автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Разработка метода расчета и средств защиты от опасного влияния высоковольтных линий на кабели ГТС

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР Московский ордена Трудового Красного Знамени институт связи

На правах рукописи

Хамади Аде Гани Абуд

УДК 621.316:9.001.24

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА И СРКЦСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ОПАСНОГО ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ НА КАБЕЛИ ПС

' Специальность 05.12.14 - Сети, узлы связи и распределение информации 05.14.12 - Техника высоких напряжений

Автореферат диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1989

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте связи.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Э.Л.Портнов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

про^ссор Б.И.Косарев ; - кандидат технических наук, доцент Г.И.Хабибулина

Ведущая организация - Ленинградское отделение центрального научно-исследовательского института связи.

Защита диссертации состоится КШр-сЯ 198г.

в ( ^ ч._мин. на заседании специализированного совета

К 118.06.02 в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте связи до адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, 8-а.

С диссертацией мсжно ознакомиться в библиотеке института связи.

Автореферат разослан 198 3 г.

Отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адрэсу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, 8-а, МИС, специализированный совет К 118.06.02.

Ученый секретарь специализированного совета К 118.06.02 кандидат технич.

наук, доцент ^О^/У Е.В.Демина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях современной научно-технической революции резко возросла потребность в обмене информацией, осущзствляемой через сети связи. Развитие средств связи имеет большое значение для эффективного управления народным хозяйством, четкой работой государственного аппарата, всестороннего удовлетворения культурно-бытовых потребностей населения и повышения обороноспособности страны.

Вопросы защиты линий связи от влияния внешних электромагнитных полей стали очень актуальными в последние года в связи с быстрыми темпами электрификации, строительства сотен новых мощных электростанций, новых линий электропередачи большой протяженности высокого и сверхвысокого напряжения. Актуальной задачей является построение таких линий связи, которые должны обеспечивать максимальную пропускную способность каналов и защиту их от длительных и кратковременных посторонних напряжений и токов.

Вопросам влияния внешних электромагнитных полей на линии связи уде1яется немало внимания как в СССР, так и за рубежом. Вопросы влияния внешних полей, создаваемых линиями электропередач на кабели связи, тесно связаны с теоретическими и экспериментальными исследованиями закономерностей электромагнитных процессов в изотропных неоднородных средах.

В условиях городов возникает необходимость совместной прокладки параллельно проходящих высокозольтных линий (ВЛ) передач я кабелей связи. При этом одной из сложных задач является проб-леш защиты хайальных линий связи (ЛС), проложенных в условиях города от опасных электромагнитных влияний, которые зависят от

структуры грунта и налитая подземных коммуникаций, вида влияния, характеристики линий, условий прокладки и т.п.

Влияние ВЛ на кабели ПС в современной литературе недостаточно рассмотрено из-за особенностей, существенно отличающих воздействие ВЛ на кабели ГГС по сравнению с влиянием на междугородные кабели, а также очень сложной структуры грунта с наличием различных городских подземных коммуникаций. При наличии хорошо проводящих слоев земли требуется определение различных новых коэффициентов на основании измеренных значений удельного сопротивления земли, что невозможно выполнить точно в условиях города.

В теории влияния ВЛ на ЛС в черте города не решены следующие задачи:

не изучен вопрос учета двух хорошо проводящих поверхностных слоев земли в многослойной структуре;

не учитывается относительная магнитная проницаемость, отличная от единицы одного из этих слоев;

не получены инженерные решения для вышеуказанных условий; не учтен коэффициент экранирования одного из двух хорошо проводящих слоев при прокладке ВЛ и 1С в разных слоях при расчетах опасного влияния ВЛ на кабели связи;

в городских условиях теоретически и экспериментально не обоснованы коэффициенты экранщювания подземных коммуникаций от их взаимного расположения.

Цель работы. Целью настоящая диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование опасного влияния высоковольтных линий на каоальнне линии связи, разработка мзтода расчета опасного влияния ВЛ на кабели ГГС, разработка практических рекомендаций по методике расчета опасного влияния в условиях города, а также разработка дополнительных средств защиты кабельных линий связи от опасного воздейст-

вия линий электропередач для получения оптимальных трасс ВЛ и ЛС на ПС и оптимальных средств защиты кабелей ПС.

Метод исследования. При решении поставленных задач использовался аппарат теории электромагнитного влияния высоковольтных линий на линии связи, методы электродинамики, основанные на решении основных уравнений Максвелла, и упрощенные методы квазистатических. задач, в частности, метод зеркальных отображений.

Выводы и рекомзндации, сформулированные в работе, основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях.

Личный вклад, - Все теоретические результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.

Научная новизна' работы состоит в следующем:

1. Предложена модель приведения многослойной структуры земли к трехслойной структуре в условиях города,для расчета коэффициента взаимной индукции между цепями над поверхность!) земли. При э?ом в вэрхгем искусственном хорошо проводящем тонком слое находятся различные металлические коммуникации, в искусственном промежуточном слое, также хорошо проводящем, находятся тоннели и фундаменты зданий, третий слой естественный, определяемый геофизическими условиями. Полученные выражения для_расчетов коэффициента взаимной индукции рекойзндованы для расчета влияний между однопроводзыми цепями ВЛ и ЛС в черте города.

2. Разработан и защитен авторским свидетельством способ определения коэффициента экранирования внешних металлических покровов кабеля двухкабельной линии связи с учетом структуры грунта

в условиях города, соседних коммуникаций.

3. Разработашдополнительные средства защиты кабедей ПС от влияния ВЛ, в том числе выполнены исследования эффекта экрани-

рования одного из хорошо проводящих слоев, с целью оптимального взаимного расположения кабелей ГГС и ВХ и новых средств защиты /положительное решение по заявке & 438763/24-09(033370)/.

Практическая ценность диссертационной • работы заключается в следующем.

Теоретические исследования, -проведенные в диссертации, позволяют более обоснованно производить выбор защитных мероприятий на линии ITC в черте города, с учетом структуры грунта и наличия подземных коммуникаций.

Разработаны рекомендации по выбору трассы прокладки кабеля связи в зоне сближения с высоковольтной линией в черте города, со сложной геологической структурой земли. Устройство защиты кабельной линии связи может быть использовано для защиты кабельной линии связи, проложенной в хорошо проводящем поверхностном слое зешш от влияния высоковольтной линии.

Разработан инженерный метод и составлена программа для ЭВМ по расчету коэффициента взаимной индукции щаду ВЛ и 1С при определении опасного влияния с учетом структуры грунта и наличия подземных коммуникаций в черте города.

С целью более точной оценки наведенных от ВЛ опасных напряжений разработан ывтод определения коэффициента экранирования кабелей связи ГГС, находящихся в пузке кабелей, в зависимости от их взаимного расположения.

lia основании предложенной методики решен вопрос повышения эффективности защиты кабелей связи от влияния высоковольтной линии в-черте города.

Реализация в народно м х о з я й с тв е. Результаты диссертационной работы внедрены

I. На ГТС города Фрунзе РАО "Электросвязь" в части схемы за-

щиты кабеля ТШ о поющью варисторов /положительное решение по заявке Л 4387631/24-09(033370)/, 1988 г. Условный экономический эффект от внедрения схемы защиты составляет 3,2 тыс.рублей (Акт Министерства связи Киргизской ССР РГО "Электросвязь", 1989г.).

2. В учебный процесс по кафедре '[Пинии связи',' а тленно по кур-

м _

су Линии связи при дипломном проектировании и также в учебном процессе Республиканского учебного пункта по профессиональному и экономическому обучению (Киргизская ССР, Министерство связи, № 487/К-14 от 1989 г.).

Результаты исследований влияния ВЛ на кабельные ЛС в условиях города могут быть реализованы при проектировании совместной прокладки ВЛ и кабельные ЛС в любом городе, например, в городе Багдаде (Ирак).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. При использовании мзтода определения коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями в точных интегральных выражениях, необходимо учитывать два верхних хорошо проводящих слоя в многослойной модели земли. В условиях города это определяет точность'расчета коффициента взаимной индукции.

2. Инженерный метод расчета коэффициента взаимной индукции между ВЛ и кабельной ЛС при определении опасного влияния с учетом структуры грунта и наличия подземных коммуникаций в черте города позволяет выбрать оптимальную трассу между линиями в стесненных условиях еближений.

3. Мэтод расчета коэффициента эщ>аяирования кабеля связи, проложенного в пучке кабелей в поверхностном слое земли, дает воз южно с ть учесть взаимное расположение кабелей и ж количество.

4. Предложенные меры защиты, учитывающие структуру земли в условиях города, в результате расчета опасного влияния ВЛ позволяют снизить наведенные напряжения до допустимых цределов

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получали положительную оценку на следующих научно-технических конференциях и семинарах:

1. ХУШ Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1988).

2. Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников научно-исследовательской части и аспирантов (Москва, МИС, 1987-1989 гг.).

3. Заседаниях кафедры линий связи МИС (Москва, 1986-1989 гг.)

Публикации. Основное содержание диссертации, ее

результаты и выводы изложены в пяти печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 106 страницах печатного текста, содержит 33 рисунка, 29 таблиц, а также приложения на 18 страницах. Список литературы включает 121 наименование .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность .темы, дается анализ современного состояния исследуемых вопросов, ставятся цель и задачи исследования.

В первой главе диссертации на основании анализа геологической структуры города, которая представлена в виде эквивалентного слоя естественных хорошо проводящих слоев, создаваемых городскими условиями, получены новые выражения, которые отличаются от выражений, полученных Зунде, Оллендорфом, Уэйтоы, ьпри этом поверхностный слой толщиной в 1-2 м будет иметь отно-

сительную магнитную проницаемость 2 в зависимости от структуры подземных коммуникаций в черте города.

Важным фактором при расчете коэффициента взаимной индукции является выбор модели, основанный на результатах геофизических изысканий по определению геофизического разреза данного района.

Земля в городской черте представляет собой довольно сложную структуру - верхний поверхностный слой земли толщиной около метра насыщен искусственными металлическими сооружениями различного назначения. Это трубопроводы, различные заземляющие устройства, оболочки кабелей и тому подобное. Ввиду наличия в этом слое больших металлических скоплений эквивалентное удельное сопротивление этого слоя будет крайне низким, порядка 0,1-1,0 Ом*м. Кроме этого, за счет ферромагнитных свойств стали и железа относительная магнитная проницаемость этого слоя изменяется от I до 2 в зависимости от плотности подземных коммуникаций.

Непосредственно под верхним слоем располагается довольно пористый слой, создаваемый фундаментами зданий и различными тоннелями и коллекторами. Средняя толщина данного слоя - порядка 10 м, а удельное сопротивление - около 10 Оы«м.

1Ьд этими двумя слоями, созданными "трудовой деятельностью человека", располагаются естественные слои, удельное сопротивление которых зависит от месторасположения города. Эквивалентное значение удельного сопротивления земли многослойной структуры естественного геофизического разреза составляет 100-1000 Ом«.

Данная модель рассматривается потому, что она более всего подходит к реальным условиям городов. Предлагаемая в работе модель (отвечающая геологическим требованиям, характерным для г. Багдада) отличается от моделей Зунде, Джозефа, Радлея и М.И.Михайлова. Во-перзых, по удельному сопротивлению двух верхних слоев зем-

ли и третьего слоя земли. Во-вторых, предложенная модель отличается от всех существующих моделей искусственным введением в многослойную модель двух хорошо проводящих поверхностных последовательных слоев земли, причем самый верхний слой вследствие его насыщенности трубопроводами из железа имеет относительную магнитную проницаемость ^ = 2.

Дня трехслойной структуры земли с учетом хорошо проводящего поверхностного слоя с заданной относительной магнитной проницаемостью получены новые выражения для расчетов коэффифюнта взаимной индукции между однопроводными цепями ВЯ и ЛС в черте города

м,=

л/ц

г ?1°1-г

27Г '

( I )

где уц = уи0уиа 1 Ш? - магнитная проницаемость не ферро-

магнитной среды; Мэ - эквивалентное значение коэффициента взаимной индукции

(д/= 2К-? - круговая частота;

К = [-|К-(К+1)] ; при ,

где

- толщина верхнего слоя, м; Н2 - толщина второго слоя, м; й|.г- ширина сближения между ВЛ и 1С, м; Р1 - удельное сопротивление земли, Ом-м. Для трехслойной структуры земли выражение (I) может быть приведено к виду:

■ Поверхностный эффект в земле может определяться для этой модели трех горизонтальных слоев следующим выражением

где Нэ - эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля в толщу земли;

4 = 503^ (1-Я,

для верхнего слоя земли:

( 4 )

5оз^(1-;)

Для рассматриваемой модели структуры земли формулу (3) можно написать в следующем виде:

|М,1=М5-^(М5-М0-|-(М3-МгЬ (5)

м - Ма им /А

где

/иа Гй .Ъ 1

( 6 )

Расчеты по полученным выражениям, сравнение с результатами измерений показывают, что предлагаемая модель для расчета коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями в условиях города является наиболее оптимальной при существующих условиях городских коммуникаций.

■ В результате исследований, проведенных в первой главе, получены:

новые выражения для расчета коэффициента взаимной 'индукции с учетом хорошо проводящего поверхностного слоя с заданной относительной магнитной проницаемостью в многослойной структуре;

■ выражения для расчета коэффициента взаимной индукции, учитывающие многослойную структуру земли.

Результаты, полученные по этим формулам (I), (5 ) увеличивают точность расчетов на 60$ относительно результатов, полученных при использовании номограммы, которая не учитывает многослойной структуры земли (земля считается однородной).

Во второй главе диссертации исследуется задача введения двух хорош' цроводящих поверхностных слоев с заданной относительной магнитной проницаемостью одного из них в многослойной структуре. На основе решения-Зунде для трехслойной земли получены новые выражения для коэффициента взаимной индукции. Используя выраг-.ние (I), на основании точных интегральных решений для модели трахслойниЗ структуры земли получим выражение для двух хорошо проводящих слоев многослойной структуры в условиях города; ;

ЧЛГ

Л) + —

ЧЛг

ч. а.. ЧЯ 1 (7)

2 ?1а1-1 !с "?га1-2 , р 1,?8

/ие

г ?г а1-г

^ > ~ч* V

где

?4= Ро

Получение аналитических выражений для расчета коэффициента взаимной индукции в условиях города, как показано в первой главе, позволяет учесть поверхностный эффект в земле в условиях города. Поверхностный эффект в.земле, для двух верхних хорошо проводящих слоев может определяться выражением

( 8 )

При этих условиях коэффициент взаимной индукции между одно-цроводными цзшп/п с введением двух верхних хорошо проводящих слоев будет ош>зделяться следующим выражением

где М4 , Мд, - можно определить по следующей формуле:

9 )

М-= —

1 гх

2 ?! а1-г

М5по формуле (6) .

Учет высоты высоковольтных линий и ее влияние на результаты дается по формуле:

№х=Мэ4М + !та(Ь1+^$-» (Ю)

где |М3| - коэффициент взаимной индукции, полученный при определении влияния ВЛ и ЛС с учетом и ширины участка сближения между ниш и высоты подвеса ВЛ относительно ЛС;

М - коэффициент взаимной индукции (от высоты ВЛ) можно определить по формуле:

м-АА^Щ • (п)

г* ^.„Мьгн.Г

В результате исследований установлено следующее: разработан метод расчета коэффициента взаимной индукции между одноцроводными цепями для модели трехслойной структуры земли с двумя верхними хорошо проводящими слоями, в которых находятся различные городские шташшческие коммуникации;

в данной главе получены выражения, которые значительно отличаются на 21% от значений величины коэффициента взаимной индукции, рассчитанног'о по формуле (I) для одного хорошо проводящего слоя;

предложен коэффициент, учитывающий величину влияния ВЛ на ЛС в зависимости от высоты подвеса ВЛ относительно ЛС;

значения | М} | , полученные по формулам (7 ), (9 ) при сравнении с таярц»™ мкКГТ и существующей геологией земли при этом существенно отличаются между собой.

Данные МККГТ не зависят от структуры земли в условиях города, и величина влияния имеет очень малые значения.

Третья глава диссертации посвящена сравнению полученных результатов с экспериментальными данными.

1. Экспериментальные данные взяты из работ Боуэна и Жилкен-сона, являющихся одними из первых исследований по определению влияния слоистости земли на взаимную индуктивность.

2. С результатами расчетов по формулам Андерсона для земли с двухслойной и трехслойной структурой.

3. Сравнение результатов расчета и измерения характеристик заземляющих устройств больших сельских и городских подстанций в Финляндии при замыкании высоковольтной линии на землю.

4. Проводилось сравнение результатов расчета и результатов измерения величины электромагнитного воздействия электрических сетей высокого напряжения в городских условиях в Швейцарии. Сравнение расчетов и экспериментов выполнялось для двухслойной модели. Полученные результаты упрощались и приводились к методике расчета для трехслойной модели. Отличие еще в том, что принимаются два верхних слоя хорошо проводящими, причем верхний слой имеет относительную магнитную проницаемость, отличную от единицы (уиг= 2).

Экспериментальные результаты Боэуна и Яилкенсона, а также результаты расчетов по формулам Андерсона, сравнивались с резуль татами, полученными по выражениям (2) и (5 ). Для расчета коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями в условиях города. Предложенные выражения дают хорошее совпадение с экспериментальными данными при = 501-150 м. Ошибка нахо-

дится в пределах 1+10%.

При замыкании на землю в условиях города напряжение заземляющих устройств зависит от удельного сопротивления земли, тока' замыкания на.вемлю и коэффициента защитного действия КЭД питающих линий.

Свойства "заземляющей сетки" (г. Хельсинки) получались экспериментально с помощью опытов короткого замыкания ВЛ.

Для измерения разности потенциалов использовались жилы телефонных кабелей в свинцовой оболочке без брони. Ток во время испытания 2, I кА (относительно небольшой ток, так как нейтрали ВЛ - 110 кВ заземлены лишь частично).

Наибольшая напряженность (14,5 В/км) была получена при измерениях вблизи места ввода тока короткого замыкания. Наименьшая' напряженность (0,15*0,4 В/км) зафиксирована вблизи города. Шли .измерены напряжения, наводимые в телефонных кабелях, влиянием ВЛ - ПО кВ. В соответствии с этими измерениями (КЗД) всех цепей в условиях города оказывается малым: 0,05+0,25.

Расчет продольной ЭДС (Е),- индуктированный в проводах ЛС влияющего тока по цепи провода ВЛ-земля, производят по формуле/ : '

• Е «и/1мМ£51«1 , (12)

где 1К1-влияющий токГА (ток замыкания на землю);

- круговая частота; / = 50 Гц;

М; - модуль коэффициента взаимной индукции, Гн/км;

- общий коэффициент экранирования различных заземленных, элементов, расположенных в зоне влияния;

-. ^ - длина I -го эквивалентного участка сближения ЛС с " ВЛ, м .

В Хельсинки среднее значение ( р,) составляет 1000 Ом-м и йэ = 375 м, определенном по номограмме, получим значение коэффициента взаимной индукцш в условиях города по формуле ( 12 ), равным 4,595'Ю-4 Гн/км для двух хорошо проводящих слоев при =2. Это дает хорошее совпадение результатов расчета и измерений, так, ошибка находится в пределах 5%.

Сравнивались значения результатов расчета и результатов измерения величины электромагнитного воздействия электрических сетей высокого напряжения в условиях города -йэрэтей в Швейцарии. При Iк5 , равным 20 и-длине параллельного участка сближения -1,7 км, получим значение наведенного напряжения, равное 116 В. >

По предлагаемым выражениям (7 ), выполненным для данных р5 = 400 Ом.м и а3 = 680 м расчеты по схеме сближения в Женевском Кантоне, дают значение коэффициента взаимной индукции, равное 2,581-Ю-4 Гн/км, а по формуле (12 ) (по данным измерения) получим значение коэффициента взаимной индукции, равное 2,637-Ю"4 Гн/км.

Результаты расчета, полученные по предложенному выражению (7 ), практически совпадают с результатами, рассчитанными по формуле (12), погрешность 2-3,65,1.

Четвертая глава. Разработка метода определения коэффициента экранирования кабелей связи ГГС, находящихся в пучке кабелей в зависимости от их взаимного расположения с целью более точной оценки, наведенных от ВЛ опасных напряжений. На территории городов влияние ВЛ определяется с помощью так называемого "уличного" коэффициента экранирования. Величина его зависит от насыщенности зоны влияния экранирующими сооружениями и расстояния между влияющей и подверженной-влиянию линиями, от значений относительной магнитной проницаемости окружающей среды, и также удельного сопротивления первого слоя земли.

Коэффициент экранирования двухкабельной системы в условиях города при двух хорошо проводящих слоях можно определять по следующей формуле:

где S общ. - идеальный КЭ двух кабельной системы;

Sk. - идеальный КЭ оболочки первого кэбе ля; Sep. - КЭ среды; Scoce3- КЭ соседних кабелей. Определение коэффициентов КЭ экранирования металлических покровов в многокабельной системе:

- для определения КЭ металлических покровов нескольких одинаковых кабелей, проложенных в канализации горизонтально,- для п одинаковых кабелей предложена следукдая формула:

« __1_

где Z| z - взаимное соцротивление между оболочками, Ом-м, можно определить по формуле ( 7 ); р - расстояние между оболочками, мм; S(n-i)- идеальный КЭ оболочки при наличии п кабелей:

S0j, = S(n-0' Su9.i. • (15)

При определении КЗ оболочки кабеля в многокабельной системе необходимо учитывать изменение 2п ~ сопротивления кабеля в п-кабельной системе:

Z^ykw + EZM^ebi^)], (ОД

где Zt(a) - сопротивление оболочки кабеля, Ом*м; D - расстояние между оболочками, мм; fi - количество кабелей в канализации, расходящихся по радиусу в трубе. Тогда для двух одинаковых кабелей Z^ может быть определено

по формуле:

Vi[zi<«>+z«o>)].

Для грех одинаковых кабелей Z5 может быть определено по формуле:

Zj-^ZjW+azjDsinf)] •

Для пяти одинаковых кабелей может быть определено по формуле:

?t(a) + 2Zj.2(d siny^zjj) sin •

V?

Тогда результирующий идеальный КЭ оболочки кабеля, находящз-гося в пучке из п одинаковых кабелей:

24(а)

Идеальный КЭ оболочки при наличии п одинаковых кабелей:

Н,(а)

Определение КЭ нескольких неодинаковых кабелей при наличии (2), (3), (5) неодинаковых кабелей равно:

Ь"*1* ' (18)

Определение КЭ при радиальном расположении кабелей:

где В - радиус города, мм ;

п - число лучей звезды (радиально расходящихся проводов); - коэффициент распространения токов в земле:

Ы{п) = 2 = 0,7; 3=1,53; 6=4,42; 8=6,5...-

Тогда идеальный КЭ оболочки при наличии (п ) радиально расположенных кабелей в условиях города может быть определено по формуле:

5г=511,3 ТТН^ИЕмГ' его)

Н^а)

Рекомендации по определению КЭ в условиях города.

1. Эффективность величины КЭ среды в условиях города зависит от магнитной проницаемости . Чем больше , тем больше КЭ среды, и чем больше ^ , тем больше величина КЭ среды. Также необходимо отметить, что КЭ среды оказывает существенное влияние на КЭ кабеля.

2. Расчет КЭ в условиях города рекомендуется производить только для кабеля, находящегося в канализации определенной конструкции, по предлагаемым формулам.

3. Учет других проводящих элементов выполняется вводением двух хорошо проводящих слоев с относительной магнитной проницаемостью верхнего слоя, отличного от I.

Пятая глава. Предложены новые меры зацатк, учитывающие структуру земли а условиях города и повышение эффективности защиты от влияния ВЛ кабелей, цроложешшх в хорошо прово-дяшем поверхностном слое земли.

При экранировании цепей линий связи от внешних полей важным параметром является КЗ, который для идеальных условий определяется по формуле (12).

Для уменьшения продольного тока, цротекавдзго по,оболочке кабеля, рекомендуется включать индуктивность между изолированной оболочкой и землей. Тогда в цепи "оболочка-земля" образуется параллельный резонансный контур, обладающий высоким сопротивлением, и ток в оболочке уменьшается, а, следовательно, и ток, индуктируемый в жилах кабеля.-

В результате наведенные напряжения могут быть снижены в зависимости от значений удельных сопротивлений первого и второго слоя в 1,34-1,5 раза в черте города.

Возможна прокладка кабеля в хорошо проводящем слое, а ВЛ - во втором слое, при этом реализация устройства не изменяется, только ВЛ и 1С поменяются местами, и в этом случае элементы ВЛ будут соединяться через изолированный проводник и блок высоковольтных полупроводниковых элементов с соединенными между собой в хорошо проводящем слое подземными сооружениями.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известных ранее устройств тем, что позволяет повысить эффективность защиты кабелей связи в черте города при малых расстояниях между ВЛ и кабелем связи.

Величина дополнительного КЗ с учетом структуры земли в условиях города может быть определена следующим образом:

для кабеля связи, проложенного в первом проводящем слое при трехслойной структуре земли с одним хорошо проводящим слоем:

М _ ^ М, --А_ м

5 . 1 (21)

--ж- ' ( }

где З3 - коэффициент экранирбвания среды первого хорошо проводящего слоя; |Мэ|- рассчитаны по формуле(5);

для кабеля связи, проложенного во втором хорошо проводящем слое при трехслойной среде с двумя хорошо проводящими слоями:

В приложении к работе цриведены результаты программ расчетов на ЭВМ коэффициента взаимной индукции и КЭ'.в условиях города), Авторское свидетельство й 1490717 СССР, Н04 в 3128 1989 и положительное решение по заявке № И310779/24-09 (147065) 29-09-87.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИСОЕРТАЩЮННОЗ РАБОТЫ

1. Приведена новая модель многослойной структуры земли, сведенная к трехслойной структуре с двумя искусственными слоями в условиях города, для расчета коэффициента взаимной индукции с верхним хорошо проводящим тонким слоем, в котором находятся различные металлические коммуникации, со вторым промежуточным также хорошо проводящим слоем; и третьим - эквивалентным естественным, определяемым геофизическим разрезом, объединяющим многослойную естественную структуру, позволяющим учесть условия црок-ладки 1С и БД в городе.

2. Полученные новые выражения, для расчета коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями в условиях города позволяют учесть поверхностный эффект в земле с заданной относительной магнитной проницаемостью тонкого поверхностного слоя в

где

|М3| - рассчитан!

>

(22)

многослойной структуре.

3. Разработана инженерная методика расчета коэффициента взаимной индукции в черте города на основании решений, точных интегральных выражений для новой оригинальной модели, наиболее полно отражающей-структуру земли в городе.

4. Разработана программа расчета опасного магнитного влияния при слоистой структуре земли в условиях города на персональной ЭВМ типа ДВК на языке - Бейсик. Программа работает в диалоговом режиме к позволяет выполнить расчеты для любой модели сближения.

5. Результаты сравнения расчетов по формулам для одного и двух хорошо проводящих верхних слоев при одних и тех же исходных данных показали отличие до 21$.

6. Сравнение расчетов и экспериментов, проведенных Боуэном

и Еилкенсоном, и расчетов по формулам Андерсона выполнялось для двухслойной модели. Полученные результаты практически полностью совпадают, и ошибка находится в пределах I 4- 10$. Отличие моделей еще в том, что принимаются два верхних слоя хорошо проводящие, причем верхний слой имеет относительную магнитную проницаемость, отличную от единицы.

7. Предложен новый подход к определению опасных влияний в любом городе. Сравнение результатов расчета и измерений в городе Хельсинки и городских условиях в Швейцарии показывает, что предлагаемые выражения дают достаточно хорошее совпадение с данными измерений, так как ошибки находятся в пределах Ъ% (в Хельсинки) и 2 4 3,65$ (в Швейцарии).

8. Разработана методика расчета коэффициента экранирования кабеля связи, расположенного в пучке кабелей в поверхностном слое земли города, который содерзит подземные сооружения.

9. Предложен способ определения коэффициента экранирования внешних ¡.вталлических покровов кабеля связи в двухкабельной ли-

нии связи с учетом наличия второго кабеля. Он получил положительное решение. Заявка А 4310779/24-09 (147065) в 29.09.1987.

10. Разработаны новые меры защиты, учитывающие структуру земли в условиях города, и рекомендации по прокладке кабелей связи в условиях города, Д результате расчета опасного влияния

' наведенного напряжения они могут быть снижены в 1,3 -г- 1,5 раза в черте города. Эти меры получили положительное решение. Заявка .4 438763/24-09(033370)/6.09.1988..

11. На основании предложенной методики решен вопрос повышения эффективности защиты и работы кабельных линий связи, проходящих параллельно высоковольтным- линиям передачи в черте города.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Портнов ЭЛ., Шестак И.В., Аде Хамади. Способ определения каэффициента экранирования внешних металлических покровов кабеля двухкабельной линии связи /Авторское свидетельство СССР Я 1490717, 1Щ Н04В 3/46, - 1989.

2. Аде Хамади, Портнов Э.Л. Определение коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями в условиях города.// Тез. докл. на ХШ Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио.// Радио и связь, 1988. - с. 26.

3. Портнов Э.Л., Аде Хамади. Устройство защиты кабельной линии связи от влияния высоковольтной линии.// Положительное решение по заявке & 4387631/31-09 (033370) от 6.09,-1988.

4. Аде Хамади, Портнов Э.Л. № то дика расчета коэффициента взаимной индукции мзиду однопроводными цепями в условиях города. Научно-техническая конференция МЭИС. - Ы., 1988. - с. 17,

5. Аде Хамади, Портнов Э.Л. Определение коэффициента взаимной

индукции между однопроводными цепями "Лнтенно-волноводная техника", ЛЭИС,

в условиях города. ТУИС 1989.

Подписано в печать 13.10.89 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Объем 1,2 п.л. Тираж 100, экз. Заказ 501. Бесплатно.

' Типография МИС. Москва, ул. Авиамоторная, 8.