Место и роль линейных сооружений в системе электросвязи

Лекция 1. Список литературы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Андреев В.А. – Направляющие системы электросвязи, 2009 Гроднев – Линии связи, 1988 Качановский – Линии связи, 1995 Попов В. Б – Линии связи, 1998 Справочник Строительство кабельных линий связи. Листвин Оптические волокна для линий связи. Листвин – Оптические волокна и кабели, 2006 Семенов Техническая электродинамика. Место и роль линейных сооружений в системе электросвязи. Научно–технический прогресс не возможен без технических средств телекоммуникаций. Увеличение выпуска продукции в два раза требует увеличение объёма передаваемой информации в четыре раза. Причём основную роль в передаче информации играют средства связи. Место и роль линейных сооружений в обобщённой структурной схеме системы электросвязи. 1. Источник информационного сообщения (человек, ЭВМ, различные устройства телемеханики и управления). 2. Преобразователь информационного сообщения в электрический импульс или оптический сигнал. 3. Система передачи. (Многоканальные системы передачи преобразуют информационные электрические сигналы в единый линейный электрический или оптический сигнал). 4. Среда распространения линейного сигнала (в качестве такой среды может выступать свободное пространство или специальная система, конструктивно выполненная в виде направляющей системы электросвязи). На выходе среды распространения устанавливается МСП, выполняющая роль демультиплексирующего устройства (демультиплексора), задачей которого является преобразование группового линейного сигнала в индивидуальный оптический или электрический сигнал. 5. Преобразователь электрического или оптического сигнала в информационное сообщение. 6. Получатель информационного сообщения. Характеристики радиоканалов. Если в качестве среды распространения линейного сигнала используется свободное пространство, то такой канал называется радиоканалом. Его дальность может составлять от нескольких метров до сотен миллионов километров. Кроме возможности связи на огромные расстояния радиоканалы дают возможность установления связи между подвижными объектами. Достоинства: Высокая скорость установления связи, неограниченное число абонентов, слушателей и зрителей. Единственный вариант связи с подвижными, а также удаленными и космическими объектами. Возможность организовывать связь с неограниченным количеством абонентов, слушателей, зрителей. Недостатки: Зависимость качества связи от состояния распространения и сторонних электромагнитных полей, вызывающих помехи. Недостаточно высокая электромагнитная совместимость радиоканалов в диапазоне метровых волн, т.е. создать большое число каналов в диапазоне длинных и средних волн почти не возможно. Высокая цена и сложность аппаратуры, формирующей линейный сигнал. Сложность, высокая цена и большие размеры фидерного тракта. С целью устранения данных недостатков в ходе развития радиосвязи осваивались более высокочастотные диапазоны дециметровых и сантиметровых волн. При этом уменьшались размеры антенн, канал меньше подвергался воздействию помех, обеспечивалась более устойчивая связь. Такие линии получили название радио–релейных линий. Тракт РРЛ – это сеть пунктов с установкой ретрансляционных станций на расстоянии 20 – 40 км. Недостаток их в том, что с них очень легко считывается информация. Спутниковые линии связи РРЛ РР Л Недостаток спутниковых линий связи в том, что они очень дорого стоят, имеют ограниченный ресурс (срок службы) и могут быть легко уничтожены противником. Направляющие системы электросвязи Если в качестве среды распространения используется граница раздела двух сред, обладающих различными физическими свойствами (удельной проводимостью и магнитной проницаемостью), то такие каналы называют проводными. Совокупность сред, вдоль которых передаётся электромагнитная энергия линейного сигнала, называют направляющей системой. В общем случае направляющей системой являются и провода ЛЭП, и энергетические кабели. Поэтому направляющие системы для электросвязи имеют обозначение НСЭ. В качестве простейших НСЭ используются двухпроводные металлические цепи. Вместе с дополнительными элементами и оконечными устройствами. Совокупность НСЭ и оконечных устройств электрической связи образует линейное сооружение связи, которое соединяет абонентов между собой и представляет собой единый комплекс. Краткий обзор и этапы развития направляющих систем электросвязи Возникновение первых направляющих систем электросвязи связано с изобретением свыше 150 лет назад телеграфа. При этом был создан кабель с резиновой изоляцией и медными проводниками (Москва - Петербург), который обладал плохими электрическими свойствами и малым сроком эксплуатации. Более удачной конструкцией НСЭ оказалась воздушная линия связи. В семидесятых годах девятнадцатого века со строительства ВЛС (Москва – Петербург – Варшава) началось бурное развитие и внедрение ВЛС, однако они обладали рядом недостатков: Громоздкость Малое число цепей и узкий частотный диапазон Существенная зависимость качества связи от погодных условий. Поэтому в конце девятнадцатого века в санкт – Петербурге начали использовать шведские кабели городской телефонной связи с бумажной изоляцией и свинцовой оболочкой. С изготовлением более качественных диэлектриков появились симметричные междугородные кабели, которые начали широко использоваться в России с середины сороковых годов. В начале пятидесятых годов получили развитие коаксиальные кабели, обладающие более широким частотным диапазоном, и имеющие хорошую защиту от взаимных и внешних влияний. И, начиная с шестидесятых годов, коаксиальные кабели – это основа магистральной связи, причём по одной коаксиальной паре организовались до 10000 телефонных каналов междугородней связи. Недостатки коаксиальных кабелей Большая материалоёмкость, включая буферные цветные материалы. Малая длина усилительных участков Основные разновидности НСЭ Рабочий частотный диапазон По конструкции все НСЭ можно разделить на два основных вида: 1. Двухпроводные направляющие системы электросвязи, которых для передачи сигнала требуется наличие двух проводников. в 2. Волноводные направляющие системы электросвязи. Они представляют собой конструкцию в виде полой трубы, изготовляемой из цветных металлов, или трубы прямоугольного сечения, внутри которой распространяется электромагнитная волна. Труба может быть круглого и прямоугольного сечения. Частным случаем волноводов являются линии поверхностной волны, которые представляют собой металлический проводник в изоляции, на который подаётся волна очень высокой частоты. Частный случай волновода – волоконный проводник света. Здесь из стекла выполнены и сердцевина и оболочка. Каждый тип НСЭ обладает определённым диапазоном частот, числом возможно организуемых каналов связи и соответствующей областью применения. Разновидности НСЭ Тип НСЭ Частотный Число каналов Виды применения диапазон, Гц ВЛС 0 – 10 5 15 Село, город, область. СК 0 – 10 6 До 1000 Магистрали, отводы от магистрали, связь внутри области. КК, ЛПВ 0 – 10 9 До 10 000 Магистрали, отводы от магистрали, связь внутри обл. ЧРК 0 – 10 10 До 10 000 Антенно – фидерные устройства. (АФУ) Металлические и диэлектрические волноводы 10 10 - 10 11 До 100 000 АФУ До 1000 000 Все виды связи Световоды, оптические кабели, ВОЛП 10 14 – 10 15 Достоинства НСЭ по сравнению с радиоканалами Высокое качество и скорость передачи информации. Возможность обеспечения высокой электромагнитной защищённости каналов от взаимных и внешних помех. Высокая скрытность связи. Простота и низкая стоимость оконечных устройств. Недостатки НСЭ Более низкая скорость установления соединения и передачи информации, чем по радиоканалам. Большие капитальные и эксплуатационные расходы по сравнению с радиоканалами. Однако более 70% всей сети электросвязи состоит из проводных каналов, и только 10%–15% составляют радиорелейные и спутниковые линии из–за существенных достоинств проводных каналов. Таким образом, основой всей сети электросвязи являются НСЭ. Различные типы каналов дополняют друг друга, работая совместно в определённых частотных диапазонах, которые разделены между различными средствами электросвязи, исходя из их электромагнитной совместимости. Согласно рекомендациям международного комитета весь частотный диапазон средств электросвязи подразделяется на следующие поддиапазоны: Сверхдлинные волны (3 – 10 кГц) Длинные волны (30 – 300 кГц) Средние волны (300 кГц – 3 мГц) Короткие волны (3 – 30 мГц) Ультракороткие (30 – 300 мГц) Дециметровые (300 мГц – 3 ГГц) Сантиметровые (3 –30 ГГц) Миллиметровые (30 – 300ГГц) Оптический диапазон ( 3  1013 Гц  3  1015 Гц ) Двухпроводные НСС – это воздушные кабельные линии, которые работают в диапазоне сверхдлинных, средних и коротких волн, а также частично захватывают диапазон УКВ. Магнитная совместимость должна выполняться для открытых направляющих систем, к которым относят СК и ВЛС. Они наиболее подвержены электромагнитным влияниям. Лекция №2 Многоканальные системы передачи по линиям связи. Основные требования к ним. Для наиболее полного использования рабочего диапазона частот направляющих систем электросвязи применяют многоканальные системы передачи. При этом возможна организация аналоговых или цифровых каналов связи на базе аналоговых или цифровых систем передачи. В АСП за базовый принят телефонный канал шириной спектра 4 КГц. Канал, организованный на основе такого спектра частот, называется каналом тональной частоты. В диапазоне канала тональной частоты работает обычный телефонный аппарат. Линейный сигнал многоканальной АСП формируется из набора каналов тональной частоты, преобразованных системами группообразования спектров частот линейного сигнала. Выделение отдельных каналов тональной частоты и отдельных частотных полос линейного спектра частот производится с помощью набора фильтров. В цифровых системах передачи за базовый канал принят телефонный канал с шириной спектра 64 КГц. Передача сигналов осуществляется поочерёдно в различные интервалы времени в виде определённых кодов. Наибольшее применение получила импульсно – кодовая модуляция сигналов (ИКМ). Здесь формируются импульсы наносекундной длительности, которые передаются в линию и декодируются на приёмном устройстве. Преимущества АСП над ЦСП Менее жёсткие требования к помехозащищённости цепей. Возможность непосредственного ввода от различных источников системы передачи и её последующая обработка. Эти преимущества обуславливают большую дальность связи при сохранении высокого качества. Они позволяют создать интегрированные сети для различных источников информации, в частности, цифровую сеть передачи данных, а также различные корпоративные сети с закрытой информацией, использующие специальные коды. В основу построения ЦСП положена определённая цифровая иерархия, которая подразделяется на ступени: Сначала была разработана плезиохронная иерархия. В основу первой ступени цифровой иерархии положена стандартная скорость передачи 2,48 Мбит/сек, что соответствует 30 стандартных цифровых каналов. Ступени иерархии МСП Тип НСЭ Номинальная скорость передачи, Мбит/сек 1 ИКМ-30 СК, ОК 2,048 2 ИКМ-120 СК, ОК 8,45 3 ИКМ-480 КК, ОК 34,37 4 ИКМ-1920 КК, ОК 139,26 5 ИКМ-7680 ОК 560 Из этой таблицы виден недостаток ЦСП: требуется более широкий диапазон НСЭ, поэтому воздушные линии вообще не пригодны для ЦСП. Начиная с пятой ступ6ени иерархии, можно использовать только оптический кабель. Однако существенные преимущества ЦСП совместно с высокой технологичностью производства, отсутствием моточных деталей (катушек) и малые размеры ЦСП привели к тому, что АСП практически полностью сняты с производства и постепенно заменяются на ЦСП. В настоящее время плезиохронная система иерархии и, соответственно аппаратура, вытесняется СЦИ, которая обладает рядом достоинств, отсутствующих у ПЦИ. Достоинства ЦСП При необходимости выделения части каналов транзитных пунктов ПЦИ полной расшивки и сшивки цифрового потока. В СЦИ этого не требуется. Там можно выделить любой канал в любом транзитном пункте без расшифровки цифрового потока. Первой ступенью СЦИ является ступень, совместимая с четвёртой ступенью ПЦИ. При этом скорость передачи увеличена до 155 Мбит/сек для введения дополнительных синхросигналов, а число каналов такое же, как в четвёртой ступени ПЦИ. Аппаратура ЦСП, реализующая первую ступень, называется СТМ-1 – синхронный транзитный модуль. SDN , базируется на использовании только оптических кабелей, как НСЭ. Городская связь СП Число каналов Частотный диапазон, КГц НСЭ ИКМ – 30 30 2000 СК ИКМ - 120 120 8500 ОК, СК ИКМ - 480 480 34000 ---/ /--- Зоновая связь СП Число каналов Частотный диапазон, КГц НСЭ К – 60П 60 250 СК К – 120 120 1300 КК К – 420 420 4600 КК ИКМ – 120 120 8500 СК, ОК ИКМ - 480 480 34000 ---/ /--- Магистральная связь СП К –60 К – 300 К – 10200 К – 1920 К – 3600 К – 10800 ИКМ – 120 ИКМ – 480 ИКМ – 1920 ИКМ – 7680 Число каналов 60 300 1020 1920 3600 10800 120 480 1920 7680 Частотный диапазон, КГц 250 1300 4700 8500 18000 60000 8500 34000 140000 140000*4 НСЭ СК КК СК КК КК КК СК, ОК ---/ /--КК, ОК ОК В настоящее время выпускают универсальную аппаратуру ИКМ ВОСП для плезиохронной цифровой иерархии, рассчитанную на первую ступень ПЦИ и позволяющую обеспечить ЗО цифровых каналов. Её основное назначение СТС. ОБВГ обеспечивает организацию 120 цифровых каналов и используется на всех типах сетей связи. ОТВГ 32 (Оборудование Третичного Временного Группового Образования) и ОТВГ 35 – 480 стандартных цифровых каналов, универсально по своему применению для всех видов сетей. За рубежом все эти устройства называют мультиплексорами. Дальность связи с использованием МСП определяется энергетическими характеристиками НСЭ: затуханием и помехозащищённостью. В среднем дальность связи без дополнительных усилительных пунктов в АСП составляет 20 – 30 км (максимум 200 – 300 км в ЦСП, работающих по ВОЛС). Поэтому в большинстве случаев линейный тракт состоит из совокупности линий связи, усилительных пунктов в АСП и регенерационных пунктов в ЦСП. Структура линейного тракта Обеспечение передачи информации с заданным качеством на расстояние до 12,5 тыс. км в пределах страны и до 25 тыс. км на междугородных линиях. Возможность передачи различных видов сообщений (телефонных, телеграфных, телевизионных и др.). Высокая защищённость от взаимных и внешних электромагнитных помех. Надёжность и экономичность построения систем электросвязи. Этими характеристиками обладают только кабельные линии связи с качественными диэлектриками и проводниками. Для междугородней связи на дальние расстояния предъявляемым требованиям в наибольшей степени соответствуют коаксиальные кабели и волоконные световоды на местной связи. Начиная, с 1993 года в нашей стране все вновь проектируемые линии являются волоконно-оптическими. Лекция №3 Пункт 2.1 Построение сетей электросвязи Принципы построения сетей электросвязи Для обеспечения комплексного использования средств передачи всех видов информации необходимо создать единую сеть трактов и каналов с возможностью их коммутации в заданном направлении и в требуемом количестве. Эта сеть должна включать: Оконечное устройство (телефонное, телеграфное, аппараты ЭВМ). Системы коммутации цепей и оконечных устройств, а также каналов и пакетов передаваемой информации. Каналы электросвязи (МСП + среда распространения) Таким образом, любая сеть электросвязи будет состоять из узлов: Пункты коммутации цепей и каналов Рёбра и линии связи, соединяющие узлы между собой. Наибольший удельный вес (до 70% и более) в структуре сети электросвязи занимают проводные каналы, требующие наибольших капитальных и эксплуатационных расходов. Это определяет важность задачи по оптимизации структуры сети и экономичности её построения. При этом важным требованием является обеспечение высокой надёжности функционирования сети. Эта задача решается за счёт создания резервных и обходных путей, соединения абонентов между собой, а также использования различных типов связи на наиболее важных направлениях. Причём каждый узел связи, обычно имеет 2 или 3 независимых путей установления соединения с другими узлами. Варианты построения сети электросвязи По принципу «каждый узел с каждым» – это полносвязное соединение. В этом случае каждый узел имеет прямое соединение со всеми другими. Достоинства: самая высокая надёжность за счёт большого числа обходных и резервных путей. Недостатки: отношении. структура сети не выгодна в технико-экономическом Узловой принцип – несколько узлов, наиболее важных в структуре сети соединяются по принципу «каждый с каждым», менее важные узлы соединяются только с ближайшими (количество кружков –важность узлов). Достоинства: гибкая структура построения, большая экономичность построения. Недостатки: уменьшается надёжность функционирования менее важных узлов. Радиальный принцип – важный узел связан с менее важными одной линией. Достоинства: самая высокая экономичность. Недостатки: самая низкая надёжность. Кольцевая структура. Достоинства: высокая надёжность за счёт большого количества обходных путей. Недостатки: при кольцевом построении сети рёбра должны обеспечивать передачу мощных потоков информации с высокой достоверностью и надёжность, что присуще только волоконно-оптическим кабелям. Реальные сети электросвязи строятся по комбинированному принципу с использованием всех методов на различных участках сети электросвязи. В основном реализуется радиально-узловой принцип построения сети с жёстким выделением иерархии узлов. В структуре сети выделяется главный узел. Для главного узла выполняются условия построения сети «каждый с каждым». В настоящее время в связи с широким внедрением ВОЛС, обладающих большой пропускной способностью, находит применение на всех элементах сети электросвязи кольцевой принцип построения сети с использованием всех современных цифровых систем передачи. Используется принцип так называемой «наложенной сети», когда вновь строящаяся кольцевая структура дополняет и развивает существующую сеть и в дальнейшем полностью её заменяет. В настоящее время существуют цифровые кольца такой сети для городов, районов и областей, создаётся структура единого цифрового кольца в пределах страны, на этапе создания глобальное цифровое кольцо, соединяющее все страны мира на базе ВОЛС. При построении сети электросвязи соблюдается производственнотерриториальный принцип административно-технического управления сетью. Координируют работу электросвязи министерства РФ по связи и информатизации через линии связи республик, а также акционерные общества, которые объединяют все сети связи в пределах области, руководят и управляют ими через соответствующие подразделения РУЭСЫ, ГУЭСЫ, ЭТУЭСЫ. Магистральную междугороднюю связь обеспечивает акционерное общество Ростелеком через свои филиалы, называемые территориальными центрами управления магистральной связью и телевидением. Дальнюю связь в настоящее время организуют и ведомственные сети, в частности, сети электросвязи министерств путей сообщения. Сети общего пользования и ведомственные сети объединяются в пределах взаимоувязанной сети РФ (ВСС РФ) и развиваются на базе единой технической политики. В связи с внедрением кольцевых структур при построении сети электросвязи принята новая терминология названия сетей. Все сети, объединяющие узлы в кольцевую структуру, получили название транспортных сетей. Сети, обеспечивающие подключение абонентов к узлам транспортной сети, получили название «сети доступа». Поэтому в настоящее время можно считать, что транспортные сети включают в себя магистральную, междугородную и зоновую сеть. Местная сеть входит в состав сети абонентского доступа. Первичная и вторичная сети: Вся сеть электросвязи делится на первичную и вторичную сети. Первичная сеть представляет собой совокупность всех каналов электросвязи без их подразделения по видам связи. Она состоит из направляющих систем электросвязи, образующих линейные сооружения связи, а так же многоканальных систем передачи. Первичная сеть едина для всех потребителей и является основой для вторичной сети. Вторичная сеть состоит из каналов электросвязи одного назначения(телефон, телеграф) и строится на базе первичной сети. Она включает в себя кроме каналов электросвязи ещё и коммутационные узлы определенного назначения (АМТС) а также оконечные устройства, размещённые непосредственно у абонентов, при этом вторичные сети подключаются к первичной сети с помощью соединительных линий. При этом организуется наиболее экономичное и надёжное функционирование отдельных элементов сети электросвязи. Высокая надёжность обеспечивается за счёт резервирования и сочетания различных направляющих сред. Таким образом, структура взаимоувязанной сети электросвязи будет иметь вид: Лекция 4 Пункт 2.2 Городская телефонная сеть Обеспечивает телефонной связью абонентов в пределах города, а также выход на междугородную, внутризоновую и сельско–пригородную связь. Система построения сети зависит от количества абонентов сети, которое в свою очередь определяется величиной и значением в городе. В соответствии с этим можно выделить три варианта построения сети: Сети районных центров городского типа и городов областного подчинения. Сети областных центров и городов республиканского значения. Сети крупных промышленно-административных центров. Телефонные сети небольших городов и райцентров строятся за счёт создания структуры сети по принципу каждый с каждым для главного узла, которым обычно является центральная станция. Второстепенными узлами являются различные ведомственные и учрежденческие станции. В больших городах телефонная сеть районируется с выделением районных РАТС. РАТС РАТС АМТС РАТС РАТС УАТС На такой сети обычно используется пятизначная нумерация. Первая цифра номера - индекс телефонной станции. Общее количество телефонных станций на такой сети не должно превышать 8. В качестве стандартных блоков оборудования АТС выпускаются десятитысячные блоки. Таким образом, максимальная ёмкость ГТС при такой структуре сети обычно составляет 80000 номеров. При необходимости обеспечения большей ёмкости сети переходят к построению ГТС с узлами входящего сообщения (УВС). РАТС11 РАТС12 РАТС13 УВС1 УВС2 РАТС21 РАТС23 РАТС22 На таких телефонных сетях вводится 6-тизначная нумерация, причём первая цифра номера в этом случае – это номер УВС, вторая цифра номера – это номер станции в пределах данного узла. Максимальная ёмкость такой сети 800000 тысяч номеров. В настоящее время данная структура построения сети является основной для сети областных центров РФ. При необходимости дальнейшего увеличения ёмкости сети кроме узлов входящего сообщения выделяются узлы исходящего сообщения (УИСы), при этом также формируются узловые районы с совмещением узлов исходящего и входящего сообщения в одном здании. Максимальная ёмкость ГТС с семизначной нумерацией 8000000 абонентов. Абонентская сеть в пределах одной телефонной станции строится по шкафному принципу. При этом на территории города, обслуживаемого одной станцией, выделяются шкафные районы, где устанавливаются распределительные шкафы на 600 и 1200 пар. Внутри распределительных шкафов устанавливаются боксы БКТ (магистральные и распределительные). Шкафная система построения абонентских линий обеспечивает гибкость и экономичность построения сети абонентских линий. Экономичность обеспечивается за счёт введения разного эксплуатационного запаса на магистральную и абонентскую часть абонентской линии. Эксплуатационный запас переключает повреждённые цепи на резервные пары. Таким образом, на самую протяжённую часть абонентской линии мы используем количество кабеля на 17 – 18 % меньше, чем на распределительную часть абонентской линии. На расстояние до 500 метров от телефонной станции магистральная и распределительная часть абонентской линии соединяются в муфтах напрямую без шкафов, так как в этом случае стоимость шкафа и его монтажа будет дороже соединения напрямую, поэтому в радиусе 500 метров от станции бес шкафная система. При том эксплуатационный запас 5 –10 % на распределительной части абонентской лини. На магистральной части запас составляет 3 – 5%. Поэтому, при бесшкафной системе часть пар в распределительных коробках запараллеливается, то есть бесшкафная система становится менее гибкой по сравнению со шкафной. По надёжности преимущественна бесшкафная система, так как в муфтах жилы соединяются в одной точке, а в шкафах в двух точках под винт. В сельском районе создаются следующие виды электросвязи: 1. Сеть общего пользования для всех потребителей (телефон, телеграф, сеть радиовещания). 2. Учрежденческо-производственная связь для предприятий административно-хозяйственного и культурного сообщества различных министерств и ведомств 3. Внутрипроизводственная связь для предприятий различных форм собственности. СТС строится по радиально-узловому принципу. МТС ЦАТС ОАТС УАТС ОАТС УАТС ОАТС В районном центре устанавливается центральная станция, соединяющаяся по принципу «каждый с каждым» с любой станцией района. В крупных населённых пунктах устанавливаются узловые АТС, которые по радиальному принципу включаются на конечные АТС. Для небольших сёл устанавливаются рокадные или поперечные связи. Таким образом, абоненты ряда сёл устанавливают между собой соединения через узловую станцию, не выходя на центральную. При необходимости выхода на МТС все ОАТС подключают транзитом через УАТС, а УАТС через ЦАТС. Пункт 2.4 Сеть проводного радиовещания в пределах населённых пунктов. Строится по однозвенной, двухзвенной и трёхзвенной структурах. Однозвенная структура: выделяется радиоузел, на который транзитом через МТС от него по радио фидерам с напряжением 30В подаётся вещание на распределительный щеток. Двухзвенная структура применяется в небольших городах и посёлках городского типа. Наряду с радиоузлом строится сеть трансформаторных подстанций. Радиоузел с подстанцией соединяет высоковольтный радио фидер с напряжением 1000В, чем резко снижается диаметр проводников. На трансформаторных подстанциях напряжение снижается до 30В и подаётся непосредственно абонентам. Количество подстанций обычно не превышает 10. Причём общая ёмкость радиотрансляционной сети обычно не превышает 20 тысяч абонентов. Трёхзвенная структура предполагает выделение отдельных районов на территории города, как правило, совпадающих с административным делением. Причём в каждом районе выделяется своя станция, совмещенная, обычно с радиостудией. Все усилительные станции соединяются в сеть с центральным радиоузлом. В каждом районе обслуживается до 20000 абонентов со своей сетью подстанций, до которых напряжение подаётся с усилительной станции по высоковольтным радио фидерам. Пункт 2.5 Перспективы развития и функционирования ВСС РФ Дальнейшее развитие ВСС базируется на широком внедрении цифровых систем передачи и ВОЛС. При этом обеспечивается единая техническая политика в развитии сети, единая нумерация. И в дальнейшем предполагается тесная координация работы всех ведомственных сетей из единого центра управления, созданного на базе компьютерной техники с возможностью широкого резервирования и управления всей сетью электросвязи в целом. Поэтому основой центров управления являются мощные вычислительные комплексы, обладающие возможностями коммутаций каналов и пакетов передаваемой информации. В перспективе ВСС РФ может считаться полностью созданной, если любой абонент этой сети путём набора обычного номера сможет соединиться с любым абонентом сети электросвязи земного шара. Таким образом, в настоящий момент требуется дальнейшая модернизация и развитие ВСС РФ с целью решения данной задачи. Причём в ближайшее время основой ВСС станут глобальные цифровые сети, обеспечивающие передачу мощных потоков информации в требуемом направлении и с заданным качеством. Это возможно в направлении дальнейшей интеграции в способах передачи информационных сообщений и интеллектуальных сетей, обеспечивающих абонентам весь набор услуг электросвязи. Конструкции НСЭ и их монтаж Весь необходимый материал по данной теме содержится в методической разработке к лабораторным работам по разделу курса линий связи «конструкции направляющих систем связи и их монтаж». 1989г. Составитель Попов Б.В. Лекция №5 Электродинамика направляющих систем электросвязи Пункт 4.1 Исходные положения электродинамики. Основные характеристики сред распространения электромагнитного поля. Существуют две основных разновидности объектов материального мира: Вещество Электромагнитное поле. Объектом изучения электродинамики является электромагнитное поле. Оно проявляет себя силовым воздействием на частицы, обладающие зарядом. Так же, как и вещество, электромагнитное поле обладает массой, энергией и скоростью. Оно характеризуется распределением в окружающем пространстве и обнаруживает дискретность структуры. С целью упрощения исследования единое электромагнитное поле разделяют на две составляющих: электрическое и магнитное поле. Если неподвижные заряды создают только электрическое поле, то движущиеся заряды создают и электрическое и магнитное поля. Если наблюдатель будет двигаться с той же скоростью, что и электрический заряд, то для него будет создаваться только электрическое поле. А для неподвижного наблюдателя будет создаваться и электрическое и магнитное поля, то есть введение данных понятий относительно. Электрические и магнитные свойства любой среды полностью характеризуются тремя параметрами: Абсолютная диэлектрическая проницаемость среды:  a  0 r 109 Где:  0  36 r Ф   м  – это диэлектрическая проницаемость среды в вакууме. – относительная диэлектрическая проницаемость среды. Это величина безразмерная. Она показывает, во сколько раз абсолютная диэлектрическая проницаемость среды больше, чем диэлектрическая постоянная. Абсолютная магнитная проницаемость среды:  a  0  r Где  Гн  0  4  107    это магнитная проницаемость вакуума, или м магнитная постоянная:  r  относительная магнитная проницаемость среды. Она показывает во сколько раз магнитная проницаемость среды больше магнитной постоянной. Для всех цветных металлов и диэлектриков  a  0 ,  r  1. Удельная электрическая проводимость:  См   ,  м  = 1  Ом   .  м  Электромагнитное поле в каждый произвольный момент времени в любой     среде полностью характеризуется четырьмя величинами: E, D,B, H.  E - напряженность электрического поля, действующая на неподвижный точечный положительный заряд q.  D - вектор электрической индукции, связывающий параметры электромагнитного поля с электрическими свойствами среды. 2 Измеряется в Кл/м .  B - магнитная индукция. Определяется как сила, с которой действует магнитное поле на единичный положительный точечный заряд, движущийся с единичной скоростью в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля.    Вб  B  a H    м  H - напряженность электромагнитного интенсивность магнитного поля. поля. Характеризует Любые материалы по параметрам  a ,  a , делятся на однородные, линейные, изотропные, анизотропные. Однородная среда: Материальная среда является однородной, если в пределах некоторого объема, занимаемого данной средой, параметры  a ,  a , не зависят от координаты в пределах данного объема, то есть  a  f  x, y , z   f  z , r ,    a  f  x, y , z   f  z , r ,     f  x, y , z   f  z , r ,   Линейная среда: Если параметры  a ,  a , не зависят от величины приложенного воздействия, то среда линейная, а если зависят, то среда нелинейная. Изотропная среда:  a ,  a , являются скалярными величинами. Анизотропная среда: Среда будет анизотропной, если хотя бы одна из величин  a ,  a , – вектор (тензор). Все реальные среды по электрическим свойствам делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. Для проводников преобладающим током является ток проводимости Для диэлектриков преобладает ток смещения. Для полупроводников выполняется условие сопоставимости токов проводимости и смещения. Деление материальных сред на проводники, полупроводники и диэлектрики условно и носит относительный характер, так как в значительной степени зависит от скорости изменения электрического поля, то есть от частоты. Частотную зависимость среды можно охарактеризовать произведением  a . Магнитные свойства среды можно охарактеризовать произведением  a . Таким образом, можно составить зависимость: I пр I см I пр I см I пр I см    1, для проводников  a    1, для полупроводников  a    1, для диэлектриков  a Таким образом, можно охарактеризовать любую среду в зависимости от 8  См  частоты электромагнитного поля. Для хороших проводников   10  .  м   Существует и обратное соотношение: I пр I см I пр I см I пр I см   a  0.1, для проводников    a  10, для диэлектриков   0.1   a  10, для полупроводников  В материальных средах существует два вида поля: Потенциальное поле. Его силовые линии имеют начало и конец. Они тесно связаны со своим источником, то есть чисто потенциальным полем является электрическое поле, силовые линии которого начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Вихревое поле. Его силовые линии всегда непрерывны. Они не имеют ни начала, ни окончания, и представляют собой замкнутую петлю. Магнитное поле является полностью вихревым. Пункт 4.2 Основные уравнения электродинамики в интегральной и дифференциальной форме Первое уравнение Максвелла: Линейный интеграл напряжённости магнитного поля по любому замкнутому контуру равен полному току, проходящему через поверхность, ограниченную этим контуром.  Hdl  I пр  I см Второе уравнение Максвелла: ЭДС контура при изменении магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром, равна скорости изменения этого потока со знаком минус.     dФ Edl  , Ф   a HS dt На практике для НСЭ чаще требуется определять электромагнитное поле не в пределах некоторого контура или объёма, а в конкретной точке пространства. Для этого используют запись уравнений в дифференциальной форме:    rotH   E  i a E   rotE  ia H    E  iпр   i a E  iсм iпр Г~ iсм Данная запись предполагает, что электромагнитное поле имеет гармоническую форму или представляется в виде набора гармоник. При этом:   E  E max eit ,  dE  i E, dt  dH  i H. dt Электрическое поле любой формы может быть представлено в виде набора гармонических составляющих, для которых справедлива данная запись уравнений Максвелла в дифференциальной форме. Понятие ротора значит, что соответствующее поле является вихревым, то есть силовые линии поля действуют по замкнутым контурам. Соответственно для первого уравнения Максвелла можно сказать, что вокруг вектора любого тока образуется вихревое магнитное поле, направление действия которого подчиняется правилу «буравчика». Второе уравнение Максвелла показывает, что если магнитное поле является переменным, то вокруг вектора напряжённости магнитного поля образуется вихревое электрическое поле, связанное с магнитным. В свою очередь электрическое поле вызывает в пространстве магнитное поле и так далее.  H пр  E см Таким образом, система уравнений Максвелла показывает, что электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде взаимосвязанных магнитных и электрических вихревых полей. Кроме первого и второго вспомогательных уравнения:  divD   , уравнений Максвелла существуют два определяет плотность заряда (измеряется в Кл/м3). Фактически это уравнение есть закон Кулона, который показывает, что силовые линии электрического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах, образующих данное поле. То есть силовые линии электрического поля могут иметь начало и окончание –  divB  0 где второе вспомогательное уравнение есть закон непрерывности силовых линий магнитного поля и показывает, что магнитных зарядов в природе не существует, и соловые линии вихревого магнитного поля не имеют ни начала, ни окончания. В зависимости от вида среды преобладают токи проводимости или токи смещения, что изменяет запись уравнений Максвелла. Для металлических проводников, где действуют только токи проводимости, система уравнений Максвелла записывается:    rotH   E,     rotE  i a H Для диэлектриков, где действуют только токи смещения, система уравнений Максвелла записывается:    rotH  i a E,     rotE  i a H Для направляющих систем электросвязи принята цилиндрическая система координат  z , r ,  , причём ось направляющей системы всегда совмещается с координатой z, r – радиус направляющей системы, координата  – смещение точки по границе раздела двух сред.  Соответственно векторы напряжённости электрического и магнитного полей будут представлены в виде трёх составляющих по соответствующим координатам. Таким образом система из двух основных уравнений максвелла будет представлена в цилиндрической системе координат в виде шести уравнений по соответствующим координатам. Система уравнений Максвелла в цилиндрических координатах для проводников:  1 dEz  r d  ia H r   dEz  i a H  dr   dH  1 1 Hr  H    Ez  dr r r d   После дифференцирования Hr по  и H по r и подстановки полученных значений в исходную систему уравнений можно из трёх дифференциальных уравнений первого порядка получить одно дифференциальное уравнение второго порядка для соответствующей составляющей электрического поля. Получим волновое уравнение (уравнение ГЕЛЬМГОЛЬЦА): d 2 Ez 1 dEz 1 d 2 Ez   2  ik 2 Ez 2 2 dr r d r d Где k – волновое число среды, которое определяется выражением: k 2   2 a a , причём  a может быть комплексным числом. Если нам необходимо найти составляющую магнитного поля Hz, то запись дифференциального уравнения второго порядка полностью аналогична при замене Ez на Hz. Дифференциальное уравнение второго порядка получило название волнового уравнения. Оно определяет действие составляющих поля по координате z. Действие поля по координате  можно определить из  1  dEz    i  dr  a   исходной системы уравнений: dH    Зная действие составляющих поля в соответствующих точках пространства, мы можем однозначно решить любую электродинамическую задачу. Пункт 4.3 Граничные условия для векторов электромагнитного поля. При решении электродинамических задач в системах электросвязи необходимо располагать сведениями о поведении электромагнитного поляна границе раздела сред. Это граница металл – диэлектрик в электрических кабелях связи или граница диэлектрик – диэлектрик для волоконных световодов. Если параметры на границе раздела сред изменяются скачкообразно, то в общем случае компоненты векторов электрического поля также претерпевают разрыв в точках границы. Состояние электрических полей на границах раздела сред формируются в виде граничных условий. Получение решений электродинамической задачи связано с наложением граничных условий. Рассмотрим действие вектора электромагнитного поля на границе раздела двух сред. Первое граничное условие:  En  a1 a1 1  E  E E 1  E 2 a 2 a 2 2 Таким образом, на границе раздела двух сред тангенциальные составляющие электрического поля равны между собой. Второе граничное условие: Dn1  Dn 2 На границе раздела двух сред нормальные составляющие векторов электрической индукции равны между собой. Соответствующие условия выполняются для H и B: H 1  H 2  B n1  B n 2 Можно также доказать, что: D 1   1  D 2   2 Если на границе раздела сред существует распределённый заряд s, то нормальные составляющие векторов электромагнитной индукции испытывают разрыв, равный величине поверхностного заряда: D1n  D2 n   S Если на границе раздела сред действует ток с плотностью iS, то тангенциальные составляющие электромагнитного поля претерпевают разрыв, равный величине поверхностного тока. H1n  H 2 n  iS Лекция №6 Пункт 4.4 Баланс мощностей, теорема Умова – Пойнтинга. Энергия электрического и магнитного поля связаны соотношением:   0 E 2 0 H 2  W  WЭ  WМ      dV 2 2  V Используя уравнения Максвелла, баланс энергий электрического и магнитного поля в течение некоторого времени в пределах некоторого объёма V, ограниченного поверхностью S, можно представить в виде уравнения Умова-Пойнтинга: Левая часть уравнения характеризует расход энергии электромагнитного поля за единицу времени. Правая часть уравнения:   d   0 E 2 0 H 2  2     dV   E, H  dS    E dV dt V  2 2  S V Первое слагаемое представляет собой поток энергии в окружающее пространство через замкнутую поверхность S объёма V за отрезок времени t. Второе слагаемое выражает энергию в соответствии с законом Джоуля-Ленца, которая преобразуется в тепло внутри объёма V за единицу времени. Таким образом, любое изменение энергии электромагнитного поля связано или с преобразованием этой энергии в тепло, или с излучением её в окружающее пространство. Векторное произведение векторов напряжённости электрического и магнитного полей обозначают через вектор Пойнтинга:    E  H   П   Направление действия вектора Пойнтинга связано с векторами напряжённости электрического и магнитного полей правилом буравчика: Если плоскость движения ручки буравчика совместить с плоскостью действия векторов напряжённости электрического и магнитного полей, то вращение ручки буравчика по кратчайшей линии от вектора напряжённости электрического поля к вектору напряжённости магнитного поля по часовой стрелке укажет направление действия вектора Пойнтинга. Вектор Пойнтинга определяет количество энергии, распространяющейся в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению потока энергии. Таким образом, излучаемая из объёма энергия или поступающая в объём через ограниченную поверхность энергия согласно теореме Умова-Пойнтинга количественно равна интегралу от скалярного произведения Вектора Пойнтинга на бесконечно малый элемент dS.  W   ПdS S Энергия, которая распространяется составляющими Er и Hi. вдоль НСЭ, характеризуется  Пz  Er  Hi Таким образом, для определения количества энергии, переданной по НСЭ, достаточно знать две составляющих поля Er и Hi, причём данное соотношение характеризует идеальную цепь, когда вся энергия передаётся по НСЭ без преобразования в тепло. В реальных цепях с потерями, обладающих активным сопротивлением, часть энергии согласно закону Джоуля-Ленца будет теряться, преобразовываясь в тепло. Соответственно НСЭ, обладающие меньшим сопротивлением, являются более качественными. С учётом применения для НСЭ цилиндрической системы координат интеграл, характеризующий записывать в этой системе координат. количество энергии, удобнее Рассмотрим варианты распространения энергии поля по НСЭ: 2  П z  Wz   Er H* rd Процесс передачи энергии: Процесс излучения энергии: Процесс поглощения энергии: Согласно закону Джоуля-Ленца: 2  П r  Wr   Ez H * rdr  H  Пz  Пr WП  I 2 Z , Z=R+i L 2 2 I Z E H z *  rd  R  i L Таким образом, теорема Умова-Пойтинга напрямую выводит аналитические выражения для параметров передачи цепи R и L. на Пункт 4.5 Режимы передачи по НСЭ. Классификация электромагнитных волн в НСЭ. Можно выделить пять режимов передачи по НСЭ: Статический режим Статический режим соответствует электро и магнитостатике, когда перемещение зарядов по НСЭ не происходит, цепь разомкнута, а к ней подключен источник постоянного напряжения. Для этого режима НСЭ справедливы следующие уравнения Максвелла:  rotH  0    rotE  0  Данный режим используется для определения ёмкости цепи. Стационарный режим Соответствует постоянному току в цепи НСЭ. Для этого режима НСЭ справедливо следующее уравнение Максвелла:   rotH   E    rotE  0  Стационарный режим позволяет определить индуктивность цепи. Квазистационарный режим. Соответствует режиму работы всех двухпроводных НСЭ, когда токи проводимости намного больше токов смещения, то есть, он соответствует режиму работы всех двухпроводных НСЭ. D/ f<106-108 Гц.    rotH   E   rotE  ia H   Ez 2  П r  Wr   Ez H * rdr  Пr  H Особенность: Для получения решений достаточно воспользоваться теорией линейных электрических цепей. В этом режиме распространяются волны типа Т (поперечные волны), которые соответствуют условию, когда вектора напряжённости электрического и магнитного поля действуют в плоскости, перпендикулярной направлению распространения электромагнитной волны. НСЭ: ВЛС, СК, КК. Электродинамический режим f=109-1012 Гц, D/=1    rotH   E  i a E     rotE  i a H  НСЭ: ВК, КК, волноводы, ЛПВ. Волны Е и Н. Квазиоптический D/1, f=1013-1015 Гц   rotH  i a E    rotE  ia H  НСЭ: световоды, ОК. Волны НЕ и ЕН. Пункт 4.6 Классификация электромагнитных волн в НСЭ. Характер распространения электромагнитного поля в НСЭ зависит прежде всего от класса волны, используемой для передачи электромагнитной энергии. Различают 4 класса электромагнитных волн: Т-волна. Это поперечно-электромагнитная волна (составляющие электрического и магнитного полей находятся в одной плоскости, перпендикулярной направлению распространения энергии). Эти волны существуют во всех двухпроводных НСЭ. Другие классы волн в них отсутствуют.  H Z  E  H Ez  E Это электрическая (поперечно-магнитная) волна или ТН волна.  H Hz  E Наряду с поперечными составляющими поля существует продольная составляющая HZ. Электрические и магнитные поля существуют в НСЭ, у которых ток смещения начинает преобладать над током проводимости (диапазон 10101012). Гибридные волны НЕ и ЕН  H Ez Hz  E Вдоль оси Z существуют составляющие электрического и магнитного поля. Гибридные волны соответствуют условию, когда ток смещения намного больше тока проводимости. Такие волны существуют в волоконных сетоводах, диэлектрических волноводах и оптических линиях связи. Наряду с делением электромагнитных волн на классы существует их деление на типы. Тип волны или мода волны – это электромагнитный образ волны, характеризующийся числом min и max поля по периметру и диаметру НСЭ. Тип обозначается числами: n – min и max по периметру. m - min и max по диаметру. Общее обозначение: НЕnm или EНnm. Симметричные электромагнитные волны имеют индекс n=0. Таким образом при рассмотрении НСЭ необходимо учитывать тип волны, причём одновременно в НСЭ может существовать до нескольких тысяч типов волн. Лекция №7 Электромагнитное поле в ближней и дальней зоне Одним из важнейших параметров в НСЭ является электромагнитная совместимость соседних цепей. НСЭ создаёт внешнее поле, которое является помехой для соседних цепей и кабелей. Кроме того, помехозащищённая цепь может сама быть подвержена электромагнитным влияниям. Поэтому критерию все НСЭ подразделяются на два основных вида: открытые и закрытые. Закрытые НСЭ Не создают внешних помех, и сами обладают повышенной защищённостью от внешних и взаимных влияний. К таким НСЭ относят (коаксиальные цепи и кабели, металлические волноводы и волоконные световоды). Открытые НСЭ. ~ λ Zn r Симметричные цепи и кабели, ЛПВ и диэлектрические волноводы. В открытых НСЭ наряду с процессом распространения электромагнитной энергии от источника к нагрузке происходят излучения энергии в окружающее пространство. Внешнее пространство, в которое происходит излучение энергии, условно делится на ближнюю и дальнюю зоны, для которых изменяется характер электромагнитного поля. БЛИЖНЯЯ ЗОНА –это часть пространства, для которого длина передаваемой электромагнитной волны на много больше расстояния до точки наблюдения. r ДАЛЬНЯЯ ЗОНА – это часть пространства, для которого длина передаваемой электромагнитной волны на много меньше расстояния до точки наблюдения. r Границей двух зон условно считается расстояние r=/6.Для симметричных цепей r=50м. Для коаксиальных цепей верхний диапазон 108Гц. Граница двух зон в этом случае 50см. Следовательно, все соседние цепи в металлических кабелях связи находятся в ближней зоне для рабочего диапазона частот. В ближней зоне электромагнитное поле носит явно выраженный электрический или магнитный характер, то есть преобладает электрическая или магнитная составляющая. В дальней зоне, начиная с /6 состояние электромагнитного поля выравнивается и оно приобретает вид плоской волны, когда составляющие Е и Н находятся в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Волновое сопротивление такой волны в свободном пространстве будет равно волновому сопротивлению диэлектрика: 0 0 Для ближней зоны преобладание электрической составляющей характерно для цепей, работающих с большими сопротивлениями нагрузки при малых токах и больших напряжениях. В случае преобладания магнитной составляющей в ближней зоне это соответствует работе цепи на малое сопротивление нагрузки при больших токах и малом напряжении. Энергия поля в ближней зоне соответствует величине вектора Пойнтинга, определяемого в ближней зоне.  I 2h2 Z0  Пб  i 32 3 r 5 Собственно, вектор Пойтинга дальней зоны:  I 2h2 Z0 ПД  i 8 2 r 2 Где I –ток,действующийв цепи, является источником поля, h – длина цепи,  - длина волны, r –расстояние до точки наблюдения. Из первой формулы видно, что в ближней зоне электрическое и магнитное поле имеют фазовый сдвиг близкий к 900, а вектор Пойтинга имеет только реактивную составляющую. При этом, основная часть энергии электрического поля сосредоточена около источника излучения. Основная часть энергии поля носит колебательный характер, когда электрическое поле переходит в магнитное и наоборот, а процессы излучения практически отсутствуют. В дальней зоне происходит активное излучение энергии и она переносится на большие расстояния от источника излучения, то есть в ближней зоне энергия «связана источником, не дающим ей распространяться». В дальней зоне энергия теряется, будучи «не связанной с источником». По соотношению составляющих в ближней и дальней зоне составим таблицу: Зона Ближняя Дальняя Составляющая инд. 1011 10 Составляющая 108 104 Составляющая инд./изл. 103 1/103 Таким образом, в ближней зоне эффект индукции в 1000 раз больше эффекта излучения, а в дальней зоне наоборот. В двухпроводных НСЭ эффект передачи и излучения энергии можно связать с расстоянием между проводниками (a ). Если a, то преобладает эффект индукции. Если  соизмеримо с a, то будет резко возрастать эффект излучения и линия превратится из направляющей системы в антенну. Для ВЛС a20см, что является ограничивающим фактором для рабочего диапазона частот, потому что для частот 105 Гц ВЛС превращается в антенну, когда большая часть энергии излучается в окружающее пространство, что приводит к бесполезным потерям энергии и резкому возрастанию затухания. Уравнения Максвелла для ближней и дальней зоны. Для дальней зоны IсмIпр rotH = iaE rotE = -iaH Для ближней зоны rotH =0 rotE = -iaH Таким образом, необходимо учитывать распределение электромагнитного поля при создании помехозащищённых НСЭ с малыми потерями. Пункт 4.7. Исходные принципы расчета НСЭ Уравнения Максвелла позволяют решить любую электродинамическую задачу при условии наложения граничных условий для сред, образующих НСЭ. Однако в большинстве случаев можно упростить решение задачи для ряда НСЭ, применяя законы теории цепей или законы геометрической оптики. Основными соотношениями, определяющими возможность применения упрощённых методов расчёта НСЭ, является соотношение между передаваемой длиной волны и поперечными размерами НСЭ. a – КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЙ РЕЖИМ ПЕРЕДАЧИ. Применяются законы теории цепей (Ома и Кирхгоффа).  соизмеримо с a – ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПЕРЕДАЧИ. Применяется решение системы уравнений Максвелла. a – КВАЗИОПТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПЕРЕДАЧИ – это процесс передачи лучей или световых потоков (лучевой процесс). Для получения решений используется уравнение, законы Френеля и другие уравнения геометрической оптики. Конструкции НСЭ и соответствующие режимы передачи отражены в таблице: РЕЖИМ ПЕРЕДАЧИ Частота, Гц Длина волны Тип волны Тип НСЭ КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЙ 0 - 109 м, км Т ВЛС,СК ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ 1010- 1012 см, мм Enm Волноводы, световоды, ЛПВ Hnm КВАЗИОПТИЧЕСКИЙ 1013- 1015 мкм HE, TH, гибридные волны, симметричные волны, E0m, H0m. Волноводы, световоды, СК В зависимости от типа НСЭ в дальнейшем будем использовать данные принципы теории расчёта применительно к конкретным условиям. Применим законы теории цепей для простейшей линии из двух однородных проводников в квазистационарном режиме. Лекция №8 Пункт 4.8 Уравнения однородной двухпроводной линии В соответствии с теорией электрических цепей двухпроводная линия представляет собой колебательный контур, состоящий из распределённых по длине линий параметров активного сопротивления R, индуктивности L, ёмкости C и проводимости изоляции G. Если данные параметры распределены по линии равномерно, то такая линия называется ОДНОРОДНОЙ. Большинство двухпроводных НСЭ являются однородными, поэтому данные параметры приводят к единицам длины линии: (Ф/км, Ом/км, См/км, Гн/км). Данные параметры линии называются ПЕРВИЧНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ПЕРЕДАЧИ и полностью определяют процесс передачи электромагнитной энергии по линии. Эквивалентной схемой двухпроводной НСЭ будет схема ФНЧ с распределёнными параметрами. Рассмотрим эквивалентную схему двухпроводной НСЭ длиной l. Z=R+iL – продольный параметр Y=G+iC – поперечный параметр  dU  dx  I ( R  i L)   dI  U (G  iC )  dx Для решения данной системы возьмём вторые производные по dx от тока и напряжения. В итоге получаем систему второго порядка:  d 2U dI  dx 2  dx ( R  i L)   2  d I  dU (G  iC )  dx 2 dx Подставим в полученную систему уравнений значения dU/dx и dI/dx из исходной системы уравнений. В результате получим:  2  ( R  i L)(G  iC ) КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛИНИИ, с учётом данного обозначения:  d 2U  dx 2  U ( R  i L)(G  iC )   2  d I  I (G  iC )( R  i L)  dx 2 Решение для данной системы будет одинаковым для I и для U.  d 2U 2  dx 2   U   2 d I   2I  dx 2 Решение уравнения для U: U  Ae x  Be  x Из этого решения видно, что U в любой точке представляет собой сумму двух волн (волны, падающей от начала к концу линии, и волны, отражённой от конца линии). Подставим U в первую производную: dU  A e x  B e  x   ( Ae x  Be  x ) dx Подставим полученное значение потерь в исходное уравнение системы:  ( Ae x  Be  x )  I ( R  i L) Разделим левую и правую часть на : Ae x  Be  x  I ( R  i L) R  i L   ZB ,  G  iC где ZB – волновое сопротивление  Ae x  Be  x  IZ B , ( Be  x  Ae x ) I , ZB Be  x Ae x I   U пад  U отр ZB ZB Соотношение между этими волнами будет характеризовать Zв: U пад U отр   ZB I пад I отр Волновое сопротивление линии одинаково для любой линии (как для падающей, так и для отражённой) и измеряется в Ом. Для нахождения постоянных интегрирования приравняем х=0, то есть будем рассматривать начало линии: A U  I0 Z B  2 , B U  I0 Z B  2 Подставим постоянные интегрирования в решения уравнений: IZ B B Так как e  ch x  записать в виде: x U    I 0 Z B  e  x 2 U 0  I 0 Z B  e x  e  x  2 2 e  и sh x   x U    I 0 Z B  e x 2 U 0  I 0 Z B  e x , 2  e  x  2 , то решение можно U X  U 0 ch x  I 0 Z B sh x,   U0 I  I ch  x  sh x  X ZB  Данное решение справедливо для любой нагрузки. В реальных линиях связи обычно выполняют согласование, как в начале, так и в конце линии, то есть выполняют условие: Z0=ZB=Zl. Для согласования линии выполняется условие отсутствия отражённой волны, то есть вся энергия от генератора, передаваемая по линии, полностью поглощается нагрузкой. Это наиболее оптимальный режим работы линии. Для него решение упрощается и имеет следующий вид: U X  U 0 e  x   x  I X  I 0 e При распространении волны тока и напряжения по согласованной линии происходит затухание этих волн пропорционально величине коэффициента распространения и длине линии.   (R  iL)(G  iC)    i Где -коэффициент затухания линии, -коэффициент фазы линии. Коэффициент распространения  и волновое сопротивление ZB называют вторичными параметрами распространения. Они полностью зависят от первичных параметров и наряду с ними определяют процесс распространения электромагнитной волны по линии. Исходя из основного уравнения однородной линии при условии согласования нагрузок, можно записать: U U e    e  e   a 1 P0 ln 2 P    затухание 1Нп=8,68Дб U0 U  e  ln 0   U U 1Дб=0,115Нп линии a При подстановке формулы первичных параметров с размерностью, соответствующей системе СИ (Ом/км, Ф/км, Гн/км, См/км) затухание получается в Нп. Коэффициент фазы  соответствует изменению фазы на длине линии 1км. Если рассматривать графически процессы изменения тока и напряжения в линии длиной l, то такое изменение будет соответствовать уменьшению вектора напряжения по величине и фазе при распространении по линии: a,Дб 0,1 1 2 3 4 5 7 8 9 P0/Pi 1,02 1,26 1,58 1,99 2,51 3,16 5,01 6,31 8 …... 40 60 104 106 Со вторичными параметрами непосредственно связана скорость распространения по линии:  f , кГц   км / с f  30кГц 20 10   1 LC 1   LC ( LC  RC LC RC ) 2 График изменения фазы и частоты ZB  R  i L  Z B e i Z B G  i C  ,   График изменения Z B R G 200 Гц f На частоте 800 Гц аргумент достигает максимума. Знак минус у аргумента показывает, что в кабельных цепях преобладает ёмкостная составляющая по сравнению с индуктивной, особенно на низких частотах. Пункт 4.9 Процессы в неоднородных линиях Рассмотренные частотные зависимости и формулы соответствуют однородным согласованным линиям, в которых созданы идеальные условия для передачи электромагнитных сигналов. В реальности встречаются линии, не согласованные по нагрузкам и неоднородные по длине. В таких линиях процесс передачи электромагнитной волны связан не только с собственными потерями в линии, определяемыми собственным затуханием, но и рабочим затуханием линии, связанным с процессом отражения волны от неоднородности. Величина РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ НЕСОГЛАСОВАННОЙ ЛИНИИ определяется соотношением: 1 a P    ln 2 3 Z0  ZB Z  Z  ln 0  ln 1  P1 P2 e  2 2 Z0Z B 2 Z0Z где Z 0  нагрузка генератора Z B  нагрузка в начале линии , Z   нагрузка в конце линии   собственное затухание P1- коэффициент отражения в начале линии, P2- коэффициент отражения в конце линии. -160кГц, то: EZ i  k I  2  ra I0 I1 a   i kr a i kr a   Подставим в решение постоянную интегрирования А:    I 0 i kra  I1 i kra Ra  iLa   Ra  ik 2ra 2k 4ra  1 1 i 2 2 i La  2 a 2k  4ra 4ra k Для медного проводника выражение можно упростить: 4,18 f 10 2 Ra  ra  Ом   км    La  6,66 3  Гн  10   ra f  км  Рассмотрим решение волнового уравнения Гельмгольца: ЕZ  AI H    i kr  Bk0  i kr  1 EZ ik  AI i a r i a при r  rв   i kr   Bk  ikr  H  1 I 2rв Подставляя Еr и Н в исходные уравнения, Умова-Пойтинга, получим выражение для внешнего проводника цепи: H  rв   1 E Z ik  AI i a r i a i krв  Bk1 i krв  H  rс   1 E Z ik  AI i a r i a i krс  Bk1 i krс  0           I 2rв R  iLв            i k I 0 i krв k1 i krс  k 0 i krв I1 i krс 2rв I1 i krc k1 i krв  k1 i krc I1 i krв 4   Функции Бесселя можно представить в виде асимптотически сходящихся рядов следующего вида: для kr  5 I0 I1    e iZ   1    1  8 iZ  iZ  iZ 3    1  8 iZ  iZ  2 iZ  k 0 iZ   iZ e 2  2 iZ e iZ 1    1  8 iZ   Ограничивая эти ряды тремя составляющими, и, подставляя их значения в сопротивление проводника, получим: ik R  iLв  2rв Rб  2k 4rв  1  3 1     cth i kt  8 i k  rc rв   Lв    где t  rc  rв 2a 4rв k Для медных проводников: 4,18 f  2  Ом  10  rв  км  66,6 1  4  Гн  Lб  10   f rв  км  Rб  Наряду с внутренней индуктивностью проводников в коаксиальной цепи действует межпроводниковая индуктивность. 5  Lвн  а I rв  ra I 4 10  4  r r  Гн  dr  ln в  2 ln в 10  4  2 r 2 ra ra  км   rв 66 ,6  1 1    4  Гн     10   L  L а  Lв  Lвн   2 ln  ra f  ra rв    км   Если внешний проводник сделан из алюминия, то:   4,18 5,38  2  Ом  R  f    10  r r  км  в   a    L   2ln rв  1  66,6  86  104  Гн      км   r r r f   а a в      1 Лекция №11 Пункт 5.4 Емкость и проводимость изоляции коаксиальной цепи В изоляции двухпроводных цепей происходят два основных процесса: Поляризация Переориентация диполей В отличии от проводников в изоляции отсутствуют свободные носители заряда. Поэтому если к проводникам приложено напряжение, связанные заряды в пределах атомов смещаются на определённое расстояние, то есть происходит поляризация диполей. Степень поляризации диэлектрика характеризуется его диэлектрической проницаемостью. Если напряжение переменное, то происходит переориентация диполей с частотой этого напряжения. При перемещении диполей, за счёт трения выделяется тепловая энергия. Чем выше диэлектрическая проницаемость изоляции и выше частота, тем большие потери энергии происходят в диэлектрике. Соотношение между токами определяет величину потерь. Чем больше активная составляющая Ia, тем больше потери. Количественно величина потерь оценивается tgρ- тангенсом угла потерь. Q U  2  C   a 10 rв a  ra 6 rв 18 ln ra dr r   Ф   км  Q 2  ln a rв ra 2 tg  Ia UG G   I C CU C G  G 0 G f  1  Сtg Rиз  См  Rиз  10000 МОм  км    G f  Ctg Э   км  r в Q С U   Edr U ra Е Q 2 a r 1 Лекция 12 Пункт 5.5 Первичный и вотричный параметры коаксиальной цепи. Частотные зависимости параметров передачи Аналитические выражения первичных параметров передачи найдены в пункте «передача энергии в цепи с потерями». Вторичные параметры могут быть найдены из первичных параметров с использованием формул однородной линии. Иногда удобнее параметры коаксиальной цепи выражать через конструктивные параметры изоляции. R C G L  Дб  8.68      км     2 L 2 C  рад     LC    км     м  д  ZB  L C  1 LC  км   c    2,6  Э f  1 1   3  5  дб    10  9,1 f  Э tg Э10   D d D  км  ln d Частотные зависимости первичные параметры передачи LG RC G LCG R L C C L G f D d вторичные параметры передачи  ZB  1 C  LC Э   Э С  м  f д  f f f 2 Пункт 5.6 Оптимальное соотношение диаметов проводников коаксиальной цепи Существует определённое оптимальное отношение диаметров проводников коаксиальной цепи, обеспечивающее минимум затухания. 2,6  0 f  1 1  3   10 D d D l d  D пусть x  , тогда  м  min при м  0 d x м  Для различных металлов: Металл D/d Сu 3,6 Al 3,9 Fe 4,2 Pb 5,2 Zn 4,5  3,6 3,9 3,2 D d Таким образом, отклонение размера коаксиального кабеля от оптимального наиболее существенным образом сказывается при соотношении меньших оптимальных. Поэтому в реальных цепях с учётом технического допуска соотношение для проводников выбирают несколько большим оптимального. 1 Лекция №13 Пункт 5.9 Электрические процессы в симметричных кабелях Электромагнитное поле симметричной цепи: Симметричные цепи – это открытые НСЭ, поэтому электромагнитное поле действует на значительное расстояние, приводя к повышенным взаимным влияниям между цепями и, наводя электромагнитное поле в экранах и оболочках в соседних цепях, окружающих металл. Кроме этого электромагнитное поле обладает существенной симметрией относительно проводников. Поэтому при рассмотрении параметров передачи необходимо учитывать эти особенности. Активное сопротивление (один из важнейших параметров передачи) будет состоять из четырёх слагаемых: R0 RПЭ RБП RН R  R0  RПЭ  RБП  RН RБП - сопротивление за счёт эффекта близости. RH- потери в окружающих массах. R0- сопротивление цепи. RПЭ- сопротивление за счёт поверхностного эффекта.  R0   S d 02 S 4 сопротивление симметричной цепи R0  8000  d 02 2 Возникновение эффекта близости. Увеличение сопротивления влечёт за собой увеличение затухания. Смещение плотности тока в толще проводника. Наведение вихревых токов ведёт к нагреванию оболочек и экранов. Лекция №14 Пункт 5.10 Передача энергии по идеальной симметричной цепи ИДЕАЛЬНОЙ ЦЕПЬЮ будем называть цепь, в которой отсутствуют эффекты, связанные с вихревыми токами, и отсутствует влияние соседних цепей, то есть вся электромагнитная энергия без потерь распространяется вдоль оси Z. И, соответственно, вектор Пойтинга имеет составляющую вдоль оси Z. Согласно теореме Умова-Пойтинга в цилиндрической системе координат: 3 П Z   E r H  rd Таким образом, для нахождения величины вектора Пойтинга мы должны найти составляющие Еr и Н. Обратимся для этого к системе уравнений Максвелла: Как и для коаксиальной цепи, предполагаем экспоненциальное изменение составляющих: Er  Er 0e Z       H  H   H  0e Z    i E a E r Z E r   i a H  Z Где Н0 и Еr0 – начальные составляющие поля. Возьмём первые производные по dZ от составляющих поля. Подставим их в исходные уравнения Максвелла: H     i a Er   Er  i a H  Перемножим уравнения системы между собой:  2  i a   i a  Разделим второе уравнение системы на первое:  Er  H   2    i a    i a  4 Полное сопротивление среды распространения: ZZ  i a i a E   r   i a  H i a H  I Er  Z Z 2r Er  где H   I 2r Для напряжения между проводниками цепи можно записать выражение: r a U   E dr r r Подставим Еr: ZZ I U   ar  r dr I  r  i a ar ln   i a r Волновое сопротивление цепи: Zв  U 1  I  a a  r ln a r  Гн   a  4 10 7    м 1 9 Ф  a  10    36  м 120 a  r Ом Zв  ln r  5 Из уравнения однородной линии можно записать выражения для продольных параметров: i a a  r R  i a   Z в  ln  r      i a   G  iC    a  r Zв  ln   r  Выделяя вещественные и мнимые части, найдём аналитические формулы параметров передачи: R0 G  ar ln r L a a  r ln  r  a C ar ln r Пункт 5.11 Передача энергии по симметричной цепи с уметом потерь В реальной симметричной цепи действуют вихревые токи, приводящие к увеличению активного сопротивления при возрастании частоты передаваемого сигнала. В таких цепях действуют: Поверхностный эффект, Эффект близости Эффект потерь окружающих масс. Всю энергию, потребляемую проводниками извне, можно представить в виде вектора Пойнтинга, направленного по координате r внутрь проводника. Согласно теореме Умова-Пойнтинга: 6 2 Пr  * E H  Z  rd Согласно закону Джоуля-Ленца: W  I 2Z Пr  W  I 2 Z 1 Z  R  i L  2 I 2 E Z H * rd Система уравнений Максвелла для металлических симметричных цепей имеет вид: Преобразуем систему уравнений Максвелла в волновое уравнение для составляющей ЕZ: 2  2 EZ 1 EZ 1  2 EZ  K M EZ   2  2 2 2 r r r r   K EZ Где К- волновое число среды, для которого известно выражение: 1 E Z   i a H r  r   E Z   i a H   r   H   H   1 H r    i E a Z  r r r  2 K 2   i  a a - это квадрат волнового числа. Для диэлектрика он равен нулю на частоте меньше 106Гц. Таким образом для диэлектрика правая часть будет равняться нулю для симметричной цепи. Решением данного волнового уравнения для металла будет выражение:   ikr  B k  i kr C cos n  D sin n  Z Z  An I n n n n n 7 Где Аn, Вn, Сn, Dn – постоянные интегрирования, In – функция Бесселя первого рода n-го порядка, Kn- функция Бесселя второго рода n-го порядка. Поскольку электромагнитное поле внутри проводника возрастает от центра к поверхности, то поведение функции Бесселя второго рода, имеющей убывающий характер по к, не соответствует физическому смыслу. Поэтому принимаем значение Kn=0. В силу симметричного расположения проводников относительно горизонтальной линии, от которой ведётся отсчёт координаты , нечётная функция синуса по координате  будет отсутствовать, то есть sinn=0, то есть можно принять: Bn=0 и Dn=0.   EZ   An I n   i kr cos n n 0 В итоге мы получим множество решений в силу несимметричности поля, каждому из которых соответствует своё значение корня. 1 EZ ik H   ia r i a  / A I  nn n 0   ikr cos n Вторичные параметры передачи симметричных цепей. Для симметричных цепей справедливы те же самые формулы, что и для коаксиальных цепей, однако в ряде случаев удобнее выражать вторичные параметры симметричных цепей через конструктивные размеры, и параметры проводников и изоляции. При этом для медных симметрических цепей: 2,6  f  103  1 r  5    9,08  f  tg   10 ,  2  ar  2r a  ln r  v ZВ   дБ   км  120 ar  ln , Ом  r      C ZB v c  Лекция №14 Пункт 5.16 Кабели с искусственно увеличенной индуктивностью Одна из важных проблем – увеличение дальности связи без дополнительного расхода цветных металлов. Для этого совершенствуют аппаратуру, увеличивая ее энергетический потенциал, и стараются уменьшить затухание цепей линий связи. Как известно вторичные параметры передачи затухания полностью определяются величиной первичных параметров передачи, причем затухание цепи или собственное затухание цепи  определяется как сумма затуханий на частоте свыше 30 кГц.   M   Д  R C G L  , 2 L 2 C  Нп   км  Соотношение между потерями в металле и диэлектрике обычно как 90 к 10%; в высокочастотных коаксиальных цепях как 95 к 5%, поэтому основные усилия по уменьшению затухания следует прилагать к продольным параметрам проводников цепи R и L. Пусть x  RC тогда выражение для затухания цепи: LG  RG RG 1 d 0 d 1 x  x 0 2 2 x 2 2 x Из уравнения однородной линии Пусть RG – затухание на постоянном токе; RG      min при x  1 , т.е. при RC  LG RC=LG – требование минимального затухания В реальных цепях x  1 , так как RC  LG , особенно в кабельных цепях с большой емкостью. L0  RC – соответствует условию равенства RC  LG G R C  X C  tg     X tg L G CT Для симметричных цепей условие минимального затухания автоматически начинает выполняться с ростом частоты до 200 – 600 кГц fK  K  200  600 кГц  вторая 2 половина рабочего диапазона, поэтому возникает необходимость искусственного увеличения индуктивности цепи на более низких частотах, с тем, чтобы обеспечить минимальное затухание во всем рабочем диапазоне частот. Практически это единственная мера уменьшения затухания без увеличения диаметра токопроводящих жил. Метод пупинизации При данном методе в цепь включают последовательно пупинизированные катушки на расстоянии S (шаг пупинизации 0,3-1,75км). Предельная частота пупинизации  f0   1  LзвСзв n 0.3 f 0 f0 f За счет уменьшения затухания пупинизированной цепи можно увеличить длину усилительного участка до 70 – 100 км. Недостатки пупинизации: Большие габариты катушек за счет большого магнитопровода. Из-за увеличения индуктивности уменьшается скорость передачи, поэтому при дальности свыше 1000 км возникают существенные искажения. На частотах близких к f 0 резко возрастает затухание, и теряются все преимущества. Поэтому пупинизированные цепи имеют ограниченный частотный рабочий диапазон, по которому могут работать системы 24 – 48 канальные, поэтому данный метод широко используется на ведомственных сетях МПС, где мало каналов и большие расстояния. Существуют и другие методы искусственного повышения индуктивности. Метод крарупизации. Данный метод состоит в том, что на жилы из меди наматывается провод из стали или пермаллоя. Габариты цепи и кабеля увеличиваются, возрастают затраты. Биметаллизация Создаются биметаллизированные проводники, у которых поверх слоя меди напыляют слой железа 10–20 мкм. Стараются использовать материал Fe с наибольшей магнитной проницаемостью . Использование магнитодиэлектриков для повышения индуктивности цепи Периодически на проводнике размещаются ферромагнитные кольца которые монтируются в структуру изоляции, при этом резко увеличивается индуктивность цепи. Недостатки: Хрупкость магнитодиэлектриков Ухудшение свойств изоляции ферромагнитных колец. из-за наличия в ней Поэтому, более приемлемо выполнение двухслойной изоляции, причем в первый слой изоляции на этапе ее изготовления добавляется порошкообразный магнитодиэлектрик. При этом второй слой изоляции обладает лучшими свойствами и не ухудшает качество изоляции цепи. Все указанные методы повышения индуктивности требуют дополнительных технических затрат денежных средств и материала, поэтому используются не часто. Передача информации по сверхпроводящим кабелям Как известно, с увеличением температуры возрастает хаотическое движение атомов в кристаллической решетке металлов и сопротивление возрастает, однако если снижать температуру металла до определенного низкого значения, то в ряде случаев возникает обратный эффект сверхпроводимости, при этом прекращается хаотическое движение атомов, а сопротивление металла резко уменьшается. Этим эффектом обладают не все металлы. Его нет у хрома, золота и др. благородных металлов. Он наблюдается у свинца, тантала, ниобия, цинка и др. R, Ом R, Ом f , Гц T,К TКР T (k )  tC  273 t (c)  T (k )  273 Критические температуры для некоторых металлов: Ниобий Свинец Тантал 9К 7К 4К Цепи из сверхпроводниковых металлов изготавливают коаксиальной конструкции, при этом резко уменьшаются их конструктивные размеры. Диаметр внутреннего проводника – доли миллиметров, внешнего единицы миллиметров. Электрический расчет параметров СПК   2 EZ 1  2 EZ  r 2  r  r  kC EZ 1  , где kC   0   n  C 2  H   1 EZ  i   a r C – глубина проникновения поля в сверхпроводнике C – удельная проводимость нормальных электронов Необходимо отметить, что для сверхпроводников принята двухжидкостная теория, согласно которой в сверхпроводниках действуют нормальные (обычные электроны) и сверхпроводящие. Общее сопротивление коаксиальной цепи Z  Za  Zб  N i  0 i  0 n  1 , C2 1 1     ra rб  N  где N  конструктивные размеры коаксиальной пары: 2 Все другие первичные параметры коаксиальной цепи СПК не существенно зависят от температуры, поэтому в рассмотрение не принимаются и рассчитываются по обычным формулам для коаксиальной цепи. Эмпирическая формула для расчета сверхпроводящей цепи:  дБ  2    ПР   ДИЭЛ  0.05  f ГГц  0.5  f ГГц ,    км  R C L G V ZВ Активное сопротивление СПК значительно ниже обычного 1МГц – в 108 раз меньше 1ГГц – в 104 раз меньше При дальнейшем увеличении частоты СПК резко увеличивается пропорционально f 2 и на частотах >10 ГГц СПК теряет все преимущества и его использование на более высоких частотах не целесообразно. Затухание СПК на частоте 1МГц в 106 меньше, чем у обычного кабеля. Криогенные устройства СПК Линия на основе СПК состоит: Электрическая часть (сам СПК коаксиальной конструкции) Криогенные устройства, основное назначение которых: обеспечение низких температур по всей длине линии, при которых наблюдается сверхпроводимость. Криогенная часть состоит из рефрижераторных станций, установленных на расстоянии 20км и обеспечивают подачу хладагента, в качестве которой используется жидкий азот, водород или гелий. Азот обеспечивает до 77К, водород до 20К, гелий до 4К. Коаксиальные сверхпроводящие кабели помещаются в систему труб, обеспечивающих прокачку хладагента от рефрижераторных станций на 10–20 км. КОАКСИАЛЬНЫЕ КАБЕЛИ ВАКУУМ РАСПОРКИ СТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА СТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА Длина регенерационного участка на СПК достигает 100 км и более. Таким образом, основная проблема установка рефрижераторных станций и обеспечение низких температур. Все это стоит дорого и экономически не эффективно. Однако при объединении в единую конструкцию СПК и силовых кабелей, работающих на принципе сверхпроводимости, и обеспечивающих передачу мощных потоков энергии становится экономически целесообразно, т.е. электросвязь в данном случае будет выполнять роль технологического компонента при передаче электроэнергии на большие расстояния. Прошли этапы экспериментальных исследований (немецкие и японские СПК) и с открытием новых типов сверхпроводников на основе металлокерамики работающих при сравнительно высоких температурах в градусах Кельвина. СПК остается одним из направлений развития электросвязи. Принципы организации связи по двухпроводным НСЭ По двухпроводным НСЭ связь организуется по двухпроводной или четырех проводной схеме. Двухпроводная схема организации связи: Четырехпроводная схема организации связи: К–60П имеет длину усилительного участка около 20 км. По числу организуемых каналов в двухпроводной схеме ВЧ связи весь спектр передаваемых частот делится на две части: нижнюю и верхнюю. Нижняя часть спектра используется для передачи сигналов в одном направлении, верхняя в другом. Таким образом, двухпроводная ВЧ схема – электрически четырех проводная. Для разделения цепей передачи в прямом и обратном направлениях и предотвращения авто генерации усилителей на их входе и выходе ставятся разделительные фильтры, пропускающие только соответствующий спектр частот (Ф1 и Ф11 – 12 – 252); (Ф2 и Ф21 312 – 552кГц). Наличие фильтров в схеме приводит к искажениям передаваемых сигналов и уменьшает дальность связи за счет ограничения коэффициента усиления применяемых усилителей. Устойчивость у двухпроводной схемы ниже, чем у четырехпроводной, так как различные температурные и временные изменения приводят к изменениям параметров фильтров и усилителей, а значит, увеличивается опасность самогенерации усилителей в схеме. По сравнению с двухпроводной ВЧ схемой четырех проводная схема не требует разделительных фильтров, позволяет организовать в 2 раза большее число каналов. При этом повышается устойчивость связи и упрощается оборудование системы передачи за счет исключения фильтров. При этом можно использовать усилители с большим коэффициентом усиления и работать на большие расстояния без переприема. Исходя из затрат цепей кабелей связи двухпроводные и четырех проводные ВЧ схемы равнозначны. Если имеется удвоенное количество цепей, то при четырех проводной схеме можно организовать такое же количество каналов, что и при двухпроводной, используя в 2 раза меньший рабочий спектр частот, что особенно важно для симметричных цепей, имеющих ограниченный рабочий диапазон частот, так как снижается верхняя рабочая частота в 2 раза, то уменьшается и затухание цепи. За счет этого возрастает длина усилительного участка. Таким образом, более выгодной оказывается четырех проводная схема, как по дальности, так и по устойчивости работы. Различают два основных режима передачи по двухпроводным НСЭ. 1. Совпадающий режим 2. Встречный режим Анализ режимов передачи показывает, что в наихудших условиях по помехозащищенности находится встречный режим передачи, так как высокий уровень передачи одной цепи воздействует на соседнюю цепь с малым уровнем сигнала и создает в ней мощную помеху соизмеримую с уровнем сигнала в этой цепи. Если режим передачи в соседних цепях совпадает, то энергия распределяется с одинаковым уровнем и помеха намного меньше. В двухпроводной ВЧ схеме связи – соседние цепи находятся в совпадающем режиме передачи, а при четырехпроводной – в встречном режиме. По помехозащищенности двухпроводная схема лучше. Для повышения помехозащищенности схем ВЧ связи и устранения режима встречной передачи организуют двух кабельную систему связи. Когда все цепи с большим уровнем передачи в одном направлении объединяются в одном кабеле, а в обратном направлении в другой. Все системы передачи аналоговые и цифровые по симметричным не экранированным цепям работают по четырехпроводной схеме и двухкабельной системе. Все коаксиальные кабели обеспечивают повышенную помехозащищенность цепей вследствие эффекта самоэкранирования, поэтому для коаксиальных цепей используется четырехпроводная схема организации связи и однокабельная система связи, т.е. все цепи передачи и приема находятся в одном кабеле. В воздушных линиях физически невозможно обеспечить разделение цепей передачи и приема по различным линиям, поэтому на ВЛС используется двухпроводная схема организации связи по одной линии. Организация связи по двухпроводным НСЭ. Тип Система Схема связи двухпроводной НСЭ организации связи Двухпроводная По одной линии ВЛС Четырехпроводная Двухкабельная СК СК с экранированными цепями Четырехпроводная Однокабельная Четырехпроводная Однокабельная КК 1 Лекция №15 Пункт 5.12 Волновое уравнение для диэлектрика в симметричной цепи  2 EZ 1 EZ 1  2 EZ   2 0 2 2 r r r r  Решением для данного волнового уравнения будет выражение:    EZ  B0 ln r  C0   Bn r n  Cn r  n cos n n 1 Где В0 и С0 – постоянные интегрирования при n=0, Вn и Сn- постоянные интегрирования при n, не равном нулю. Составляющую магнитного поля Н находим аналогично предыдущему случаю: B0 1 H   i a r i a   B r n n 1   Cn r  n 1 cos n n 1 Для нахождения постоянных интегрирования рассмотрим магнитного поля между проводами симметричной цепи: распределение ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ для нахождения постоянных интегрирования. 1. На границе проводник/диэлектрик продольные составляющие электрического поля непрерывны. 2. На границе металл/диэлектрик тангенциальные составляющие электрического поля непрерывны. 3. Согласно закону возрастания и убывания магнитного поля в качестве граничного условия можно записать: H a на расстоянии а   H в на расстоянии в  2 4. Выполняется закон полного тока для координаты r магнитного поля H  I 2r С учётом данных условий, решая совместно волновые уравнения для металла и диэлектрика, можно получить следующее выражение для активного сопротивления симметричной цепи. 2  d  0  G kr0      a    Ом  R  Ra  Rв  R0 1  F kr0   2     d 0    км  1  H kr0      a   Здесь F(kr0), G(kr0), H(kr0)- коэффициенты от модифицированных функций Бесселя, взятые от вещественного аргумента kr0. k    коэффициент вихревых токов Для удобства нахождения коэффициентов составлены таблицы коэффициентов функций Бесселя в зависимости от аргумента kr0. Внутренняя индуктивность симметричной цепи:  Гн  L  La  Lв  Qkr0 10 4    км  Полное активное сопротивление симметричной цепи: 2   d0   G kr0      a  R R  2 R0  1  F kr0   M 2   d   1  H kr0  0     a    Ом   км    Где  – коэффициент скрутки цепи. Он характеризует линейное удлинение проводников при их скрутке по сравнению с длиной цепи. В зависимости от шага скрутки =1,01…1,07. Для реальных симметричных цепей коэффициент скрутки равен 1,02. Р – коэффициент, учитывающий вид скрутки цепи. Для парной скрутки Р=1, для двойной парной скрутки Р=2, для звёздной Р=5. 3 Величина потерь в окружающих металл массах рассчитана на частоте 200кГц и сведена в таблицу для рассчитанных значений сердечника кабеля. Величина потерь в окружающих металл массах представляет собой величину RM200=RM|200+RM||200, где RM||200 – потери в соседних цепях. Для нахождения потерь на частотах, не равных 200кГц, используют соотношение: RM  RM 200 f 200 Графики изменения активного сопротивления: Пункт 5.13 Емкость и проводимость изоляции симметричной цепи В диэлектрике симметричной цепи действуют два процесса: 1. Поляризация и образование диполей 2. Переориентация диполей с частотой сигнала. При переориентации диполей за счёт их трения выделяется тепловая энергия. Поэтому с ростом частоты в любой изоляции тепловые потери возрастают. Величина таких потерь количественно характеризуется значением тангенса диэлектрических потерь tg. Чем он больше, тем больше потери и хуже изоляция. tg бумаги = 2∙10-2, tg полиэтилена = 2∙10-4 Рассмотрим расчётные формулы для потерь: 10 6  Ф   a   0   36  км   Э 10 6 Ф  С  a  r0   км   36 ln  r  0    коэффициен т изменения ёмкости 4 Проводимость изоляции: G  Ctg Э  G0  G f 1 G0  Rиз G f  Ctg Э Лекция №16 Пункт 5.14 Параметры симметричных экранированных цепей Так как симметричные цепи – открытые цепи, то с ростом частоты резко падает помехозащищённость соседних цепей, поэтому для повышения помехозащищённости экранируют отдельные элементарные кабельные группы, или весь сердечник. Все кабели со стальной гофрированной оболочкой имеют под ней экран из алюминия. Магнитные поля симметричных экранированных цепей искажаются за счёт действия отражённого магнитного поля, причём в пространстве между проводниками основное и отражённое поле взаимно компенсируются. Поэтому активное сопротивление экранированной цепи может оказаться меньше активного сопротивления неэкранированной цепи за счёт уменьшения сопротивления из-за эффекта близости. Для оптимизации конструкции экрана стараются создать такие условия, чтобы сопротивление за счет эффекта близости оказалось равным сопротивлению за счёт реакции экрана. В этом случае сопротивление экранированной цепи будет зависеть только от эффекта потерь в экране и потерь на вихревые токи в проводниках. В общем виде сопротивление экранированной цепи: RПЭ 4rЭ2 а 2  4 0 rЭ  а 4 Под а понимают половину расстояния между центрами проводников цепи, rрадиус по внутренней поверхности экрана. Сравнивая данное выражение с формулой для обычной цепи, приходим к выводу: Радиус экрана должен быть удвоен по сравнению с расстоянием между центрами проводников. Сопротивление потерь: если kЭtЭ   a Эt Э  0,5 то :  a  kЭ4 rЭ2tЭ2 RЭ  8 R0 Э   2  4 2 2 2 n 1, 35  rЭ  k Э rЭ t Э  4   Ом   км    2   r0  PG kr0    2 2 a rЭ a   R  R0  1  F kr0   1  4 2  rЭ4  a 4  r0   1  H kr0   a  RОЭ     R  Ом  Э   км    10 3 Ом  ; 2 rЭ t Э Э км  Э - удельная проводимость, t Э -толщина, rЭ -радиус проводника по внутренней поверхности. При условии k Э t Э  0,5  3 RЭ  8Z МА Z MA   2 средние частоты: 10 6 a 2 rЭ2 sh 2k Э t Э  sin 2k Э t Э 2rЭ rЭ4  a 4 ch 2k Э t Э  cos 2k Э t Э - активная составляющая волнового сопротивления металла kЭtЭ  3 RЭ  8Z МА 10 6 a 2 rЭ2 ; 4 4 2rЭ rЭ  a Ом км Параметры экранированной цепи RЭ сталь свинец аллюминий медь сть  межпроводн   аяиндуктивно     4 Гн 2a  r0 rЭ2  a 2 LЭ   4 ln  Q(kr0 ) 10 ; 2 2      r0 rЭ  a км   внутреняя индуктивность   LЭA0. l A 20 lg 4 N12 ( ω) А0 ℓ Особенностью частотной зависимости A0 является колебательно асимптотический характер кривой, особенно на низких частотах. Это обусловлено тем, что помеха приходит на ближний конец 2й цепи с разными фазами в зависимости от частоты и длины волны, что приводит к волнообразному характеру изменения А0. Аналогичный характер будет и для длины линии. В зависимости от длины линии приходящие токи помех будут иметь разную фазу, а значит и A0 будет иметь волнообразный характер, особенно в начале графика. Защищенность с возрастанием длины линии уменьшается из-за суммирования токов помех с каждого участка лини. Чем длиннее линия, тем больше действуют помехи, тем меньше защищенность. A A0 Симметричная цепь Коаксиальная цепь Al A0 A3 A0 (ω)=const l f Независимо от того СЦ или КЦ графики вторичных параметров от длины линии A Al A0 A3 l Лекция №29 Пункт 6.6 Взаимные влияния в ВОК. Взаимные влияния между ОВ ВОК обусловлены следующими причинами: за счет взаимодействия электромагнитных полей соседних оптических волокон; взаимодействие отраженных от неоднородностей световых сигналов соседних оптических волокон; взаимодействие электромагнитных волн излучаемых при макро- и микроизгибах оптических волокон в структуре оптического кабеля. Конструктивно в оптических волокнах эти факторы учтены, поэтому диаметр сердцевины ОВ намного меньше диаметра оболочки, а свыше 90% всей энергии распространяется по сердцевине, кроме того оптические волокна имеют слабо прозрачные защитные покрытия, препятствующие выходу света за пределы ОВ, причем с возрастанием длины волны, передаваемой по ОВ, а также с уменьшением радиуса сердцевины глубина проникновения света в оболочку возрастает. Существенную роль играет спектральный состав источника излучения. Чем шире спектр излучения, тем большая часть энергии переходит в оболочку и влияет на соседние ОВ, поэтому лазерный диод предпочтительней. Вторичные параметры влияния в ОК в общем виде записываются как и для электрических кабелей связи, подробные аналитические выражения для ОК в силу сложности процессов взаимодействия ОВ получить не удается, поэтому в основе оценки взаимных влияний лежат экспериментальные исследования с использованием измерительных приборов, позволяющих оценивать уровни сигнала и помехи. Теоретические исследования идут с помощью ЭВМ, это позволило получить приемлемые значения по погрешности. Для практики достаточно пространственного разделения ОВ между собой для получения приемлемых значений по помехозащищенности. Пункт 6.7 Нормирование параметров взаимных влияний Для электрических кабелей связи (ЭКС) нормирование осуществляется по технологическим и сдаточным параметрам. Технологические параметры- исходные компоненты линий (диаметры проводников, толщина изоляции, первичные параметры влияний, неоднородности по длине линии). Сдаточные – результирующее значение уровня взаимных влияний на длине ЭКУ. Основными сдаточными параметрами будут: значения переходных затуханий на ближнем и дальнем конце линии. Для симметричных цепей в основу нормирования положена длина ЭКУ наиболее распространенной в свое время системы К-60П.Для нее lэку=20км. На эту длину нормируются сдаточные параметры симметричных цепей. Так как для коаксиальных цепей существуют только технологические меры повышения помехозащищенности (экранирование) в процессе строительства и монтажа коаксиальных линий повысить помехозащищенность за счет строительно-монтажных мер не удается, значит для КЦ сдаточные параметры нормируются на строительную длину 0,5км. Для ЦСП сдаточные параметры нормируются на полутактовой частоте, так как наибольшая часть энергии передается в области полу тактовых частот на длине ЭКУ (независимо от цепи: СЦ или КЦ). Для большинства ЦСП А3 нормируется в пределах от 12 до 40 дБ в зависимости от канальности СП. ИКМ-480 12 дБ ИКМ-120 27 дБ ИКМ-30 40 дБ Нормы на параметры взаимных влияний для СЦ: А3уу=73,8 дБ Аlуу=73,8+l Для двухпроводных схем организации связи нормы линии жесткие: уу 3, l A  60,8 дБ A0уу,l  73,8  l Нормы на параметры взаимных влияний для КЦ: A3с.д.  110 дБ (140 дБ ) A3с.д.  90,3 дБ (108,6 дБ ) – малогабаритные Al  A3с.д.  l Если нормы не выполняются, то для КЦ остается лишь один фактор повышения помехозащищенности – изменение рабочей полосы частот. Для повышения помехозащищенности симметричных кабельных цепей используется комплекс мероприятий называемый симметрированием. Лекция №30 Пункт 6.8 Меры защиты НСЭ от взаимных влияний Основные меры защиты: Применение КК и ВОЛС, имеющих высокую помехозащищенность по сравнению с другими линиями связи. Взаимная компенсация помех между цепями ЛС за счет скрещивания на ВЛС, а также скрутки и симметрирования в СК. Экранирование цепей кабелей связи. Скрещивание цепей ВЛС выполняется в процессе строительства и делятся на точечное и пролетное. В процессе скрещивания меняются знаки электромагнитных связей соседних участков линий и взаимокомпенсируются, следовательно число секций скрещивания должно быть четным. Рассмотрим действие электромагнитных связей на ВЛС: I 20 П  I 1  I 2  I 3  I 4 I 2lП  I1  I 2  I 3  I 4 I1  I 2  I 3  I 4 I1  I 2  I 3  I 4 Аналогично будут компенсироваться токи помех на дальнем конце линии: I 2lП  I1  I 2  I 3  I 4 – компенсация будет полной (из-за равенства токов) I 20 П  I1  I 2  I 3  I 4 – не полная компенсация. Нужно учитывать то, что кроме физического шага скрещивания существует электрический шаг скрещивания, зависящий от длины передаваемой волны, когда фаза сигнала в линии периодически изменяется. Необходимо, чтобы физический и электрический шаги скручивания не совпадали, иначе эффекта компенсации не будет. Улучшение защищенности СК методом скрутки цепей. Для уменьшения взаимных влияний отдельные изолированные жилы в структуре сердечника скручиваются в элементарные кабельные группы (парная, звездная скрутка), а также ЭКГ скручиваются в повивы, образуя сердечник кабеля. При скрутке цепей действует тот же эффект, что и при скрещивании. Возникает две основные проблемы. При очень малом шаге скрутки h ЭКГ возрастает расход материала, при больших шагах скрутки получается рыхлая конструкция, которая затрудняет процесс взаимокомпенсации. Оптимальным считается h=40…100мм (парная), и h=100…300мм (звездная).Причем шаги скрутки соседних цепей не должны совпадать. Нужно стремиться к тому, чтобы не разрушать соотношения между расстояниями в ЭКГ для отдельных проводников, т.е. они должны находиться постоянно в углах квадрата: a13  a14  a 23  a 24 Условием отсутствия электромагнитной связи в ЭКГ является Q=0 a13 a24 Q  ln 0 a14 a23 Подбор и согласование шагов скрутки разных цепей производится по участкам называемым секциями симметрии lS: h1 h2 lS  D h1- шаг первой ЭКГ. h2- шаг второй ЭКГ. D – наибольший общий делитель от h1 и h2. Согласуются также шаги скрутки соседних повивов сердечника кабеля:  H1H 2  m   Uh1 H  H 2   1 H1, H2 – шаги скрутки соседних повивов сердечника. m,U – целые положительные числа. h1 – шаг скрутки ЭКГ. Скрещивание цепей СК При соединении строительных длин кабеля в единую линию при ее строительстве и монтаже может в муфтах дополнительно производиться скрещивание цепей. Для выполнения скрещивания в ЭКГ звездной скрутки имеются 8 операндов скрещивания, каждый из которых имеет 3 индекса: 1й –к 1й цепи 2й – ко 2й цепи 3й – к искусственной (фантомной) четверке.  - скрещивание не производится х – скрещивание. х - наибольшая компенсация косвенных влияний от 3х цепей. Рекомендуется задействовать в каждой муфте линии. х: ххх: Повышение помехозащищенности СЦ контурами противосвязи Как известно, на ближнем конце цепи действует электромагнитная связь N12. Nпр – контур противосвязи. I пр 20   I 20 П , N12 e j  N пр e j 180 0 Полная компенсация токов помех на ближнем конце произойдет только тогда, если расстояние до точки действия электромагнитной связи будет точно соответствовать расстоянию до точки включения Nпр. Но на практике это осуществить нельзя, так как электромагнитная связь распределена по длине линии, таким образом I 20пр  I 20 П . Рассмотрим для контура противосвязи на дальнем конце 2й цепи: Путь IП и Iпр к дальнему концу цепи одинаков, независимо от точки включения контура противосвязи, поэтому можно создать условия, когда пр 2l 2 lП I  I Fпр  Me j ( 180 ) F  Me j – есть электромагнитная связь на дальнем конце. Подбор контура противосвязи: Между первой и второйй цепью подключается прибор ВИЗ-600. Последовательно изменяя R13, R14, C13, C14 добиваемся максимальной помехозащищенности между цепями. Потом измеряют подобранные значения R и C и включают их непостоянно в конце линии. Для ЦСП, работающих в широком спектре частот Nпр оказывают лишь ухудшающее действие на защищенность, поэтому при реконструкции линии Nпр при переходе на ЦСП демонтируют. Оставляют только скрещивание в муфтах х. Лекция №31 Экранирование КС Режимы экранирования. Наиболее радикальным средством уменьшения взаимных влияний и внешних влияний является экранирование отдельных цепей или всего сердечника кабеля в целом ленточными или сплошными металлическими экранами. В зависимости от частоты помехонесущего поля различают три режима экранирования: Электромагнитостатический, соответствует диапазону частот от 0 до нескольких сотен Гц. В зависимости от действующего поля помех он подразделяется на: Магнитостатический Электростатический Электромагнитный, (сотни Гц – сотни МГц), т.е. совпадают с рабочим диапазоном большинства двухпроводных НСЭ, поэтому является наиболее важным. Волновой, (свыше нескольких сотен МГц). В этом режиме длина волны помехи становится соизмеримой с поперечным сечением экрана, поэтому наблюдается резонансное явление, связанное с резкими изменениями параметров экранирования в этом режиме. Электростатическое экранирование. Экранирование основано на замыкании электрического поля с поверхности экрана на землю. При этом эффект экранирования не зависит от толщины и вида материала экрана. Важно лишь его хорошее заземление, поэтому такие экраны обычно изготавливаются из тонкой алюминиевой фольги. Магнитостатическое экранирование. Основано на замыкании магнитного тока помех в толще экрана. Эффективность экранирования в этом случае существенно зависит от толщины экрана и его материала. Лучший эффект дают экраны с большой магнитной проницаемостью (сталь, пермаллой). В данном случае условия заземления не существенны. Электромагнитное экранирование. Основано на отражении электромагнитного поля помех от поверхности экрана и поглощения энергии в толще экрана. Рассмотрим эффект отражения: W01 TЭ W W02 WЭ WЭ Э W – эффект экранирования. W – энергия помех падающих на экран. WЭ – энергия помех, прошедших через экран H E S  Э  Э – коэффициент экранирования. H E Таким образом, чем больше ZB диэлектрика отличается от ZB металла экрана, тем выше эффективность экрана за счет отражения . Рассмотрим графики изменения ZB диэлектрика и экрана в зависимости от частоты и вида помехонесущего поля. ZB ZEд ZHд ZM (магн.) ZM (немагн.) f Z E д 1  jw a rэ Z дH  jw a rэ Z M  j a w  Наибольшая разность волнового сопротивления у немагнитного экрана и диэлектрика при экранировании электрического поля. Хуже работает на отражение магнитный экран при экранировании магнитного поля. На низких частотах любой экран плохо экранирует магнитное поле за счет отражения. Для любого помехонесущего поля лучший эффект за счет отражения дает немагнитный экран. Эффективность экранирования количественно оценивают: EЭ H Э S  E H - коэффициент экранирования. Чем меньше S, тем лучше экранирование. AЭ  20 lg 1 S , дБ – затухание экранирования. Чем выше АЭ тем выше эффект экранирования. SК З Д UЖ  U – коэффициент защитного действия. На низких частотах преобладают не поперечные составляющие поля помех Е и Н, а продольные – индуктированное напряжение на жилах, экранах и оболочках кабеля, поэтому вместо S на низких частотах вводят SК ЗД. U – напряжение помехи, индуцированное в оболочке. Чем ниже UЖ , тем лучше защитный эффект экрана, тем меньше SКЗД. S  S ОТ  S П  1 1 Z  1 Z 1   д  M th 2  ZM Zд   j kt  ch j kt t – толщина экрана Zд – волновое сопротивление диэлектрика. Z  1 Z AЭ  AОТ  AП  20 lg 1   д  M th 2  ZM Zд    j kt  20 lg ch j kt Z д  jw a rэ Рассмотрим изменение параметров экрана для магнитного и немагнитного экранов: магн AЭ немагн A0AП I II 3 III f, кГц 1000 В диапазоне частот симметричных кабелей (до 106Гц) наилучший эффект у немагнитных экранов (медные, алюминиевые). Магнитные экраны лучше, так как выше AП за счет действия вихревых токов. Экраны КК в основном магнитные (стальные). Экранирование магнитного поля менее эффективно экранирования электрического поля, поэтому общую оценку эффективности экранов дают по наихудшему варианту, т.е. при экранировании магнитного поля. AЭМ I II III магн немагн 102 f, Гц 109 1011 Чем выше частота, тем выше эффективность экранирования. При экранировании в области высоких частот нужно учитывать резонансные явления, которые могут резко ухудшить эффективность экранирования на отдельных частотах, поэтому для обеспечения высокой эффективности экранирования в широком диапазоне частот электромагнитные экраны делают многослойными, чередуя слои из магнитных и немагнитных материалов, разделенных слоями диэлектрика. Рассмотрим эффективность многослойных экранов. AЭ Cu-Ст-Cu Al-Ст-Al Cu-Al-Cu Pb-Ст-Pb f Внешние слои экрана делают немагнитными с целью уменьшения интенсивности помехи, действующей на магнитный слой экрана, так как при большой интенсивности помехи идет насыщение магнитного экрана и резко уменьшается его магнитная проницаемость и эффективность. На низких частотах эффективность экрана за счет отражения и поглощения резко снижается и основную роль начинает играть экранирование за счет 3х цепей. Принцип экранирования на низких частотах: A0 AП R3 / Iж Iж Az Iоб R3 Начинают действовать продольные токи помех. Чем меньше RЗ тем больше Iоб. Под действием Iоб возникает E’ж и действует I’ж. Результирующий ток:  IP  Iж  Iж Чем лучше заземлены экран и оболочка, тем при одном и том же индуцированном значении напряжения в оболочке будет больший ток, действующий в оболочке, за счет которого индуцируется напряжение на жиле и действует ток в жиле возрастает эффект экранирования за счет продольных токов. AZ  20 lg Iж U  20 lg об Ip Uр Суммарное действие экранов при экранировании за счет отражения, поглощения, и для продольных токов: Подобный эффект проявляется при экранирующем действии троса, подвешенного на опорах ЛЭП. I1 ВЛ IЭ ЭК I2Э I2 ЛС Экраны: Сферический Цилиндрический Плоский Sпл : Sц : Sсф=1:2:3 AЭПЛ  20 lg 1 SП , AЭЦ  AЭПЛ  20 lg 2  AЭПЛ  6,08 дБ Эффективнее всех – плоские экраны, однако на границе граней плоского экрана проявляются эффекты искажения электромагнитного поля и снижение эффективности экрана, поэтому реальные плоские экраны по эффективности близки к цилиндрическим. Технологически удобнее использовать цилиндрические экраны. 1 Лекция №32 Внешние влияния на НСЭ Источники внешних электромагнитных влияний. Опасные и мешающие влияния на цепи связи. Особенностью внешних источников влияний является их значительное удаление от ЛС по сравнению с источниками взаимных влияний и большая интенсивность воздействующего электромагнитного поля на сравнительно небольшой участок ЛС. По степени опасности внешних влияний все источники подразделяются: опасные мешающие Если под действием внешнего источника в ЛС возникает напряжение более 36 В, которое может привести к повреждению ЛС и поражению током обслуживающего персонала, то такие источники называются опасными. Если в линии связи наводят напряжение менее 36 В, то они проявляют себя в виде помех, ухудшающих качество связи. Такие источники – мешающие. В обоих случаях внешние источники могут оказать Электрическое, магнитное, гальваническое влияния. Рассмотрим опасное влияние ЛЭП, при этом существенную роль будет играть ЛЭП и ЛС. a Э  a1 a 2 С помощью монограмм находят величину магнитной связи M12. Далее рассчитывают величину ЭДС, наведенной в ЛС. E  wm12 I 1lS , E  w I pi li S i m12i i 1 S  S об S тр S р S M Рассчитанное значение ЭДС сравнивают с допустимым значением U между жилой и оболочкой кабеля. Должно выполнятся условие: E доп  E об - не требуется дополнительных мер защиты. 2 В качестве мер защиты могут использоваться дополнительные металлические тросы, кабели с улучшенными экранируемыми свойствами, индукционные трансформаторы, включенные в цепь кабеля. Трансформатор усиливает магнитную связь между сердечником и оболочкой за счет чего повышается экранировка продольными токами. Это уменьшает коэффициент защитного действия до значения менее 0,1. Их недостаток это большая материалоемкость. Разряды молний попадая в трассу кабельной линии приводят к разрушению кабеля. Молнии: U=(100…1000) MВ I=10000…200000A t=5…100 мкс n=1…30 T=0,3…0,5c dкан=3…60см Очевидно, что прямой удар молнии не выдержит ни один кабель. Даже близкие разряды молнии приводят к повреждению кабеля за счет втекания тока молнии в оболочку, т.е. по закону Ома ток будет стремиться по пути наименьшего сопротивления, а у кабеля сопротивление меньше чем у грунта. Вероятность повреждения кабеля. n0 Rоб =1,5 Ом/км Rоб =1 Ом/км Rоб =0,5 Ом/км Э , Ом м 3 Чем выше удельное сопротивление грунта и сопротивление оболочки, тем меньше вероятное число повреждений. Существуют нормы на допустимое число повреждений кабеля в год на 100км трассы: Кабель Э>500Ом∙м Э<500Ом∙м 1х4 КК 0,2 0,3 4х4 0,1 0,2 7х4 Методы защиты: Прокладка защитных тросов на ½ глубины кабеля (1 или 2 троса). h/2 0,4…1,2м h Рассмотрим механизм мешающих влияний на кабель связи. Er  EB 60 мВ/м Суммарное мешающее влияние от отдельных гармонических составляющих источника мешающих влияний оценивается псофометрическими напряжениями и токами. Псофометрические напряжение и ток представляют собой эквивалентное значение воздействия всех составляющих, переведенное на f=800Гц и проявляется в том, что идет звуковое давление на ухо человека. Эквивалентное значение тока и напряжения помех определяется по следующим формулам: I ЭК  K П F1 I 1 4 U ЭК  K П FU U 1 K П  0,35  1,0 – определяет условия сближения источника помех и ЛС. FiI1- псофометрический ток, FUU1-псофометрическое напряжение. I1,U1 – ток и напряжение 1й гармоники спектра помех. Fi, FU –форм-факторы. Для каждого источника помех существует свой форм-фактор, позволяющий рассчитать псофометрическое напряжение и ток по первой гармонике. Нормируется эквивалентное значение напряжение помех, создающее шум в канале связи. Для междугородних линий Uш<0,1мВ, а для местных линий 1,5 мВ. Коррозия Виды и классификация коррозий Межкристаллитная Почвенная (электрохимическая) Электрокоррозия (коррозия блуждающими токами). Источниками межкристаллитной коррозии являются вибрация, ослабляющая межкристаллитные связи в оболочке и приводящая к ее растрескиванию. Меры защиты: рессорная подвеска кабеля на мостах демпферная или смягчающая прокладка из песка в троншее. Прокладка в трубах под дорогой При взаимодействии металла оболочки с солями кислот и щелочей, находящихся в грунте образуются гальванические пары, между которыми начинает протекать ток (1А уносит в год 36кг свинца и 20 кг стали). 5 По интенсивности коррозии различают 3 вида грунта: От 0…10Ом – особо агрессивный От 10… 100 Ом – среднеагрессивный Более 100 Ом низкоагрессивный грунт. Меры защиты: Изоляция оболочки полиэтиленовым шлангом Алюминиевые и свинцовые оболочки должны обязательно покрываться защитным покровом. Протекторная защита. Меры защиты: изолирующие муфты дренажные установки 1 СТРОИТЕЛЬСТВО, ПЕРЕУСТРОЙСТВО, РЕКОНСТРУКЦИЯ, ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ СВЯЗИ Переустройство или перенос линейно-кабельных сооружений должны производиться по техническим условиям и под контролем эксплуатационных предприятий связи - владельцев сооружений. Работы по переключению действующих связей на вновь построенные линии производятся только эксплуатационным предприятием владельцем линии связи. Работы по переустройству и переносу линейно-кабельных сооружений должны, как правило, выполняться без нарушения действующих связей. Переключение действующих связей на вновь проложенный кабель разрешается производить только после полного завершения и приемки выполненных работ в соответствии с действующими требованиями. Работы на линейно-кабельных сооружениях, выполняемые при замене основного технологического оборудования кабельных линий связи с переустройством или строительством промежуточных и оконечных пунктов, относятся к реконструкции линейно-кабельных сооружений. Замена устаревших оборудования, устройств, сооружений и кабельной арматуры, относящихся к линейно-кабельным сооружениям, с целью механизации трудоемких процессов, оснащения предприятий связи контрольной и измерительной аппаратурой, автоматизации управления оборудованием, повышения производительности труда, выполняемые без расширения производственных площадей и существенного переустройства зданий, относится к техническому перевооружению действующих предприятий. Замена оборудования, не вошедшего в сметы, установка и монтаж которого производится эксплуатационными предприятиями без дополнительных затрат на строительно-монтажные работы, может относиться к техническому перевооружению в соответствии с планами технического перевооружения действующих предприятий. К новому строительству относится сооружение кабельных линий по новым трассам с частичным использованием существующих или строительством новых узлов и станций. Для осуществления постоянного контроля за строительством, реконструкцией, капитальным ремонтом и техническим перевооружением линейно-кабельных сооружений устанавливается технический надзор со стороны эксплуатационного предприятия. Работы по переустройству, переносу, реконструкции, техническому перевооружению и строительству линейно-кабельных сооружений независимо от исполнителя должны приниматься заказчиком в соответствии с действующими требованиями по приемке междугородных кабельных линий связи в эксплуатацию. В целях поддержания исправного состояния законченных строительством линейно-кабельных сооружений до решения Государственной комиссии о приемке в эксплуатацию объекта в целом, отдельные участки кабельных линий передачи (не менее одного элементарного участка) могут приниматься предприятиями, осуществляющими технический надзор, на ответственное хранение до приемки кабельных линий рабочей и Государственной комиссиями. На ответственное хранение линейно-кабельные сооружения принимаются при условии их полного соответствия проектной документации, установленным техническим требованиям, при наличии исполнительной и фиксационной документации, протоколов электрических и оптических измерений параметров, и соответствующем обозначении трассы кабеля на местности. Передача линейно-кабельных сооружений на ответственное хранение оформляется актом промежуточной приемки специальной комиссией, назначенной приказом по эксплуатационному предприятию. Затраты эксплуатационных предприятий, связанные с ответственным хранением линейных сооружений, возмещаются заказчиком на строительство этих сооружений. 2 ТЕХНИЧЕСКИЙ НАДЗОР ЗА СТРОИТЕЛЬСТВОМ, РЕКОНСТРУКЦИЕЙ, ТЕХНИЧЕСКИМ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕМ И КАПИТАЛЬНЫМ РЕМОНТОМ ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ СВЯЗИ Технический надзор за строительством, реконструкцией, техническим перевооружением, капитальным ремонтом линейно-кабельных сооружений производится в течение всего периода строительства и устанавливается с целью осуществления систематического контроля за качеством, технологической последовательностью и точным соответствием выполнения строительномонтажных работ проектным решениям, руководствам, строительным нормам и правилам , а также для повышения ответственности строительно-монтажных организаций за качество строительства, надежность и долговечность линейных сооружений. Технический надзор за производством строительно-монтажных работ осуществляется эксплуатационным предприятием на баланс которого подлежат передаче законченные строительством или реконструкцией объекты. Работники технического надзора являются ответственными представителями заказчика и назначаются приказом заказчика по согласованию с эксплуатационным предприятием. Копия приказа направляется подрядной организации. Для осуществления технического надзора назначаются высококвалифицированные специалисты, хорошо знающие руководство по строительству и правила технической эксплуатации магистральных и внутризоновых кабельных линий передачи и имеющие практический опыт работы. В приказе должно быть указано: на каких объектах и участках и за какими видами работ осуществляется надзор назначенными специалистами. Для непосредственного контроля за ходом выполнения конкретных видов работ (прокладка кабеля и подземных защитных проводов, устройство контуров заземления, установка средств и устройств защиты от коррозии, строительство НРП, монтаж кабеля и оконечных устройств, испытание герметичности кабелей, устройство речных переходов, проведение измерений и т.д.) дополнительно должны привлекаться соответствующие специалисты. Работники технадзора, обязаны изучить проект (трассу прокладки кабеля, места размещения НРП, устройство заземлений, меры защиты кабелей и контейнеров НРП, места пересечений с другими подземными коммуникациями и др.), ознакомиться с конструкцией прокладываемого кабеля, технологией его прокладки и монтажа, объёмом и составом измерений и испытаний с установленными нормами и требованиями. Обеспечение работников технического надзора необходимой проектной документацией осуществляется заказчиком. Работники технического надзора не вправе вносить какие-либо изменения или санкционировать отступления от проекта и сметы. Такие изменения могут вноситься только в установленном порядке. Работники технического надзора обязаны постоянно находиться на месте производства работ и вести журнал ежедневного учёта проделанной работы. Информация о выявленных дефектах, отклонениях от норм и нарушениях технологии должна немедленно сообщаться заказчику и руководителю эксплуатационного предприятия. Заказчик и эксплуатационное предприятие обязаны принимать оперативные меры по устранению выявленных недостатков. Работники технического надзора с представителями строительно-монтажных организаций освидетельствуют скрытые работы непосредственно после их производства составлением акта по установленной форме, не допуская до оформления этих актов производства дальнейших работ. Работники технического надзора принимают участие в проверках качества строительства, проводимых при авторском надзоре проектными организациями и следят за своевременным исполнением строительно-монтажными организациями указаний авторского надзора. 3 При проведении технического надзора работники: Вместе с представителями строительной организации участвуют в осуществлении входного контроля поступающего кабеля, материалов, изделий и оборудования, в составлении и подписании актов-рекламаций на выявленные дефекты; Принимают участие в разбивке трассы кабельной линии в строгом соответствии с рабочими чертежами; Проверяют качество расчистки просек, следят за выполнением работ по планировке трассы, исключающей выглубление ножа кабелеукладчика при прокладке кабеля, а также за качеством предварительной пропорки грунта; Следят за правильностью подбора строительных длин для прокладки. В процессе прокладки фиксируют в журнале учёта работ номера барабанов и длину кабелей; При прокладке кабеля глубину его заложения постоянно контролируют и фиксируют в журнале ежедневного учёта работ. В случае мелкого залегания (или выбросов) кабеля требуют немедленного принятия необходимых мер по устранению допущенных недостатков; Не допускают нарушений технологии, которые могут привести к увеличению числа муфт, образованию "петель" и нарушению прямолинейности трассы кабеля; контролируют целостность шланговых защитных покровов. На все дополнительные муфты, "петли" и нарушения прямолинейности трассы совместно с представителями строительной организации составляют акты с указанием причин отклонений от проекта и виновных в них. Акты предъявляются рабочим комиссиям в составе исполнительной документации и учитываются при оценке качества строительных работ; При прокладке кабеля рядом с действующей линией требуют выполнения инструкции по проведению работ в охранных зонах магистральных и внутризоновых кабельных линий передачи; Осуществляют контроль за прокладкой кабеля в пластмассовых трубах для ВОЛП в кабельной канализации и грунте; При прокладке защитных проводов (тросов) проверяют соответствие проекту материала и сечения проводов, их число, глубину укладки, правильность расположения относительно кабеля, способ и качество сращивания проводов; При прокладке кабеля через водоёмы с привлечением водолазных специалистов проверяют: глубину подводной траншеи (до прокладки кабеля), фактическую глубину проложенного кабеля, засыпку траншеи, глубину прокладки кабеля в береговой зоне, выполнение берегоукрепительных работ, правильность установки створных знаков; При устройстве переходов через автомобильные и железные дороги проверяют глубину заложения труб, длину и качество труб, способ и качество заделки стыков, проходимость каналов, заделку концов свободных и занятых каналов; При строительстве кабельной канализации проверяют глубину траншеи, уклон трубопроводов, расположение труб и стыков, способ и качество заделки стыков, проходимость каналов, качество гидроизоляции; При монтаже муфт следят за соблюдением установленной технологии монтажа и проверяют глубину и правильность укладки кабеля и муфт в котлованах; Контролируют соответствие работ по защите линейно-кабельных сооружений от внешних электромагнитных влияний; При установке НРП проверяют правильность устройств фундаментов и креплений, состояние защитных покровов конструкций, качество герметизации вводных патрубков, защиту вводов кабелей и другие работы; Контролируют выполнение правил прокладки кабелей при отрицательных температурах; Следят за полнотой и правильностью выполнения электрических и оптических измерений; Контролируют правильность и достоверность составления исполнительной документации; Ежедневно докладывают руководству предприятий о ходе работ, отклонениях от проекта и возникших разногласиях; По разрешению руководителя эксплуатационного предприятия визируют документы об объёмах выполнения строительства работ. 4 Основные принципы организации технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений связи Техническую эксплуатацию линейно-кабельных сооружений магистральной и внутризоновых первичных сетей Российской Федерации организуют Минсвязи РФ и центры технической эксплуатации в соответствии с действующими правилами, руководствами, инструкциями и указаниями. Техническая эксплуатация ЛКС магистральной и внутризоновых первичных сетей общего пользования РФ осуществляется эксплуатационно-техническими предприятиями: территориальными центрами междугородных связей и телевидения (ТЦМС) - филиалами АООТ "Ростелеком"; техническими узлами магистральных связей и телевидения (ТУСМ) - обособленными подразделениями ТЦМС; сетевыми узлами связи (СУС) - подразделениями ТУСМ; эксплуатационно-техническими узлами связи (ЭТУС); районными узлами электросвязи (РУЭС). Задачи, функции и подчиненность этих предприятий определены соответствующими положениями о них. Основным производственным подразделением, осуществляющим техническую эксплуатацию линейно-кабельных сооружений магистральной и внутризоновых первичных сетей, являются цех линейно-кабельных сооружений (ЦЛКС) и линейно-технический цех (ЛТЦ). Для осуществления контроля за электрическими и оптическими параметрами кабельных линий передачи, обеспечения внедрения новой техники, проверки и организации ремонта измерительной техники, оборудования электросвязи, автотранспорта и передвижных монтажно-измерительных машин в составе эксплуатационно-технического предприятия организуются следующие вспомогательные производственные подразделения: производственная лаборатория; мастерские или группы по ремонту оборудования и изготовлению приспособлений для линейных работ; автотранспортный цех. Все производственные подразделения должны иметь положения, а работники - должностные инструкции, разработанные на основе типовых инструкций с учетом характера выполняемой работы. Положения и инструкции должны четко определять обязанности, права, ответственность, подчиненность подразделений и работников, а также взаимоотношения их с другими подразделениями и работниками. 5 Общие задачи производственных подразделений по технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений Основными задачами производственных подразделений, осуществляющих техническую эксплуатацию линейно-кабельных сооружений магистральных и внутризоновых линий передачи являются: обеспечение надежной и высококачественной работы обслуживаемых линейных сооружений; содержание линейных сооружений в соответствии с техническими нормами и требованиями; своевременное и высококачественное проведение работ по ремонту и повышению надежности линейных сооружений; проведение работы по обеспечению сохранности линейно-кабельных сооружений; обеспечение выполнения действующих положений, правил, руководств, инструкций, приказов и директивных указаний по вопросам технической эксплуатации линейных сооружений; проведение работ по сбору статистических данных о состоянии ЛКС и анализу качества и надежности работы ЛКС; ведение производственной документации и статистической отчетности в соответствии с утвержденными нормами и инструкциями. Организация производственной деятельности в цехе линейно-кабельных сооружений (ЦЛКС, ЛТЦ) Методы обслуживания линейно-кабельных сооружений зависят от условий прохождения трасс междугородных кабельных линий передачи, наличия и состояния дорог, расположения населенных пунктов и способов обеспечения надежной и высококачественной работы линейнокабельных сооружений. Они определяются производственными подразделениями ТУСМ. Могут применяться следующие методы обслуживания: централизованный, децентрализованный (участковый), комбинированный. Централизованный метод обслуживания предполагает сосредоточение всех работников в пункте нахождения данного структурного подразделения (ЦЛКС, ЛТЦ). При значительной протяженности трасс кабельных линий, обслуживаемых ЦЛКС (ЛТЦ), в их составе могут создаваться отдельные бригады, за которыми закрепляются свои участки обслуживания. Децентрализованный (участковый) метод обслуживания линейно-кабельных сооружений применяется в тех случаях, когда невозможен или существенно затруднен проезд вдоль трасс кабельных линий. При использовании децентрализованного метода вся трасса кабельной линии разбивается на участки. Протяженность закрепленных за монтерами участков определяется руководителем ЦЛКС или ЛТЦ в зависимости от конкретных условий прохождения трассы и наличия у участковых монтеров средств передвижения (велосипеды, мотоциклы, мотонарты и др.). Объем и перечень работ, выполняемых участковыми монтерами, определяется руководителем ЦЛКС или ЛТЦ на основе действующих нормативов. Комбинированный метод обслуживания совмещает централизованный и участковый методы. Комбинированный метод обслуживания является наиболее прогрессивным в условиях труднодоступной для обслуживания трассы и позволяет оптимально использовать средства транспорта и механизации. Количество и состав бригад и групп определяется начальником ЦЛКС (ЛТЦ) в пределах общего штата, утвержденного начальником предприятия(подразделения), в зависимости от объёма работ, местных условий и оснащенности бригад средствами транспорта и механизации. 6 Основные функции бригад и групп ЦЛКС (ЛТЦ): проведение охранно-предупредительной работы; проведение текущего обслуживания ЛКС; проведение планово-профилактического обслуживания ЛКС; ремонт ЛКС в соответствии с планом; своевременное приведение в норму электрических и оптических параметров цепей линий передачи в процессе эксплуатации и после аварийно-восстановительных работ; проведение технического надзора при эксплуатации ЛКС; содержание закрепленного оборудования, приборов, инструмента и приспособлений в исправном состоянии; выполнение аварийно-восстановительных работ. Организация оперативно-технического управления и диспетчерской службы эксплуатационно-технического предприятия Для поддержания непрерывного оперативно-технического управления и контроля работы линейных сооружений первичной сети в эксплуатационно-техническом предприятии организуется диспетчерская служба. Диспетчерская служба эксплуатационно-технического предприятия, расположенного в зоне деятельности узлового пункта управления (УПУ) первичной сети ВСС РФ, обязана выполнять все распоряжения и команды УПУ, касающиеся оперативно-технического управления первичной сетью. Численный состав, режим работы и задачи диспетчерской службы эксплуатационнотехнического предприятия определены "Инструкцией по аварийно-восстановительным работам на междугородных кабельных линиях связи" (М.: Радио и связь, 1978). Ответственность за организацию и работу диспетчерской службы несет главный инженер эксплуатационно-технического предприятия. Для оперативного контроля деятельности техперсонала подразделений и руководства аварийно-восстановительными работами используется служебная радиосвязь. По прибытии ремонтной бригады к месту выполнения работ радиостанция должна быть развернута и проведена проверка связи с диспетчером или дежурным персоналом МТС (УП). После окончания проверки связи радиостанция должна находиться в режиме дежурного приема. Основные вопросы, связанные с применением служебной радиосвязи, подробно рассмотрены в "Руководстве по организации и эксплуатации служебной радиосвязи на междугородных линиях связи" (М.:МС СССР, 1985). При отсутствии радиосвязи с диспетчером или дежурным персоналом МТС (УП) должна поддерживаться телефонная связь, организованная по специальной цепи, выделенной для этой цели, а в случае повреждения специальной цепи - с ближайшего УП. Для оперативной связи диспетчера предприятия с дежурным персоналом МТС или УП используется междугородная телефонная связь, а там, где возможно - радиосвязь. 7 Задачи производственной лаборатории при технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений На производственную лабораторию возложены следующие основные задачи: контроль за соблюдением правил технической эксплуатации средств связи персоналом структурных подразделений; контроль за соответствием параметров линейных сооружений связи установленным нормам и техническим условиям; сбор статистических данных по работе ЛКС, их анализ и разработка технических мероприятий по повышению надежности работы ЛКС; проведение плановых измерений параметров междугородных кабельных линий передачи, составление линейных паспортов; проведение мероприятий по защите линейно-кабельных сооружений от внешних электромагнитных влияний и ударов молнии; проведение мероприятий по защите линейно-кабельных сооружений от коррозии; осуществление надзора за правильной эксплуатацией измерительных приборов, проведение проверки их в установленные сроки и обеспечение организации ремонта; участие в приемке в эксплуатацию линейно-кабельных сооружений; проведение анализа производственных процессов и внесение предложений по улучшению организации технической эксплуатации линейных сооружений, участие в составлении рекомендаций, инструкций и руководств; изучение научно-технической информации о совершенствовании технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений; обеспечение внедрения новой техники, предложений и рекомендаций, направленных на совершенствование технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений; проведение организации, ремонта и развития служебной радиосвязи. 8 Производственная документация Все эксплуатационные предприятия и их филиалы должны иметь основные нормативные документы по эксплуатации линейно-кабельных сооружений и вести производственную документацию с целью систематического анализа состояния линейно-кабельных сооружений, причин, характера и длительности повреждений и аварий, а также накопления необходимого статистического материала. Перечень обязательной производственной документации, хранящейся на предприятии (филиале) и в структурных подразделениях определяется перечнем, утвержденным главным инженером предприятия (филиала). Производственная документация по эксплуатации линейно-кабельных сооружений подразделяется на нормативно-справочную, оперативно техническую, техническую, приемосдаточную и организационную. В состав нормативно-справочной документации входят: государственные и отраслевые стандарты предприятий, правила, инструкции, положения, рекомендации, распорядительные документы, нормативно-технические и руководящие указания Минсвязи РФ. Оперативно-техническая документация составляется и ведется работниками эксплуатационных предприятий в процессе обслуживания линейно-кабельных сооружений. В состав оперативно-технической документации входят: паспорта (планшеты) кабельных трасс; протоколы измерений электрических и оптических параметров кабелей связи; протоколы и журналы по измерениям параметров, характеризующие защиту кабелей от коррозии и внешних электромагнитных влияний; протоколы и журналы проверки системы содержания кабелей под избыточным воздушным давлением; паспорта заземляющих устройств; протоколы измерений заземляющих устройств; документация по охранно-предупредительной работе; акты повреждений и аварий на линейно-кабельных сооружениях; статистическая документация по эксплуатации линейно-кабельных сооружений. В состав технической документации входят: паспорта, формуляры, технические описания на оборудование, механизмы, приборы, паспорта (сертификаты) на кабельные изделия. В состав приемосдаточной документации входит документация, предъявляемая строительными организациями при сдаче в эксплуатацию вновь построенных или реконструированных линейно-кабельных сооружений. Порядок и объём подготовки приемосдаточной документации определяется действующими указаниями по сдаче объектов в эксплуатацию и требованиями по ее составлению. К организационной документации относятся: положения о службах (отделах) и структурных подразделениях (ЦЛКС, ЛТЦ); должностные инструкции работников; приказы и распоряжения по предприятию по эксплуатации ЛКС; планы и отчёты о их выполнении; журналы учета и планы проведения технической учебы; документация по охране труда и технике безопасности; другая организационная документация. Конкретные формы документации, порядок их заполнения и хранения определяются соответствующими Инструкциями и приказами по предприятию. 9 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ Общие положения Техническое обслуживание линейно-кабельных сооружений является элементом технической эксплуатации и представляет собой комплекс профилактических мероприятий, имеющих целью поддержание в исправности линейно-кабельных сооружений в процессе эксплуатации для обеспечения необходимой степени надежности ЛКС. Техническое обслуживание ЛКС включает: охранно-предупредительную работу, оперативный контроль за технического состояния ЛКС, текущее и планово-профилактическое обслуживание, технический надзор за строительством, реконструкцией и капитальным ремонтом. Охранно-предупредительная работа Охранно-предупредительная работа проводится с целью недопущения повреждения ЛКС при производстве работ вблизи или в охранной зоне кабеля и организуется в соответствии с "Правилами охраны линий и сооружений связи Российской Федерации", утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 9 июня 1995 г. № 578. С целью предупреждения механических повреждений кабелей и сооружений связи при производстве сторонними организациями и землепользователями работ в охранных зонах линий связи эксплуатационные предприятия связи должны выполнять комплекс мероприятий, включающий: Предоставление сведений для регистрации трасс кабельных линий передачи в управлениях (отделах) по делам строительства и архитектуры областных (краевых), республиканских, городских и районных администраций и других органах местного самоуправления; Участие представителей эксплуатационных предприятий связи в работе комиссий по отводу земельных участков в охранных зонах; Нанесение трасс кабельных линий на предъявленные карты и схемы районных комитетов по земельным ресурсам, всех землепользователей (сельскохозяйственных и промышленных предприятий, учреждений, войсковых частей, частных домовладений и др.) по земельным участкам которых проходят кабельные линии; Предоставление сведений для нанесения трасс кабельных линий на схемы, планы и паспорта владельцам других подземных, наземных и надземных коммуникаций, с которыми кабельные линии имеют сближения и пересечения; Представление информации администрации областей (краев), районов о нарушителях "Правил охраны линий и сооружений связи"; Охранно-разъяснительную и рекламно-агитационную работу на предприятиях, в организациях производящих работы в охранных зонах кабельных линий, а также с землепользователями и домовладельцами в местах прохождения кабельных линий по выполнению требований "Правил охраны линий и сооружений связи" с вручением предупреждений по форме, приведенной в Приложении Г; Выдачу проектным, строительным и другим организациям, а также частным лицам технических условий (согласовании) на производство земляных работ в охранных зонах кабельных линий; Контроль за реализацией технических условий при выполнении работ в охранных зонах кабельных линий связи; Надзор за трассами кабельных линий в соответствии с графиком обходов и объездов, утвержденный руководителем ТУСМ и постоянный контроль за производством земляных работ вблизи или в охранных зонах кабелей. 10 При каждом случае нарушения "Правил охраны линий и сооружений связи" принятие мер к прекращению работ и составлению акта для представления в административную комиссию исполнительной власти или следственным органам для привлечения виновных к ответственности. Требовать у водителей землеройных механизмов нарядов на производство соответствующих работ вблизи и охранной зоне линии связи с указанием наличия кабелей в месте земляных работ, а у ответственных лиц (прорабов, мастеров и т.д.) письменного разрешения административно-технических инспекций или соответствующих служб районов и согласованного проекта (чертежа). При отсутствии у водителя наряда на производство земляных работ, а у ответственного лица разрешения (ордера) представителем предприятия связи выдаётся предписание о запрете работ, составляется акт о нарушении Правил в охранной зоне кабеля и подаётся сообщение в административно-техническую инспекцию или соответствующую службу о факте выявленных нарушений; Обеспечение гласности решений административных комиссий о наложении штрафов, вынесенных народными судами, приговоров о привлечении к уголовной ответственности виновных в нарушении Правил охраны линий сооружений связи, решений арбитражных судов о возмещении виновными лицами ущерба за восстановление поврежденных линий связи и потери тарифных доходов, не полученных предприятием связи за период прекращения действия связей; Проведение перечисленных и других организационно-технических мероприятий, оформление актов и материалов при повреждении линии и сооружений связи осуществляется в строгом соответствии с нормативными документами, рекомендациями и указаниями вышестоящих органов (см. Приложение Б). Оперативный контроль технического состояния линейно-кабельных сооружений Оперативный контроль технического состояния и технический надзор предусматривает: контроль состояния НРП и НУП по сигналам систем телемеханики, при необходимости, немедленный выезд на трассы кабельных линий для принятия соответствующих мер; контроль содержания кабелей под избыточным воздушным давлением; контрольные осмотры трасс и проверку состояния линейно-кабельных сооружений. Периодичность и маршруты осмотра трасс кабельных линий в зависимости от их назначения, конкретных условий трасс, времени года, наличия земляных работ и т.д. определяется ТУСМ (ЭТУС). Особое внимание должно быть обращено на обеспечение сохранности от механических повреждений -ВОЛП. Если трасса при движении на транспортном средстве не просматривается, то необходим пеший осмотр; надзор за производством работ вблизи или в охранных зонах кабелей. При земляных работах в охранной зоне выезд на трасу производится в зависимости от условий и характера выполняемых работ. 11 Текущее обслуживание линейно-кабельных сооружений Текущее обслуживание ЛКС является обязательным и должно выполняться систематически. Текущее обслуживание включает следующие работы: выполнение мероприятий по обеспечению сохранности линейно-кабельных сооружений на предприятиях, в организациях и учреждениях, производящих земляные работы, а также среди землепользователей и землевладельцев; выправка покосившихся, замена неисправных и установка новых знаков обозначения трассы; установка предупредительных знаков в местах производства работ на трассах кабельных линий; устройство защиты линейно-кабельных сооружений от механических повреждений в местах раскопок; расчистка от снега подходов и подъездов к НРП (НУП), отвод талых вод; устранение повреждений и аварий на линейно-кабельных сооружениях; устранение мест негерметичности металлических оболочек кабелей; обслуживание и ремонт средств механизации; обслуживание устройств защиты линейных сооружений от коррозии, ударов молнии, влияния электрифицированных железных дорог и ЛЭП; обслуживание кабельной канализации; обслуживание кабельных переходов через шоссе, железные дороги и водные преграды; содержание в исправном состоянии инвентаря, временных кабельных вставок, аварийного запаса кабеля, инструментов, приборов; внесение, при необходимости, изменений в паспорта кабельных трасс после окончания земляных работ и устранения линейных повреждений. Планово-профилактическое обслуживание линейно-кабельных сооружений Планово-профилактическое обслуживание ЛКС осуществляется периодически в соответствии с планом, утвержденным главным инженером предприятия и включает: измерение электрических и оптических параметров кабельных линий; выполнение работ по защите кабелей от механических повреждений; изготовление предупредительных знаков, замерных столбиков, шлагбаумов и т.д.; контроль глубины залегания кабеля и уточнения картограмм. Периодичность контроля глубины залегания кабелей и выбор проверяемых участков трассы устанавливается каждым ТЦМС или, по их поручению, подчиненными предприятиями (ТУСМ, ЭТУС); подготовка линейно-кабельных сооружений к работе в зимних условиях и в период паводка. 12 РЕМОНТ ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ Ремонт линейно-кабельных сооружений проводится в целях поддержания или восстановления их первоначальных эксплуатационных характеристик. В соответствии с назначением, характером и объёмом выполняемых работ ремонт подразделяется на текущий и капитальный. Текущий ремонт производится эксплуатационным персоналом периодически в зависимости от состояния ЛКС. Затраты на текущий ремонт производятся в пределах средств, предусматриваемых сметой затрат на производство. Оперативный контроль качества работ по текущему ремонту осуществляется руководителем ЦЛКС, ЛТЦ. Приемка законченного текущего ремонта производится по участкам НРП - НРП комиссией, в составе начальника ЦКЛС (ЛТЦ) и представителей ТУСМ (ЭТУС) и оформляется актом, в котором отмечаются объём и качество выполняемых работ (хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно), недостатки и сроки их устранения, а также оценивается общее состояние линейно-кабельных сооружений на принимаемых участках и даются необходимые рекомендации на следующий ремонтный период. До начала приемки текущего ремонта комиссии предъявляются утвержденный план текущего ремонта, данные о фактически выполненных объёмах работ и протоколы измерений. При приемке текущего ремонта комиссия выборочно производит непосредственный осмотр не менее 25 % объёма выполненных работ. При этом не менее 10 % трассы проверяется пешим осмотром. При текущем ремонте выполняются следующие основные виды работ: Частичные (одной строительной длины) выноска, замена и углубление подземного кабеля длиной не более 200 м; Планировка и подсыпка грунта при промоинах, оползнях, обвалах, устройство водоотводов и укрепление верхнего покрова грунта; Обследование кабельных переходов, частичные выноска и углубление подводных кабелей без привлечения водолазов и специальной землеройной техники; Замена и ремонт отдельных муфт, восстановление целостности защитных покровов кабеля; Ремонт заземляющих устройств Мелкий ремонт кабельных вводов и кабельных переходов через автомобильные и железнодорожные, а также другие коммуникации; Ремонт и частичная замена устройств по защите кабеля и других линейных сооружений от коррозии и внешних электромагнитных влияний; Устройство и ремонт несложных контуров заземлений; Выполнение несложных работ по защите кабеля и других линейных сооружений от коррозии и внешних электромагнитных влияний Отыскание и устранение отдельных мест негерметичности оболочек кабеля; Мелкий ремонт сооружений подземной кабельной канализации (ремонт или замена отдельных люков, крышек, замков, накладок и др); Установка и замена замерных столбиков, шлагбаумов, предупредительных и указательных знаков и плакатов по трассе кабеля; Ремонт и устройство переездов через трассу кабеля; Уточнение фиксации и глубины залегания кабелей на отдельных участках; Укрепление и замена опор информационных знаков, замена сигнальных фонарей, ламп и другие текущие работы на переходах через водные преграды; Выполнение отдельных работ по ремонту кабеля и его доведение до норм по электрическим и оптическим параметрам на участке НРП-НРП (НУП-НУП); Ремонт сооружений ЦЛКС, ЛТЦ, НРП, (покраска дверей, полов, окон, стен, подсыпка грунта обваловки на НРП с частичной одерновкой, устройство и ремонт дорожек к НРП. 13 Капитальный ремонт производится периодически в зависимости от технического состояния линейных сооружений и планируется в каждом отдельном случае на основании данных контрольных технических осмотров, периодических проверок и дефектных ведомостей. При капитальном ремонте одновременно выполняются все работы, относящиеся к текущему ремонту. Капитальный ремонт линейных сооружений производится по отдельным проектам, сметам и нормативам хозяйственным или подрядным способом. Приемка выполненных работ по плану капитального ремонта производится комиссией, назначаемой руководством предприятия. При капитальном ремонте выполняются следующие основные виды работ: Выноска или углубление кабеля (более одной строительной длины) длиной более 200 м; Подводные, берегоукрепительные и земляные работы на речных переходах и в прибрежных зонах подводных линий передачи; подводно-технические работы по обслуживанию и ремонту кабельных речных переходов с привлечением водолазов; Ремонт кабельной канализации, переустройство кабельных колодцев, устройство компенсаторов для защиты кабелей от сдавливания льдом; приведение электрических и оптических характеристик кабеля к установленным нормам на всей длине кабельной магистрали или на секции между оконечным и обслуживаемыми усилительными пунктами; Работы на существующих кабельных линиях с целью использования их в более широком спектре частот; Проведение мероприятий по защите кабеля от различных видов коррозии, ударов молнии, влияния линий электропередачи, электрифицированных железных дорог и радиостанций; Замена и установка боксов, кабельных ящиков, киосков, шкафов, катушек индуктивности; Замена кабелей (более строительной длины) и оборудования, несоответствующих предъявляемым к ним требованиям, на новые. Большие объёмы работ по подсыпке грунта в местах промоин, оползней, обвалов и т.д.; Устройство сложных контуров заземлений; Большие объёмы работ по перемонтажу муфт и восстановлению целостности защитных покровов кабеля; Установка над муфтами пассивных контуров (маркеров) в местах выноски замерных столбиков с пахотных земель; Устройство переходов через реки, автомобильные и железные дороги; Большие объёмы работ по восстановлению герметичности оболочки кабелей; Ремонт сооружений ЦЛКС и ЛТЦ, замена наземных сооружений НРП и НУП. Основные объёмы текущего и капитального ремонтов определяются планами работы на год. На основе годовых планов составляются уточненные квартальные и месячные планы, учитывающие результаты текущих контрольных проверок и технических осмотров. Для проведения ремонтных и аварийно-восстановительных работ в полевых условиях должна быть применена измерительно-монтажная машина. Машина должна использоваться для измерения кабеля и монтажа муфт. Для ремонта оптических кабелей в состав оборудования измерительно-монтажной машины должны входить: приборы для определения места повреждения (обрыва) волоконно-оптического кабеля; измеритель оптической мощности, измеритель затухания, рефлектометр оптический; измеритель коэффициента ошибок полевой; комплект специального инструмента для разделки и монтажа оптических волокон; полевой сварочный аппарат для сварки волокон, источники электроснабжения; кабельные изделия и материалы, монтажный инструмент; радиостанции и аппараты служебной связи. 14 АВАРИЙНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ К аварийно-восстановительным работам относятся работы, проводимые с целью оперативного восстановления работоспособности поврежденной кабельной линии. Продолжительность аварийно-восстановительных работ исчисляется с момента полного или частичного прекращения действия связи до восстановления способности поврежденной кабельной линии обеспечивать передачу всех задействованных на данное время линейных трактов. Аварийно-восстановительные работы должны проводиться в контрольные, предусмотренные технологическими картами сроки с учетом погодных и других условий. Технологические карты составляют ТУСМ или отделения ТЦМС, ЭТУС и утверждаются ТЦМС. Карты должны разрабатываться с учетом конкретных условий и должны быть направлены на сокращение продолжительности простоев каналов связи и длительности устранения линейных повреждений. Аварийно-восстановительные работы проводятся силами цехов линейно-кабельных сооружений (ЦЛКС) и линейно-технических цехов (ЛТЦ), а также РВБ ТУСМ, ЭТУС. Непосредственное руководство работами осуществляет начальник ЦЛКС или ЛТЦ. Общая координация проведения АВР осуществляется главным инженером ТУСМ (ЭТУС), а в необходимых случаях (при больших объемах и сложности восстановительных работ) главным инженером ТЦМС с выездом на место аварии в экстренных случаях. В помощь подразделению, проводящему аварийно-восстановительные работы, должны привлекаться бригады соседних ЦЛКС или ЛТЦ (независимо от их принадлежности другим ТУСМ (ЭТУС) или ТЦМС. Аварийно-восстановительные работы организуются немедленно после получения соответствующей информации, должны проводиться в объёмах, обеспечивающих восстановление действия систем передачи в кратчайшие сроки, и вестись непрерывно. Для оперативного восстановления действия связей ЦЛКС и ЛТЦ должны быть оснащены в необходимом количестве аварийным запасом кабелей, временных кабельных вставок, устройствами однокабельной работы, инструментом, измерительными приборами, инвентарем, механизмами и транспортом. Указанный аварийный запас должен храниться в специально отведенных закрытых помещениях, аварийных прицепах или автомобилях. Расходование аварийного комплекта (запаса) допускается только для выполнения аварийновосстановительных работ и срочных работ, направленных на предупреждение аварий. Состав аварийного запаса утверждается ТЦСМ, АО "Электросвязь" по каждому ТУСМ (ЭТУС) для каждого ЦЛКС и ЛТЦ. Номенклатура и количество материалов, изделий и устройств, входящих в аварийный комплект, должны определяться в зависимости от конкретных условий трассы, расположения ЦЛКС и ЛТЦ, условий производства работ и др. Пополнение аварийного запаса должно осуществляться немедленно по его расходовании. Проверки полноты и исправности аварийного комплекта должны проводиться начальниками ЦКЛС и ЛТЦ ежеквартально и после каждого случая проведения аварийно-восстановительных работ, о чем должна делаться запись в специальном журнале. Условия хранения и состояние аварийного запаса должны обеспечивать возможность его оперативного использования в любое время. Перевозки приборов на необорудованных автомашинах должны осуществляться в специальных упаковочных ящиках, гарантирующих сохранность средств измерений. При необходимости предприятия должны оснащаться монтажно-измерительными машинами, передвижными мобильными радиорелейными станциями, специальными плавсредствами, транспортом и т.д. Для обеспечения возможности проведения аварийно-восстановительных работ, в аварийный комплект должны входить продукты питания, подлежащие длительному хранению или должны предусматриваться денежные средства для экстренного приобретения продуктов питания), кухонные принадлежности и различная утварь, позволяющая обеспечить личный состав аварийно-восстановительной бригады питанием в течение не менее одних суток. Планы ежегодной технической учебы персонала ЦЛКС, ЛТЦ, РВБ и производственных лабораторий должны в полном объёме предусматривать изучение вопросов, необходимых для 15 успешного проведения аварийно-восстановительных работ, включая проведение практических тренировок с выездом на трассу. При необходимости должны заключаться соответствующие договоры с управлениями и отрядами гражданской авиации о выделении вертолетов для доставки аварийных бригад к месту аварии. Для быстрейшего сбора восстановительной бригады в каждом ЦЛКС, ЛТЦ разрабатывается соответствующая схема оповещения. Порядок сбора бригады согласно оповещению утверждается начальником ЦЛКС (ЛТЦ). Последовательность выполнения аварийно-восстановительных работ, обеспечивающая оперативное действие связи, в каждом конкретном случае определяется руководителем восстановительных работ. О намечаемых планах ликвидации аварии, ходе работ по устранению аварии и возникающих трудностях начальник ЦЛКС, ЛТЦ обязан немедленно докладывать руководству ТУСМ, ЭТУС, которое обязано сообщить о принятых мерах вышестоящей организации. При устранении аварии на линейно-кабельных сооружениях обязательным является наличие постоянной служебной связи на всех уровнях управления. В целях сокращения времени простоя каналов связи при аварийно-восстановительных работах, применять временные активные и пассивные вставки и устройства однокабельной работы. Решение об использовании указанных способов принимается руководителем восстановительных работ. Длительностью устранения повреждений считать время восстановления связей в полном объёме путем включения временных кабельных вставок, переключения на резервные кабельные и радиорелейные тракты и т.д. Переход на постоянный вариант работы линейно-кабельных сооружений осуществляется только после проведения полного комплекса подготовительных работ, гарантирующих надежную работу кабельной линии. После монтажа постоянной вставки, перед переключением связей, должны быть проведены все необходимые контрольные измерения электрических и оптических параметров кабеля. Возвращение восстановительных бригад с линии разрешается только после получения подтверждения о нормальной работе систем связи. Аварийно-восстановительные работы на линейно-кабельных сооружениях должны проводиться в соответствии с действующими правилами и требованиями системы оперативного управления сетью. Все аварии на линейно-кабельных сооружениях магистральных и внутризоновых линий передачи ВСС РФ подлежат расследованию с составлением соответствующих актов. Расследование аварий производится комиссиями, состав которых определяется ТЦМС, АО "Электросвязь". Во всех случаях в состав комиссий включаются руководитель или главный инженер предприятия, на сооружениях которого произошла авария. Расследование особо крупных аварий на магистральных кабельных линиях производится комиссиями, назначенными Минсвязи РФ. При необходимости в состав комиссий включаются представители научно-исследовательских и проектных институтов, а также заводов-изготовителей кабельной продукции. При авариях на кабельных линиях, вызванных работами сторонних организаций, производится расследование с составлением двустороннего акта о причинах аварии. В процессе расследования необходимо: выявить причину и виновных в возникновении аварии; выяснить обстоятельства, способствующие аварии; рассмотреть и оценить: организацию работ ЦЛКС, ЛТЦ по ликвидации аварии и подготовленность ремонтно-восстановительных бригад; умение и оперативность действий технического персонала, участвовавшего в ликвидации аварии; точность определения участка и места аварии; эффективность и достаточность применяемых средств механизации и транспорта; эффективность применяемых методов предупреждения аварий; определить меры, исключающие возникновение подобных аварий в дальнейшем. 16 Материалы расследования аварий должны включать объяснение руководителей структурных подразделений и предприятий. О каждой аварии на линейно-кабельных сооружениях должен быть составлен аварийный акт. Аварийные акты составляются в трех экземплярах, из которых: один остается на ЦЛКС или ЛТЦ, один - в ТУСМ (ЭТУС), один в пятидневный срок после ликвидации аварии при необходимости или запросу отправляется вышестоящей организации (ГЦУМС, АО "Электросвязь"). Акты расследований с информацией о принятых мерах в 15-дневный срок по запросу должны высылаться ТЦМС в ГЦУМС; После устранения аварии или повреждения обязательным является внесение в кратчайший срок соответствующих изменений в паспорт (планшет) кабельной трассы. Предприятия, управления и организации связи должны ежегодно проводить подробный анализ причин и хода устранения аварий, разрабатывать и осуществлять мероприятия, направленные на улучшение качественных показателей технической эксплуатации линейнокабельных сооружений, повышение их надёжности и долговечности. ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛИНЕЙНО-КАБЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ На линейно-кабельных сооружениях проводятся приемосдаточные измерения и измерения в процессе эксплуатации. Приемосдаточные измерения проводятся в процессе работы рабочих и Государственных приемочных комиссий по приемке законченных строительством или реконструкцией магистральных или внутризоновых кабельных линий передачи с целью проверки качества выполненных работ и соответствия электрических и оптических параметров линейных сооружений нормам на смонтированные регенерационные (усилительные) участки. Работа приемочных комиссий регламентируется утвержденными строительными нормами и правилами, а также действующими правилами, инструкциями и руководствами по приемке в эксплуатацию законченных строительством и реконструкцией междугородных кабельных линий передачи. Измерения, как правило, должны проводиться в полном объёме. Представители эксплуатационной организации принимают участие в измерениях электрических и оптических параметров линейно-кабельных сооружений с правом подписи протоколов измерений. В комплекс приемосдаточных электрических измерений входят: измерения электрических и оптических параметров кабеля; измерения электрических параметров, определяющих защиту линейных сооружений от электромагнитных влияний и коррозии; измерения заземлений; измерения глубины залегания кабелей (по трассе - выборочно; на спусках, подъёмах, в оврагах и других опасных местах – сплошным обходом). Приемосдаточные электрические измерения линейно-кабельных сооружений, принимаемых на баланс или в эксплуатационно-техническое обслуживание от других организаций, должны выполняться в полном объёме. Измерения в процессе технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений проводятся с целью определения их состояния в соответствии с нормативными требованиями, предупреждения повреждений, а также накопления необходимого статистического материала для разработки мероприятий по повышению надежности линейно-кабельных сооружений. В процессе технической эксплуатации проводятся следующие измерения: профилактические, аварийные, контрольные, специальные. 17 Профшактические измерения проводятся в порядке плановых мероприятий с целью своевременного выявления и устранения возникающих отклонений электрических и оптических параметров линейно-кабельных сооружений от установленных норм: электрических параметров (постоянным током), характеризующих состояние жил (проводов) кабелей: электрическое сопротивление шлейфа жил или проводников, разность электрического сопротивления жил, электрическое сопротивление изоляции жил, проводников и шланга и электрические испытания изоляции жил и проводников напряжением; оптических параметров: затухание и неоднородности оптических волокон кабеля; электрических параметров характеризующих коррозионное состояние подземных металлических сооружений, а также устройств их защиты от коррозии; электрических параметров устройств защиты обслуживающего персонала и линейнокабельных сооружений от внешних электромагнитных влияний; определение целостности грозозащитных тросов. Профилактические измерения проводятся в объёме и в сроки, определяемые главным инженером эксплуатационного предприятия по согласованию с вышестоящей организацией (ТЦМС, АО "Электросвязь") в зависимости от конкретных условий эксплуатации линии (вечная мерзлота, оползни, вибрация, повышенная грозовая активность и т.д.) и необходимости обеспечения её эксплуатационной надежности. Контроль электрического сопротивления изоляции полиэтиленовых шлангов кабелей (оболочка - земля, оболочка - броня, броня - земля) проводится 1 раз в год (весной или осенью). Целостность подземных грозозащитных проводов (тросов) и переходное сопротивление "трос - земля" должны проверяться 1 раз в 2 - 3 года. Аварийные измерения проводятся с целью определения характера и места повреждения кабелей. Аварийные измерения проводятся в следующем порядке: измерение электрических и оптических параметров кабеля для определения характера повреждения и выбора метода измерения для определения места повреждения; измерения по определению района повреждения и уточнению конкретного места повреждения; измерения кабелей в обе стороны от места повреждения. Контрольные измерения проводятся после устранения повреждений с целью определения качества ремонтно-восстановительных работ. Контрольные измерения проводятся с оконечных устройств после монтажа постоянной вставки, а также после окончания работ по устройству постоянной вставки перед сдачей систем в эксплуатацию. После монтажа постоянной вставки выполняется комплекс оптических и электрических измерений постоянным током, включая проверку правильности соединения волокон (жил) и отсутствия обрывов и сообщений жил. После окончания работ по устройству постоянной вставки, перед сдачей систем в эксплуатацию проводится повторное испытание состояния изоляции жил кабеля напряжением (при наличии ДП по жилам кабеля). Если при контрольных измерениях будет выявлен хотя бы один параметр, не удовлетворяющий норме, работы по устранению повреждения должны быть продолжены. После их завершения полный комплекс контрольных измерений следует провести повторно. При контрольных измерениях оптических кабелей производятся измерения общего затухания регенерационного участка, затухания восстановленной части участка, затухания потерь во вновь проявившихся на линии сростках и измерения сопротивления изоляции наружной оболочки кабеля (при наличии металлической брони). Специальные измерения проводятся в период опытной эксплуатации кабельных линий передачи с новыми типами кабелей или кабельной арматурой и оборудованием, а также при внедрении или испытаниях новых способов защиты линейно-кабельных сооружений от опасных и мешающих влияний. Длительность опытной эксплуатации определяется Государственной приемочной комиссией.