ВЫБОР ТРАССЫ МАГИСТРАЛИ

Выбор трассы магистрали определяется расположением пунктов, между которыми должна быть обеспечена связь. При выборе трассы необходимо обеспечить:

- наикротчайшую протяжённость трассы;

- наименьшее число препятствий, усложняющих стоимость строительства;

- максимальное применение механизмов при строительстве;

- создание необходимых удобств при эксплуатационном обслуживании;

- наименьшие затраты по осуществлению защиты линий от токовых установок и атмосферного электричества;

- наименьшее сближение с электрифицированными железными дорогами

В настоящем курсовом проекте имеется два возможных варианта прохождения трассы:

1. вый. Кабель выходит из города Ростова на Дону, с левой стороны вдоль шоссейной дороги на 6,14,16,180 км имеется пересечение с автомобильными дорогами, пересечение с реками на 1,20,36,103,215,242 км, а также сближение 17,172,240 км с железной дорогой

2. вый. Кабель выходит из города Армавир, с правой стороны вдоль автомобильной дороги с твёрдым покрытием, на 14,155,245,306 км, имеется пересечение с автомобильными дорогами, пересечение с реками на 1, 20, 36, 40, 80, 106, 145, 216,250 км, а также сближение 20, 28-38,57-82,120-240,181,245, км с железной дорого. Сравнение двух вариантов прохождения трассы приведено в Таблице 1

Таблица 1

Вывод: из Таблицы 1 видно, что по техника - экономическим соображениям наиболее целесообразно, для строительства кабельной линии использовать первый вариант, так как протяжённость проектируемой трассы меньше, чем во втором варианте.

Ситуационный план трассы приведён на рисунке 1.

Условные обозначения

Населённый пункт

Железная дорога

Автомобильные грунтовые дороги

Автомобильные дороги регионального значения

Судоходные реки

Проектируемая кабельная линия

10 РАСЧЕТ И ЗАЩИТА КАБЕЛЯ ОТ УДАРОВ МОЛНИЙ.

Целью расчета является определение вероятного числа повреждений выбранного для прокладки кабеля и сравнение его с нормами.

На основании этого сравнения делается вывод о необходимости дополнительной защиты кабеля от ударов молний.

Вероятное число повреждений кабеля, n₀ рассчитывается по формуле 14:

(14)

где n₀ - вероятность повреждения кабеля на 100км трассы. Определяется из графиков Приложения 3,

U_пр.=3700В - электрическая прочность изоляции кабеля;

Т=70 ч. - интенсивность грозовой деятельности в районе прохождения трассы

Вывод: Рассчитанная величена n = 0,0063 при сравнении с допустимым вероятным числом повреждений проектируемого кабеля от ударов молний n_доп.=0,2 значительно меньше, следовательно дополнительных мер к защите от повреждения выбранного для прокладки кабеля от молний не требуется.

_{10. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ}

_{Электрическое состояние проектируемой кабельной линии характеризуется следующими параметрами.}

_{Первичными: - R – активное сопротивление;}

_{- L – индуктивность;}

_{- С – ёмкостью;}

_{- G – проводимостью изоляции;}

_{Вторичными: - Zв – волновое сопротивление;}

_{- a - коэффициент затухания;}

_{- b - коэффициент фазы;}

_{-n - скорость распространения электромагнитной энергии;}

_{Произведём расчёт указанных параметров на заданной частоте;}

_{f1 = 1000 кГц =1000Ч10}³ _Гц

_{В области высоких частот, для которых используется коаксиальный кабель, первичные параметры могут быть определены по формулам.}

_{Активное сопротивления рассчитывается по формуле ( ),}^Ом_{/км :}

_{( )}

_{где r a и r в – радиусы внутреннего и внешнего проводников коаксиальной пары;}

_{r a = 1,3мм ; r в = 4,75мм .}

_{Индуктивность рассчитывается по формуле ( ),}^Гн_{/км :}

_{( )}

_{Ёмкость рассчитывается по формуле ( ),} ^ф_{/км :}

_{( )}

_{где eэ =1,1–диэлектрическая проницаемость изоляции}

_{Проводимость изоляции рассчитывается по формуле ( ),} ^См_{/км :}

_{( )}

_{где tgd =0,6Ч10}^-4_{–тангенс угла диэлектрических потерь;}

_{w = 2pf – круговая частота;}

_{Вторичные параметры рассчитываются исходя из первичных по формулам.}

_{Волновое сопротивление рассчитывается по формуле ( ), Ом:}

_{( )}

_{Коэффициент затухания рассчитывается по формуле ( ),} ^дБ_/км

_{( )}

_{Коэффициент фазы рассчитывается по формуле ( ),}^рад_{/км :}

_{( )}

_{Скорость распространения рассчитывается по формуле ( ),}^км_/с

_{( )}

_{Расчётные значения электрических параметров на остальных частотах сведены в Таблицу 4}

_{Таблица 4}

_{По результатам таблицы строим графики частотных зависимостей параметров рис. , .}

11.РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В настоящем проекте предусматривается устройство защитного заземления в каждом НУП и ОУП. Целью расчета защитного заземления является определение количества электродов заземления для обеспечения соответствующей нормы сопротивления заземления. Норма сопротивления защитного заземления не должна превышать 10 Ом для грунтов с удельным сопротивлением до 100 Ом м (по заданию r_изм. = 25 Ом м). Для обеспечения данной нормы оборудуется одиночные многоэлектродные заземляющие устройства из угловой стали сечением 50х50х5 и длиной 2,5 м. Если сопротивление одиночного заземлителя превышает норму, то оборудуется многоэлектродный заземлитель.

Расчёт производится следующим образом:

- расчётное значение удельного сопротивления грунта определяется по формуле ( ), Ом м:

r_расч. =j_в r_изм. ( )

где r_изм. = 25 Ом м – согласно заданию ;

j_в =1,75–коэффициент сезонности вертикального электрода, учитывающий изменение удельного сопротивления грунта в течении года.

r_расч.= 25 1,75 = 43,75 Ом м

- сопротивление растекания одиночного вертикального заземлителя определяется по формуле ( ), Ом:

( )

где l_в = 2,5 м – длина вертикального заземлителя ;

в = 0,05 – ширина полки уголка ;

t - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя определяется по формуле ( ), м:

t = t₀ + ( )

где t₀ = 0,5 м - расстояние от поверхности земли до уголка.

В результате расчета R_во. оказалось больше R_н нормы 10 Ом, следовательно необходимо оборудовать многоэлектродный заземлитель.

Сопротивление растекания горизонтального электрода R_г ,определяется по формуле ( ), Ом:

( )

где r_расч.г - расчётное удельное сопротивление грунта для горизонтальных электродов определяется по формуле ( ), Ом м:

r_расч.г = r_изм. j_г. ( )

j_г=5,5–коэффициент сезонности горизонтальных электродов;

r_расч.г = 25 5,5 = 130 Ом м

_г = 2 _в = 5 м – длина соединительной полосы;

в_n = 0,04 – ширина соединительной полосы;

t_on.=0,7м -расстояние от поверхности земли до середины соединительной полосы;

h_г.=0,94м – коэффициент использования горизонтального заземлителя, характеризующий степень взаимного экранирования электродов

- сопротивление вертикального много электродного заземлителя определяется по формуле ( ), Ом:

( )

- число вертикальных заземлителей определяется по формуле ( ) :

( )

где h_в.= 0,87- коэффициент использования вертикальных заземлителей

Правильность расчёта определяется по формуле ( ),Ом:

( )

Вывод: Полученное значение R = 8,8 Ом не превышает нормируемую величину сопротивления заземляющего устройства, зависящего от удельного сопротивления грунта R_н.=10 Ом, следовательно, выбранное количество электродов отвечает норме.

11 РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В настоящем проекте предусматривается устройство защитного заземления в каждом НУП и ОУП. Целью расчета защитного заземления является определение количества электродов заземления для обеспечения соответствующей нормы сопротивления заземления. Норма сопротивления защитного заземления не должна превышать 10 Ом для грунтов с удельным сопротивлением до 100 Ом м (по заданию _изм. = 90 Ом м). Для обеспечения данной нормы оборудуется одиночные многоэлектродные заземляющие устройства из угловой стали сечением 50х50х5 и длиной 2,5 м. Если сопротивление одиночного заземлителя превышает норму, то оборудуется многоэлектродный заземлитель.

Расчёт производится следующим образом:

- расчётное значение удельного сопротивления грунта определяется по формуле 15:

_расч. =_{в *} _изм. (15)

где _изм. = 90 Ом м – согласно заданию;

_в =1, изменение удельного сопротивления грунта в 75–коэффициент сезонности вертикального электрода, учитывающий в течении года.

_расч.= 90*1,75 = 157,5 Ом м

- сопротивление растекания одиночного вертикального заземлителя определяется по формуле 16:

(16)

где _в = 2,5 м – длина вертикального заземлителя ;

в = 0,05 – ширина полки уголка ;

t - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя определяется по формуле 17:

t = t₀ + (17)

где t₀ = 0,5 м - расстояние от поверхности земли до уголка.

В результате расчета R_во. оказалось больше R_н нормы 10Ом,следовательно необходимо оборудовать многоэлектродный заземлитель.

Сопротивление растекания горизонтального электрода R_г,определяется по формуле 18:

(18)

где _расч.г - расчётное удельное сопротивление грунта для горизонтальных электродов определяется по формуле 19:

_расч.г = _{изм. *} _г. (19)

_г=5,5–коэффициент сезонности горизонтальных электродов;

_расч.г = 90* 5,5 = 495 Ом м

_г = 2*_в = 5 м – длина соединительной полосы;

в_n = 0,04 – ширина соединительной полосы;

t_on.=0,7м -расстояние от поверхности земли до середины соединительной полосы;

_г.=0,94м – коэффициент использования горизонтального заземлителя, характеризующий степень взаимного экранирования электродов

- сопротивление вертикального много электродного заземлителя определяется по формуле 20 :

(20)

т - число вертикальных заземлителей определяется по формуле 21:

(21)

где _в.= 0,87- коэффициент использования вертикальных заземлителей

Правильность расчёта определяется по формуле 22:

(22)

Вывод: Полученное значение R = 9,8 Ом не превышает нормируемую величину сопротивления заземляющего устройства, зависящего от удельного сопротивления грунта R_н.=10 Ом, следовательно, выбранное количество электродов отвечает норме.

12 РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ

Под надёжностью понимают свойство кабельной линии работать безотказно в течении заданного промежутка времени.

Высокая надёжность, которой должны обладать современные кабельные линии, может быть достигнута лишь комплексом мероприятий, проводимых при разработке, изготовлении кабеля, а также при проектировании, строительстве и эксплуатации кабельных линий.

Одним из основных показателей надёжности является коэффициентом готовности К_г., который по норме не должен быть меньше 0,9997.

В настоящем проекте определяем К_г коэффициент готовности следующим образом:

• плотность повреждения m определяется по формуле 23

(23)

где N =5 – количество отказов на линии связи в течении заданного промежутка времени (по заданию);

К = 6 – количество лет, за которое произошло N отказов (по заданию);

L = 306 км – длина проектируемой линии связи;

- среднее время между отказами определяется по формуле 24:

(24)

где t_в = 3,6 – среднее время восстановления связи

(по заданию);

- коэффициент готовности определяется по формуле 25:

(25)

Вывод: Так как рассчитанный коэффициент готовности К_г соответствует норме 0,9997, то не требуется специальных мер.

12.РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ

Под надёжностью понимают свойство кабельной линии работать безотказно в течении заданного промежутка времени.

Высокая надёжность, которой должны обладать современные кабельные линии, может быть достигнута лишь комплексом мероприятий, проводимых при разработке, изготовлении кабеля, а также при проектировании, строительстве и эксплуатации кабельных линий.

Одним из основных показателей надёжности является коэффициентом готовности К_г., который по норме не должен быть меньше 0,9997.

В настоящем проекте определяем К_г коэффициент готовности следующим образом:

• плотность повреждения m определяется по формуле (23):

(23)

где N =5 – количество отказов на линии связи в течении заданного промежутка времени (по заданию);

К = 6 – количество лет, за которое произошло N отказов (по заданию);

L = 306 км – длина проектируемой линии связи;

- среднее время между отказами определяется по формуле (24),ч:

(24)

где t_в = 3,6 – среднее время восстановления связи (по заданию);

- коэффициент готовности определяется по формуле (25):

(25)

Вывод: Так как рассчитанный коэффициент готовности К_г соответствует норме 0,9997, то не требуется специальных мер.

13 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Все работники линии, занятые на строительстве кабельной связи должны быть обучены методам безопасного ведения работ. На кабельных площадках места , предназначенные для складирования материалов , должны быть выровнены , а в зимнее время очищены от льда и снега. Горюче-смазочные вещества следует хранить в специальных огнестойких помещениях. Запрещается держать на складе бензин и другие легко воспламеняющиеся вещества в открытых сосудах. Перед началом работ на особо опасных участках производится соответствующий инструктаж по техники безопасности. До начала работ необходимо тщательно проверить наличие и исправность инструмента, защитных средств , предохранительных приспособлений, лестниц, стремянок и т. п. Защитные диэлектрические средства должны проверяться в установленные специальными правилами сроки. Паяльные лампы следует разжигать на поверхности земли на расстоянии не менее 2 метров от колодца котлована . К спаечным работам допускаются лица не моложе 18 лет. Особое внимание должно быть уделено выполнению требований по безопасному обращению с паяльными лампами и газовыми горелками .

Погрузочно-разгрузочные работы производится, как правило, механизированным способом – с помощью кранов, автопогрузчиков, блоков и т. п. Механизированный способ является обязательным для грузов массой более 60 кг, а также при подъёме грузов на высоту более 3 м. Подростки до 16 лет к переноске тяжестей не допускаются.

Все работы, связанные с измерениями на линии, должны производится двумя лицами, одно из которых является ответственным за технику безопасности. При испытаниях электрической прочности изоляции у дальнего конца кабеля, проложенного в земле, должен находится третий участник измерений. Во время грозы производить измерения категорически запрещается.

До спуска людей в колодец необходимо убедится в отсутствии в нём газа. При наличии газа следует тщательно с помощью вентилятора, очистить от него колодец. Курить во всех смотровых устройствах категорически воспрещается. Помимо взрывоопасных газов, таких как светильный, в колодцах может находится углекислый газ. Проверка наличия газа производится с помощью специальных индикаторов, газоанализаторов.

При производстве работ в подземных смотровых устройствах разрешается пользоваться переносными лампами напряжением не выше 12 В. Трансформаторы, выключатели, аккумуляторы, штепсельные соединения и т.п. должны находится на поверхности земли.

Одним из видов охраны окружающей среды является рекультивация земель.

Техническая рекультивация земель при строительстве кабельных линейных сооружений заключается в снятии плодородного слоя почвы до начала строительных работ, транспортировке его к месту временного хранения и нанесении на восстанавливаемые земли после окончания строительных работ.

Рекультивация земель, нарушенных при строительстве, производится в соответствии с проектом, в котором с учётом местных природно-климатических особенностей определяются:

• границы угодий по трассе КЛС, в которых необходимо проведение рекультивации;

• толщина снимаемого плодородного слоя почвы по каждому участку, подлежащему рекультивации;

• ширина зоны рекультивации;

• место расположения отвала для временного хранения снятого плодородного слоя почвы и т.д.

13. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Все работники, занятые на строительстве кабельной линии связи должны быть обучены методам безопасного ведения работ. На кабельных площадках места , предназначенные для складирования материалов , должны быть выровнены , а в зимнее время очищены от льда и снега. Горюче-смазочные вещества следует хранить в специальных огнестойких помещениях. Запрещается держать на складе бензин и другие легко воспламеняющиеся вещества в открытых сосудах. Перед началом работ на особо опасных участках производится соответствующий инструктаж по техники безопасности. До начала работ необходимо тщательно проверить наличие и исправность инструмента, защитных средств , предохранительных приспособлений, лестниц, стремянок и т. п. Защитные диэлектрические средства должны проверяться в установленные специальными правилами сроки. Паяльные лампы следует разжигать на поверхности земли на расстоянии не менее 2 метров от колодца котлована . К спаечным работам допускаются лица не моложе 18 лет. Особое внимание должно быть уделено выполнению требований по безопасному обращению с паяльными лампами и газовыми горелками .

Погрузочно-разгрузочные работы производится, как правило, механизированным способом – с помощью кранов, автопогрузчиков, блоков и т. п. Механизированный способ является обязательным для грузов массой более 60 кг, а также при подъёме грузов на высоту более 3 м. Подростки до 16 лет к переноске тяжестей не допускаются.

Все работы, связанные с измерениями на линии, должны производится двумя лицами, одно из которых является ответственным за технику безопасности. При испытаниях электрической прочности изоляции у дальнего конца кабеля, проложенного в земле, должен находится третий участник измерений. Во время грозы производить измерения категорически запрещается.

До спуска людей в колодец необходимо убедится в отсутствии в нём газа. При наличии газа следует тщательно с помощью вентилятора, очистить от него колодец. Курить во всех смотровых устройствах категорически воспрещается. Помимо взрывоопасных газов, таких как светильный, в колодцах может находится углекислый газ. Проверка наличия газа производится с помощью специальных индикаторов, газоанализаторов.

При производстве работ в подземных смотровых устройствах разрешается пользоваться переносными лампами напряжением не выше 12 В. Трансформаторы, выключатели, аккумуляторы, штепсельные соединения и т.п. должны находится на поверхности земли.

Одним из видов охраны окружающей среды является рекультивация земель.

Техническая рекультивация земель при строительстве кабельных линейных сооружений заключается в снятии плодородного слоя почвы до начала строительных работ, транспортировке его к месту временного хранения и нанесении на восстанавливаемые земли после окончания строительных работ.

Рекультивация земель, нарушенных при строительстве, производится в соответствии с проектом, в котором с учётом местных природно-климатических особенностей определяются:

• границы угодий по трассе КЛС, в которых необходимо проведение рекультивации;

• толщина снимаемого плодородного слоя почвы по каждому участку, подлежащему рекультивации;

• ширина зоны рекультивации;

• место расположения отвала для временного хранения снятого плодородного слоя почвы и т.д.

14 ВЕДОМОСТИ ОБЪЁМА РАБОТ И ПОТРЕБНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Таблица5

Продолжение таблицы 5

14. ВЕДОМОСТИ ОБЪЁМА РАБОТ И ПОТРЕБНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Таблица5

Таблица 5 (продолжение)

2 ВЫБОР ТИПА КАБЕЛЯ И СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

Выбор типа кабеля и системы передачи определяется ожидаемой перспективой потребности в каналах связи на проектируемой магистрали. Для междугородной связи используются симметричные, коаксиальные, оптические кабели связи.

^{Во всех случаях тип кабеля и системы передачи выбираются так, чтобы при соблюдении необходимых качественных показателей проектируемая магистраль была наиболее экономичной как по капитальным затратам, так и по эксплутационным расходам. Исходя из заданного количества каналов равного 5000 каналам ТЧ (тональной частоты) рассчитываем количество каналов на перспективу развития данной магистрали по формуле 1:}

^{Nрас.к = Nкан.(1,2-2) (1)}

^{Nрас.к = Nкан.(1,2-2)= 6000-10000 каналов ТЧ}

^{Выберем среднее количество 7200 каналов ТЧ.}

^{Определим систему передачи для организации необходимого количества каналов.}

Исходя из расчётов выбираем систему передачи К-3600

^{и кабель марки КМ-8/6.}

^{Основные технические характеристики кабеля КМ-8/6}

кмк

Рисунок 2. Вид кабеля в разрезе

^{Все симметричные пары, четвёрки и отдельные проводники имеют медные жилы диаметром 0,9 мм с трубчато – полиэтиленовой изоляцией. Комбинированные кабели позволяют организовать пучки телефонных каналов на большие расстояния по коаксиальным парам 2,6/}_9,5 ^{с помощью системы передачи К-3600.}

^{Технические характеристики выбранной в данном курсовом проекте системы передачи К - 3600 приведём в Таблице 3.}

Таблица 3