ния превысит допустимое значение, то необходимо проверить возможность уменьшения индуктированных напряжений до допустимого значения за счет увеличения ширины сближения (относа трассы) между контактным проводом и электрическим кабелем.

Для этого сна­чала определяется, во сколько раз опасное напряжение превышает допустимое. Для уменьшения расчетной величины влияний до нормативных значений необходимо во столько же раз уменьшить величину взаимной индуктивно­сти, найденную для ширины сближения 10 м. Затем, восполь­зовавшись номограммой см. рис. 13.2 или формулой (13.2), по новому значению взаимной индуктивности определяется новая ве­личина ширины сближения, при которой индуктированные напряжения не превышают допустимых значений.

Если ширина сближения не превышает ширину полосы отвода, то можно не принимать специальных мер по уменьшению влияний контактной сети переменного тока на кабель связи.

Тяговая сеть переменного тока наводит напряжение во всех жилах кабеля, однако наибольшее напряжение возникает на жилах цепей связи тональной частоты, поскольку длина сближения их с контактной сетью, определяемая длиной уси­лительного участка низкочастотных цепей, является наиболь­шей.

Величина опасного напряжения U, индуктируемого на изо­лированном конце жилы кабеля при заземленном противопо­ложном конце (в этом случае величина напряжения макси­мальна), определяется по формуле

, (13.1)

где w — круговая частота влияющего тока частотой f=50 Гц;

М — взаимная индуктивность между тяговой сетью и жилой кабеля при частоте 50 Гц, Г/км, определяемая по номограмме рис. 13.2 или по формуле (13.2);

Рис.13.2 Номограмма для определения коэффициентов взаимной индуктивности между контактным проводом и кабелем при частоте 50 Гц.

, (13.2)

где а - ширина сближения, м;

s - проводимость грунта, См/м ;

- коэффициент экранирования рельсов;

- коэффициент защитного действия оболочки кабеля на частоте 50 Гц;

l_p - расчетная длина сближения кабельной цепи свя­зи тональной частоты с тяговой сетью, км (соответствует расстоянию от начала цепи (ст. А) до ближайшего промежуточного усилителя тональной частоты;

- эквивалентный влияющий ток частотой 50 Гц, А, определяемый при вынужденном режиме работы тяговой сети по формуле

(13.3)

- результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, A

, (13.4)

- максимальная потеря напряжения в тяговой сети между тяговой подстанцией и максимально удален­ным электровозом, В. При > 30 = 8500 В;

- длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;

и - соответственно активное ,и реактивное сопротив­ления тяговой сети, Ом/км (величины и принимаются равными 0,12 и 0,48 Ом/км );

— коэффициент мощности электровоза, составля­ющий 0,8;

т — число поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вы­нужденном режиме (рекомендуется принять 4 ÷ 6); .

Km — коэффициент, характеризующий уменьшение вли­яющего тока по сравнению с нагрузочным( ):

,(13.5)

где - расстояние от тяговой подстанции до начала цепи связи, км.