Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте - Козлов Л.Н.

Автор: Козлов Л.Н.
Теги: рельсовый транспорт железнодорожное движение электротехника
Год: 1981
Похожие
Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
Устройства автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте
Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта
Системы автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте
Текст
                    л. н. козлов, В. И. КУЗЬМИН
ЛИНИИ АВТОМАТИКИ,
ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ
ТРАНСПОРТЕ
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Утверждено
Главным управлением учебными заведениями
МПС в качестве учебника для студентов
вузов железнодорожного транспорта
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1981
УДК 656.25:621.315(075)
Козлов Л. Н., Кузьмин В. И. Линии автоматики,
телемеханики и связи на железнодорожном транспорте.
Учебник для вузов ж.-д. трансп.—2-е изд., перераб.
н доп. —М.: Транспорт, 1981. — 232 с.
В книге рассмотрены процессы в электрических
линиях, параметры линий, конструкции кабельных
и воздушных линий железнодорожной автоматики,
телемеханики и связи. Приведена методика расчета
опор и проводов на механическую прочность, а также
освещены вопросы проектирования, строительства н
обслуживания линий автоматики, телемеханики и
связи на железнодорожном транспорте. Во втором
издании учебника расширены вопросы теории линий
различных видов, уделено большое внимание расчетам
электромагнитных опасных и мешающих влияний
и способам защиты от них.
1-е издание вышло в 1969 г.
Книга предназначена в качестве учебника для сту-
дентов вузов железнодорожного транспорта.
Ил. 139, табл. 19, библиогр. 23 иазв.
Книгу написали:
введение и главы 1, 3, 4 — В. И. Кузьмин', главы 2,
6—12—Л. Н. Козлов', главу 5—Л. Н. Козлов и
В. И. Кузьмин.
Рецензент канд. техн, наук В. В. Косова
К SSi" 85’81'	3602040000
U4V(U1 у"О1
© Издательство «Транспорт», 1981
ВВЕДЕНИЕ
Главные задачи, поставленные партией и правительством
перед железнодорожным транспортом, — обеспечение все воз-
растающей потребности народного хозяйства в перевозках, повы-
шение скоростей и безопасности движения поездов.
Железнодорожная сеть нашей страны представляет собой
единую, работающую по общему плану систему, все части которой
взаимодействуют друг с другом. Работа всех звеньев железно-
дорожной сети не может осуществляться без широкого исполь-
зования разнообразных видов связи, организуемых по воздушным
кабельным и радиорелейным линиям.
Устройства автоматики и телемеханики, повышающие пропуск-
ную способность станций, узлов, перегонов и обеспечивающие
безопасность движения поездов, размещены вдоль перегонных
железнодорожных путей или на территориях станций. Для них
также необходимы линии, по которым передаются сигналы теле-
управления, телесигнализации и телеконтроля. Электроснабже-
ние устройств автоматики и телемеханики, устройств связи и
других линейных потребителей осуществляется с помощью элек-
трических линий, расположенных в полосе отвода железных дорог.
В настоящее время железнодорожный транспорт располагает
большим линейным хозяйством, обеспечивающим оперативное
управление перевозками и действие разнообразных устройств
телемеханики и автоматики. Вся система связи Министерства
путей сообщения СССР делится на магистральную, дорожную,
отделенческую и местную.
К магистральной относится связь министерства
с управлениями дорог и последних между собой.
Дорожной называют связь управлений дорог с их отде-
лениями, участковыми и сортировочными станциями и между
соседними отделениями.
Отделенческие виды связи, называемые также техно-
логическими, предназначены для оперативного управления рабо-
той отдельных железнодорожных участков, входящих в отделе-
ние. к ним относятся следующие виды связи:
1*
3
поездная диспетчерская (ПДС) — цепь, в которую включены
телефоны дежурных по станциям и в депо на участке в 100—
140 км, используемая только для переговоров диспетчера, руко-
водящего движением поездов на своем участке со станциями и депо;
поездная межстанционная (МЖС), связывающая дежурных
по двум соседним станциям, служащая для их переговоров по
движению поездов на перегоне между этими станциями;
постанционная (ПС), используемая работниками станций для
переговоров по различным хозяйственным вопросам, а также для
замены поездной диспетчерской связи при ее повреждениях;
линейно-путевая (ЛПС), служащая для переговоров линей-
ных работников дистанции пути между собой и с руководством
дистанции;
перегонная (ПГС), обеспечивающая возможность включения
в нее переносного телефонного аппарата для связи бригады оста-
новившегося на перегоне поезда или ремонтных путевых бригад
с ближайшими станциями;
вагонораспорядительная (ВРС), обслуживающая работников
вагонного хозяйства;
энергодиспетчерская связь (ЭДС), организуемая на участках
с электрической тягой и служащая для связи энергодиспетчера
с тяговыми подстанциями, постами секционирования тяговой
сети, электродепо, руководством дистанций тяговой сети и т. д.;
связь электромехаников (СЭМ) —для переговоров работни-
ков дистанций сигнализации и связи с линейными и станцион-
ными электромеханиками;
связь диспетчера билетных касс —для переговоров по про-
даже билетов на пассажирские поезда;
информационная связь между предузловыми станциями и сор-
тировочной станцией, по которой передаются сведения о поездах,
подходящих к последней (натурные листы);
цепи телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС), обеспечи-
вающие взаимодействие устройств автоматики и телемеханики,
таких, как диспетчерская централизация, диспетчерский кон-
троль, сигнальные цепи автоблокировки;
цепи поездной радиосвязи (ПРС), связывающие радиостанции
на участке с диспетчером.
По мере увеличения числа каналов связи возникают и новые
цепи, такие, как оперативная связь железнодорожной милиции,
военизированной охраны (ВОХР) и др.
Местная телефонная связь организуется на
станциях, узлах, при отделениях, управлениях дорог и МПС.
Телефонные станции местной связи имеют соединительные линии
с междугородными телефонными станциями. В последние вклю-
чаются цепи магистральной, дорожной и некоторые виды отде-
ленческой связи (постанционная, линейно-путевая).
К местной связи также относятся связь дежурного по станции
со стрелочными постами, станционная распорядительная связь идр.
Многие отделенческие связи (ПДС, ПС, ДПС, ЭДС, ВРС,
СЭМ и др.) до сих пор организуются по групповым (коллектив-
ным) цепям. Групповыми называют двухпроводные цепи, в кото-
рые параллельно включается несколько телефонов (15—20),
устанавливаемых у поездного диспетчера, дежурных по станциям,
в помещениях работников, обслуживающих участок железно-
дорожного пути, и т. д.
В связи с внедрением автоматической системы управления
железнодорожным транспортом (АСУЖТ) на всех уровнях от
магистральной до местной связи организуются сети передачи
данных на вычислительные центры и от них к потребителям
обработанной информации.
Магистральные, дорожные и многие отделенческие связи
устраиваются, как правило, по высокочастотным каналам. В на-
стоящее время наметилась тенденция замены некоторых группо-
вых цепей большими пучками обезличенных высокочастотных
каналов различной длины, свободно выбираемых автоматиче-
ским набором номера вызываемого пункта работниками различ-
ных служб.
Для осуществления магистральных, дорожных и отделенче-
ских связей вдоль дороги обычно строится одна линия связи,
используемая, если необходимо, и для цепей автоматики и теле-
механики.
На железнодорожных линиях, оборудованных автоблокиров-
кой, имеются высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки,
питающие электрической энергией устройства автоматики и теле-
механики и обеспечивающие их взаимодействие.
На станциях, оборудованных электрической централизацией
стрелок и сигналов или другими устройствами автоматики и теле-
механики, существует густая сеть сигнальных кабелей, по кото-
рым осуществляется питание этих устройств и управление ими.
Многие участки дорог оснащены линиями продольного электро-
снабжения линейных потребителей.
Оснащение различными линиями участка железной дороги
с электрической тягой показано на рис. 1: а —высоковольтно-
сигнальная линия автоблокировки; б — опора контактной сети,
несущая трехфазную линию продольного электроснабжения 1
а)
_£_L_L2.
.£222
О|
о
.0,
Ж
???<?
????
ж


• Кабель

Рис. 1
б
и контактная подвеска 2; в — воздушная или кабельная линия
связи; а — линия электропередачи.
Все эти устройства (кроме линии электропередачи) разме-
щаются в пределах полосы отвода, шириной по 50 м в обе стороны
от головок крайних рельсов.
Обилие и взаимная близость различных линий на железных
дорогах приводят к взаимным их влияниям друг на друга. Среди
этих влияний особенно велики воздействия высоковольтных
цепей на цепи автоматики, телемеханики и связи. Эта особенность
линейного хозяйства характерна для железнодорожного тран-
спорта.
Второй особенностью железнодорожных электрических линий
является требование обеспечения высокой надежности их дей-
ствия, так как от этого во многом зависит надежность и качество
работы не только систем связи, но и устройств автоматики и теле-
механики, а в целом — интенсивность перевозок и безопасность
движения поездов. Стоимость линейных сооружений составляет
значительную долю общих затрат на строительство устройств
связи, автоматики и телемеханики, поэтому при выборе типов
линий следует исходить из условий надежности их работы и эко-
номичности.
Применение многоканальных систем связи существенно сни-
жает стоимость линий, приходящуюся на 1 канало-км. Если пер-
воначально по цепям воздушных и кабельных линий организо-
вывался лишь один телефонный канал в полосе частот до 2—3 кГц,
то уже в 20-х годах нашего столетия диапазон частот расширился
для воздушных линий до 40 кГц, и в нем работали четыре теле-
фонных канала одновременно.
Рост потребности в мощных пучках каналов передачи инфор-
мации различных видов в последние десятилетия привел к зна-
чительному расширению спектра частот, используемых для пере-
дачи сигналов.
В настоящее время на воздушных линиях используется полоса
частот до 150 кГц (16 телефонных каналов по одной паре прово-
дов), а на симметричных кабелях —до 550 кГц (120 каналов по
двум парам жил).
Коаксиальные кабели уплотняются в диапазоне частот до
60 МГц (100 тыс. телефонных или четыре телевизионных канала).
Появившиеся в 60-х годах волноводы позволяют использовать
диапазон 30—100 ГГц, в котором размещаются до 100 тыс. теле-
фонных или 100 телевизионных каналов.
При использовании оптического диапазона электромагнитных
колебаний в световодах возможна организация сотен тысяч теле-
фонных или сотен телевизионных каналов в полосе частот от 5- 10й
до 9-10й Гц.
Дальнейший рост объема и скоростей перевозок на железно-
дорожном транспорте приводит к появлению новых видов связи,
автоматики и телемеханики. Устройства автоматики и телемеха-
6
ники должны становиться все более быстродействующими и на-
дежными, а устройства связи обеспечивать возможность служеб-
ных переговоров с любым пунктом в данный момент со все умень-
шающимся временем ожидания соединения и растущим качеством
передачи сигналов. Как следствие будет существенно возрастать
необходимое количество каналов передачи информации на желез-
ных дорогах, что невозможно без усовершенствования линий
автоматики, телемеханики и связи.
Развитие техники связи идет по пути создания таких теле-
фонных каналов, которые удовлетворяли бы высоким требова-
ниям качества (минимум искажений сигналов и помех) и вместе
с тем были бы универсальными. Они должны быть пригодными
к использованию не только для телефонных переговоров, но и
для передачи телеграмм, данных для вычислительных центров или
кодов управления и контроля устройств автоматики и телеме-
ханики.
Продолжающийся значительный рост протяженности желез-
ных дорог с электротягой на постоянном и переменном токе, раз-
витие железнодорожных линий продольного энергоснабжения
линейных потребителей, высоковольтных линий электропередач
приводят к увеличению опасных и мешающих электромагнитных
влияний на цепи и каналы железнодорожной автоматики, теле-
механики и связи и к необходимости борьбы с этими влияниями.
На многих участках железных дорог пока еще имеются воздуш-
ные линии, что объясняется главным образом их невысокой стои-
мостью и простотой строительства. Однако хорошо построенные
и правильно эксплуатируемые кабельные линии обладают более
высокой надежностью, чем воздушные. По цепям кабельных линий
можно передавать значительно более широкий спектр частот, что
позволяет организовать по каждой цепи большее количество
каналов связи. Кроме того, кабели с металлическими защитными
покровами в значительной степени защищены от вредного влияния
электромагнитных полей, вызываемых тяговыми сетями электри-
ческих железных дорог.
Усовершенствование линий в связи с необходимостью увели-
чения числа каналов и повышением их качества должно осуще-
ствляться с учетом экономической целесообразности, т. е. так,
чтобы капитальные затраты на строительство, а в дальнейшем
расходы на эксплуатацию, отнесенные к единице продукции —
канало-километру, не были высокими.
ГЛАВА 1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЦЕПЯХ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
§ 1. Виды цепей (направляющих систем)
Для передачи информации электрическими сигналами (за
исключением радио, радиорелейной и спутниковой связи) приме-
няются направляющие системы, канализующие электромагнит-
ную энергию в заданном направлении.
Распространение поля в заданном направлении основано на
использовании границ между средами, имеющими различные
свойства (проводник и диэлектрик, два диэлектрика с различными
параметрами). Такими направляющими системами являются воз-
душные и кабельные проводные линии, металлические и диэлек-
трические волноводы и т. п.
На рис. 2 показана группа направляющих систем, объеди-
ненных общим признаком: они состоят не менее чем из
двух проводников, находящихся под
и образующих цепь электрического
разными потенциалами
тока.
Симметричная цепь
СЦ является наибо-
лее распространенной
на воздушных и кабель-
ных линиях. Если за-
менить один ее провод
землей, то она превра-
щается в несимметрич-
ную, так называемую од-
нопроводную цепь ОЦ.
Иногда, для эконо-
мии металла, органи-
зуются искусственные
(наложенные или фан-
томные) цепи, в которых
8
два провода симметричной цепи одновременно используются в
качестве одного провода с помощью трансформатора со средней
точкой (рис. 3). При этом по четырем проводам организуется
три симметричные цепи. Аналогично на двухпроводную симмет-
ричную цепь накладывается несимметричная, что дает экономию
одного провода.
Если провода несимметричной цепи сильно приблизить к земле
и заменить их металлическими лентами, то получится тоже несим-
метричная полосковая линия ПЛ (см. рис. 2). Для уменьшения
внешних электромагнитных полей применяют симметричные полос-
ковые линии СПЛ, в которых две внешние проводящие полосы
используются как один провод. Если при этом внутренняя полоса
будет в 2,5—3 раза уже внешних, то электромагнитное поле будет
в основном сосредоточено между проводниками.
Перейдя от СПЛ к замкнутому вокруг внутреннего провод-
ника внешнему проводнику, получим коаксиальную или концен-
трическую К.Ц цепь, применяемую в кабелях. Внешний провод-
ник здесь играет роль экрана. Электромагнитное поле такой
цепи в отличие от других цепей, показанных на рис. 1, прак-
тически отсутствует, поэтому эта цепь относится к «закры-
тым» системам. К первой группе направляющих систем относятся
также и трехфазные цепи ТЦ, воздушные и кабельные, исполь-
зуемые на линиях электропередачи и в сетях электроснабжения.
Ко второй группе относятся направляющие системы, содер-
жащие всего один конструктивный направляющий элемент
(рис. 4). Это металлические волноводы МВ, представляющие
собой металлическую трубу круглого, прямоугольного или эллип-
тического сечения, в которой распространяется электромагнит-
ная волна, а также диэлектрические волноводы ДВ, устроенные
в виде стержней различных сечений из высокочастотного диэлек-
трика с диэлектрической проницаемостью в > 1, благодаря чему
токи смещения в стержне больше, чем в окружающем воздухе,
и энергия распространяющейся вдоль него электромагнитной
волны концентрируется и движется в основном в массе диэлек-
трика.
Рис. 3
9
Луч света
Рис. 4
С (OK)
Известны также маг-
нитоэлектрические вол-
новоды, изготовляемые
из диэлектрика, у ко-
торого е > 1, и магнит-
ная проницаемость р, >
i> 1. Линия поверхност-
ной волны ЛПВ —это
металлический провод-
ник, покрытый слоем
такого же диэлектрика,
как используемый для
изготовления диэлек-
трических и магнитоди-
электрических волново-
дов. Процесс распро-
в диэлектрическом волно-
странения волны ъЛПВ такой же, как
воде, но здесь есть и токи проводимости. К этой же группе от-
носятся различные световоды или оптические кабели С (ОК), в
которых распространяется луч видимого света, т. е. электромаг-
нитный процесс очень высокой частоты. Они представляют собой
металлическую или диэлектрическую трубку или покрытую слоем
стекла с меньшим коэффициентом преломления нить стеклово-
локна. Световоды бывают фокусирующие, в которых луч света
фокусируется с помощью линз, зеркал или с помощью подогрева
газа в центре трубки и распространяется вдоль оси трубки, без
участия ее стенок, и отражающие, в которых луч распростра-
няется, многократно отражаясь от внутренних зеркальных стенок
металлической трубки или наружного слоя стеклянного волокна.
Частотные диапазоны направляющих систем приведены на
рис. 5.
f,ru
iO3	10s	(О9	М,г	10,s
I----1-----1---1-----1——i------1-----1----1---1——ч------1-------I-
З’Ю3 I j 3-iOz j I 3-fO'1 I I 3-i0~4 I ЗЛО-7
। Проводная и радиосвязь ! Микроволны ( Оптические волны
I * I * I I I 1	„ । . I
Проводная и радиосвязь	g Микроволны
J[	|	1 1	!	1 I 1
\ Воздушная линия | I ।	(
~\Симметричный кавель | j
i~.. " .....~"1
| д(РиЭеп I Коаксиальный кавель ।
f I	(	(	f	I	I	[
1,1 Полосковая линия I	,
।____।	।	।	|	)
I i Линия поверхностной волны I
l "(Металлический волновод
1 1 ।	1
l —\[1рэлектрический волновод
I	I Световод
Рис. 5
10
§ 2. Особенности электромагнитных процессов
в направляющих системах
Электромагнитная энергия будет распространяться в задан-
ном направлении вдоль направляющей системы только тогда,
когда векторы напряженности электрического и магнитного полей
будут лежать в плоскости, поперечной относительно оси системы.
В этом случае вектор Умова—Пойнтинга, представляющий собой
векторное произведение векторов Е и Н, П = [Е- Н], перпенди-
кулярный векторам Е и Н и показывающий плотность и направ-
ление движения энергии, будет направлен вдоль оси системы.
Электрические цепи или направляющие системы первой группы
(см. рис. 2), состоящие не менее чем из двух проводников, исполь-
зуют так называемые поперечно-электромагнитные волны (волны
ТЕМ*). Волны эти характерны тем, что если проводники иде-
альны, т. е. не имеют сопротивления, то электрические и магнит-
ные силовые линии, а следовательно, и векторы напряженностей Е
и Н лежат в плоскостях поперечного сечения системы, как в стати-
ческом режиме. На рис. 6 показана структура поля двухпровод-
ных симметричных и коаксиальных цепей. В несимметричных
цепях, использующих землю в качестве обратного провода, поле
распространяется между проводом и землей («земляная» волна).
Поэтому такие цепи оказывают большие электромагнитные влия-
ния на соседние цепи, сами очень чувствительны к влияниям дру-
гих цепей и в настоящее время используются очень редко.
В проводах трехфазных цепей токи сдвинуты между собой
по фазе на угол 120°. Если такая цепь обладает высокой симме-
трией и все три тока равны, то внешнее электромагнитное поле
цепи уже на небольшом расстоянии от нее равно нулю.
Во всех цепях первой группы продольные составляющие век-
торов Е и Н равны нулю, а электромагнитное поле связано с то-
ками проводимости в проводниках.
В направляющих системах второй группы (см. рис. 4) исполь-
зуются волны высшего порядка, поперечно-электрические ТЕ,
называемые также магнитными Н, и поперечно-магнитные TH,
они же электрические Е.
Волны эти обязательно
соответственно магнитного
или электрического поля.
Электромагнитное поле
таких волн сопровождает-
ся как токами проводи-
мости в металле, так и
* Т — от transversal
(англ.) — поперечный; Е и М
обозначают составляющие элек-
трического и магнитного полей.
содержат продольную составляющую
Рис. 6
11
токами смещения в диэ-
лектриках или только по-
следними (в диэлектриче-
ских волноводах и свето-
водах).
В металлических вол-
новодах используются как
волны Н, так и Е, в ли-
ниях поверхностной вол-
ны — волна Е, а в светово-
дах—смешанная или гиб-
ридная волна, являющаяся
суммой волн Е и Н. В
металлических волноводах
круглого сечения наиболее
перспективная волна Н01 (рис. 7), затухание которой падает с ро-
стом частоты. Электрические силовые линии поля этой волны замк-
нуты и не соприкасаются со стенками волновода, в которых нет
в этом случае токов проводимости и потерь энергии в металле.
Во всех случаях металлические и диэлектрические волноводы
характеризуются так называемой критической частотой /0 или
соответствующей ей критической длиной волны %0. Волны длиной
больше %0 или частоты ниже /0 по волноводам не проходят.
Критическая длина волны связана с поперечными размерами
волновода. В металлических волноводах круглого сечения %0
в зависимости от типа используемых волн лежит в пределах от 1,5
до 3,4 радиуса волновода, в прямоугольных она может быть
равна а, 2а, 2b, 2ab/l^о2 4- Ь2 и т, п., где а и b —внутренние
размеры волновода, больший и меньший соответственно.
Электрический волновод является закрытой системой, диэлек-
трический и линия поверхностной волны — открытой, а свето-
вод в зависимости от конструкции может быть той и другой си-
стемой.
Все сказанное выше относится к случаю, когда проводники
и диэлектрики идеальны, т. е. проводники обладают нулевым
12
удельным сопротивлением, а у диэлектриков тангенс угла потерь
равен нулю или их проводимость равна нулю. В этом случае
энергия распространяющейся волны может частично теряться толь-
ко на излучение, которое имеет место в системах с внешним элек-
тромагнитным полем (открытых) при достаточно высоких частотах.
Если проводники системы не идеальны, то силовые линии
электрического поля уже не лежат в плоскости, перпендикуляр-
ной направлению движения волны, а выгибаются в этом направле-
нии (рис. 8, а). Тогда вектор Умова- -Пойнтинга П в областях,
близких к проводнику, оказывается направленным под углом
к нему (рис. 8, б) и может быть разложен на две составляю-
щие, из которых первая Пг характеризует движение энергии
вдоль системы, а вторая Ппр — проникновение ее внутрь провод-
ника, т. е. потери на его нагрев. Энергия теряется также и в по-
сторонних проводящих телах, в которых поле системы вызывает
вихревые токи.
Кроме того, если система включает в себя диэлектрик (не счи-
тая воздуха, являющегося идеальным диэлектриком), то часть
энергии расходуется на диэлектрические потери.
Соответственно затухание реальной направляющей системы
складывается из трех составляющих: затухания за счет потерь
в металле проводников системы и в металле посторонних провод-
ников, находящихся в ее поле, затухания потерь в диэлектрике
и затухания вследствие излучения энергии
а = ®пр ®диэл 4~ ®изл-	(О
Здесь первая составляющая пропорциональна Кf, потери
в диэлектрике зависят от частоты линейно, а потери на излучение
пропорциональны /2 (рис. 9). Отдельные составляющие в некото-
рых системах могут быть равны нулю или очень малы.
Поверхностный эффект. Коэффициент распространения волны
в металлах
к = V соца/р,	(2)
где со — круговая частота тока, 1/с; ра — абсолютная магнит-
ная проницаемость металла, Гн/м; р —его удельное сопротив-
ление, Ом-м.
Чем больше коэффициент распространения, тем сильнее зату-
хает волна в металле и тем менее глубоко она проникает в него.
Ток проводимости может существовать только в той части
проводника, которая пронизывается электромагнитным полем.
Поэтому при слабом поверхностном эффекте плотность тока больше
у поверхности проводника и меньше в средней части его сечения
(рис. 10, а), а при сильном ток течет только в поверхностном слое
(рис. 10, б).
Поверхностный эффект повышает сопротивление проводника
переменному току и снижает его индуктивность по сравнению
с постоянным током, протекающим по всему сечению проводника.
13
Рис. 10
Эффект близости. В двух-
проводных (и многопровод-
ных) цепях переменное маг-
нитное поле провода вызывает
в массе соседнего провода
перераспределение плотности
тока по его сечению (рис. 11,
где направления токов ука-
зывают стрелки) и влияет на
параметры цепи. Это явление
называют эффектом близости.
Его учитывают, если рас-
стояние между проводниками
соизмеримо с их диаметром.
В цепях симметричных и коаксиальных кабелей необходимо
учитывать влияние поверхностного эффекта и эффекта близости.
В коаксиальных кабелях оба эффекта вызывают сосредоточение
токов проводимости на наружной поверхности внутреннего про-
водника и на внутренней наружного.
Сверхпроводимость. Ряд металлов: алюминий, цинк, титан,
кадмий, ниобий, свинец, висмут и др., а также многие сплавы
при температурах, близких к абсолютному нулю (2—10 К)
приходят в сверхпроводящее состояние. Резко падает их сопро-
тивление (более чем в 1011 раз), поверхностный эффект достигает
своего предела: электромагнитное поле совсем не проникает внутрь
проводника, ток практически течет только по его поверхности.
В результате проводник приближается к идеальному. В нем
отсутствуют потери, он становится идеальным экраном.
Многие диэлектрики при сверхнизких температурах суще-
ственно снижают коэффициент потерь tg 6 и повышают свою элек-
трическую прочность.
Эффект сверхпроводимости в настоящее время стало возмож-
ным использовать для конструирования кабелей с чрезвычайно
малыми потерями энергии в металле и диэлектриках.
Сверхпроводники позволяют создавать коаксиальные кабели
связи с чрезвычайно низким зату-
ханием и высокой степенью экрани-
рования. Силовые кабели с приме-
нением сверхпроводников обладают
очень низкими потерями энергии и
малым падением напряжения. Однако
сильные магнитные поля и большие
токи нарушают сверхпроводимость.
Электромагнитное экранирование.
В технике передачи электрических
сигналов очень важно избежать
взаимных влияний между соседними
цепями, а также влияния внешних
14
электромагнитных полей, так как индуктированные токи и
напряжения создают помехи и серьезно затрудняют безошибоч-
ный прием сигналов.
Действенной мерой защиты от влияния переменных электро-
магнитных полей является электромагнитное экранирование.
Оно основано на том, что поле, проникая из диэлектрика в металл,
многократно частично отражается от границ между ними и сильно
затухает, распространяясь в металле.
Эффект экранирования оценивают коэффициентом экрани-
рования
= Еэ/Е = Нэ/Н	(3)
или затуханием экранирования
Аэ = 201g | \/Кэ | = 201g | Е/Еэ | = 201g 1 Н/Нэ |,	(4)
где Е и Н — напряженности электрического и магнитного полей
в точке пространства при отсутствии экрана; Е3 и Нэ —то же
при наличии экрана.
Экранирующее действие тем сильнее, чем толще экран, чем
больше магнитная проницаемость и меньше удельное сопротив-
ление металла и чем больше частота изменения поля.
Так как в коаксиальных кабелях и металлических волноводах
используются очень высокие частоты, то наружный проводник
первого и металлическая труба второго обеспечивают их высокую
степень экранирования.
Для повышения коэффициента экранирования используют
многослойные экраны, причем в них чередуются слои из магнит-
ных и немагнитных металлов. Повышение экранирующего дей-
ствия достигается здесь за счет отражений волны на нескольких
границах металлов с разными волновыми характеристиками.
Наилучший эффект дают многослойные экраны, состоящие из
чередующихся слоев меди и стали. С удалением экрана от экра-
нируемых цепей коэффициент экранирования возрастает. Одно-
временно уменьшаются потери в экране на вихревые токи, т. е.
снижается затухание цепи. Однако увеличение диаметров экра-
нов, например, в кабелях экономически невыгодно, так как при-
водит к увеличению поперечного сечения кабеля и дополнитель-
ному расходу материалов.
§ 3. Параметры цепей как характеристики процесса
распространения электромагнитной энергии
Электрические линии можно разделить на две основные кате-
гории: высоковольтные линии электропередачи, предназначенные
для передачи электрической энергии мощностью от десятков до
сотен тысяч и более киловатт из пунктов ее производства к потре-
бителям, и линии автоматики, телемеханики и связи, по которым
15
передаются разнообразные электрические сигналы мощностью
от долей милливатта до нескольких ватт. Однако такое деление
является условным, так как энергетические цепи теперь исполь-
зуются одновременно и для передачи сигналов автоматики, теле-
механики и связи, а по проводам линий связи часто передается
электрическая энергия для питания усилительных пунктов даль-
ней связи.
Несмотря на различия этих линий, в обоих случаях распро-
странение электромагнитной энергии вдоль проводов есть волно-
вой процесс, который можно изучать, используя понятия первич-
ных и волновых параметров линии. Значения этих параметров
определяются по формулам, вытекающим из теории электромаг-
нитного поля.
Первичными параметрами являются индуктивность и сопро-
тивление проводов цепи, а также емкость и проводимость изо-
ляции между проводами, относимые к единице длины линии —
километру и распределенные по всей длине линии.
Индуктивность проводов L (Гн/км) характе-
ризует способность цепи накапливать энергию в магнитном поле
Ы212, а также определяет соотношение между током в проводах
цепи и сцепленным с ним магнитным потоком L =Ф//.
Емкость С (Ф/км) оценивает способность цепи накапли-
вать энергию электрического поля CU2/2 и связывает заряды на
проводах с напряжением между ними С = q/U.
Сопротивление проводов /? (Ом/км) характе-
ризует потерю энергии на тепло в проводах RI2 и активное па-
дение напряжения в них RI.
Проводимость изоляции между проводами
цепи G (См/км) —величина, обратная сопротивлению изоляции,
определяет потерю энергии GU2 в диэлектрике, окружающем
провода, и ток утечки линии GU.
При решении таких задач, как определение дальности пере-
дачи, оценка искажений сигналов и т. п., очень удобно пользо-
ваться волновыми или вторичными параметрами цепей:
волновым сопротивлением
- /Ю?	<5)
и коэффициентом распространения волны
У = V (R + (J + /юС) = а + /р.	(6)
Волновое сопротивление определяет собой отношение напря-
жения к току бегущей по цепи волны в любой точке цепи, а через
него и соотношение потерь энергии в проводах RI2 и в изоля-
ции GU2.
Для уменьшения потерь энергии при передаче сигналов малой
мощности передатчики и приемники должны иметь сопротивле-
ния, равные волновому сопротивлению цепи.
16
Действительная составляющая коэффициента распростране-
ния волны —километрический коэффициент затухания а (дБ/км) —
показывает степень убывания амплитуды напряжения или тока
бегущей по цепи волны на расстоянии 1 км
“-7-201s|-£|’	<7>
где UH и UK — напряжения в начале и конце линии.
Мнимая составляющая — километрический коэффициент фа-
зы р — представляет собой разность фаз векторов напряже-
ний или токов волны в точках цепи, отстоящих одна от другой
на 1 км.
Коэффициент распространения волны и его зависимость от
частоты характеризуют возможную дальность передачи сигнала,
определяя его затухание и искажения.
Значения первичных параметров непосредственно связаны
с конструкцией цепи, геометрическими размерами и формой
проводов, а волновые параметры зависят от всех факторов неявно,
через первичные параметры. Поэтому формулы (5) и (6) справед-
ливы для линий всех типов и конструкций.
Пользуясь значениями параметров, полученными расчетным
путем, необходимо помнить, что их погрешность может дости-
гать 5—10%, а иногда и больше. В расчетных формулах лишь
приближенно учтены такие факторы, как потери энергии в изо-
ляторах и земле для воздушных линий, влияние оболочек, экра-
нов и соседних цепей в кабелях и т. п. Кроме того, точность рас-
четов снижается за счет разброса конструктивных размеров
цепей и неоднородности проводников и диэлектриков. Все эти
факторы автоматически учитываются при измерениях параметров.
Все волновые и первичные параметры цепи могут быть опре-
делены путем измерений ее сопротивлений холостого хода и ко-
роткого замыкания с последующими вычислениями. Метод этот
подробно рассматривается в курсе «Теория линейных электри-
ческих цепей».
§ 4.	Первичные параметры цепей воздушных линий
Определяя первичные параметры двухпроводной цепи, их
всегда относят к 1 км цепи, а цепь считают уединенной, т. е.
не учитывают влияния на нее соседних цепей, так как эти влияния
скрещиванием сведены к минимуму.
Двухпроводная цепь с однородными проводами. При постоян-
ном токе, плотность которого одинакова по всему сечению про-
водника, сопротивление последнего
Ro = p//s,	(8)
где р —удельное сопротивление материала провода, Омм
(табл. 1); Z —длина провода, м; s —его сечение, ма.
17
Таблица 1
Материал	Удельное сопротив- ление р, Ом«м* 10-в	Темпера- турный коэффициент сопротивле- ния а'	Сопротивление двухпро- водной цепи постоянному току, Ом/км, при диаметре провода	
			1 мм	4 мм
Сталь обыкновенная	0,1381	0,0046	352	22,0
» медистая	0,146)		372	23,3
Медь мягкая (ММ)	0,017541	0,0039	44,9	2,8
» твердая (МТ)	0,01785)		45,6	2,84
Алюминий	0,0292	0,0037	74,5	4,66
Свинец	0,221	0,0041	—-	—
Биметалл (сталь—медь)	—	0,0041	—	4,0
Для 1 км двухпроводной цепи с однородными сплошными
(из одного металла, однопроволочными) проводами круглого
сечения в это выражение подставляются I ~ 2000 м и s = nd2/4,
где d —диаметр провода, м. Тогда расчетное выражение для со-
противления двухпроводной цепи постоянному току (Ом/км)
принимает вид
Ro = 2550p/d2.	(9)
Так как удельное сопротивление р обычно дается при 4-20° С,
то для других температур сопротивление можно определить по
формуле
Яо/ = Яо[1+«'(*-20)],	(10)
где Ro —сопротивление постоянному току, Ом/км, при 4-20° С;
а' — температурный коэффициент сопротивления материала про-
вода; t —температура, при которой определяется сопротивле-
ние, °C.
Сопротивление однородных однопроволочных круглых про-
водов переменному току (Ом/км) с учетом поверхностного эф-
фекта в них
R = fl + F (х)] Ro.	(11)
Здесь 1 4- F (х) — коэффициент, определяемый по таблицам
или графикам (рис. 12) как функция величины
х= 1,405- 10-3d]/p7/p,	(12)
где р — относительная магнитная проницаемость материала про-
вода (для стали — 120, для меди и алюминия — 1); f — частота
тока, Гц.
Величина х оценивает степень поверхностного эффекта в про-
воднике, т. е. определяет глубину проникновения в него электро-
магнитной волны.
18
Для цилиндрического од-
нородного проводника х=кг,
где г — радиус провода, м;
к —коэффициент распро-
странения электромагнитной
волны в проводнике.
Выражение (12) легко по-
лучается из формулы (2), если
умножить последнее на d/2=
= г, подставить вместо абсо-
лютной магнитной проницае-
мости ца ее значение р,ор. =
= 4л-10’р. и перейти от ю
к f. Как видно из выражения
(2) и рис. 13, поверхностный
эффект значительно сильнее
сказывается в стальных про-
водах, чем в медных.
Зависимости сопротивле-
ния сверхпроводников и про-
водников от температуры (а)
и частоты (б) приводятся на
рис. 14, где 1—обычный про-
водник, 2—сверхпроводник.
Индуктивность двухпровод-
ной цепи (Гн/км) с однород-
ными круглыми проводами
|^41п 2^£+(?(Их)]10-4,
(13)
где а — расстояние между
осями проводов, м; d —диа-
метр провода, м; Q (х) —
коэффициент, являющийся
функцией х и характеризую-
щий влияние поверхностного
эффекта на индуктивность
(рис. 15).
Для воздушных цепей те-
лемеханики и связи а >200 мм
и d < 5 мм, что позволяет
несколько упростить формулу
индуктивности
L = [41п^ + <2(х)ц]10Л
(14)
Рис. 13
19
Рис. 15
В выражениях (13) и (14)
первое слагаемое есть внеш-
няя индуктивность, опреде-
ляемая отношением магнит-
ного потока, окружающего
провод, к току в последнем.
Для двухпроводных воздуш-
ных цепей связи она состав-
ляет примерно 2 мГн/км.
Второе слагаемое — внут-
ренняя индуктивность, свя-
занная с магнитным потоком,
замыкающимся внутри про-
вода. Вследствие поверхностного эффекта переменный ток те-
чет лишь по наружному слою проводника, имеющему форму
трубки. Внутри этой трубки магнитные поля токов, текущих по
ее диаметрально противоположным стенкам, взаимно компенси-
руются. С ростом частоты толщина стенок трубки уменьшается,
причем уменьшается и внутренний магнитный поток, а следова-
тельно, и внутренняя индуктивность. В результате индуктив-
ность цепи с ростом частоты уменьшается, стремясь к пределу,
равному значению внешней индуктивности Ьввешн, как это пока-
зано на рис. 15.
Выражение для емкости (Ф/км) двухпроводной цепи получается
из рассмотрения картины электрического поля в виде
С =
е-Ю-в
„ 2а —d'
36 In—-j—
а
(15)
Для воздушной линии относительная диэлектрическая прони-
цаемость 8 = 1, d < а и для учета влияния изоляторов, соседних
проводов и земли вводится коэффициент 1,05. Тогда
Ввиду того что электрическое поле уединенного провода круг-
лого сечения не зависит от глубины расположения зарядов в нем,
поверхностный эффект не оказывает влияния на емкость, значе-
ние которой, следовательно, не зависит от частоты.
Проводимость изоляции (См/км) между проводами воздушной
цепи зависит от таких факторов, как степень загрязненности и
влажности изоляторов, наличие и глубина трещин в их глазури
и т. п., которые невозможно строго учесть аналитически. Поэтому
ее обычно измеряют или вычисляют по эмпирической формуле
G=G0+n/,	(17)
20
где Go — проводимость изоляции при постоянном токе, См/км;
/ —частота переменного тока, Гц; п —коэффициент, учитываю-
щий повышение проводимости изоляции с ростом частоты, экви-
валентное увеличению потерь в изоляции. Он пропорционален
емкости цепи и тангенсу угла потерь изоляции.
В зависимости от состояния погоды Go и п имеют следующие
значения:
Погода	Сухая Сырая	Гололед
Go, См/км.................... 0,1-10-’	0,5-10-’	—
п.......................... 0,5-10-10	2,5-10-10	7,5-10*10
Отложения гололеда и изморози на проводах приводят к уве-
личению емкости и проводимости изоляции цепи, так как вода
имеет большую диэлектрическую постоянную и высокий коэф-
фициент диэлектрических потерь.
Двухпроводная цепь с биметаллическими и многопроволоч-
ными проводами. Сопротивление биметаллических проводов,
имеющих стальной сердечник, покрытый слоем меди или алюминия,
может быть представлено в виде параллельного соединения сопро-
тивлений сердечника и внешнего слоя. При небольших частотах
(до 10 кГц) можно считать, что поверхностный эффект сказывается
только в стальном сердечнике и сопротивление цепи с биметал-
лическими проводами выражается как
р__л [1 4~ Г (х)] RttiRta
К [l+fW]^oa’	(18)
где /?01 и ROi — сопротивления соответственно сердечника и
внешнего слоя одного провода при постоянном токе, вычисляе-
мые, например, по формуле (8). Величина [1 -f- F (х) ], как и выше,
определяется по графику рис. 12 как функция х, но в выраже-
ние (12) при этом подставляются р, ц и d сердечника.
В области более высоких частот в стальном сердечнике ток
практически не протекает и сопротивление цепи определяется
только сопротивлением внешнего слоя, в котором теперь нельзя
не считаться с поверхностным эффектом
7? = 21?02(l + 4)7<W>	(19)
где А —толщина внешнего слоя; d —внешний диаметр провода;
/С (х) — коэффициент, учитывающий поверхностный эффект во
внешнем слое провода, определяемый по графику рис. 16 как
функция величины
х=2-1(Г3Д	(20)
где |i2 и р2 — характеристики металла внешнего слоя.
Эта величина аналогична рассмотренной выше величине для
однородного провода, но формула ее несколько отличается от (12)
21
зависимость которого от х (20)
(19) и (21) можно пользоваться
за счет особенностей распро-
странения электромагнитной
волны в тонкостенном трубча-
том проводнике.
Индуктивность двухпровод-
ной цепи (Гн/км) с биметал-
лическими проводами для час-
тот более 5 кГц
L= [4 1п£ + ^/И(х>2] 10-\
(21)
В этой формуле влияние по-
верхностного эффекта учиты-
вается коэффициентом М (х),
приведена на рис. 16. Формулами
и при частотах ниже 5 кГц, так
как приведенные на рис. 16 зависимости К (х) и /И (х) скоррек-
тированы для низких частот по точным формулам.
Емкость и проводимость изоляции цепи с биметаллическими
проводами определяются так же, как и для цепей с однородными
проводами. Сопротивление и индуктивность цепи с многопрово-
лочными проводами при малых частотах и токах (слабый поверх-
ностный эффект) приближенно можно определять, заменяя их
однородным проводом эквивалентного сечения и вводя коэффи-
циент укрутки х = 1,02 4-1,07, учитывающий большую сравни-
тельно с длиной многопроволочного провода длину скрученных
отдельных проволок. При больших же частотах аналитический
учет поверхностного эффекта в таких проводах становится чрез-
вычайно сложным и параметры их определяют измерениями.
Емкость их всегда можно находить по эквивалентному сечению,
так как от частоты она не зависит.
§ 5.	Первичные параметры цепей
симметричных кабелей
Первичные параметры двухпроводных цепей симметричных
кабелей должны определяться с учетом конструктивных отличий
кабельных линий от воздушных. Так как расстояние между пря-
мой и обратной жилами кабельной пары соизмеримо с радиусом
жилы и с расстоянием до соседних пар, экранов и металлической
оболочки кабеля и все они вносят изменения в структуру элек-
тромагнитного поля пары, то при определении параметров необ-
ходимо учесть эффект их близости.
Весь пучок жил в кабеле (сердечник) для придания кабелю
гибкости скручивается, вследствие чего длина жил несколько
превышает длину кабеля. Это удлинение обычно учитывают вве-
22
дением коэффициента укрутки (или спиральности) у, значение
которого выбирается в зависимости от диаметра повива, в котором
находится рассчитываемая цепь, а именно:
Диаметр повива, мм	до 30	30—40	40—50	50—60	60—70	70—80
Коэффициент % . . .	1,010	1,016	1,025	1,037	1,050	1,070
Расчет сопротивления кабельной пары постоянному току
(Ом/км) с учетом температурных изменений выполняется по тем же
формулам (8) и (9), что и для воздушных цепей, но с введением
в первую из них коэффициента X
/?о = ^Х.	(22)
Сопротивление кабельной пары при переменном токе (Ом/км)
В этой формуле G (х) и Н (х) учитывают увеличение сопро-
тивления за счет эффекта близости жил пары, они определяются
по графикам рис. 17 в зависимости от х [см. (12) ].
Величина р характеризует эффект близости с соседними жи-
лами в элементарной группе и принимается равной единице при
парной скрутке, двум — при двойной парной и пяти — при звезд-
ной; Д7? —дополнительное сопротивление за счет потерь энер-
гии на вихревые токи в жилах соседних четверок и в металличе-
ской оболочке кабеля, учитываемое по результатам измерений,
приведенным в табл. 2. Так как в этой таблице содержатся дан-
ные только для частоты 200 кГц и для свинцовой оболочки, то
для другой частоты / их надо пересчитать, умножив на 1//7200 000,
а для оболочки из другого металла с удельным сопротивлением
р—умножить на Кр/рсв, гДе Рев —удельное сопротивление
свинца.
Для определения индуктивности
двухпроводной кабельной цепи мо-
жет быть использована формула (13)
с добавлением коэффициента укрут-
ки:
Л = Х[41п^=Аф
Q(x)pJ 10 4.
(24)
В числителе под знаком логариф-
ма здесь лучше не пренебрегать диа-
метром провода, так как он всего в
2—3 раза меньше расстояния между
Рис. 17
23
Т абл и ца 2
Число четверок		А Ом/км, вызываемое				
		соседними четверками в повивая		свинцовой оболочкой в повивах		
	в кабеле по повивам					
I	II	III	I	II	Ш	I	II	III
1		0	—		22			
1	6	—	8	7,5	—	1,5	5,5	—
1	6	12	8	7,5	7,5	0	0	1
осями жил. Выражение (24) не учитывает влияния соседних жил
и оболочки кабеля, так как они делаются из диамагнитных мате-
риалов, не вносят существенных изменений в магнитное поле цепи
и почти не влияют на ее индуктивность. Вместе с тем влияние со-
седних жил и оболочки на электрическое поле и емкость цепи ве-
лико и не может не учитываться.
Емкость кабельной цепи (Ф/км) с учетом этого влияния назы-
вается рабочей и определяется по формуле
С	Хер-10-6
р З61п (-^4=^-ф) ’	(25)
В отличие от выражения (15) сюда введены коэффициент ук-
рутки и коэффициент ф, приближенно учитывающий увеличение
емкости за счет близко расположенных соседних жил, оболочки
или экрана, а диэлектрическая проницаемость комбинированной
(например, воздушно-бумажной) изоляции берется результи-
рующая, зависящая от соотношения объемов воздуха и твердого
диэлектрика
р    е1Е1 ~Ь е2Уа
р Vi + E3
(26)
Здесь ех и е2 —диэлектрические проницаемости соответственно
твердого диэлектрика и воздуха, а и V2 — объемы твердого
диэлектрика и воздушных промежутков на единицу длины кабеля.
Коэффициент ф зависит от степени приближения к жилам цепи
жил других цепей, оболочки и экранов и определяется по табл. 3.
Отношение диаметров изолированной жилы dr и голой d неодина-
ково для разных систем изоляции. Для кабеля МК с кордельно-
бумажной изоляцией и d = 1,2 мм оно равно 2,75.
Проводимость изоляции кабелей обычно во много раз меньше,
чем у воздушных линий, причем первой составляющей в фор-
муле (17) можно пренебречь, так как проводимость кабеля при
постоянном токе очень мала по сравнению со вторым слагаемым,
24
ТаблицаЗ
	Скрутка			Скрутка	
	парная	звездная		парная	звездная
1,6	0,608	0,588	2,4	0,655	0,637
1,8	0,627	0,608	2,6	—	0,644
2,0	0,644	0,619	2,8	—	0,648
2,2	0,655	0,630			
обусловленным диэлектрическими потерями. Тогда проводимость
изоляции кабельной пары (См/км) будет
G = ®Ctg6p,
(27)
где С — емкость цепи, Ф/км; tg бр — результирующий тангенс
угла потерь комбинированной изоляции, который вычисляется
по формуле
tg6Р = eiV1-eg^t|2y2tg62 •	(28)
81^1“Г82И2
Здесь, как в формуле (26), величины с индексом 1 характе-
ризуют твердый диэлектрик, а с индексом 2 — воздух (тогда
е2 = 1 и tg 62 = 0).
Для большинства видов изоляции симметричных кабелей
объемы Vt и У2 в (26) и (28) можно заменить площадями попереч-
ного сечения твердого диэлектрика и воздуха.
Значения ер и tg 6Р наиболее употребительных видов изоля-
ции приведены в табл. 4.
Т абл и ца 4
Иаоляция	®р	tg6p.l0~‘ при частоте, кГц			
		10	100	250	550
Воздушно-бумажная	1,5—1,6	—					—
Из бумажной массы	1,6—1,7	—	—	——	——
Кордельно-бумажная	1,3—1,4	55	113	160	280
Кордельно-стирофлексная	1,2—1,3	3	7	12	20
Полиэтиленовая сплошная	1,9—2,1	2	6	8	14
»	пористая	1,4—1,5	3	8	12	20
»	баллонная	1,2—1,3	2	6	8	12
Поливинилхлоридная сплошная	4—6	130—150	120—140	—	—
25
§ 6.	Первичные параметры
коаксиальных кабелей
Коаксиальные кабели обычно используются при очень высо-
ких частотах (от 60 кГц до нескольких мегагерц), т. е. в условиях
сильного поверхностного эффекта, когда рабочий ток течет только
по очень тонкому поверхностному слою проводника: наружному—
у внутреннего и внутреннему — у наружного. Электромагнитное
поле таких кабелей сконцентрировано внутри коаксиальной пары
(см. рис. 6), поэтому в расчетах их параметров передачи нет
нужды учитывать эффект близости соседних цепей и общей обо-
лочки кабеля.
Сопротивление коаксиальной пары переменному току (Ом/км)
при высоких частотах может быть записано в виде суммы сопро-
тивлений внутреннего и наружного проводников
«ЧКт+т/тг- <29>
где d и D — наружный диаметр внутреннего и внутренний диа-
метр наружного проводников, м (см. рис. 1); р и р, — удельные
сопротивления, Ом м, и относительные магнитные проницаемости
этих проводников.
Формула (29) получена из выражения (11) с учетом того, что
при сильном поверхностном эффекте множитель [1 -|- F (х) ] ста-
новится, как это видно из рис. 12, пропорциональным х. В са-
мом деле, если в выражение (11) подставить Ro из (8), а вместо
[1 4-F(x)] подставить х из (12), то получится выражение, по-
добное слагаемым формулы (29). Если оба проводника медные, то
V-d — Ио = L Р</ = Ро = 0,01754- IO'6 Ом-м и
7? = 8,35-10-2 КГ (4 + 4") •	(30)
Внутренняя индуктивность проводников коаксиальных ка-
белей при больших частотах вследствие сильного поверхностного
эффекта пренебрежимо мала. Поэтому индуктивность коаксиаль-
ных цепей (Гн/км) можно считать равной внешней индуктивно-
сти их, т. е.
L = 2-КГ1 In -5-.	(31)
Эта последняя определяется магнитным потоком, заключен-
ным в пространстве между внутренним и внешним проводниками,
создаваемым током только одного, внутреннего, проводника,
и имеет поэтому вдвое меньший численный коэффициент, чем
у симметричных цепей.
26
Таблица 5
Изоляция	®Р	tg бр« 10“4 в диа- F пазоне 1 кГц—10 МГц
Полиэтиленовая: шайбовая	1,08—1,12	0,4—0,5
трубчатая	1,17—1,23	1,0—2,0
сплошная	2,25—2,35	3,0—5,0
пористая	1,45—1,55	1,5—3,0
Керамическая шайбовая	1,19—1,25	0,9—1,2
Полистироловая	1,08—1,10	0,3—0,35
Двойная спираль из стирофлекса	1,16—1,20	0,75—1,0
Проводимость изоляции определяется по формуле (27), а ем-
кость коаксиальной цепи (Ф/км) рассчитывается по формуле ем-
кости цилиндрического конденсатора
р . 1П’6
С = 6р .	(32)
18 In 4-
а
Необходимые для этих расчетов значения ер и tg 6Р изоляции
коаксиального кабеля находят по табл. 5 или с помощью тех же
выражений (26) и (28), что и для симметричных кабелей. Для
шайбовой изоляции можно заменить объемы соответственно тол-
щиной шайбы и длиной воздушного промежутка между шайбами.
§ 7.	Первичные параметры цепей
трехфазных высоковольтных линий
Трехфазную линию можно рассматривать как комплекс трех
однофазных цепей «фаза-нулевой провод», соединенных звездой
(рис. 18), или же трех цепей «фаза-фаза», соединенных треуголь-
ником. Цепи эти расположены близко друг к другу и сильно свя-
заны между собой электромагнитными полями и общими про-
водами.
Параметры таких цепей, зависящие от свойств и взаимного
расположения всех проводов трехфазной линии и от соотношений
токов отдельных цепей в об-
щих проводах, принято назы-
вать рабочими. Определение их
в общем случае для несиммет-
ричной линии очень сложно,
но задача существенно упро-
щается, если линия симметрич-
на, т. е. токи и напряжения в
проводах одинаковы.	Рис. 18
27
Рассмотрим способы определения рабочих параметров одно-
фазной цепи, образованной фазовым и нулевым проводом сим-
метричной трехфазной линии.
Так как сумма трех одинаковых и взаимно сдвинутых на 120°
фазных токов в нулевом проводе равна нулю, то он в симметрич-
ной линии не нужен и обычно отсутствует. Поэтому активное
сопротивление однофазной цепи равно сопротивлению одного
фазового провода. Определяется оно так же, как это описано
в § 4, но с коэффициентом 0,5, а для стального провода еще и
с учетом зависимости от тока в проводе.
Рабочую индуктивность той же цепи найдем исходя из
следующих соображений. В принятых условиях /г /2	/3 = 0
или = —(/2 /3) и провод 1 (см. рис. 18) можно рассматри-
вать как обратный для двух двухпроводных цепей, образованных
одна проводами 1 и 2 и другая проводами 1 и 3.
Тогда с учетом равенства падений напряжений в фазовых
проводах индуктивное падение напряжения в проводе 1 равно
сумме половин таких же падений в этих двухпроводных цепях,
взятых со знаком минус
Uil =----2"	4” /®Афф4) I —
+	(33)
где Лфф — индуктивность двухпроводной цепи «фаза-фаза».
Так как L1L можно выразить через искомую индуктивность
одного фазного провода
Uil —
то из сравнения двух последних выражений следует, что рабо-
чая индуктивность однофазной цепи равна половине индуктив-
Рис. 19
ности двухпроводной
цепи, образованной фа-
зовыми проводами,
=	(34)
Если ток в сталь-
ных проводах превы-
шает 1—1,5 А, то его
магнитное поле вызы-
вает изменение магнит-
ной проницаемости ста-
ли, которая при воз-
растании тока вначале
увеличивается, а затем
падает. Соответственно
с изменением магнит-
ной проницаемости ме-
28
Рис. 20
няется степень поверхностного
эффекта в проводе, а следова-
тельно, его внутренняя индук-
тивность и активное сопротив-
ление.
Как видно из графиков за-
висимости сопротивления и ин-
дуктивности однофазной цепи
от тока в фазном проводе на
частоте 50 Гц (рис. 19), явле-
ние это особенно сильно сказывается в однопроволочных прово-
дах (Ст 5 мм — кривая /) и значительно слабее в многопрово-
лочных (ПС-25, состоящих из пяти проволок диаметром 2,5 мм
каждая — кривая 2). Объясняется это тем, что воздушные про-
межутки между скрученными вместе проволоками повышают об-
щее магнитное сопротивление и тем снижают магнитную индук-
цию.
В самом деле, соотношение сечений проводов Ст 5 мм (19,6 мм8)
и ПС-25 (24,6 мм2) составляет 1,25, сопротивления же их разли-
чаются в 2—3 раза, а индуктивность —в 3—15 раз.
Чтобы определить рабочую емкость Сф однофазной цепи, рас-
смотрим рис. 20. Здесь две последовательно соединенные ем-
кости Сф (рис. 20, а) должны быть равноценны емкости между
фазами Сфф (рис. 20, б), поэтому
Сф = 2Сфф.
(35)
Аналогично определяется и проводимость изоляции
Сф = 2Сфф.	(36)
Рабочие параметры однофазной цепи необходимы для расчета
потери напряжения в трехфазных высоковольтных линиях авто-
блокировки.
§ 8.	Волновые параметры цепей воздушных
и кабельных линий
Волновые параметры характеризуются сложной зависимостью
от частоты, которая, с одной стороны, непосредственно входит
в формулы (5) и (6), а с другой, определяет значения первичных
параметров, от которых в свою очередь зависят волновые пара-
метры.
Волновое сопротивление цепи в общем случае для всех типов
линий представляет собой комплекс, который удобно представ-
лять в показательной форме, в виде модуля и угла (аргумента)
сопротивления
(37)
29
У всех типов линий, при-
меняемых в технике, угол
волнового сопротивления
отрицателен, а модуль его
уменьшается с ростом часто-
ты, т. е. реактивная состав-
ляющая его носит емкостный
характер. Объясняется это
тем, что прямой и обратный
провода любой цепи по кон-
структивным и экономиче-
ским соображениям рас-
положены настолько близ-
ко друг к другу что
емкость цепи относительно
велика, а индуктивность
мала.
Из графиков частотной за-
висимости волновых сопро-
тивлений, показанных на
рис. 21, видно, что волновое
сопротивление воздушных
цепей со стальными проводами 1, 2 намного больше, чем у цепей
с медными 3 и биметаллическими 4 проводами, и сильнее зависит
от частоты, так каку первых заметно большая внутренняя индук-
тивность, которая сильно уменьшается с ростом частоты. При
прочих равных условиях волновое сопротивление несколько
уменьшается с увеличением диаметра проводов, так как при
этом растет емкость (кривая 1 — диаметр 4 мм, 2 — диаметр
5 мм).
Кабели телефонные и сигнальные (МК-7Х4Х1.2 —кривая 5
и СОБ — кривая 6) обладают в 5—20 раз большей емкостью и в
2—5 раз меньшей индуктивностью, чем воздушные цепи, и поэтому
их волновое сопротивление значительно меньше, чем у послед-
них.
Для подбора согласованных нагрузок модули волновых сопро-
тивлений двухпроводных воздушных цепей с проводами цвет-
ного металла (медными и биметаллическими) принимают рав-
ными 600 Ом, со стальными проводами в диапазоне звуковых
частот — 1200—1400 Ом, кабелей связи при звуковых частотах—
400 —500 Ом, при высоких частотах — 150—180 Ом. Волновое
сопротивление коаксиальных кабелей дальней связи (кроме
подводных) при высоких частотах приблизительно равно
75 Ом.
Коэффициент распространения волны, определяемой
выражением (6), представляет собой комплекс километриче-
ского затухания а и километрического коэффициента фа-
зы р.
30
Для воздушных цепей при
частотах больше 3000 Гц,
когда 7? соЛ и G ®С,
из (6) можно получить при-
ближенные формулы для а
(дБ/км) и р (рад/км):
ои8,Ю.(^_+И>.);
_	(38)
P^oj/LC.	(39)
Для кабелей при частотах
тонального диапазона
R > со/, и G соС.
Тогда из выражения (6)
у = J/ jaRC = V^RCei w°, (40)
откуда

Из этого выражения видно, что и затухание и коэффициент
фазы кабельной цепи определяются главным образом сопротив-
лением и емкостью кабеля.
Кривые затухания цепей различных видов в зависимости от
частоты приводятся на рис. 22.
Из воздушных наибольшее затухание имеют цепи со сталь-
ными проводами (1 —диаметр 4 мм, 2 —5 мм). Затухание цепей
с медными 4 и биметаллическими 5 проводами во много раз меньше,
так как их сопротивление меньше, чем у стальных, и мало зави-
сит от частоты. Телефонные кабели 3 (МК-7Х4Х1.2) по сравне-
нию с воздушными цепями имеют меньшие индуктивность и про-
водимость изоляции и большие емкость и сопротивление. Соот-
ношение их первичных параметров в большей степени, чем у воз-
душных цепей, отличается от условия минимума затухания.
Поэтому затухание кабелей значительно превышает затуха-
ние воздушных цепей. Сигнальные кабели изготовляются обычно
с применением более дешевых, обладающих большими удельными
потерями диэлектриков, чем кабели связи, так как они рассчи-
таны на использование главным образом при частотах звукового
Диапазона.
Частотные характеристики коэффициента фазы различных
цепей даны на рис. 23, а, а характеристики фазовой скорости —
на рис. 23, б. Фазовая скорость v — <о/р есть скорость распро-
* Здесь 8,69—коэффициент перехода от единицы затухания «непер» (Нп),
естественно вытекающей из теоретических выкладок, к принятой в системе СИ
единице затухания «децибел» (дБ).
31
Рис. 23
странения по линии
синусоидальной волны
в установившемся ре-
жиме.
Волновые параметры
цепей зависят от метео-
рологических условий.
Особенно это касается
воздушных цепей, со-
противление которых
меняется на 12—15%
при изменении темпе-
ратуры на 40° С, а про-
водимость изоляции воз-
растает в несколько раз
при переходе от сухой
погоды к сырой. Обра-
зование изморози(инея)
или гололеда на про-
водах приводит также
к большому росту про-
водимости изоляции и
емкости (см. § 4). Сле-
довательно, метеороло-
гические условия влия-
ют главным образом на
сопротивление проводов
и проводимость изоляции, определяющие размеры потерь энер-
гии и затухание в проводах, как это показано на рис. 24.
Изменения волнового сопротивления и коэффициента фазы воз-
Рис. 24
душных цепей под влиянием погоды
обычно невелики и менее сущест-
венны.
Так как цепи кабелей заключены
в герметические оболочки и большин-
ство кабелей прокладывается в земле
на глубине 0,7—1 м, то на них воз-
действуют лишь сезонные изменения
температуры от зимы к лету и обратно,
составляющие в средней полосе
СССР приблизительно от —2 до
+20° С.
Рост температуры кабеля увели-
чивает его затухание, так как повы-
шает сопротивление жил кабеля и
тангенс угла потерь большинства при-
меняемых в кабелях диэлектриков,
а через него согласно выражению
32
(27) возрастает и проводимость изоляции. При изменении
температуры кабеля на 20° С затухание его меняется на
2—5%.
§ 9. Параметры цепей с искусственно
повышенной индуктивностью
Затухание двухпроводных цепей естественно зависит от их
первичных параметров R, L, С, G (см. § 3). Минимум затухания
достигается при соотношении первичных параметров
RIG = L/C.	(41)
Это оптимальное соотношение наиболее резко нарушается
в цепях симметричных кабелей, где провода пары расположены
очень близко друг к другу, вследствие чего емкость цепи велика,
а индуктивность мала.
Поэтому применяются различные методы искусственного уве-
личения индуктивности таких цепей: путем включения катушек
индуктивности Ls на расстояниях s (сосредоточенное увеличение,
пупинизация) или покрытием жил кабеля магнитным металлом
(распределенное увеличение). Последнее осуществляется обма-
тыванием каждой жилы лентй пермаллоя или другого магнит-
но-мягкого металла, гальваническим покрытием жил слоем ж -
леза или использованием сплошной изоляции жил с вкраплением
мелких частичек магнитного материала (магнитодиэлектрика).
Пупинизированная цепь (рис. 25) строится из звеньев длиной s,
начинающихся «с полукатушки» 1 или «полушага» 2.
Первичные параметры 7?п (Ом/км), (Гн/км), С„ (Ф/км)
и G„ (См/км) при постоянном и переменном токе с учетом свойств
катушек будут:
С„ = С+-%-С; Gn = G + -^>
о	о
(42)

£
s ।
0.5 Ls	5
где R, L, С и G — первичные параметры непупинизированного
кабеля; Rs и Ls —суммарные сопротивление и индуктивность
обеих обмоток катушек; Cs и Gs — емкость и проводимость изо-
ляции между обмотками
катушки; s — шаг пу-
пинизации, км.
Параметры катушек
берут из справочников
или измеряют.
Пупинизированная
цепь похожа на фильтр
нижних частот и имеет
—Y7
Рис. 25
2 Козлов, Кузьмин
33
резко различимые полосы частот пропускания и запирания.
Граничная или предельная частота ее может быть определена по
той же формуле, что и для фильтра нижних частот
f =________________
пр л VC-nsLs
(43)
В приводимых ниже формулах употребляется относительная
частота, та же, что и в теории фильтров:
Q == <о/<опр == ///Пр,	(44)
где со и f — частоты, при которых ведется расчет.
По сравнению с фильтрами пупинизированная цепь обладает
значительно большими потерями, поэтому для расчетов ее пара-
метров передачи применяются приводимые ниже приближенные
формулы. Затухание (дБ/км) представляется в виде суммы трех
слагаемых, из которых первое определяется потерями энергии
в жилах цепи и окружающих ее проводниках (другие жилы,
оболочка кабеля), второе характеризует потери в катушке индук-
тивности, а третье —диэлектрические потери в изоляции кабеля
Г	v2 —2_
а =	—Де?------р . б_ 8,69. (45)
4	]/v2 — 1 S 1 V2 — 1 S Kv2 — 1 J
Здесь tg 8 = Rs/a>Ls — коэффициент потерь в катушке; tg б =
= Glti>Cs —то же диэлектрических потерь в кабеле; v = 1/Q.
Километрический коэффициент фазы (рад/км)
_____________________	0 = b3Js,	(46)
где sin b3B = 2Q ]/1 — Q2.
Для определения характеристического сопротивления пупини-
зированного кабеля (Ом) можно использовать выражения, схожие
с выражениями для характеристического сопротивления филь-
тров нижних частот П и Т:
для цепи, начинающейся с полушага,
7	_ 1/" «п + jwin	1	.	/Л7\
- V "Gn + j^-'Ттак ’	(47)
для цепи, начинающейся с полукатушки,
zL/2 = V у	<48>
г ~г /^Сп
На рис. 26, а, б, в показаны вычисленные по приведенным
выше формулам характеристики пупинизированной цепи кабеля
МКБАБ с диаметром жилы 1,2 мм при средней пупинизации
(s = 1,7 км, Д =140 мГн), применяемой на железных дорогах
в цепях отделенческой связи. На этих рисунках параметры пупи-
низированных цепей показаны сплошными линиями, а непупини-
зированных —штриховыми.
34
Для определения волновых параметров кабельных цепей
с равномерно повышенной индуктивностью можно пользоваться
общими выражениями (5) и (6), но первичные параметры их сле-
дует определять с учетом изменений, вносимых магнитным покры-
тием. Больше всего оно влияет на L- и /?-цепи, причем магнито-
диэлектрик и лента магнитного металла повышают главным обра-
зом внешнюю индуктивность, а гальваническое покрытие желе-
зом — внутреннюю.
ГЛАВА 2 ВОЗДУШНЫЕ линии связи
§ 10.	Элементы воздушных линий связи.
Классы и типы линий
Воздушные линии — это сооружения, служащие для образо-
вания каналов электрической связи и каналов для передачи
сигналов автоматики и телемеханики между удаленными пунк-
тами. Они состоят из опор, проводов, изоляторов, крюков и штырей
для крепления изоляторов, накладок и подвесных крюков для
2*	35
скрещивания проводов, траверс и различных крепежных деталей.
На опорах воздушной линии устанавливаются защитные устрой-
ства (молниеотводы, заземлители), а в некоторых случаях и ли-
нейное оборудование, необходимое для обеспечения необходимого
качества связи (согласовывающие устройства, запирающие и дре-
нажные катушки и др.).
К линейным устройствам также относятся вводные устройства
(кабельные ящики, шкафы, вводные кронштейны), кабельные
вставки и т. д.
Воздушные линии обладают большой механической прочностью,
имеют длительный срок службы и позволяют осуществлять связь
на значительные расстояния. Места повреждений проводов воз-
душных линий определяются довольно просто и устранение по-
вреждений не вызывает значительных затруднений. В то же
время эти линии имеют ряд недостатков: невозможность пере-
дачи частот выше 150 кГц, зависимость электрических параметров
цепей от метеорологических условий, громоздкость конструкций,
подверженность повреждениям, значительную стоимость 1 ка-
нало-км связи.
В зависимости от назначения подвешенных цепей линии разде-
ляются на три класса. К I классу относятся линии, несущие цепи
магистральной, дорожной и участковой связи, ко II — линии,
несущие цепи только дорожной и участковой связи, и к III — ли-
нии с цепями местной (внутристанционной) связи. Линии I и
II классов имеют большее значение, чем линии III класса, и к ним
предъявляются более высокие требования при строительстве и
обслуживании.
Наибольшую механическую нагрузку воздушные линии испы-
тывают при гололеде вследствие увеличения массы проводов и
поверхности, подвергающейся действию ветра. Толщина стенки
гололеда зависит от климатических условий района строитель-
ства.
Поэтому по механической прочности линии I и II классов
делятся на четыре типа: О — облегченный, Н — нормальный,
У — усиленный и ОУ — особо усиленный, отличающиеся глав-
ным образом количеством опор, устанавливаемых на 1 км линии
и числом подвешиваемых проводов (табл. 6).
Таблица 6
Тип линии	Эквивалентная толщина стеики льда гололеда, мм	Число опор на 1 км, шт.	Среднее расстоя- ние между опо- рами, м
О	5	20	50
н	10	20	50
У	15	25	40
ОУ	20	28	35,7
36
Линии типа О строятся в том случае, если эквивалентная тол-
щина стенки льда гололеда не превышает 5 мм, а линии типов Н,
У и ОУ — в районах, где эквивалентная толщина стенки льда
гололеда не более соответственно 10, 15 и 20 мм.
За эквивалентную толщину стенки льда гололеда принимают
такую, при которой масса равномерно распределенного по по-
верхности и длине провода льда с плотностью 0,9-103 кг/м3 равна
массе льда при реальном гололеде. В действительности толщина
стенки льда и его плотность изменяются по поверхности и длине
провода.
На линиях III класса при числе подвешиваемых проводов до
девяти допускается устанавливать на 1 км линии: при типе ли-
нии О — 12 опор, Н — 16 опор и для типов У и ОУ — 20 опор.
§ 11.	Провода
На провода воздушных линий действуют ветры, дожди, иней,
гололед, резкие изменения температуры, химические вещества,
выделяемые в атмосферу заводами и фабриками, и т. д. Поэтому
линейная проволока, используемая для проводов этих линий,
должна обладать высокой электропроводимостью, хорошей меха-
нической прочностью, гибкостью, устойчивостью против корро-
зии и быть сравнительно недорогой.
Наибольшее распространение на линиях связи получили
стальная, медная и биметаллическая проволоки.
Стальная проволока имеет хорошие механические свойства.
Для устойчивости против коррозии ее покрывают слоем цинка.
Недостатком такой проволоки является значительное увеличе-
ние активного сопротивления и затухания с ростом частоты
передаваемого тока, что объясняется сильным проявлением по-
верхностного эффекта из-за большой магнитной проницаемости
стали. Она применяется преимущественно для цепей отделен-
ческой связи, изготовляется диаметром 5; 4; 3; 2,5 и 1,5 мм. По
условиям механической прочности проволока диаметром 5, 4
и 3 мм используется на линиях типов О, Н и У, а на линиях типа
ОУ — только 5 и 4 мм. На линиях III класса обычно применяется
проволока диаметром 3; 2,5 и 1,5 мм.
Медная проволока вследствие ее дороговизны используется
только для высокочастотных цепей магистральной и дорожной
связи. Она обладает достаточной механической прочностью и
мало подвержена коррозии, так как на воздухе покрывается
пленкой окиси меди, защищающей провод от дальнейшего раз-
рушения.
Биметаллическая сталемедная проволока (БСМ) состоит из
двух металлов: стального сердечника с повышенным пределом
прочности (1180—1370 МПа) и наложенного на него термическим
способом слоя меди 0,14—0,2 мм для проволоки с общим дидме-
37
тром 4 мм и 0,11—0,15 мм — для проволоки диаметром 3 мм.
Механическая прочность таких проводов выше, чем стальных и
медных. Электрические характеристики их для высоких частот
близки к медным проводам, при этом достигается значительная
экономия меди.
Биметаллическая сталеалюминиевая проволока (БСА) имеет
стальной сердечник диаметром 3 или 4 мм, на котором методом
горячего опрессовывания нанесен слой алюминия толщиной
0,55 мм. Она обладает меньшей механической прочностью и стой-
костью против коррозии, чем сталемедная проволока.
Электрические и механические свойства проводов приведены
в табл. 1 и 9.
При устройстве удлиненных пролетов и переходов через
электрифицированные железные дороги используются много-
проволочные тросы (канатики), обладающие высокой прочностью
и надежностью. Для цепей из стальной проволоки применяются
стальные тросы из семи проволок общим диаметром 4,2 и 6,6 мм,
а для цветных цепей — бронзовые марок ПАБ-10 и ПАБ-25 сече-
нием соответственно 10 и 25 мм2.
Для крепления линейных проводов к изоляторам служит мяг-
кая перевязочная проволока, для стальных проводов — сталь-
ная оцинкованная, для медных и биметаллических — медная.
Диаметр перевязочной проволоки зависит от диаметра линей-
ного провода. Для линейных проводов диаметром 5; 4 и 3,5 мм
берут перевязочную проволоку диаметром 2,5 мм, а при диаметре
3 мм — перевязочную проволоку диаметром 2 мм. Для соедине-
ния проводов горячей пайкой применяется спаечная проволока:
стальная мягкая оцинкованная диаметром 1 мм — для стальных
проводов и медная мягкая диаметром 1—1,5 мм — для медных
и биметаллических проводов.
§ 12.	Арматура
Изоляторы. Изоляторы служат для изоляции проводов и креп-
ления их на опорах, поэтому они должны обладать значительной
механической прочностью, большим электрическим сопротивле-
нием и малыми диэлектрическими потерями. Необходимо, чтобы
изоляторы минимально снижали изоляцию проводов относительно
земли во время влажной погоды и быстро восстанавливали ее
при перемене погоды с влажной на сухую. Таким требованиям
удовлетворяют фарфоровые, покрытые глазурью изоляторы типа
ТФ (телефонный фарфоровый). Выпускаемые промышленностью
стеклянные изоляторы типа ТС (телефонный стеклянный) в мень-
шей степени соответствуют предъявляемым требованиям, так как
сопротивление их изоляции ниже.
Форма стеклянных и фарфоровых изоляторов одинакова
(рис. 27).
38
Конструкция нижней части (юбки) 1
выбрана таким образом, чтобы обеспечить
требуемое поверхностное сопротивление
изоляции удлинением «сухого пути» токов
во время дождя. Внутри изолятора имеется
винтовая нарезка 2 для крепления его
на крюке или штыре.
По размерам различают изоляторы
типов ТФ-20, ТФ-16 и ТФ-12. Изоляторы
ТФ-20 применяются для подвески медных
и биметаллических проводов диаметром
4 мм и стальных проводов диаметром 5 мм.
Стальные провода диаметром 4 мм, а так-
же медные и биметаллические диаметром
3 мм подвешивают на изоляторах ТФ-16,
Рис. 27
изоляторы ТФ-12 используют на воздушных линиях III класса.
Крюки, траверсы, штыри. Для крепления изоляторов ца опо-
рах применяются крюки и траверсы со штырями.
Крюки (рис. 28, а) изготовляют из круглой стали диаме-
тром 20, 18, 16 и 12 мм и имеют соответственно марки КН-20,
КН-18, КН-16 и КН-12. Крюки КН-20 и КН-18 применяются для
крепления изоляторов ТФ-20, а крюки КН-16 и КН-12 — для
крепления изоляторов ТФ-16 и ТФ-12 соответственно.
Траверсы изготовляют из древесины и стали на четыре
и восемь штырей. Преимущественное распространение получили
траверсы из древесины, их изготовляют из дуба, сосны, листвен-
ницы, кедра и ели. Мягкие породы дерева обязательно пропиты-
вают антисептиками, предохраняющими от преждевременного
загнивания. Расстояние между штырями для всех траверс одина-
ковое и показано на рис. 28, б, где приведена конструкция дере-
вянной восьмиштырной траверсы. Четырехштырные траверсы
могут изготовлять из бруса сечением 60X80 мм.
Рис. 28
39
Рис. 29
Стальные восьмиштырные траверсы делают также из угловой
стали 50x50x6 мм для линий типов О и Н и 60x60x6 мм —
для линий типов У и ОУ. Для четырехштырных траверс приме-
няют угловую сталь соответственно 40x40x6 и 50x50x6 мм.
Штыри (рис. 28, в) делают из круглой стали. Их размеры
должны соответствовать размерам траверс и изоляторов. Каж-
дому размеру присвоена своя марка ШТ-2Д, ШТ-2С и т. д. Цифра
указывает, для какого изолятора предназначен штырь, а послед-
няя буква — на материал траверсы (Д — дерево, С — сталь).
Конструкции для скрещивания проводов цепей. Для умень-
шения взаимных влияний между двухпроводными телефонными
цепями и влияния на них линий сильного тока провода цепей
скрещивают.
При подвеске на крюках скрещивание производят при помощи
Г-образных кронштейнов из полосовой стали, устанавливаемых
взамен двух крюков. Конструкция Г-образного кронштейна типа
КС4/5, применяемого для скрещивания проводов 4 и 5 мм, приве-
дена на рис. 29, а. Конструкция для скрещивания проводов 3
и 3,5 мм отличается только меньшими размерами.
При подвеске проводов на траверсах скрещивание стальных
проводов осуществляют на подвесных крюках (рис. 29, б), про-
вода а и б из цветного металла скрещивают при помощи накла-
док (рис. 29, в).
Подвесные крюки изготовляют из круглой стали диаметром 16,
18 и 20 мм. Для деревянных траверс они имеют марки соответ-
ственно КПД-16, КПД-18. Крюки КПД-16 применяют для про-
водов диаметром 3 и 4 мм; КПД-18 — для проводов 5 мм. Для
стальных траверс используют крюки марок КПС-16, КПС-18.
Накладки изготовляют из полосовой стали марки НД для
деревянных траверс и НС-5 и НС-6 — для стальных. НС-5 при-
меняют для траверс на линиях типов О и Н, НС-6 — на линиях У
и ОУ. Кроме указанной арматуры, при строительстве воздушных
40
линий получили распространение вводные и ответвительные изо-
ляторы, накладки различного назначения, конструкции для соеди-
нения проводов и крепежные детали.
§ 13.	Типовые профили и длины опор
Порядок расположения цепей на опоре воздушной линии назы-
вают профилем опоры. При подвеске проводов на крюках про-
филь называют крюковым, при подвеске на траверсах — траверс-
ным, а в случае применения и крюков и траверс — смешанным.
Для упрощения составления схем скрещивания проводов и упоря-
дочения линейного хозяйства разработано десять типовых про-
филей. Пять из них, распространенных на железнодорожном транс-
порте, приведены на рис. 30.
Использование того или иного профиля зависит от общего
числа подвешиваемых проводов и числа цепей, уплотняемых то-
ками высокой частоты. При траверсном профиле на опоре можно
подвесить значительно больше проводов, чем при крюковом, без
увеличения длины опоры.
Длина опоры равна сумме длины верхней части, на которой
укреплены траверсы и крюки; максимальной для данного района
стрелы провеса проводов; габарита нижнего провода относи-
тельно земли или рельсов (при переходе через железные дороги);
глубины закопки опоры в землю. Стрелой провеса проводов назы-
вают расстояние между нижней точкой подвешенного провода и
горизонталью, проведенной через точки крепления провода.
Глубина закопки зависит от характера грунта, числа подве-
шиваемых проводов и длины опоры. Так, при числе подвешивае-
Лрофиль За
Профиль 4
Рис. 30
41
мых проводов от 12 до 24 для опор длиной 6,5; 7,5 и 8,5 м глубина
закопки в твердом и болотистом грунтах соответственно равна 1,5
и 1,6 м, а в мягких грунтах на 0,15 м больше.
§ 14.	Опоры
Для устройства опор воздушных линий применяют деревян-
ные столбы из лиственницы, сосны, кедра, ели, пихты, а также
конструкции из железобетона.
Деревянные столбы делают из бревен длиной 5,5; 6,5; 7,5;
8,5 и 9,5 м, диаметром в вершине от 12 до 24 см и длиной 11 и 13 м,
диаметром в вершине от 18 до 24 см. Не допускается использовать
древесину, пораженную грибковыми заболеваниями, и сухостой.
Срок службы деревянных опор, установленных непосредственно
в грунт, — от 4 до 8 лет и зависит от характера грунта. Для увели-
чения срока службы столбы пропитывают противогнилостными
веществами (антисептиками) или устанавливают в искусственные
основания. При пропитке древесины столбов смесью креозота
(60%) с мазутом (40%) на специальных заводах срок службы
увеличивается до 18—25 лет. Другие способы пропитки (бандаж-
ный, суперобмазки и т. д.) менее эффективны.
Гниение древесины происходит главным образом у поверхно-
сти земли (в наиболее опасном месте с точки
зрения механических напряжений). Если столб
поднять над землей, укрепив в приставках из
материала, не поддающегося гниению, то срок
службы его будет значительно больше. Пристав-
ки применяются также для увеличения длины
столба.
В настоящее время наибольшее распростра-
нение получили железобетонные приставки тра-
пецеидального сечения (ПТ) нескольких типов,
отличающихся длиной и допустимым значе-
нием изгибающего момента. Применяются так-
же приставки прямоугольного сечения (ПР).
На линиях I и II классов каждая опора
устанавливается с двумя приставками. Крепятся
приставки 1 к столбу проволочными хомутами 2
(рис. 31). Приставки из пропитанной древе-
сины устанавливают чаще всего для увеличения
длины опоры и крепят к столбу аналогично
железобетонным.
Большой расход древесины на сооружение
и ремонт воздушных линий связи приводит к
сокращению лесных богатств страны. Поэтому
деревянные опоры стремятся заменить железо-
бетонными, которые более долговечны, не
42
боятся повышенной влажности, а также высоких и низких тем-
ператур, и повышенные первоначальные затраты средств на их
строительство оправдываются с течением времени. Общим не-
достатком всех железобетонных конструкций является большой
вес и меньшая транспортабельность, чем деревянных.
На воздушных линиях связи наибольшее распространение
получили конструкции (стойки) из железобетона в виде полого
усеченного конуса длиной 6,5; 7,5; 8,5 и 9,5 м. Они различаются
по типам в зависимости от значения изгибающего момента. На-
ружный диаметр верхней части (вершины) конструкции всех
типов 230 мм, нижней части (комля) — 320—373 мм, а толщина
стенок 40—55 мм в зависимости от длины и типа конструкции.
Масса стоек 520—1000 кг. Для защиты от попадания влаги внутрь
стойки оба торцовых отверстия закрывают пробками. Закапы-
ваемую в землю часть опоры покрывают битумной мастикой для
предотвращения разрушения бетона и арматуры от воздействия
блуждающих токов и находящихся в земле химических веществ.
Траверсы крепят к стойке болтом и подкосами.
Опоры воздушных линий разделяют на простые и сложные.
Простыми называют опоры, состоящие из деревянного столба
или железобетонной стойки, оснащенных арматурой и не имею-
щих дополнительных креплений. Сложные опоры состоят из
простых опор и дополнительных креплений в виде подпор, оття-
жек или составляются из двух столбов или стоек. Железобетонные
опоры укрепляют только оттяжками.
К простым опорам относят промежуточные опоры, устанавли-
ваемые на прямолинейных участках трассы линии; к сложным —
угловые, полуанкерные, анкерные, усиленные, оконечные, ка-
бельные и т. д.
Угловые опоры устанавливают в местах изменения направления
трассы линии. Их укрепляют подпорой или оттяжкой или и под-
порой и оттяжкой в зависимости от числа проводов, типа линии и
угла поворота трассы, определяемого нормальным вылетом угла.
Угловая опора, укрепленная подпорой, показана на рис. 32, а,
где 1 —траверсы, 2 —подпора, 3 —лежень, 4 —поперечный
брус. Угловая опора, укрепленная оттяжкой, приведена на
рис. 32, б, где ] —оттяжка, 2 —якорный лежень, 3 —якорный
жгут.
Нормальным вылетом угла называют длину перпендикуляра,
опущенного из вершины угла на прямую, соединяющую две точки
па трассе линии, каждая из которых удалена от вершины угла на
50 м. Такое измерение углов поворота линии упрощает работы по
разбивке трассы, так как не требует специальных угломерных
инструментов и людей, умеющих пользоваться ими.
Подпорой и оттяжкой угловые опоры укрепляют в тех случаях,
когда нормальный вылет угла более 5 м, а число проводов более 16.
Оттяжки устраивают из стального троса или скрученных вместе
нескольких кусков стального линейного провода диаметром 4 или
43
Рис. 32
5 мм. Количество проволок в оттяжке и место крепления ее к опоре
зависят от типа линии и числа подвешиваемых проводов. Якорный
жгут свивается, как и оттяжка, из стальной линейной проволоки
того же диаметра. Если по местным условиям невозможно уста-
Рис. 33
новить подпору или оттяжку, то в качест-
ве угловых опор применяют П-образные
опоры (рис. 33), где 1 —опора, 2 —тра-
версы.
Полуанкерные, анкерные и усиленные
опоры применяют для увеличения устой-
чивости и ограничения возможных разру-
шений линий при обрывах проводов. Уста-
навливают их на прямолинейных участках
трассы, на линиях типов О и Н через
3 км, У — через 2 км и ОУ — через 1 км.
Полуанкерная опора показана на рис. 34,
где 1 —поперечные брусья, 2—подпоры,
3 — раскос. Подпоры полуанкерных опор
могут быть заменены четырьмя оттяж-
ками, устанавливаемыми по две с каждой
стороны опоры. Такие опоры называют
анкерными. Усиленная опора (устанавли-
вают при крюковом профиле) приведена
на рис. 35, где 1 —подпоры, 2 —лежни.
44
Противоветровые опо-
ры (рис. 36, где 1 — под-
пора, 2 — лежни) приме-
няют для устойчивости
линии при боковых ветрах.
Размещаются они на сере-
дине участков между по-
луанкерными, анкерными
или усиленными опорами.
Подпоры устанавливают
перпендикулярно трассе
линии и поочередно (то с
одной стороны трассы, то с
другой).
Оконечные опоры раз-
мещают в начале и конце
линии. При числе проводов
на линии до 16 в качестве
оконечной опоры приме-
няют простую опору, / /' //§
укрепленную подпорой со С^-4.^// s
стороны тяжения проводов
или оттяжкой с противо-
положной стороны, при
Рис. 34
числе проводов более 16—
полуанкерную.
Кабельные опоры слу-
жат для перехода воздуш-
ной линии в кабельную.
При числе проводов до 16
в качестве кабельной опо-
ры используют промежу-
точную, укрепленную под-
порой, свыше 16—полуан-
керную.
Для соединения прово-
дов воздушной линии с
жилами кабеля приме-
няются шкафы магистраль-
ной связи (ШМС), устанав-
ливаемые у основания
опоры, и кабельные ящи-
ки (Я КМ).
Шкафы ШМС 1 (рис. 37)
изготовляют из стали.
В верхней части шкафа
имеется горловина 2, на
котсрой укреплен металли-
Рис. 35
45
ческий желоб5, соединяемый с деревянным желобом 4, укрепленным
на опоре 5. В днище ШМС имеются отверстия для ввода кабеля.
В шкафу размещаются приборы защиты, боксы магистральной
связи (БМ), служащие для оконечной разделки кабеля, и другое
оборудование. Провода воздушной линии получают оконечную
заделку на изоляторах опоры и проводом с атмосферостойким
покрытием, прокладываемым в желобе, подключаются к за-
щитным устройствам, соединенным с жилами кабеля на зажи-
мах бокса, в котором разделан кабель.
46
В качестве проводов с атмосферостой-
ким покрытием обычно берется провод
ПРГ или ПРЖ для низкочастотных цепей
и коаксиальный кабель РК50 —для вы-
сокочастотных. Внешний провод ко-
аксиального кабеля заземляется.
Изготовляются ШМС нескольких ти-
пов, рассчитанных на установку оборудо-
вания для различного количества цепей.
Кабельные ящики Я КМ изготовляются
также из стали. Они имеют два отверстия:
внизу — для ввода кабеля, вверху — для
вывода проводов. В ящике размещаются
приборы защиты и оконечная кабельная
муфта. Опора, оборудованная кабельным
ящиком, приведена на рис. 38, где 1 —
площадка для удобства работ, 2 —кабельный ящик, 3 —желоб,
4 —ступенька для влезания, 5 —молниеотвод. Промышленность
уже не изготовляет кабельные ящики, и они используются только
на существующих линиях.
В болотистых грунтах для получения большей устойчивости
опору укрепляют подпорами 1 (рис. 39). Подпоры между собой и
с опорой скрепляются бревнами — лежнями 2. При постройке
линии в районах вечной мерзлоты, в местах, где наблюдается
выталкивание столбов из грунта, применяют ряжи — квадратные
деревянные срубы высотой 1000 мм и площадью 2,5—4 м2, засыпае-
мые землей или щебнем, в которые и устанавливаются опоры.
Для проведения испытаний и определения места повреждения
проводов на станциях, а также на границах дорог и дистанций
сигнализации и связи устанавливают контрольные опоры (рис. 40).
Провода на этих опорах разрезают и соединяют при помощи
линейных сжимов.
Опоры оборудуются заземлением, ступеньками 1 и дополни-
тельной траверсой 2 для удобства производства испытаний.
§ 15.	Устройство удлиненных пролетов и переходов
Трассы воздушных линий могут пересекать реки, овраги,
железные дороги и другие естественные и искусственные пре-
пятствия. Для преодоления этих препятствий устраивают удлинен-
ные пролеты, мачтовые переходы, прокладывают кабели, устанав-
ливают опоры повышенной длины и кронштейны, укрепляемые на
мостах, виадуках и путепроводах.
На линиях связи типов О и Н удлиненные пролеты создают
длиной до 150 м, а на линиях У и ОУ —до 100 м. Если длина
таких пролетов недостаточна, то устраивают кабэльные вставки
в воздушную линию или, в крайнем случае, мачтовые пере-
ходы.
47
в)
Рис. 41
Увеличение длины пролета сверх нормального вызывает повы-
шенное натяжение проводов и увеличение стрелы их провеса,
поэтому опоры, ограничивающие удлиненный пролет, должны
иметь дополнительное крепление и повышенную длину по сравне-
нию с нормальными. При крюковом профиле и длине удлиненного
пролета больше нормального на 50% переходные опоры укрепляют
подпорами, устанавливаемыми со стороны удлиненного пролета,
или оттяжками — с противоположной стороны. При траверсном
профиле устанавливают полуанкерные опоры.
Для предупреждения схлестывания проводов в удлиненных
пролетах увеличивают расстояние между траверсами и между
штырями до значений, указанных на рис. 41, а для пролетов дли-
ной 75—100 м и на рис. 41, б для пролетов 100—150 м. При крюко-
вом профиле расстояние между крюками составляет 60 см.
Если длины удлиненных пролетов превышают максимально
допустимые для линейных проводов (табл. 7), то вместо стальных
проводов подвешивают стальные канатики диаметром 4,2 мм,
а вместо медных и биметаллических проводов — провод ПАБ или
биметаллический канатик.
Переходы линий связи через электрифицированные железные
дороги обычно осуществляются кабелями. Переходы через не-
электрифицированные железные дороги могут быть воздушными
и кабельными. На воздушных переходах при числе проводов до 16
в качестве переходных опор используют промежуточные, укреп-
Таблица 7
Материал проводов	Диаметр, мм	Максимально допустимая длина пролетов, м, на лнииях типа			
		о	н	У	ОУ
Биметалл	4	150	125	100	83,3
	3	150	100	80	60
	5	150'	130	70	45
Сталь и медь	4	150	83,3	50	40
	3	125	60	40	—
48
ляемые подпорой со стороны
дороги, или оттяжкой — с
противоположной стороны.
Если число подвешенных про-
водов на линии 16 и более, то
устанавливают полуанкерные
опоры. При пересечении ав-
томобильных дорог и воз-
душном переходе во всех слу-
чаях применяют промежуточ-
ные опоры, укрепляемые
подпорой или оттяжкой. Про-
вода в переходном пролете
подвешиваются так же, как
и линейные. Длина переход-
ного пролета принимается
близкой к нормальному.
Переход линии связи че-
рез реки при наличии нераз-
водного железнодорожного
моста следует устраивать
на кронштейнах, прикреп-
ляемых к фермам моста без
нарушения его прочности
(рис. 42). Расположение проводов на кронштейнах должно соот-
ветствовать профилю линии, чтобы не применять укороченных
секций скрещивания. Если мост разводной и выполнить переход
удлиненным пролетом нельзя, то прокладывается подводный
кабель.
Прокладка кабелей через высокие насыпи может быть осуще-
ствлена в траншее по откосам насыпи и под путями или протягива-
нием через трубы, заложенные под насыпью железной дороги.
Отверстия для труб устраиваются с помощью специальных машин,
действующих по принципу гидравлического домкрата или гори-
зонтального бурения.
§ 16.	Кабельные вставки
Кабельные вставки в воздушные линии устраивают на перехо-
дах через реки, железные дороги, на подходах к крупным железно-
дорожным узлам, для устройства вводов проводов и т. д.
Волновые сопротивления цепей воздушных и кабельных линий
различны. Поэтому при передаче энергии, в местах их соединения
возникают отраженные волны. Появление отраженных волн уве-
личивает затухание цепей и взаимные влияния между ними,
вызывает искажения сигналов.
Для устранения этих явлений необходимо согласовывать
воздушные и кабельные цепи. Согласование может быть достигнуто
49
Моздуш-
ной линии
только модуль волнового
включением на стыке воздушной и
кабельной линии автотрансформато-
ра или повышением индуктивности
кабельных цепей. Повышение индук-
тивности цепей увеличивает модуль
волнового сопротивления и умень-
шает его угол. С помощью авто-
трансформатора можно согласовать
сопротивления, так как на частотах
более 10 кГц углы малы и их различием пренебрегают. В схему
автотрансформатора (рис. 43) включают конденсатор для возмож-
ности измерений цепей постоянным током.
Осуществить согласование с помощью автотрансформаторов
значительно проще, поэтому они получили преимущественное
распространение. Для согласования цепей, имеющих медные или
биметаллические провода с низкочастотными кабелями (типа ТЗ)
применяются автотрансформаторы с соотношением входных сопро-
тивлений 550 : 140 Ом, а с высокочастотными кабелями (типов МК,
МКС) —550 : 180 Ом. Для стальных высокочастотных цепей при-
меняют автотрансформаторы с соотношениями 800 : 140 Ом для
низкочастотных кабелей (типа ТЗ) и 800 : 180 Ом —для высоко-
частотных (МК, МКС).
По конструктивному оформлению трансформаторы разделя-
ются на так называемые СУЛ (согласовывающее устройство
линейное) и СУС (согласовывающее устройство станционное).
СУЛ устанавливают в шкафах ШМС или на кабельных опорах,
а СУС — на станциях для согласования входных сопротивлений
вводного кабеля и высокочастотной аппаратуры. Электрические
характеристики СУЛ и СУС одинаковы. Устройства СУЛ и СУС
имеют по два автотрансформатора для включения двух цепей.
Необходимость в согласовании воздушных линий с кабельными
вставками определяют для каждой кабельной вставки отдельно.
Результирующий коэффициент отражения
Р =
ZBB ZBK по >
7	_1_7
^ьь д“ ^вк
где (Зк—коэффициент сдвига фазы цепи кабельной вставки;
ZBB—волновое сопротивление воздушной линии; ZBK —то же
кабельной линии; 1К —длина кабеля.
Если р с 0,1 для цепей, уплотненных в спектре частот до
150 кГц, и р < 0,2 для цепей, уплотненных до 30 кГц, то согласо-
вывающие устройства не устанавливаются.
§ 17.	Устройство вводов проводов
Для подключения к линейным проводам устройств связи,
расположенных в помещениях дежурных по станциям и разъездам,
пунктов связи на крупных станциях и в отделениях дороги, усили-
50
тельных пунктов и т. д., со-
здают вводы проводов. Коли-
чество вводимых проводов за-
висит от вида пункта, оснащен-
ности участка средствами связи
и схем подключения устройств.
В помещения дежурных по
промежуточным станциям и
разъездам всегда вводят прово-
да поездной диспетчерской и
постанционной связи, перегон-
ной, межстанционной связи
(если участок оборудован автоблокировкой), провода полуавто-
матической блокировки или другого способа связи по движению
поездов. Кроме того, очень часто на той же линии подвешивают
провода стрелочной связи, которые вводятся совместно с другими
проводами.
Ввод проводов поездной диспетчерской и постанционной связи
осуществляется шлейфом (рис. 44, а) или параллельным подклю-
чением (рис. 44, б). Наибольшее распространение получил ввод
проводов шлейфом, так как он позволяет производить испытания
линии по участкам, устраивать замену поврежденных участков
диспетчерской цепи на отдельных перегонах проводами постан-
ционной связи и отключать поврежденную установку, сохраняя
тем самым нормальную связь диспетчера с остальными станциями.
Таким образом, минимальное число вводимых проводов в здания
промежуточных станций равно (при двух стрелочных постах) 20.
Ввод их может быть как воздушным, так и кабельным, а при новом
строительстве или реконструкции — только кабельным. Для
устройства кабельного ввода ближайшая к зданию станции
промежуточная опора заменяется П-образной, оборудуемой анало-
гично кабельной (см. § 14). Кабель от шкафа ШМС прокладывается
в здание станции, где разделывается на вводных устройствах.
Вводы низкочастотных цепей в усилительные и другие пункты,
где установлены устройства связи, делаются аналогично, отли-
чаясь только количеством вводимых проводов. Устройство вводов
высокочастотных цепей в усилительные и оконечные пункты во
многом отличается от вводов низкочастотных цепей, что объясня-
ется повышенным переходом энергии между высокочастотными
цепями.
Значительное затухание цепей при передаче токов высокой
частоты вызвало применение усилителей с большим коэффициен-
том усиления. В результате при расположении входа и выхода
цепи в усилительный пункт на одной воздушной линии или в одном
кабеле образуется цепь обратной связи 1 с выхода усилителя Ус
на его вход (рис. 45). При вводе двух и более одинаковых высоко-
частотных цепей необходимо учитывать влияние 2 с выхода усили-
теля одной цепи на вход другой. Поэтому вход и выход цепей,
51
уплотняемых до 150 кГц,
устраиваются отдельными ка-
белями и в усилительный пункт
вводятся не только высокочас-
тотные цепи, но и провода всех
других цепей, подвешенных на
линии. При этом расстояние
между кабельными опорами
подходящих линий не должно
быть менее 12 м. Во все цепи
включаются запирающие ка-
тушки (ЗК), а в цепи, идущие
через усилительный пункт на-
прямую, и запирающие фильт-
ры (ЗФ). Запирающие катушки
устанавливаются в шкафах
ШМС у кабельных опор, а запирающие фильтры — в помещении
усилительного пункта. Согласовывающие устройства СУЛ и
СУС устанавливаются независимо от длины вводного кабеля.
Ввод в усилительные пункты стальных высокочастотных цепей
обычно делается кабельным. Если вводится только одна цепь, то
все остальные провода могут проходить напрямую, кроме тех
цепей, которые оканчиваются в данном пункте. Вводы нескольких
уплотненных цепей делаются с двух соседних опор.
ГЛАВА 3 ВЫСОКОВОЛЬТНО-СИГНАЛЬНЫЕ линии
АВТОБЛОКИРОВКИ
§ 18.	Назначение линий и способы повышения
надежности электроснабжения устройств автоблокировки
Назначение линий. Высоковольтно-сигнальные линии авто-
блокировки служат для подвески высоковольтных и сигнальных
проводов.
Высоковольтная цепь предназначена для электроснабжения
устройств автоматической блокировки на перегонах и устройств
автоматики и телемеханики на тех станциях, которые не имеют
других источников энергии.
Сигнальные провода обеспечивают взаимодействие устройств
автоматики и телемеханики, расположенных в разных пунктах
вдоль железной дороги, например взаимную увязку показаний
соседних светофоров автоблокировки. По сигнальным проводам
передаются также другие сигналы управления и контроля.
52
В отличие от линий электропередачи высоковольтные цепи
автоблокировки, как правило, не имеют разветвлений, а вместо
небольшого числа мощных потребителей энергии (заводы, селения)
к ним по всей их длине через 1—2,5 км подключаются устройства,
потребляющие в большинстве своем мощности по 0,5—1,5 кВ-А.
Кроме того, линии автоблокировки на всем своем протяжении
проходят рядом с линиями железнодорожной связи, а часто еще и
с тяговой сетью электрических железных дорог.
Автоматическая блокировка и другие устройства автоматики и
телемеханики значительно повышают пропускную способность
железнодорожных участков и безопасность движения. Их относят
к наиболее ответственной, первой, группе потребителей, наруше-
ние электроснабжения которых может повлечь опасность для
жизни людей, расстройство сложного технологического процесса,
значительный ущерб народному хозяйству. Такие потребители
должны обеспечиваться энергией от двух независимых источников
(высоковольтных линий, электростанций и т. п.), причем перерыв
допускается только на время автоматического включения резерва.
При небольших потребляемых мощностях резервным источником
может быть первичная электростанция, дизель-генераторная уста-
новка с автоматическим запуском (ДГА) или аккумуляторная
батарея.
Электроснабжение автоблокировки и станционных устройств
СЦБ должно быть организовано так, чтобы их действие не преры-
валось при большинстве повреждений или ремонте элементов
высоковольтной линии. Поэтому резервирование осуществляется
на всех уровнях системы электроснабжения: резервируется пита-
ние высоковольтной цепи, по возможности дублируется сама
цепь, линейные понижающие трансформаторы, ставятся местные
резервные источники энергии непосредственно у питаемых уст-
ройств и т. п.
Повышение надежности действия ВСЛ СЦБ. Необходимая
надежность действия высоковольтной цепи достигается ее хоро-
шими механическими и электрическими свойствами, а также
возможностью быстрого отключения любого поврежденного или
ремонтируемого участка с целью сохранения действия цепи на
всем остальном ее протяжении. Для этой цели высоковольтная
цепь делится на отдельные участки, имеющие на одном или обоих
концах источники энергии (пункты питания). Участки эти назы-
ваются плечами питания (рис. 46).
На каждом плече с односторонним питанием — консоль-
ная схема (рис. 46, а), один пункт питания ОПП является
основным, постоянно подключенным к высоковольтной цепи,
а другой РПП — резервным и автоматически подключается к ней
в случаях выхода из строя основного пункта или для питания
части плеча при повреждениях и ремонтах.
В качестве питающих пунктов на участках с тепловозной тягой
используются все имеющиеся источники энергии (электростанций,
53
Рис. 46
подстанции, ЛЭП) с достаточным запасом мощности. На участках
с электротягой следует использовать для этой цели прежде всего
все тяговые подстанции. При электротяге постоянного тока они
располагаются обычно в 15—30 км одна от другой, и плечи питания
получаются недлинными. На электрических же дорогах перемен-
ного тока расстояние между подстанциями составляет 40—65 км.
В случаях когда на участке мало надежных пунктов электро-
снабжения, целесообразна встречно-консольная
схема (рис. 46, б), позволяющая в случае выхода из строя
пункта питания одного плеча подсоединить его к соседнему плечу.
Гораздо реже применяется двустороннее или па-
раллельное питание (рис. 46, в), при котором оба
пункта все время присоединены к линии и благодаря этому при
выходе из строя одного из них или обрыве линии питание авто-
блокировки совершенно не прерывается. Пункты питания при
такой системе должны быть сфазированы на параллельную работу,
что возможно сделать только в случае, если они питаются от одной
энергосистемы и если повышающие трансформаторы питающих
пунктов одинаковы по параметрам и схеме соединения обмоток.
Надежность действия высоковольтной цепи тем выше, чем
короче плечи питания. Однако укорочение плеч влечет за собой
увеличение расходов на строительство пунктов питания. Длина
плеч ограничивается также допустимой потерей напряжения,
представляющей собой разность численных значений напряжений
в начале и конце плеча питания. Эта потеря напряжения могла бы
не нормироваться, если бы питание всегда подавалось с одного и
того же конца плеча.
Действительно, линейные трансформаторы автоблокировки
типа ОМ имеют во вторичной обмотке несколько выводов, позво-
ляющих устанавливать низкое напряжение одинаковым при изме-
нениях напряжения линии в пределах от -(-5 до —15%. Эти пре-
делы можно было бы расширить еще. Однако при переходе на
питание от резервного пункта на первичных обмотках трансформа-
торов с малым числом включенных витков вторичной обмотки
54
окажется пониженное линейное напряжение и, наоборот, повышен-
ное там, где включено большое число витков вторичной обмотки.
Поэтому действующими правилами проектирования обычно уста-
навливается допустимая потеря напряжения на плече питания.
Для трехфазных цепей 6 и 10 кВ она составляет 10%.
Протяженность плеч питания не должна превышать при
смешанной системе питания 60—65 км, а при питании переменным
током (напряжение 6—10 кВ) — 40—45 км.
Возможность отключения поврежденных или ремонтируемых
коротких участков высоковольтной цепи в пределах плеча дости-
гается с помощью секционирования, т. е. разделения
плеча на отдельные части, соединяемые между собой разъедините-
лями (рис. 46, г). Секционирование высоковольтной цепи в пре-
делах плеча питания выполняется по-разному, в зависимости от
наличия или отсутствия резервного питания. Если питание резер-
вировано за счет местных источников (аккумуляторы) или имеется
линия продольного электроснабжения, используемая как резерв-
ная, то разъединители ставятся у границ станции, за входными
светофорами, со стороны перегона и на перегонах через 5 км.
Они позволяют в этом случае снять напряжение с линии в пределах
станции или части перегона, причем действие автоблокировки
обеспечивается резервным питанием.
При отсутствии резерва на двухпутных участках и однопутных
с интенсивным движением (пригородных) целесообразно ставить
разъединители чаще: у каждой силовой опоры с обеих ее сторон.
Тогда, включив резервный пункт питания плеча, можно снять
напряжение лишь в пределах отрезка линии между двумя сило-
выми опорами, сохранив действие всех светофоров, или отключить
только одну силовую опору для ее осмотра или ремонта, а также
при повреждении линейного трансформатора типа ОМ.
Во всех случаях разъединители у входных светофоров (а при
встречно-консольной схеме и разъединитель на границах плеч
питания) должны управляться дистанционно.
§ 19.	Разновидности высоковольтно-сигнальных линий.
Системы питания автоблокировки.
Резервирование
Высоковольтно-сигнальные линии, как правило, строятся
воздушными (рис. 47, а). Они несут трехфазную высоковольтную
цепь 1 напряжением 6 или 10 кВ, с изолированной нейтралью и
частотой 50 Гц. Ниже подвешиваются сигнальные провода 2.
Высоковольтно-сигнальные линии, так же как и воздушные линии
связи, делятся на типы, различающиеся длиной пролета, диаметром
опор и другими данными, определяющими прочность линии (см.
табл. 6). Однако, учитывая большую важность линии автоблоки-
ровки и наличие на ней высоковольтной цепи, для нее в отличие от
линий связи не существует облегченного типа.
55
Расчетные метеорологические условия и конструктивные ха-
рактеристики для различных типов линий приведены ниже:
Тип линии
Н У ОУ
Наибольшая эквивалентная толщина стенки
льда при гололеде, мм....................... 10
Длина нормального пролета, м.................. 50
15	20
40	35
Для расчетов всех типов линий принято: плотность льда при
гололеде 0,9-10® кг/м3, температура воздуха при гололеде —5°,
наивысшая -(-40° и наименьшая —40° С, скорость ветра при голо-
леде 15 м/с, при отсутствии гололеда —25 м/с, при наивысшей и
наинизшей температурах ветер отсутствует. При подвеске высоко-
вольтной цепи на опорах тяговой сети расстояние между этими
опорами определяется проектом тяговой сети.
Вблизи от сигнальных точек автоблокировки (светофор с комп-
лектом реле, выпрямителей и пр.) на силовых опорах устанавли-
ваются линейные трансформаторы типа ОМ (однофазные с масля-
ным наполнением), снижающие напряжение до 115 или 230 (иногда
до 400) В. Низкое напряжение подается по кабелю к сигнальной
точке для питания рельсовых цепей, светофорных ламп и релейных
схем. Другие жилы этого кабеля соединяют сигнальные провода
с реле сигнальной точки. Высоковольтно-сигнальные линии авто-
блокировки такого вида распространены на участках с электри-
ческой тягой постоянного тока и с тепловозной тягой.
На участках с электротягой удобно использовать линейное
напряжение 10 кВ, всегда имеющееся на шинах тяговых подстан-
ций и обеспечивающее большую пропускную способность высоко-
вольтной цепи и меньшую потерю напряжения.
Линии же напряжением 6 кВ оказывают меньшие индуктивные
цепи связи, лучше защищены от
грозовых перенапряжений, что
особенно важно при использо-
вании железобетонных опор.
На участках с тепловозной
тягой выбор напряжения 6 или
10 кВ целесообразно произво-
дить по технико-экономическим
показателям.
Различают две системы пи-
тания устройств автоблокиров-
ки: смешанную и переменного
тока. При смешанной си-
стеме питания основ-
ные устройства автоблокировки
нормально питаются от высо-
ковольтной линии через выпря-
мители постоянным током, а в
влияния на сигнальные провода и
56
случае прекращения подачи переменного тока получают пита-
ние от аккумуляторов, которые имеются у каждой сигнальной
точки и работают в буферном режиме. Смешанная система пи-
тания применяется на участках с тепловозной тягой, на которых
в ближайшие годы не предполагается переход к электрической
тяге.
При питании по системе переменного
тока все цепи и устройства автоблокировки питаются перемен-
ным током от высоковольтной линии и никакого местного резерв-
ного источника не имеют. Такая система питания применяется на
участках с электрической тягой или подлежащих электрификации
в ближайшем будущем.
На многих железнодорожных участках возникает необходи-
мость обеспечения электроэнергией расположенных на перегонах
путевых зданий, электрического освещения станций, электропита-
ния отдельных устройств связи, а также электрифицированного
инструмента для ремонта пути. Все эти линейные потребители, за
исключением путевого инструмента, при отсутствии других источ-
ников могут питаться от высоковольтной цепи, питающей авто-
блокировку, но так, чтобы не снижать надежности и качества
электроснабжения последней.
Однако при больших потребностях в электроэнергии более
рациональным вариантом является постройка так называемой
двухцепной линии, несущей две одинаковые высоковольтные цепи
(рис. 47, б). Одна из них 1, расположенная со стороны железно-
дорожного пути, предназначенная для электроснабжения авто-
блокировки, другая (так называемая цепь продольного
электроснабжения)# — с полевой стороны для питания
всех других линейных потребителей и является одновременно
резервом на случай выхода из строя первой цепи.
На участках с электротягой постоянного тока цепь продольного
электроснабжения обычно подвешивается на опорах тяговой сети
(рис. 48, а) и также используется для резервирования питания
автоблокировки.
Переключение на резервное питание (рис. 48, б) осуществляется
автоматически в цепи низкого напряжения, после понижающих
трансформаторов, с помощью аварийного реле А. Высоковольтно-
сигнальная линия автоблокировки при этом строится одноцепной.
Для уменьшения стоимости строительства на таких участках
иногда вообще не строят самостоятельной высоковольтно-сигналь-
ной линии, подвешивая высоковольтную цепь на опорах тяговой
сети (на коротких плечах иногда для экономии двухпроводную),
а сигнальные провода — на нижней траверсе линии связи или
заключая их в кабель. Цепь продольного электроснабжения в этом
случае отсутствует, а если участок двупутный, то может быть
размещена на опорах тяговой сети второго пути.
На электрических железных дорогах переменного тока, где
в тяговой сети течет ток частотой 50 Гц и напряжением 27,5 кВ,
57
К питаемым устройствам
Рис. 48
в проводах соседних воздушных линий индуктируются очень
высокие опасные напряжения.
Для защиты от них сигнальные провода вместе с проводами
связи заключаются в кабель, а на линии автоблокировки остаются
только высоковольтные провода.
Цепи и устройства автоблокировки на таких участках питаются
током частотой 25 Гц, который сравнительно легко может быть
отделен от тягового тока частотой 50 Гц, обеспечивает устойчивость
работы рельсовых цепей и легко получается из тока технической
частоты 50 Гц с помощью экономичных статических преобразова-
телей.
Электроснабжение линейных потребителей на дорогах с элект-
ротягой переменного тока осуществляется по трехфазной несим-
метричной цепи «два провода-рельсы» {ДПР) с линейным напряже-
нием 27,5 кВ, расположенной на опорах тяговой сети (рис. 48, в).
В этом случае экономически целесообразно подвесить высоковольт-
ную цепь автоблокировки тоже на опорах тяговой сети, но на них
не хватает места для трех проводов, а подвешивать рядом с высоко-
вольтным тяговым проводом цепь напряжением 6—10 кВ нельзя,
так как в ней будут наводиться напряжения до 12—15 кВ. Поэтому
в качестве высоковольтной цепи автоблокировки в данном случае
используется однофазная цепь частотой 50 Гц и напряжением
27,5 кВ (как в цепи ДПР), состоящая из подвешенного на опорах
тяговой сети провода и рельсов в качестве обратного провода.
Такую цепь можно назвать цепью ПР (провод-рельсы). Длина
плеча питания в этом случае принимается равной расстоянию
между тяговыми подстанциями. Резервное питание автоблоки-
ровки осуществляется в этом случае от цепи ДПР.
Применение данной системы целесообразно прежде всего в тех
случаях, когда строительство самостоятельной высоковольтно-
сигнальной линии затруднено (например, в горах). Недостатком
системы являются большие колебания напряжения в цепи ПР,
вызываемые изменениями нагрузок тяговой сети, и цепи ДПР.
С позиций надежности лучшим вариантом является наличие
двух высоковольтных цепей, подвешенных на разных опорах.
58
Рис. 49
Двуцепные линии хуже, так как возможно повреждение сразу
обеих цепей при падении дерева, разрушении опоры и т. п. В том
и другом случае желательно, чтобы обе цепи питались от незави-
симых источников энергии.
В случае отсутствия второй высоковольтной цепи на железно-
дорожном участке применяется резервирование линейных транс-
форматоров по схеме рис. 49, а. Они устанавливаются на соседних
опорах и в сочетании с разъединителями позволяют отключать
один трансформатор и участок высоковольтной цепи для ремонта
или устранения повреждений. Иногда для тех же целей выполняют
резервное питание по цепи низкого (220 В) напряжения, подвешен-
ной на сигнальной траверсе от соседней сигнальной точки
(рис. 49, б). В обоих случаях переход от основного питания к ре-
зервному осуществляется автоматически в соответствии с рис. 48, б.
§ 20.	Меры повышения симметрии
трехфазной высоковольтной цепи
Если бы трехфазная высоковольтная цепь была абсолютно
симметричной, то суммы ее фазовых токов и напряжений были бы
равны нулю, их внешние электрические и магнитные поля в окру-
жающем пространстве уравновешивали бы друг друга и влияние
на соседние цепи связи отсутствовало бы. Однако такого положения
практически достигнуть не удается.
Для повышения симметричности провода высоковольтной цепи
транспонируются, т. е. через равные расстояния т,
называемые шагом транспозиции (рис. 50), взаимно меняются
местами так, что после трех шагов, образующих цикл транспози-
ции, каждый провод возвращается на свое место.
В настоящее время для высоковольтных цепей автоблокировки
принята длина цикла 9 или 9,6 км. Если при делении плеча на
Рис. 50
59
циклы получается остаток длиной больше шага (3 или 3,2 км), то
он делится на три равные части и на нем образуется укороченный
цикл. Остаток длиной меньше шага не транспонируется.
Второй путь повышения симметрии линии — равномер-
ная загрузка фаз — позволяет в значительной степени
уравнять фазовые токи и напряжения. Для этого линейные одно-
фазные трансформаторы, питающие сигнальные точки и другие
нагрузки, подключают поочередно к фазам 1-2, 2-3, 3-1, затем
опять 1-2 и т. д. Если трансформаторы потребляют от линии
разные мощности, то следует комбинировать их включение по
фазам, стремясь к равномерному отбору мощности от каждой
фазы. В пределах плеча питания эти мощности не должны разли-
чаться более чем на 10%.
§ 21.	Провода, арматура и опоры линий автоблокировки
Провода. Для подвески на высоковольтно-сигнальных линиях
автоблокировки чаще всего применяются стальные однопроволоч-
ные провода диаметром 5 мм для высоковольтной цепи и 4 мм —
для сигнальных цепей. Это провода тех же марок, что и используе-
мые на линиях связи.
В случаях когда потеря напряжения в высоковольтной цепи со
стальными 5-мм проводами превышает допустимую, вместо них
применяют другие провода, имеющие меньшее электрическое
сопротивление: биметаллические сталемедные БСМ диаметром
4 и 6 мм, многопроволочные стальные, сталемедные и сталеалюми-
ниевые провода сечением 25; 35; 50 мм2 и более. В переходных и
удлиненных пролетах подвешивают высокопрочные стальные
канаты диаметром 4,2 и 6 мм.
Арматура. К арматуре этих линий относятся изоляторы,
штыри, различные накладки, траверсы, подкосы, болты и т. п.
При железобетонных опорах употребляются разного рода хомуты,
планки, наголовники, а также болты.
Высоковольтные провода линий напряжением 6 и 10 кВ кре-
пятся на высоковольтных изоляторах типов ШС-6 и ШС-10
(рис. 51, где 1 — юбка; 2— винтовая нарезка). Если опоры линии
железобетонные, то применяются изоляторы ШЖБ-10. Для под-
вески сигнальных проводов используются телефонные изоля-
торы ТФ-20. Изоляторы устанавливают
на штырях различных размеров и ти-
пов, предназначенных для крепления с
помощью гайки на деревянных тра-
версах прямоугольного и круглого
сечений и на металлических наклад-
ках.
Провод цепи ПР напряжением27,5кВ
подвешивается на гирлянде из трех
изоляторов ПЦ-4,5.
Рис. 51
60
7
Опоры. На высоковольтно-сигнальных линиях автоблокировки
используются опоры различного назначения: промежуточные,
угловые, для устройства транспозиции, для установки трехполюс-
ных разъединителей, силовые, оконечные, кабельные и переходные.
Транспозиция выполняется в соответствии с рис. 52, где 1, 2,
3 — провода ВСЛ. Силовые опоры предназначены для размещения
одного-двух линейных понижающих трансформаторов ОМ, а также
приборов защиты и коммутации. Эти опоры бывают А-образными,
устанавливаемыми «в линии», или выносными, одиночными, рас-
положенными на некотором расстоянии от промежуточной опоры,
в стороне от линии.
Нормальная длина опор линий автоблокировки (включая и
глубину закопки) считается для перегонов 10 м, а для станций —
11 м. При этих размерах выполняются габариты высоты высоко-
вольтных проводов над землей: на перегонах — 6 м, на станциях
и в поселках — 7 м.
По конструкциям опоры делятся на одинарные (или одностоеч-
ные), А-образные, собранные из двух столбов, соединенных вер-
шинами под углом 20°; АП-образные, состоящие из двух связанных
траверсами или брусьями А-образных опор; П-образные, представ-
ляющие собой две одиночные стойки, скрепленные вверху травер-
сой, и т. п.
Опоры могут быть деревянными и железобетонными. Деревян-
ные опоры, как и на линиях связи (см. § 14), делают из сосновых и
лиственничных бревен и обязательно пропитывают антисептиками.
Для повышения электробезопасности при работе на опорах для
пропитки применяются только антисептики, не проводящие элект-
рического тока, например креозот.
61
В связи с возрастающей необходимостью
все шире применяют железобетонные
экономии древесины
опоры. На линиях автоблоки-
ровки чаще всего устанавли-
вают пустотелые конические же-
лезобетонные стойки круглого
сечения длиной 10 и 11 м с
предварительно напряженной
арматурой из стальных прово-
лок.
Схемы опор различного на-
значения для одноцепных ли-
ний приводятся А-образной уг-
ловой на рис. 53, а, оконечной
кабельной АП-образной — на
рис. 53, б, переходной АП-об-
разной — на рис. 53, в, силовой
А-образной — на рис. 54. На
этих рисунках кружки и прямо-
угольники показывают форму
сечения брусьев и траверс, жир-
ные точки — расположение вы-
соковольтных проводов,стрелки
указывают направление тяже-
ния проводов, горизонтальные
пунктиры — дополнительные
сигнальные траверсы.
Железобетонные опоры со-
бирают так же, как и деревян-
ные, но с применением анкер-
ных и опорных плит вместо
ригелей и лежней, оттяжек
вместо подпор.
Рис. 54
62
§ 22.	Размещение оборудования на высоковольтно-сигнальных
линиях
К оборудованию высоковольтно-сигнальной линии относятся
линейные трансформаторы, разрядники, комбинированные пре-
дохранители, секционные разъединители, кабельные муфты и
ящики, шкафы для линейных трансформаторов и т. п.
Линейные однофазные маслонаполненные трансформаторы ти-
пов ОМ и ОМС различаются первичным, высоким напряжением 6
и 10 кВ, номинальной мощностью и низким напряжением на
вторичной обмотке (табл. 8).
Характеристики отображены в марках трансформаторов, на-
пример, ОМ-0,63/10 или ОМС-Ю/10. Кожуха всех этих трансфор-
маторов наполнены минеральным маслом, служащим для охлаж-
дения обмоток и повышения электрической прочности изоля-
ции.
Ранее изготовлявшиеся и широко распространенные трансфор-
маторы ОМ имели другую конструкцию (см. 3 на рис. 54) и еще
одну градацию мощности 0,33 кВ- А.
Вторичные обмотки новых трансформаторов ОМ-0,63 и ОМ-1,25
(рис. 55) имеют пять выводов 1. В зависимости от напряжения
в данной точке высоковольтной цепи (ее удаления от основного
пункта питания) нагрузки подключаются к той или иной паре
зажимов. Между одним концом обмотки низкого напряжения
трансформатора и его металлическим кожухом (всегда заземлен-
ным) создается искровой промежуток 2, называемый пробивным
предохранителем. Он защищает изоляцию между обмотками транс-
форматора и повышает безопасность обслуживающего персонала.
63
Таблица 8
Характеристика	ОМ-0,63	ОМ-1,25	ОМ-4	ОМ-10	ОМС-5	омс-ю
Номинальная мощность, кВ>А	0,63	1,25	4,0	10,0	5,0	10,0
Низкое напряже- ние, В	115;	230	230;	400	230;	460
Трансформаторы ОМ-0,63 и ОМ-1,25 нового типа имеют герме-
тические кожуха; температурные изменения объема масла в них
компенсируются заключенным в кожухе некоторым объемом воз-
духа. Эти трансформаторы применяют для питания сигнальных
точек автоблокировки. Трансформаторы ОМ большей мощности и
трансформаторы ОМС используют главным образом для питания
устройств автоматики и телемеханики на станциях.
У трансформаторов ОМ-4, ОМ-10 и ОМС-Ю дополнительные
выводы имеют обе обмотки, а у ОМС-5 — только обмотка низкого
напряжения.
Разрядники типа РВП (вентильные подстанционные) защищают
линейные трансформаторы или кабельные вставки от атмосферных
перенапряжений. Конструкция разрядника типа РВП-6 для линий
6 кВ показана на рис. 56, а. В герметическом фарфоровом корпусе
имеются семь искровых промежутков и шесть-семь полупроводни-
ковых дисков. Каждый искровой промежуток (рис. 56, б) созда-
ется двумя латунными электродами 1, разделенными миканитовой
прокладкой 2. Разрядник для линии 10 кВ типа РВП-10 имеет
большее число искровых промежутков (11) и дисков (10—11),
а также большую высоту корпуса.
64
Разрядники включают между высоковольтным проводом, к ко-
торому подключен конец первичной обмотки трансформатора, и
высоковольтным заземлением.
Комбинированные предохранители ПКН-6 или ПКН-10 слу-
жат для защиты высоковольтной цепи от коротких замыканий
в линейных трансформаторах ОМ и для отключения последних от
высоковольтных проводов. Они называются также предохрани-
телями-разъединителями (рис. 57). В фарфоровом корпусе 1
закреплены пружинные губки 2, верхняя из которых соединяется
с проводом, а нижняя — с трансформатором. На откидной крышке
4 закрепляется в скобках бакелитовая трубка 3 с металлическими
наконечниками, внутри нее помещается плавкая вставка на 2 А.
Трубка эта при закрытой крышке соединяет между собой пружин-
ные губки.
Плавкая вставка перегорает при коротком замыкании в первич-
ной или вторичной цепи трансформатора и отключает его от линии.
В этом случае из строя выходит только одна сигнальная точка.
Откидная крышка имеет на верхнем конце металлическое
ушко 5, которое зацепляют с земли крючком бамбуковой штанги
при необходимости отключения трансформатора от линии или
подключения его к ней.
3 Козлов, Кузьмин
65
Металлические час-
ти штанги (крючок,
муфты) соединяются
между собой и с прово-
дом заземления на опоре
или со штырем, втыкае-
мым в землю, чтобы ис-
ключить опасность для
человека при случайном
прикосновении штангой
к деталям, находящим-
ся под высоким напря-
жением.
Предохранители типа
ПКН-10 отличаются от
ПКН-6 только тем,
Рис. 58	что установлены не
на одинарных, а на
двойных изоляторах.
Кабельные ящики КЯ служат для перехода в кабель сигналь-
ных проводов и цепей низкого напряжения на силовых кабельных
опорах, а также для размещения приборов защиты этих проводов.
Ящики выпускают емкостью на 10, 16, 24 и 32 сигнальных провода
и в них монтируют соответствующее количество разрядников для
защиты сигнальных кабелей от грозовых перенапряжений.
Для цепи низкого напряжения в ящике имеются два держателя
для плавких предохранителей на 5—10 А. Обычно вместо одного
из них ставят автоматический выключатель максимального тока
АВМ, а вместо другого — заглушку. Сигнальные цепи и цепь
низкого напряжения заводят изолированными проводами в кабель-
ный ящик через изогнутую металлическую трубу.
Размещение оборудования на силовой опоре линии 6—10 кВ
показано на рис. 54, где 1 — разрядник РВП, 2 — предохранитель
ПКН, 3 — трансформатор
ОМ, 4 — стальная труба,
идущая к кабельному
ящику (последний здесь
не виден, так как он рас-
полагается ниже, в 1,5 м
от земли). Схема соедине-
ния этого оборудования
приведена на рис. 58.
Металлические шкафы
для линейных трансформа-
торов применяются вместо
силовых опор на участках,
где высоковольтно-сиг-
нальная линия создается
66
при помощи кабеля. В них размещаются один или два транс-
форматора ОМ, предохранители ПКН и низковольтный щи-
ток вместо кабельного ящика. Разрядники в этом случае не
нужны.
Трехполюсные разъединители чаще всего с вертикальным
замыканием контактов используют для секционирования высоко-
вольтной цепи. Типы разъединителей ТВ-102А и ТВ-102В
(рис. 59) и РЛНД-Юс соответственно для линий 6 и 10 кВ раз-
личаются лишь применяемыми в них изоляторами 1 (ШС-6 или
ШС-10).
Разъединители размещают на брусьях, на вершинах специаль-
ных опор и соединяются трубчатой тягой 2 с расположенным
у основания опоры рычагом, поворотом которого можно размы-
кать и замыкать контакты разъединителя. В крайних положе-
ниях рычаг запирают висячим замком. На кабельных участках
линии трехполюсные разъединители устанавливаются внутри
металлических шкафов по два вместе с линейными трансформато-
рами, а рукоятки их ручных приводов выводят на наружную
стенку шкафа и закрывают защитным кожухом.
Некоторыми разъединителями управляют дистанционно, из
помещения дежурного по станции или энергодиспетчера. Их
снабжают грузовыми электроуправляемыми приводами или
приводами с электродвигателем.
Кабельные АП-образные опоры /
(рис. 60), устанавливаемые в местах
перехода воздушной линии в кабель,
оборудуют тремя разрядниками
типа РВП для защиты силового вы-
соковольтного кабеля от перенапря-
жений, трехполюсным разъедините-
лем 2 для отключения того же кабеля
при ремонтах и проверках, кабельным
ящиком 3 типа КЯ для соединения
сигнальных проводов с сигнальным
кабелем и кабельной муфтой системы
Фирсова, в которой высоковольтные
провода соединяют при помощи зажи-
мов с жилами кабеля.
На силовых и кабельных опорах
устанавливают по два заземления:
высоковольтное В/В и низковольт-
ной HI В (рис. 61). К высоковольтно-
му присоединяют разрядники РВП,
а также все металлические части
оборудования, нормально не нахо-
дящиеся под высоким напряжением,
но могущие при неполадках оказать-
ся под ним (кожух линейного транс-
3*
Рис. 60
67
форматора, основания
ПКН, корпус кабель-
ной муфты). К низко-
вольтному заземлению
подключают корпус ка-
бельного ящика, обо-
лочку и броню кабеля,
идущего к сигнальной
точке.
Высоковольтное за-
земление также обору-
дуют у опоры с трех-
полюсным разъедини-
телем и к нему присоединяют основание разъединителя и
металлическую трубчатую тягу управления им.
На высоковольтной цепи ПР вместо силовых опор устанавли-
вают так называемые комплектные трансформаторные подстанции
однофазные специатьные (КТПОС-27 кВ), представляющие собой
металлические шкафы с двумя камерами, где размещаются пони-
жающие трансформаторы 3HOM-35/54 мощностью 2 кВ- А, вклю-
ченные один в цепь ПР, другой, резервный, — в цепь ДПР.
Трансформаторы защищены от перенапряжений трубчатыми раз-
рядниками РТФ-35/1,8-10 и присоединяются к высоковольтным
проводам через разъединители РЛНД-16-35/600.
§ 23.	Выбор материала и диаметра проводов
высоковольтной цепи по потере напряжения
При проектировании высоковольтных линий большой мощности
(порядка нескольких тысяч киловольт-ампер и более) материал и
диаметр проводов выбирают исходя из оптимального соотношения
стоимости строительства линии и стоимости теряемой в ней энер-
гии.
По высоковольтным цепям автоблокировки передаются обычно
много меньшие мощности (20—70 кВ- А) и расчет их по потере
энергии нецелесообразен. Материал и диаметр проводов этих
цепей выбирают на основе расчетов потери напряжения.
В линиях электропередачи различают падение и потерю на-
пряжения. Падение напря-
жения есть геометрическая
разность векторов напряже-
ний в начале и конце линии
(рис. 62), т. е.
ы=й!{- йк.
Чаще используется более
удобное понятие — потеря
Рис. 62
68
напряжения, являющаяся разностью численных значений тех же
напряжений:
= |{7Н|-|t/1(|.
Из рисунка видно, что всегда At/ </ |6t/| и что при малых
углах ф потерю напряжения можно достаточно точно заменить
отрезком ае. Практически погрешность, измеряемая отрезком еж,
не превышает 0,5% линейного напряжения, или около 5% потери
напряжения.
Потеря напряжения в цепях с нагрузкой, подключенной в конце.
Найдем выражения для определения потери напряжения в одно-
фазной двухпроводной цепи с нагрузкой, включенной на ее конце.
Ввиду того что токи утечки в линиях электропередачи обычно
невелики благодаря высокой изоляции проводов и малой частоте
тока, можно приближенно считать, что ток по всей длине линии
одинаков. Тогда падение напряжения может быть определено как
произведение этого тока на полное сопротивление проводов
бс/ = / (Z? 4- /X)/,
а его активная и реактивная составляющие как IRI и 1X1.
Ток I для большей точности расчетов необходимо вычислять
с учетом емкости цепи, повышающей ее коэффициент мощности
cos ср = PJP и несколько снижающей ток:
Р _ yP2+(PL pcl}2
U	U
(49)
где I — длина линии, км; Р — полная мощность, потребляемая
нагрузкой, В-А; Ра — активная мощность, потребляемая нагруз-
кой, Вт; PL — индуктивная мощность, потребляемая нагрузкой,
вар; Рс = U'2aC — удельная емкостная мощность, потребляемая
1 км линии, вар/км; U — номинальное линейное напряжение, В.
Параметры/?, L, С здесь определяются как для двухпроводных
цепей связи (см. § 4).
Из треугольников абд и бег (см. рис. 62) можно найти =
= ад + де = IRI cos ф + IXl sin ф, где X = aL.
Обозначив здесь
R cos ф + X sin ф = Z,	(50)
назовем эту величину эквивалентным по потере напряжения сопро-
тивлением 1 км проводов цепи (Ом/км) и получим формулу потери
напряжения в двухпроводной цепи с нагрузкой на конце
At/ = IZI,	(51)
удобную для стальных проводов, у которых при I > 1,5 А
полное сопротивление Z зависит от тока в проводе и от cos ф
линии.
69
Сопротивление проводов из цветных металлов (медных, алюми-
ниевых, сталемедных и сталеалюминиевых) от тока практически
не зависит, что позволяет несколько сократить объем расчетов.
Перепишем выражение (51) с учетом формулы (50) в виде
\U = (RI cos ср + XI sin ф) I = (RIa 4- XIр) /,
где активную и реактивную составляющие тока представим как
I = и I = р^Рс1-.
и Р и
Теперь потеря напряжения для двухпроводных цепей с прово-
дами из цветного металла с нагрузкой в конце может быть вычис-
лена по формуле
At/ = RPa + X[fL~ Pcl) I-	(52)
Трехфазные высоковольтные цепи автоблокировки можно
считать симметричными (см. § 20). Поэтому потерю напряжения
в них удобно вычислять для одной однофазной цепи «фаза—нуль»,
затем умножить на ]/3 , так как нагрузки подключаются к этим
линиям между фазовыми проводами и работают, следовательно,
при линейном напряжении 11л = J/3 • t/ф. Тогда выражение потери
линейного напряжения в трехфазной цепи со стальными проводами
с нагрузкой в конце получится из выражения (51) в виде
ДС/Л = /3/ф7ф/,	(53)
где С/ф и /ф — фазные напряжения и ток; = Рл, + /<в/,ф —
полное сопротивление цепи «фаза-нуль» (см. § 7).
Фазный ток определяется через мощность, потребляемую от
одной фазы, и фазное напряжение
'*	«*	K37W, ’
а полная мощность, потребляемая от линии,
p = ypi + (pL-pc^y-.
Для трехфазной цепи с проводами из цветного
нагрузкой в конце на основании (52) запишем
___ РфРа ~Ь Хф (Pl РсфГ)
Л__Рл
Легко убедиться, что множители V3 здесь сокращаются.
Потери напряжения в цепях с распределенными нагрузками.
К высоковольтным цепям автоблокировки по всей их длине под-
ключают сигнальные установки автоблокировки, станционные
70
(54)
(55)
металла и
(56)
Рис. 63
устройства автоматики и телемеханики и т. п. и ток в этих цепях
изменяется ступенчато, уменьшаясь от начала к концу плеча
(рис. 63, а).
Расчет потери напряжения в этих цепях можно выполнить
с помощью выражения (51) или (52), а в трехфазных, используя
равенство (53) или (56), применяя их отдельно к каждому отрезку
цепи между двумя соседними точками подключения нагрузок,
в пределах которого ток не изменяется, а затем суммируя получен-
ные значения потери напряжения. Однако при большом числе
нагрузок такие расчеты очень громоздки. Поэтому их обычно
выполняют упрощенно. Так, например, считают, что станционные
нагрузки приложены только на осях станций с добавлением к ним
нагрузок предыдущих перегонов. Тогда потери напряжения опре-
деляют по каждому перегону и суммируют их. Так как потребле-
ние мощностей на перегонах обычно невелико, то завышение
потери напряжения получается незначительным.
При расчетах используется также так называемый метод фик-
тивного плеча. Сущность его заключается в том, что реальное
плечо питания автоблокировки заменяется более коротким фиктив-
ным (лучше эквивалентным) плечом, в конце которого присоеди-
нена суммарная нагрузка, а эквивалентный ток по всей длине
которого одинаков (рис. 63, б).
Длина этого плеча
Е л//
>	(57)
1 — 1
где Ptli — моменты реальных нагрузок, т. е. произведения по-
требляемых ими полных мощностей Pt на расстояния от пункта
питания плеча до точек включения нагрузок.
71
Из выражения (57) следует, что эквивалентное плечо анало-
гично плечу приложения суммарной эквивалентной нагрузки
(силы) при расчете балки, жестко закрепленной одним концом и
находящейся под воздействием нескольких сил.
Эквивалентный ток плеча может быть найден из видоизменен-
ного выражения (49)
// п 72 Т~п	\ 2
+ S Pli-PcI]
1Э =----L	,	(58)
п	п
где S^ai и S-Pl; —суммы активных и реактивных (индуктивных)
i=i	i=i
мощностей, потребляемых от цепи всеми подключенными к ней
нагрузками.
Вводя /э и /э в выражения (51) и (53) вместо I и I, получим
потери напряжения в однофазных и трехфазных цепях с распреде-
ленными нагрузками и стальными проводами:
Д[/ = I3Zl3	(59)
и
\ил = V З1эгф13.	(60)
Для однофазных цепей с проводами из цветного металла из
равенства (52) по аналогии с (59) получим
P S Pal + Hs Pu-Pcl]
=	--------'-Ц-	(61)
Для трехфазных цепей в этой формуле следует R, X и С за-
менить на 7?ф, Хф, Сф.
Если выражениями (59) и (60) пользоваться для расчетов
потери напряжения в цепи «провод—рельс», то значения Z, R и X
должны определяться как сумма сопротивления одного провода и
сопротивления рельсов, найденных с учетом того, что ток частично
течет и в земле. Это суммарное сопротивление зависит от типа
рельсов, тока в них, числа путей, проводимости почвы и т. п. и
составляет примерно 0,4—0,6 Ом/км с углом 75—80°.
Мощности, учитываемые в расчетах. Мощность, потребляе-
мая устройствами автоблокировки, в значительных пределах
меняется в зависимости от наличия или отсутствия поездов на
рельсах, причем максимум ее потребления на разных сигнальных
точках не совпадает по времени. Поэтому в расчетах потери напря-
жения используются средние значения потребляемых автоблоки-
ровкой мощностей, специально рассчитываемые или определяемые
по справочникам.
В то же время затраты энергии на освещение путевых зданий и
станций (если эти потребители питаются от высоковольтной цепи
72
автоблокировки) следует учитывать по максимальной мощности,
так как в определенное время суток практически оказываются
включенными почти все светильники.
Детально порядок расчета потери напряжения и необходимые
справочные данные приводятся в руководствах по проектированию
высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки. Если расчет
показал, что потеря напряжения превышает допустимое значение,
то необходимо внести изменения в первоначально принятые реше-
ния и провести расчет вновь. Например, можно заменить провода
другими, имеющими меньшее сопротивление, или разбить плечо
питания на два более коротких, предусмотрев строительство и
электроснабжение дополнительного пункта питания. Применяется
также включение в середину плеча трехфазной линии высоковольт-
ных масляных конденсаторов, соединенных треугольником или
звездой. Емкостная мощность, обусловленная этими конденсато-
рами, компенсирует индуктивную мощность нагрузок, уменьшает
фазовый ток и повышает cos <р линии.
Значительный эффект дает также повышение номинального
напряжения линии (например, с 6 до 10 кВ), так как при этом
уменьшается ток в линии, повышается допустимое значение
потери напряжения, а также существенно растет емкостная
мощность линии (ftCUH, что действует аналогично включению
конденсаторов.
ГЛАВА 4 РАСЧЕТ проводов и опор
НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ
§ 24.	Условия, задачи и методы расчета
Провода и опоры воздушных линий подвергаются влиянию
нагрузок, меняющихся в широких пределах. Годовые колебания
температуры воздуха, в большинстве местностей достигающие
60—80° С, вызывают изменения длины проводов в пролетах и
стрелы провеса.
Промежуточные опоры на прямых участках линии подверга-
ются сжатию под действием силы тяжести проводов и арматуры и
изгибу от воздействия ветра на провода и сами опоры. Угловые и
оконечные опоры, кроме того, противостоят изгибающим силам
тяжения проводов, меняющимся в зависимости от атмосферных
явлений.
Нагрузки на провода и опоры резко возрастают в аварийных
состояниях линии. Так, при обрыве части или всех проводов
ближайшие к месту обрыва опоры подвергаются односторонней
тяге проводов, а сломанная или покосившаяся опора создает
73
дополнительные напряжения
в проводах. Однако с целью
удешевления линии ее опоры
и провода рассчитывают на
нагрузки, соответствующие
ее исправному состоянию,
причем на их наибольшие
значения. Только расчет про-
тивогололедных опор, уста-
навливаемых через опреде-
ленные расстояния, ведется
на случай одностороннего об-
рыва проводов, так как эти
опоры служат для ограничения зоны поломки и падения проме-
жуточных опор.
Наибольших значений натяжение проводов достигает при
наинизшей температуре или воздействии ветра на провода, покры-
тые гололедом.
Расчеты проводов и опор воздушных линий имеют целью опре-
деление натяжения проводов и наиболее экономичных размеров
конструктивных элементов, обеспечивающих достаточную проч-
ность и устойчивость всей линии в целом. Гололедные и ветровые
нагрузки воздушных линий связи и автоблокировки классифици-
рованы по типам линий (см. табл. 7 и § 19), каждый из которых
обладает вполне определенными характеристиками прочности.
В большинстве случаев проектирования, строительства и
ремонта воздушных линий, пользуясь готовыми таблицами, можно
выбрать диаметры деревянных или тип железобетонных опор,
глубину их закопки в разных грунтах для данного типа линии и
числа проводов, наименьший допустимый диаметр последних,
сечения подпор и т. п. При подвеске проводов используются
готовые таблицы или графики (рис. 64) монтажных стрел провеса
проводов, показывающие, какой провес надо придать проводу
при подвеске в зависимости от температуры воздуха f С во время
подвески, чтобы в наиболее тяжелых условиях (наименьшая
температура или гололед с ветром) напряжение в проводе не
превысило допустимого.
Однако все справочные таблицы и графики составляются на
основании расчетов, время от времени корректируются в связи
с изменениями конструкций линий и технических условий и не
содержат сведений для всех возможных случаев практики. Поэтому
ниже приводятся некоторые приемы расчета проводов и опор.
Расчеты опор электрических линий ведутся по расчетным пре-
дельным состояниям, что позволяет наиболее полно использовать
их несущую способность.
Провода удобно рассчитывать по допустимым напряжениям
*7доп  Опр/^3,
74
где стПр — предел прочности металла проводов; к3 — коэффициент
запаса прочности, обычно выбираемый в пределах 2,0—3,0.
Для уточнения расчетов в них вводятся коэффициенты пере-
грузки, неоднородности материала, условий работы и т. п.
§ 25.	Основные положения расчета проводов.
Расчетные нагрузки
Целью расчета проводов воздушных линий является определе-
ние такого их натяжения при подвеске, чтобы в самых тяжелых
условиях напряжения в проводах не превышали бы допустимых
значений. На основании расчетов строятся монтажные кривые
или таблицы монтажных стрел провеса.
Напряжения в проводах зависят от длины пролета /, нагрузки
провода (сила его тяжести и тяжести гололеда или изморози,
осевших на нем, воздействие ветра), стрелы провеса и температуры.
Напряжение в проводе ст и сила тяжения его Т = cts (где s —
сечение провода) при прочих равных условиях определяются
стрелой провеса /п, характеризующей степень натяжения
провода.
Сила тяжения Т направлена по касательной к кривой, образуе-
мой проводом (цепная линия, рис. 65, а), и в общем несколько
меняется в пределах пролета. Меньше всего она в середине пролета,
а в точках А, Б подвеса больше за счет тяжести нижележащих
частей провода. Поскольку сила тяжести провода в пролете в не-
сколько раз меньше силы тяжения проводов, а направления их
действия почти перпендикулярны, то с точностью 0,5—1% можно
считать силу тяжения одинаковой по всему пролету.
Связь между напряжениями в проводе и стрелой провеса можно
установить, воспользовавшись уравнением цепной линии и сделав
некоторые упрощения. Однако с той же точностью, но более просто
это можно осуществить, рассмотрев условия равновесия провода.
Разрезав условно провод в нижней точке пролета 0 (рис. 65, б),
заменим действие отброшенной половины провода силой его тя-
жения Т. Силу тяжести оставшейся половины провода будем
считать приложенной в ее середине и равной mgl/2, где m — масса
1 м провода, g— ускорение свободного падения. Поскольку под
действием этих сил провод находится в равновесии, можно до-
пустить, что он представляет собой совершенно жесткую систему
Рис. 65
75
и написать для него условие равновесия моментов сил относи-
тельно точки А:
Tf	mgl I __ n
iln	2 4 — о,
откуда, заменяя Т — os, получим значение стрелы провеса (м):
г _ mgl2
ln 80s
(62)
Вместо силы тяжести 1 м провода mg удобно ввести в расчеты
так называемые расчетные нагрузки, т. е. нагрузки, отнесенные
к 1 м длины и 1 м2 сечения провода.
Нагрузок различают семь, они перечислены ниже.
1.	Расчетная нагрузка (Н/м3) от собственной силы тяжести
провода:
71 =
pMlsg
= pMgrt,
(63)
где п = 1,1 — коэффициент перегрузки; рм — плотность мате-
риала провода, кг/м3.
2.	Расчетная нагрузка (Н/м3) от силы тяжести льда при голо-
леде:
?2 =
л [(d + 2b)2 — d2]
4s
46 (d b)
p.„gnK::
(64)
где b — толщина стенки льда, м; d — диаметр провода, м; рл —
плотность льда, принимаемая в среднем 0,9- 103 кг/м3; к„ — коэф-
фициент неравномерности гололедной нагрузки, равный 0,9;
п — коэффициент перегрузки.
3.	Расчетная нагрузка от собственной силы тяжести и силы
тяжести льда:
Тз = Vi + Та-	(65)
4.	Расчетная нагрузка (Н/м3) от воздействия ветра на круглый
провод (при отсутствии гололеда):
v2 dg	v2g
Ъ ПбГ" = "4лсГ пк»Ка'
где v — скорость ветра, м/с; ц2/16— нормативный скоростной
напор ветра; ка — 1,2 — аэродинамический коэффициент.
5.	Расчетная нагрузка (Н/м3) от воздействия ветра на провода,
покрытые гололедом:
__ v2 (d + 2b)g
Те — jgs п.кяка.
(67)
6.	Расчетная нагрузка (Н/м3) от собственной силы тяжести
проводов и от воздействия ветра:
?б = Vi + ?4 •	(68)
76
7.	Аналогично определяется и последняя расчетная нагрузка
(Н/м3) от силы тяжести провода, покрывающего его гололеда и
воздействия ветра;
Y, = V yl 4- у! .	(69)
Используя понятие расчетных нагрузок и заменяя в выражении
(62) силу тяжести mg на yzs, получим формулу для определения
стрелы провеса провода (м)
(70)
где у, — удельная нагрузка, соответствующая метеорологическим
условиям, при которых определяется стрела провеса.
Зависимость длины провода от стрелы провеса и длины пролета
может быть найдена приближенно, путем замены цепной линии
параболой, уравнение которой для рис. 65, а запишется в виде
у = ах2. Подставляя в это уравнение координаты точки Б хх — 0,5/
и ух = fn, найдем постоянную
тогда
У = ^~х2.	(71)
Длина провода в пролете, равная двойной длине дуги ОБ,
составит
£ = 2 J d£ = 2 J у(dx)2 + (dy)2 = 2 j V1 + [г/'(x)]2 - dx.
О Б	ОБ	О
Так как здесь у' (х)	1, то, извлекая приближенно квадрат-
ный корень, получим 1 + [у' (х)]2/2. Взяв производную у' (х)
из выражения (70) и выполнив интегрирование, найдем
of2
L==/+4f-.	(72)
Если подставить сюда значение стрелы провеса из равенства
(71), то
/V
i-' + iaS--	(73)
Из формул (72) и (73) видно, что длина провода в пролете лишь
немного превышает длину пролета. Так, при I = 50 м и /п = 1 м
L — 50,053 м. Выражение (72) удобно использовать для определе-
ния длины вырезки или вставки провода в пролете при необходи-
мости изменения стрелы провеса.
77
Обозначив через fnl и Lx стрелу провеса и длину провода до
регулировки, а через /п2 и £2 — желаемую стрелу провеса и
соответствующую ей длину провода, получим
AL = L2 - Ц = 4- (/иг -fni).	(74)
oi
§ 26.	Уравнение состояния провода
Чтобы определить такое натяжение провода при подвеске,
которое бы в самых тяжелых метеорологических условиях данной
местности обеспечивало бы напряжение в нем в пределах допусти-
мого, необходимо получить возможность связывать между собой
два различных состояния провода: во время его подвески и при
наиболее тяжелых условиях. Эта связь устанавливается уравне-
нием состояния провода, для получения которого рассмотрим
изменения длины провода в пролете при изменениях температуры
и напряжений.
Если при одной температуре t провод в пролете имел длину L,
то при другой температуре tx его длина
Lz = L[l + a(^-0],
где a — температурный коэффициент линейного расширения мате-
риала провода.
Если теперь увеличить нагрузку провода, т. е. перейти от
напряжения ст к большему напряжению ctz, то за счет упругого
удлинения длина провода станет
^ = LJ1 +Р(стЛ-ст)],
где р = 1/Е — коэффициент упругого удлинения материала про-
вода; Е — его модуль упругости.
Подставляя в это выражение значение Lt, найденное выше,
получим
Lx = L [ 1 + a (tx - t) 4- p (ст, — ст) + оф (tx - f) (ст, — ст)].
Пренебрегая последним слагаемым, так как аир очень малы,
выражая L и Lx с помощью (73), запишем результат в виде
/+^-=(/+^S)[l+«(^-0 + P(a,-a)]
и после преобразований получим уравнение состояния провода
„	/272	/2Y2	« it t\	/7АА
1	24<у2 р	24a2P	Р	>
Это уравнение связывает состояние провода в одном режиме,
когда его температура равна t, удельная нагрузка у и напряжение
78
ст с его же состоянием в другом режиме, при температуре tx и
удельной нагрузке ух и позволяет найти ах, соответствующее
этому новому режиму.
Решение данного уравнения третьей степени относительно
наиболее просто осуществляется подбором, для чего путем подста-
новки всех известных численных значений оно приводится к виду
(<Lc — А) = В.
Задаваясь значениями ст, подбирают такое, при котором уравне-
ние превращается в тождество.
§ 27.	Критический пролет
и критическая температура
В зависимости от длины пролета наибольшие напряжения
возникают в проводе при самой большой удельной нагрузке его
(гололед с ветром) или при наинизшей температуре, когда он
имеет минимальную длину и, следовательно, наиболее сильно
натянут.
Определим для известных метеорологических условий мест-
ности и длины пролета, при каком из двух названных режимов
напряжения будут наибольшими.
Если в уравнении состояния провода (75) принять ух = у7,
стх = ст- и tx — tr (где ст7 — напряжение, соответствующее нагрузке
у7 и tr — температура образования гололеда —5° С, а у =
ст = CTj и t = /т!п соответствуют режиму минимальной темпера-
туры данной местности) и рассмотреть случай, когда I —► 0, то
получим
°7 = °1 Gr ~~
откуда видно, что при малых пролетах ст1 > ст7, так как Zm,n всегда
ниже температуры образования гололеда.
Наоборот, если в тех же условиях I —> оо, то, поделив все
слагаемые равенства (75) на /2, найдем = ct7/ctj, следова-
тельно, при больших пролетах напряжение в проводе при гололеде
с ветром ст7 всегда больше, чем напряжение при минимальной
температуре, так как у7 >
Значит, существует такая длина пролета, для которой напря-
жения при гололеде с ветром будут равны напряжениям при
минимальной температуре. Это будет так называемый критический
пролет, длину которого (м) можно получить из уравнения состоя-
ния провода, положив в нем о = ах = сттах, уЛ. = у7, tx = tr,
У 71. t ^mln И I =• /кр.
1	„	24а (ir ^min)
/Кр = атах I/ --7JTTT2---	(76)
’	г 7 Г I
79
Если действительная длина пролета превышает критическую,
то напряжения при гололеде с ветром будут больше, чем при
наинизшей температуре, а при обратном соотношении длин проле-
тов большими будут напряжения при наинизшей температуре.
Чтобы узнать, в каких условиях будет наибольшей стрела
провеса провода (это особенно важно на переходах через железные
и шоссейные дороги), удобно использовать понятие критической
температуры.
Критической температурой называют такую температуру, при
которой стрела провеса провода от собственной массы равняется
стреле провеса того же провода при гололеде.
Большую стрелу провеса можно ожидать при наивысшей
температуре данной местности или при наибольшей вертикальной
нагрузке (собственная масса и масса гололеда).
Приравняв стрелы провеса (70) при двух упомянутых режимах
1V1 = д , найдем Oj = ст3 —. Полагая теперь в уравнении
oQj 0Q3	7з
состояния провода tx = tr, ух — у3, ах = ст3, t — tKf, у = ух,
Y1
СГ = Oj = ст3—, получим
Уз
<«, = 4+-!-и.(1	(77)
Если наивысшая температура в данной местности выше крити-
ческой, то наибольшая стрела провеса будет при наивысшей
температуре, а если наоборот, то при гололеде.
§ 28.	Особенности и порядок расчета
проводов линий связи
и высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки
Расчеты проводов линий связи и автоблокировки выполняются
с определенными различиями, вытекающими из особенностей
конструкций этих линий и специфических требований к ним.
На линиях связи подвешивается большое число проводов
на малых (0,2 м) расстояниях друг от друга. Поэтому во избежа-
ние схлестывания (соприкосновения, спутывания) проводов при
ветре они должны быть сильно натянуты. Увеличение же расстоя-
ний между проводами привело бы к удорожанию линии и росту
влияний между цепями.
Для уменьшения взаимных влияний все провода независимо от
их материала и диаметра должны располагаться параллельно
друг другу, т. е. подвешиваться с одинаковыми стрелами провеса,
хотя из расчетов они получаются разными.
Для высоковольтных проводов линий автоблокировки главным
требованием является обеспечение высокого запаса прочности
в самых тяжелых условиях, достигаемое при прочих равных усло-
80
виях меньшим натяжением проводов, чем на линиях связи. Опас-
ность схлестывания этих проводов практически исключается за
счет больших (порядка 1 м) расстояний между ними.
Расчеты проводов связи и автоблокировки выполняются с уче-
том наибольшей толщины стенки льда гололеда для данного типа
линий (10 мм для типа Н, 15 мм — для типа У и т. п.).
Для расчета проводов линии связи территория страны поделена
на три температурные зоны с температурными пределами от -|-30
до —55, от -|-40 до —40 и от -|-60 до —25° С. Очевидно, что такое
деление целесообразно применять и для расчета линий автобло-
кировки.
Расчетные скорости ветра обычно принимаются одинаковыми
для всех типов линий, однако в некоторых районах, преимуще-
ственно на побережьях морей и океанов, они достигают значи-
тельно больших значений, которые в таких случаях необходимо
учитывать. При гололеде скорость ветра принимается 15 м/с,
а при наивысшей и наинизшей температуре силу ветра не учи-
тывают.
Расчет высоковольтных проводов автоблокировки1 выпол-
няется в следующем порядке. Вначале определяются удельные
нагрузки для данного провода и типа линии. Затем находится
значение допустимого напряжения <тД0Г! = <т11р/к3, где коэффициент
запаса прочности к3 принимается 2,5, а на пересечениях железных
и шоссейных дорог — 3,0. После этого рассчитывается длина
критического пролета, и если действительный пролет больше
критического, то за исходный тяжелый режим принимают наличие
гололеда с ветром, а в противоположном случае — наименьшую
температуру.
Используя далее уравнение состояния провода (75), полагают
в нем о = одоп, у и t — соответствующими выбранному режиму,
т. е. у7 и —5° С для гололеда с ветром или у! и /т1п для режима
наинизшей температуры.
Придавая затем tx различные значения, при ух = ух находят
ах, по уравнению (70) определяют стрелы провеса и строят монтаж-
ную кривую (см. рис. 64), которой руководствуются при подвеске.
Расчет проводов связи строится так, чтобы стрелы провеса
различных (материал, диаметр) проводов были бы при всех режи-
мах практически одинаковы (с точностью ±0,5-4-1,5 см). Для
этого допустимые напряжения при исходном режиме наинизшей
температуры данной местности принимают для стальных проводов
162 МПа, а для медных — 184 МПа (к3 — 2,24).
Полагая в уравнении состояния провода t = tmin, у = yi и
<т = (Тдоп, определяют, как и при расчете проводов автоблокировки,
напряжения 04 и стрелы провеса при различных температурах.
1 Сигнальным проводам автоблокировки, подвешиваемым на высоковольтно-
сигнальных линиях не ближе 0,3 м друг к другу, придается тот же провес, что
и высоковольтным проводам, а если они подвешиваются на линиях связи, то как
проводам связи.
81
Таблица 9
Материал	Предел прочности опр. МПа	Плотность Ом- кг/м3.10s	Температур- ный коэф- фициент линейного расширения а.10-в	Коэффициент упругого удлинения м/МН
Сталь: обыкновенная	360	7,85	12-10 )	
в проводах ПСО	540—580	7,85	12-10	5,1 • 10"’
тросов и сердечников би-	1170—1370	7,85	12-10 J	
металлов и сталеалюминия Медь	410	8,89	17-10 )	7,85-10"’
Бронза (канаты)	680	8,89	10-10 /	
Алюминий	157	2,70	20-10	—
Биметалл: сталемедь	730	8,30	12-10	5,35-10"’
сталеалюминий	360	7,50	12-10	—
При этом обязательно проверяют напряжение в условиях гололеда
с ветром, которое, как правило, оказывается больше <тдоп, но не
должно превышать для стальных проводов 240 МПа (к3 = 1,5).
Для линий связи типов У и ОУ, строящихся в сильно гололед-
ных районах, целесообразно вести расчет проводов, принимая за
исходный режим наличие гололеда с ветром.
Биметаллические (сталемедные) провода имеют большую проч-
ность, чем стальные и медные, подвешиваются с теми же стрелами
провеса и обладают, следовательно, большим запасом прочности.
Механические характеристики проводов, необходимые для расче-
тов, приводятся в табл. 9.
Во всех случаях следует, кроме монтажных стрел провеса,
определять и максимальную, что необходимо для расчета длины
опор.
§ 29.	Расчет промежуточных опор
Опоры электрических линий рассчитываются по предельным
состояниям, о чем уже говорилось (см. §24). Расчет промежуточных
опор выполняется только для исправной линии, когда силы тяже-
ния проводов, действующие на опору, уравновешены. В расчет
принимается воздействие ветра, направленного перпендикулярно
линии, в пределах одного пролета (по полпролета с одной и другой
стороны опоры), причем в гололедных районах учитывается воздей-
ствие ветра на провода, покрытые льдом.
Когда под влиянием ветра на провода и опору последняя не-
сколько изгибается, то возникает действующий в том же направле-
нии дополнительный изгибающий момент сил тяжести проводов и
арматуры. Он обычно много меньше основного и не учитывается
вообще или учитывается косвенно введением коэффициента 1,05
к основному изгибающему моменту от воздействия ветра.
82
Расчетный изгибающий момент (Н-м) от силы ветра, действую-
щей на провода, покрытые гололедом, и опору, может быть опре-
делен по формуле
Мр = 8пклка -g- N (d + 2b) 10-3/ (ДСР + 0,1) g,	(78)
где N — число проводов на линии; S = 1,1 —коэффициент,
учитывающий воздействие ветра на опору и траверсы; Нср —
средняя высота подвеса проводов, м; 0,1 —• добавка, учитывающая
возрастание плеча приложения изгибающей силы вследствие
податливости верхних слоев грунта.
В этой формуле для упрощения расчетов можно заменить ряд
сомножителей одним сложным коэффициентом, зависящим от
типа линии, т. е. от расчетной толщины стенки льда гололеда и
скорости ветра:
А = SnKhKa -yg- (d + 2b) g • 10~3.
Этот коэффициент, вычисленный при v — 15 м/с, d = 5 мм,
равен 2,95 для линий типа О, 4,90 — для Н, 6,90 — для У и
8,80 — для ОУ.
Тогда формула (78) может быть переписана в виде
Мр = ЛУ/(Нср4-0,1).	(79)
Найдя расчетный изгибающий момент(Н«м), необходимо дальше
выбрать диаметр деревянной или тип железобетонной опоры.
Диаметр Do (м) деревянной опоры в опасном сечении (на 0,1 м
ниже поверхности земли или приближенно у поверхности земли)
должен удовлетворять условию
Л4р <
где RB — нормативное сопротивление на изгиб для данной породы
дерева. Для сосны Ra = 35,4 МПа, а для других пород к нему
вводятся коэффициенты (дуб — 1,3; лиственница — 1,2; ель —
1,0; кедр — 0,9; пихта — 0,8); ту = 0,9 — коэффициент условий
работы опоры в опасном сечении (без врубок); ко = О,4 — коэффи-
циент однородности древесины; W — момент сопротивления попе-
речного сечения круглой опоры (в опасном сечении): W = л£>о/32.
Следовательно,
-Мр-34-.	(80)
V nmyKoRa	4 '
Найдя Do (м) и зная сбег или конусность столбов (для сосны
в среднем 0,8 см на 1 м длины), можно найти необходимый диаметр
столба в вершине (м) DB = Do — 8-10~3Дп, где Нн — надземная
высота опоры, м.
83
Для железобетонных опор типовых конструкций обычно даются
значения несущей способности, т. е. предельного допустимого
изгибающего момента Л4ДОП. Поэтому выбор железобетонных опор
сводится к подбору такой их марки, для которой расчетный
момент Мр < /Идоп.
Если деревянные опоры ставятся в железобетонных пристав-
ках, то приставки выбираются так же, как и железобетонные
опоры, с той только разницей, что для них в справочных данных
указываются значения Л4ДОП для одной и двух приставок.
Глубина закопки (м) опор круглого сечения, обеспечивающая
необходимую их устойчивость, будет
(81)
где Л4Р — расчетный изгибающий момент, Н-м; ог — допустимое
напряжение грунта на сжатие (для суглинков и супесков
0,245 МПа); В — коэффициент, равный для опор круглого сече-
ния 0,7 и для прямоугольного 1,0.
Приближенно можно считать, что глубина закопки круглых
опор не должна быть менее 1/5 их наземной высоты в твердых
грунтах и х/4 в мягких. Для опор прямоугольного сечения эта
глубина может быть меньше на 15—20%.
ГЛАВА 5 КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ
§ 30.	Виды и элементы линий
Виды кабельных линий. Кабельные линии разделяются на
линии сильного тока, предназначенные для передачи и распреде-
ления электрической энергии; линии связи для передачи сигналов
и линии автоматики и телемеханики для передачи сигналов и
электрической энергии при низком напряжении.
Кабельные линии сильного тока в свою очередь разделяются
на линии для передачи энергии на большие расстояния при напря-
жении 35 кВ и более и на распределительные сети, чаще всего
напряжением 6 и 10 кВ, а также 380/220 и 220/127 В для передачи
и распределения энергии по потребителям. МПС принадлежат
обычно распределительные сети, служащие для электроснабже-
ния устройств автоблокировки, электрических централизаций,
домов связи и других предприятий. Эти кабельные распредели-
тельные линии создают на подходах к городам, крупным станциям
и железнодорожным узлам, а также в городах и населенных
пунктах, где строительство воздушных линий невозможно.
84
Кабельные линии связи МПС разделяются на линии дальней
связи и линии местной связи. Кабельные линии дальней связи 1
прокладывают вдоль полотна железной дороги 2 (рис. 66, где
РШ — релейный шкаф, ДСП — помещение дежурного по стан-
ции). Они служат для организации магистральной, дорожной
и отделенческой связи, передачи сигналов автоматики и телемеха-
ники, информации в вычислительные центры и т. д. Устройство
этих линий может осуществляться прокладкой одного, двух
и трех кабелей. Однокабельные линии строятся на участках,
где требуется организация сравнительно небольшого количества
каналов связи.
Когда однокабельная система не обеспечивает требуемого
количества каналов, применяют двухкабельную. При двухка-
бельной системе одна и та же полоса частот передается в одном
направлении — по первому кабелю, а в другом — по второму,
что позволяет использовать более широкий спектр частот и полу-
чать большее число каналов. Кроме того, улучшается качество
и увеличивается дальность связи.
Надежность кабельных линий снижается из-за большого
количества ответвлений к сигнальным точкам на перегонах,
к станциям, разъездам и остановочным пунктам. Поэтому целе-
сообразно прокладывать третий кабель для цепей с большим
количеством ответвлений.
Кабельные линии местной связи прокладывают на крупных
станциях, в городах для организации местной телефонной, стре-
лочной и других видов связи. Эти линии (рис. 67) разделяются
Рис. 67
85
на магистральные 2, прокладываемые от АТС до распределитель-
ных шкафов РИЦ распределительные 3, прокладываемые от
РШ до распределительных коробок РЦ, и абонентскую проводку 4,
соединяющую РК. с телефонами абонентов АБ. Кабельные линии,
соединяющие АТС с междугородными телефонными станциями
и другими АТС, называют соединительными линиями /.
Кабельные линии автоматики и телемеханики строятся на
станциях для передачи сигналов управления устройствами авто-
матики и телемеханики и контроля их состояния, а также для пере-
дачи энергии к лампам светофоров, двигателям стрелочных при-
водов и другим устройствам.
По сравнению с воздушными кабельные линии имеют зна-
чительные преимущества. Кабели прокладывают в земле, под
водой, в зданиях, подвешивают на опорах. Следовательно, ка-
бельные линии могут прокладываться практически в любых усло-
виях. Они меньше подвержены атмосферному воздействию и
электрические параметры кабельных линий мало зависят от кли-
матических условий. Срок службы кабельных линий 40—50 лет,
тогда как воздушных линий 20—25 лет. Кроме того, по цепям
кабельных линий связи можно передать более широкий спектр
частот, а наличие металлических защитных покровов кабелей
снижает электромагнитное влияние линий сильного тока. Чем
шире передаваемый спектр частот, тем большее количество кана-
лов связи можно организовать по одной цепи и меньше стоимость
1 км канала связи. Так, по сравнению с каналами цепей воздуш-
ной линии с медными проводами канал кабельной линии стоит
в 2—10 раз меньше.
Элементы кабельных линий. Кабельные линии состоят из
кабелей, кабельной арматуры, кабельного оборудования и ка-
бельных сооружений.
К кабельной арматуре и оборудованию относятся соедини-
тельные муфты для сращивания отдельных кусков кабеля, раз-
ветвительные муфты для устройства ответвлений, оконечные
муфты и перчатки для оконечной разделки кабеля, газонепрони-
цаемые муфты для постановки кабеля под избыточное давление,
кабельные боксы, элементы для симметрирования кабельных
цепей, шкафы магистральной связи (ШМС) и кабельные ящики для
перехода проводов воздушных линий в кабель, распределитель-
ные шкафы и распределительные коробки, применяемые в сетях
местной связи, оборудование понижающих подстанций на высоко-
вольтных линиях автоблокировки (трансформаторы ОМ, разряд-
ники РВП, предохранители ПКН, трехполюсные разъединители
и т. д).
К кабельным сооружениям относятся устройства для про-
кладки кабеля, для установки на линии кабельной арматуры
и оборудования: подземная канализация и колодцы для про-
кладки кабеля в городах и крупных населенных пунктах, ка-
бельные шахты, желоба для ввода кабелей в здания, кабельные
88
тоннели и коллекторы для прокладки кабелей различного назна-
чения, кабельные киоски и будки для переключения кабельных
цепей, необслуживаемые усилительные пункты (НУП) на линиях
дальней связи, трансформаторные подстанции для понижения
и повышения напряжения и др.
§31.	Классификация и конструкция кабелей
Классификация. Кабели классифицируются по различным
признакам: назначению, области применения, роду изоляции,
способу прокладки, конструкции жил, роду защитных покровов
и другим признакам. Однако для ознакомления с конструкциями
кабелей их удобно сначала разделить на две группы по назна-
чению: кабели сильного тока и кабели связи.
Кабели сильного тока, называемые силовыми,
предназначены для передачи и распределения электрической
энергии, поэтому основным показателем, определяющим конструк-
цию и исходные материалы для этих кабелей, является передавае-
мая мощность, которую необходимо передать с максимальным
коэффициентом полезного действия.
Кабели связи служат для передачи сигналов очень
малых мощностей, которые необходимо довести от передатчика до
приемника с минимальным затуханием и минимальным искаже-
нием формы передаваемых сигналов. Эти требования и опреде-
ляют выбор конструкции кабелей связи и материалы для их
изготовления. Некоторые характеристики, позволяющие судить
о большом различии этих двух групп кабелей, приведены в табл. 10.
Кабели автоматики и телемеханики, назы-
ваемые сигнальными кабелями, являются как бы промежуточной
группой между кабелями связи и кабелями сильного тока, по-
скольку предназначены они для передачи сигналов сравнительно
небольшой частоты и электрической энергии в малых количествах.
Таблица 10
Характеристика	Кабели	
	сильного тока	СВЯЗИ
Частота тока, Гц Передаваемая мощность, Вт Соотношение мощности в кон- це и начале линии Основной параметр диэлек- трика Потери Основной расчет	50 10е и более Пробивное на- пряжение В металле Тепловой	0—108 и более 0,01—5 1/1000 и менее Диэлектрическая проницае- мость и угол потерь В диэлектрике и металле Расчет затухания и фазовой постоянности
87
Рис. 68
Изготовляются кабели на за-
водах, откуда выпускаются
отрезками по 150—1000 м,
называемыми «строительной
длиной».
Конструкция кабелей.
Основным элементом кабеля
являются жилы, т. е. про-
водники из меди или алю-
миния, изолированные каж-
дый с помощью кабельной бумаги, полиэтилена, поливи:
нилхлорида и т. п., а также коаксиальные пары. Жилы чаще всего
скручиваются парами (по три-четыре), в зависимости от назна-
чения кабеля.
Все жилы и коаксиальные пары образуют сердечник ка-
беля 1 (рис. 68), который покрывается так называемой пояс-
ной изоляцией 2, защищающей сердечник от повреждений
при наложении оболочки и повышающей изоляцию жил от обо-
лочки.
Поверх поясной изоляции накладывается герметиче-
ская оболочка 3 из металла или пластмассы, защищающая
кабель от проникновения влаги.
Оболочки выполняются из свинца, алюминия, стали, пласт-
массы и накладываются на сердечник кабеля в виде трубки,
свинцовые — методом горячего опрессования в виде бесшовной
трубки, алюминиевые —• методом горячего опрессования и из
продольно наложенной ленты с последующей сваркой, стальные —
из продольно наложенной ленты с последующей сваркой (для
гибкости они гофрируются). Толщина оболочек зависит от диа-
метра кабеля и вида броневых покровов. Она колеблется в пре-
делах: свинцовые 1,1—2,6 мм; алюминиевые 1,1—1,7 мм и стальные
0,3—0,5 мм.
Ввиду большой подверженности электрической коррозии алю-
миниевые и стальные оболочки покрываются шлангом из пласти-
ческой массы с предварительным наложением битума.
Пластмассовые оболочки обычно изготовляются из полиэти-
лена или поливинилхлорида, накладываемых в виде шланга.
Вследствие недостаточной влагонепроницаемости пластмасс их
можно применить только для кабелей с негигроскопичной изоля-
цией жил типа сплошного полиэтилена. Пластмассовые оболочки
в отличие от металлических не защищают кабельные цепи от
электромагнитных влияний. Поэтому для защиты сердечника
кабеля от влияния внешних полей поверх поясной изоляции
накладывается экран, обычно из алюминиевой ленты, иногда
гофрированной для большей гибкости.
В настоящее время получают распространение металлопласт-
массовые оболочки. Алюминиевую ленту покрывают тонким
слоем полиэтилена (0,03—0,15 мм) с одной или с обеих сторон
88
и продольно накладывают с перекрытием краев на поясную изо-
ляцию, ленту закрывают полиэтиленовой оболочкой. В процессе
наложения ее и нагрева происходит сварка этой оболочки и поли-
этиленового слоя на алюминиевой ленте (последняя одновременно
служит и экраном). В результате значительно увеличивается
влагонепроницаемость (в 400—1200 раз) по сравнению с чисто
пластмассовой оболочкой.
В тех случаях, когда кабель необходимо защищать от меха-
нических повреждений, поверх оболочки накладывают защитные
броневые покровы 5 (броня) из стальных лент или про-
волок. Броня из двух стальных лент, навиваемых на кабель по
спирали, применяется в тех случаях, когда кабель не подвергается
значительным растягивающим усилиям. В противном случае
используется броня из плоских или круглых проволок, которые
накладывают на кабель по спирали с большим шагом.
Чтобы при наложении брони не повредить оболочку, устраи-
вают так называемую подушку 4 из пропитанного битумом
джута, кабельной бумаги или пластмассы. Поверх брони накла-
дывают наружный покров 6 из джута, пропитанного
битумом, или в виде пластмассового шланга или лент, защища-
ющий броню от коррозии.
В ряде случаев на сердечнике кабеля или на отдельных груп-
пах жил создают экран, защищающий цепи от внешних и
взаимных электромагнитных влияний. Обычно его выполняют
из металлической фольги или металлизированной бумаги. В тех
случаях, когда требуется повышенная защищенность от внешних
электромагнитных полей, увеличивают толщину свинцовых и алю-
миниевых оболочек. При наложении стальной оболочки поверх
поясной изоляции накладывают экран из алюминиевой ленты,
а также применяют броню из стальных лент с повышенной магнит-
ной проницаемостью, которая играет роль дополнительного элек-
тромагнитного экрана.
Гидрофобное наполнение кабелей. При определенных условиях,
в свободном (незаполненном жилами и изоляцией) объеме кабелей,
при их изготовлении, хранении, а также при строительстве и экс-
йлуатации может накапливаться влага. Попасть внутрь кабеля
она может двумя путями.
Пер вый путь — диффузия паров влаги через пластмас-
совую оболочку. В этом случае, когда изоляция гигроскопична
(например, бумажная), то она поглощает влагу, проникшую
через оболочку, давление паров влаги под оболочкой не повы-
шается, и влага непрерывно поступает внутрь кабеля. В резуль-
тате изоляция теряет свои диэлектрические свойства и кабель
выходит из строя. Поэтому кабели с такого вида изоляцией из-
готовляются только с металлической оболочкой.
Если изоляция не гигроскопична, как, например, сплошная
полиэтиленовая, то проникновение влаги из окружающей среды
внутрь кабеля происходит до выравнивания давлений водяных
89
паров в окружающей среде и внутри кабеля, а затем прекращается.
При этом ие происходит заметного изменения электрических
характеристик цепей.
Второй путь проникновения влаги в кабель — повре-
ждения оболочки или муфты или другие, при которых влага не-
посредственно проникает внутрь кабеля. Если изоляция кабеля
гигроскопична, то она намокает и кабель быстро выходит из строя.
Определить место повреждения в этом случае не представляет
затруднений. Кроме того, в результате насыщения влагой изоля-
ция быстро набухает, что препятствует распространению воды
вдоль кабеля, и при ликвидации повреждений приходится заме-
нять лишь небольшой отрезок кабеля.
Сплошная полиэтиленовая изоляция негигроскопична, в при-
сутствии влаги не теряет своих изоляционных свойств и связь
по цепям может осуществляться длительное время. За это время
в кабеле может накопиться много влаги, которая быстро распро-
страняется на большое расстояние от места повреждения. Элек-
трические характеристики цепей из-за увеличения диэлектриче-
ской проницаемости изоляции, вследствие заполнения свободного
пространства в кабеле влагой изменяются по мере ее накопления.
В результате выходят из строя большие куски кабеля (целые
строительные длины).
Для устранения этого недостатка свободное пространство
в кабелях со сплошной полиэтиленовой изоляцией заполняют
водоотталкивающим (гидрофобным) составом. Этот состав должен
обладать малой диэлектрической проницаемостью, малым tg б,
большим сопротивлением электрическому току и другими свой-
ствами, обеспечивающими долговечность и экономичность кабе-
лей. Чаще всего применяются вазелинообразные заполнители,
получаемые в результате переработки нефти. Их применение
позволяет использовать также и пористую полиэтиленовую изо-
ляцию в кабелях с пластмассовой оболочкой и жилы из алюминия,
поскольку доступ влаги в кабель невозможен. Промышленность
выпускает кабели с гидрофобным наполнением для местной и сель-
ской связи, со сплошной полиэтиленовой изоляцией жил.
§ 32.	Кабельные материалы
Проводниковые материалы. Токопроводящие жилы (провод-
ники) должны обладать малым сопротивлением электрическому
току, достаточной механической прочностью, чтобы выдержать
без повреждений напряжения при натяжении, кручении и изги-
бах, возникающих в процессе производства кабелей, прокладки
их и эксплуатации, устойчивостью против коррозии.
Лучше всего этим требованиям удовлетворяет отожжен-
ная медь. По электропроводимости среди металлов она стоит
на втором месте (после серебра). Обладает достаточной механиче-
90
ской прочностью (200—275 МПа), пластичностью (относительное
удлинение 25%) и хорошей устойчивостью против коррозии.
В результате этих преимуществ медь получила широкое распро-
странение при производстве кабелей. Недостатком меди является
ее дефицитность и значительная стоимость.
Другим материалом для проводников, применяемым при из-
готовлении кабелей, является алюминий. По электропровод-
ности он занимает четвертое место среди металлов. Сопротивление
его электрическому току в 1,65 раза больше, чем меди, и исполь-
зование алюминиевых жил вместо медных вызывает увеличение
их диаметра в 1,28 раза. Увеличение диаметра приводит к росту
расходов на изоляцию и защитные и броневые покровы. К не-
достаткам алюминия следует отнести меньшие, чем у меди, меха-
ническую прочность (170—140 МПа) и пластичность (относитель-
ное удлинение 10—15%), а также подверженность коррозии
в присутствии влаги. Последний недостаток позволяет применять
алюминий в качестве жил только тогда, когда доступ влаги к ним
невозможен. Достоинствами алюминия являются недефицитность,
невысокая стоимость и меньший вес (в 2,7 раза меньше, чем у
меди).
Изоляционные материалы. Материалы, применяемые для изо-
ляции жил друг от друга, должны обладать высокими и стабиль-
ными электрическими свойствами, быть гибкими, механически
прочными, дешевыми и простыми в производстве.
В электрическом отношении свойства изоляционных мате-
риалов определяются следующими параметрами: электрической
прочностью — напряжением (С7пр), при котором происходит про-
бой диэлектрика; удельным сопротивлением (р), характеризу-
ющим ток утечки; тангенсом угла потерь (tg 6), характеризующим
потери в диэлектрике, обусловленные токами утечки и токами
смещения; диэлектрической проницаемостью (е), характеризу-
ющей степень поляризации зарядов в диэлектрике под воздей-
ствием электрического поля, от которой зависит емкость кабель-
ных цепей.
Значения электрических характеристик диэлектриков, наи-
более часто применяющихся при производстве кабелей, приведены
в табл. 11.	1
Для кабелей сильного тока, работающих при относительно
высоких напряжениях (127—10 000 В) и сравнительно больших
токовых нагрузках, необходима изоляция, обладающая высокой
электрической прочностью. Поэтому в них применяется изоляция
из полиэтилена, поливинилхлорида и лент кабельной бумаги,
наложенной на жилы в несколько слоев и пропитанной масло-
канифольной массой.
Пропитка кабельной бумаги значительно повышает электри-
ческую прочность изоляции и ее теплопроводность, что позволяет
увеличивать токовую нагрузку. Воздушные включения в изоля-
цию для высоковольтных кабелей нежелательны, так как в них
91
Таблица 11
Диэлектрик	Относи- тельная диэлек- триче- ская прони- цаемость 8	Электри- ческая проч- ность Упр, кВ/мм	Удельное сопро- тивление Р. Ом • м	Тангенс угла потерь (tg 6.10“4) при частоте, Гц		
				50	10’	10»
Полиэтилен: сплошной	2,3	30	Ю15	3	5	5
пористый	1,5	10	ю13	—	5	6
Полистирол (стирофлекс)	2,2	40	1О’«	2	2	2
Поливинилхлорид	4,5	30	ю12	400	300	—
Кабельная бумага (телефон-	2—2,5	—	ю16	30	400	—
ная) Воздух	1,006	—	сю	0	0	0
под действием электрического поля возникает ионизация, при-
водящая к разрядам и разрушению изоляции.
Для сигнальных кабелей применяют изоляцию из полиэти-
лена. Ранее использовалась многослойная бумажная изоляция,
пропитанная маслоканифольной массой.
Для кабелей связи лучшим диэлектриком является воздух,
обладающий е —1, tg6->Onp->oo, так как при таких пара-
метрах диэлектрика затухание кабельных цепей будет минималь-
ным. Однако создать изоляцию только из воздуха практически
невозможно и ее делают комбинированной. При этом количество
твердого диэлектрика должно быть наименьшим и определяться
требованием устойчивости и жесткости изоляции. Изоляция
должна фиксировать принятое взаимное расположение жил цепей
по всей длине кабеля в целях уменьшения взаимных влияний
и улучшения условий передачи сигналов.
Выбор диэлектрика для изоляции зависит также и от спектра
частот, который будет передаваться по кабелю. Затухание в ди-
электрике адиэл возрастает пропорционально частоте, так как оно
зависит от проводимости изоляции G — соСр tg 6, где Ср — рабо-
чая емкость цепи. Поэтому следует выбирать диэлектрик, у кото-
рого мала диэлектрическая проницаемость и мал tg 6 во всем пере-
даваемом диапазоне частот.
Поверх пучка изолированных жил (сердечник кабеля) накла-
дывается поясная изоляция (см. рис. 68) из бумажных или пласт-
массовых (полиэтилен, поливинилхлорид) лент для увеличения
электрического сопротивления между жилами и защитной обо-
лочкой, а также для защиты изоляции жил при наложении этой
оболочки.
Материалы для оболочек и защитных покровов. Оболочки,
защищающие сердечник кабеля от проникновения в них влаги,
должны обладать большой влагонепроницаемостью, гибкостью,
92
малой массой, стойкостью против коррозии; защищать сердечник
кабеля от влияния внешних электромагнитных полей, возможных
механических повреждений при транспортировке, прокладке и
эксплуатации и быть удобными при производстве кабелей.
Для изготовления оболочек чаще всего применяются свинец,
алюминий, сталь и такие пластмассы, как полиэтилен и поли-
винилхлорид. Некоторые характеристики этих материалов при-
ведены в табл. 12.
Свинец пластичен, что обеспечивает гибкость кабелей,и более
стоек к электрохимической коррозии, чем алюминий и сталь,
кроме того, свинец удобен в производстве. Однако он обладает
и существенными недостатками: малой механической прочностью,
большой плотностью, малой вибростойкостью, относительно вы-
сокой стоимостью.
Алюминий дешевле и легче свинца, имеет большую прочность
на разрыв и меньшее сопротивление электрическому току, а сле-
довательно, и большее экранирующее действие при одинаковых
размерах оболочки. Недостатками алюминия являются меньшая
пластичность и большая подверженность электрохимической кор-
розии.
Сталь обладает значительно большей прочностью на разрыв
и вибростойкостью, чем свинец и алюминий. Она не дефицитна
и стоимость ее меньше стоимости свинца и алюминия. К недостат-
кам стали относят жесткость и подверженность коррозии.
Основным преимуществом металлов является практически
полная влагонепроницаемость. Коэффициент влагонепроницае-
мости металлов из-за явлений диффузии лежит в пределах 10“17—
10-ls. Он характеризует количество влаги в граммах, которое
пройдет через 1 см2 поверхности исследуемого материала толщи-
ной 1 см в течение 1 ч при разности давлений водяных паров по
обе стороны материала 133 Па (1 мм рт. ст.).
Пластмассы — полиэтилен и поливинилхлорид, применяемые
для оболочек, легки, обладают гибкостью, вибростойкостью,
устойчивостью против электрохимической коррозии и удобны
в производстве. Недостатком этих материалов является их вла-
Таблица 12
Материал	Плот- ность, кг/м3« 108	Предел прочности на разрыв» МПа	Относи- тельное удлине- ние, %	Удельное сопро- тивление при 20 °C, Ом • м • 10~в	Коэффициент влагонепро- ницаем ости
Свинец	11,4	19,54—24	50	0,221	10-17
Алюминий	2,7	78—98	10	0,0295	10-17
Сталь	7,8	295—1180	4	0,138	10-17
Полиэтилен	0,92	12—14	400—600	—	10-9
Поливинилхлорид	1,3—1,5	14—24	200—280	—	10-’—10-8
93
гопроницаемость, которая во много раз больше, чем у металлов
(см. табл. 12). Поэтому оболочки из этих пластмасс можно накла-
дывать на кабели с изоляцией жил, не обладающей влаговпиты-
вающей способностью.
Броневые покровы, предназначенные для защиты кабеля от
механических повреждений, изготовляются из стальных лент
толщиной 0,6—1,6 мм, шириной 15—60 мм и стальной проволоки:
плоской толщиной 1,5—1,7 мм или круглой диаметром 4—6 мм.
В ряде случаев для повышения экранирующего действия брони,
в целях снижения влияния внешних электромагнитных полей,
стальные ленты изготовляют из стали с повышенной магнитной
проницаемостью.
Для защиты оболочки от коррозии и от механических повре-
ждений, которые могут возникнуть при наложении брони, а также
защиты брони от коррозии применяются полиэтилен, поливинил-
хлорид, а также кабельная бумага и кабельная пряжа, пропиты-
ваемые битумным составом (так называемый защитный покров).
§ 33.	Кабели связи
Классификация. В зависимости от назначения кабельных ли-
ний связи к ним предъявляются различные требования по даль-
ности связи, передаваемому спектру частот, количеству цепей,
условиям прокладки и т. д. Поэтому конструкции кабелей связи
разнообразны. Однако всегда стремятся сделать кабели такими,
чтобы затухание кабельных цепей и искажение формы переда-
ваемых сигналов были бы минимальными, а в целом кабели были
экономичными.
В зависимости от назначения кабельных линий связи к кабе-
лям предъявляются различные требования, поэтому конструкции
кабелей разнообразны.
В зависимости от области применения кабели связи в свою
очередь разделяются на группы: междугородные кабели, кабели
связи общего пользования, железнодорожные кабели дальней
связи, кабели местной (городской) телефонной связи, кабели связи
для соединительных линий и вставок, кабели зоновой (внутри-
областной) связи, кабели сельской связи.
Кабели также различают по спектру передаваемых частот —
низкочастотные (до 10 кГц) и высокочастотные (более 10 кГц);
по условиям прокладки — подземные, подводные и воздушные
(подвешиваемые на опорах); по конструкции проводников — сим-
метричные и коаксиальные; по скрутке жил в группы — с парной
и четверочной (звездной) скруткой; по скрутке групп в общий
сердечник кабеля — с повивной и пучковой скруткой; по роду
защитных оболочек — с металлическими, пластмассовыми и ме-
таллопластмассовыми оболочками; по броневым покровам — с бро-
ней из стальных лент и броней из плоских или круглых проволок
или без брони.
94
a)
Рис. 69
Жилы кабеля. Для образования симметричных цепей в на-
стоящее время в основном используются медные жилы сплошного
сечения цилиндрической формы диаметром 0,32—0,7 мм в кабелях
для местной связи и 0,8—1,2 мм в кабелях дальней связи. Жилы
из алюминия делаются несколько большего диаметра вследствие
его меньшей электропроводности и в целях унификации кабелей
по затуханию.
Для коаксиальной пары внутренний проводник обычно де-
лают сплошным по сечению и цилиндрическим по форме. В тех
случаях, когда требуется повышенная гибкость кабеля, внутрен-
ний проводник свивают из нескольких проволок. Чаще всего
внутренний проводник бывает медный, иногда биметаллический —
стальной или алюминиевый сердечник, покрытый тонким слоем
меди (0,1—0,15 мм).
Внешний проводник коаксиальной пары должен иметь форму
полого цилиндра. Электрические свойства коаксиальной пары
будут наилучшими, если такой цилиндр будет однороден по
всей длине. Любые неоднородности (швы, вмятины, прорези
и т. д.) искажают электромагнитное поле и вызывают дополни-
тельные потери. Однако изготовить однородный полый гибкий
цилиндр большой длины практически очень трудно. Поэтому были
предложены различные конструкции внешнего провода, более
доступные в производстве. Наиболее распространенная конструк-
ция представляет собой трубку, изготовленную из медной ленты
толщиной 0,15—0,3 мм. Ленту пропускают через станок, который
вырубает по обеим ее сторонам смещенные друг относительно
друга зубцы. Когда такая лента сгибается в трубку, зубцы обра-
зуют на ней шов типа «молния» (рис. 69, а).
На рис. 69, б показан спиральный внешний провод, который
навивается из одной, чаще двух медных или алюминиевых лент.
На рис. 69, в можно видеть внешний провод, изготовленный в виде
трубки из меди. Такая трубка гофрируется по спирали.
Известны также внешние провода, выполненные в виде оплетки
из тонких медных проволок, и др.
95
При конструировании коаксиальной пары большое значение
имеет выбор диаметров для внутреннего (d) и внешнего (D) про-
водов. Известно (см. § 9), что минимальное затухание коаксиаль-
ной цепи будет тогда, когда отношение Did при внутреннем и внеш-
нем проводниках из меди равно 3,6; если внутренний проводник
из меди, а внешний из алюминия, то 3,9, и т. д. Иногда прихо-
дится отступить от оптимального соотношения по той причине,
что нормируется волновое сопротивление кабеля.
Изоляция жил. Наибольшее распространение получили типы
изоляции, перечисленные ниже.
Трубчатая — из бумажной или стирофлексной ленты 2, на-
ложенной свободно на жилу кабеля 1 (рис. 70, а).
Кордельная, состоящая из бумажного или стирофлексного
корделя 2 (шнура, нити), наложенного на жилу 1, и слоя поверх
корделя из бумажной и стирофлексной ленты 3 (рис. 70, б).
Сплошная, выполняемая из сплошного слоя пластмассы.
Пористая — из слоя пористой бумажной массы или пористого
полиэтилена.
Баллонная — из тонкостенной полиэтиленовой трубки 2, вну-
три которой свободно размещается жила /. Трубка обжимается
равномерно по окружностям (рис. 70, в) или по спирали корделем
из полиэтилена.
Шайбовая в виде шайб 2 из полиэтилена или полистирола,
насаживаемых на внутренний проводник 1 через определенные
расстояния (рис. 70, а).
Спиральная (геликоидная) в виде полосы 2 прямоугольного
сечения, накладываемой на внутренний проводник 1 по спирали
(рис. 70, д).
Известны конструкции в виде колпачков 2 из пластмассы или
керамики, насаживаемых на внутренний проводник 1 (рис. 70, а).
Преимущественное распространение получили для:
кабелей местной связи — трубчатая изоляция из бумажной
ленты, сплошная из полиэтилена и пористая из бумажной массы
и полиэтилена;
симметричных кабелей дальней связи высокочастотных — кор-
дельно-бумажная, кордельно-стирофлексная, баллонная и пори-
стая полиэтиленовая;
96
симметричных кабелей дальней связи низкочастотных — кор-
дельно-бумажная, сплошная и пористая из полиэтилена;
коаксиальных кабелей — шайбовая, баллонная, геликоидная
и пористая полиэтиленовая.
Скрутка жил симметричных кабелей в группы. Жилы в кабе-
лях связи скручивают в группы. Скрутка ставит жилы кабелей
в более одинаковые условия по отношению друг к другу и обо-
лочке кабеля. Это повышает их защищенность от взаимных влия-
ний и влияния цепей сильного тока. Кроме того, скрутка облег-
чает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля и обеспечи-
вает ему необходимую гибкость, а также упрощает монтаж ка-
белей. Существует несколько способов скрутки жил в группы.
Наиболее распространены скрутки парная и звездная, или четве-
рочная.
Парная скрутка (П). Две изолированные жилы 1 и 2
скручиваются вместе в пару (рис. 71, а). Расстояние по длине
скрученной пары, которое соответствует полному обороту любой
из жил вокруг оси скрутки, называют шагом скрутки, который
принимается обычно 70—300 мм. Взаимное влияние между парами
уменьшается, если шаг скрутки у них будет разный.
Звездная, или четверочная, скрутка (3).
Четыре изолированные жилы 1—4 размещаются по углам квадрата
(рис. 71, б) и скручиваются вместе с шагом 150—300 мм. Цепи
образуются из противолежащих жил: одна из жил 1 и 3, другая —
из 2 и 4. Такое симметричное расположение цепей уменьшает
взаимные влияния между ними. Влияние между цепями различ-
ных четверок снижается скруткой их с неодинаковым шагом.
Расстояние между жилами цепей в четверках больше, чем при
парной скрутке, следовательно, меньше и рабочая емкость цепей.
Уменьшение рабочей емкости выгодно, так как благодаря этому
уменьшается затухание цепи и увеличивается дальность связи.
Кроме того, теоретически диаметр пары (диаметр окружности,
описанной вокруг пары) равен l,7dHJK, где <2ИЖ —диаметр изоли-
рованной жилы, а расчетный диаметр звездной четверки 2,4МИЖ.
Поэтому звездная скрутка экономичнее парной и, кроме того,
обеспечивает большую стабильность электрических параметров.
Взаимные влияния между соседними цепями при парной
скрутке меньше, чем между цепями внутри четверки. Однако при
тщательном выполнении технологического процесса при произ-
4 Козлов, Кузьмин
Рис. 71
97
водстве кабеля и надлежащем качестве материалов звездная
скрутка обеспечивает необходимую защищенность от влияния
цепей друг на друга. Парная скрутка более проста в изготовлении
и применяется при производстве кабелей местной связи. Звездная
скрутка используется при изготовлении кабелей как дальней,
так и местной связи. Другие виды скруток получили значительно
меньшее распространение.
Двойная парная скрутка (ДП). Две предвари-
тельно скрученные с различными шагами пары 1 и 2 скручиваются
вместе и образуют двойную парную скрутку (рис. 71, в).
Скрутка «двойная звезда» (ДЗ). Эту скрутку
образуют четыре пары 1—4, скрученные с различными шагами.
Пары располагают по углам квадрата и скручивают вместе
(рис. 71, г).
Восьмерка. В последние годы предложен новый тип
скрутки, называемый восьмеркой. При этой скрутке восемь изо-
лированных жил 1 располагают вокруг сердечника 2 (рис. 71, д).
Из восьми жил образуются две четверки: одна из нечетных жил,
а другая из четных. Из этих восьми жил может быть получено
шесть цепей: четыре основные пары и две наложенные (фантомные)
(см. рис. 3).
Сердечник кабеля. Для образования сердечника кабеля группы
(пары или четверки) скручивают в общий сердечник кабеля повив-
ной или пучковой скруткой.
При повивной скрутке группы располагают кон-
центрическими слоями (повивами) вокруг центрального повива,
состоящего из 1—5 групп. Смежные повивы скручивают в проти-
воположные стороны для уменьшения влияния между группами
и для придания сердечнику большей механической устойчивости.
Счет повивов начинают от центрального. В каждом последующем
повиве количество групп на шесть больше, чем в предыдущем.
Как говорят, количество групп в повивах следует закону n -J- 6,
где п — число групп в предыдущем повиве. Исключение состав-
ляет случай, когда в центральном повиве одна группа. В этом
случае в первом повиве будет не на шесть, а на пять групп больше,
а в последующих — по закону п Д 6.
Пучковую скрутку используют в кабелях местной
(городской) связи. Группы сначала скручивают в пучки. Приме-
няют два типа пучков: элементарные из 10 пар (или 5 четверок)
и главные, содержащие 50 или 100 пар (25 и 50 четверок). Глав-
ные пучки могут также состоять из элементарных пучков. Эта
скрутка облегчает отбор необходимого количества пар при от-
ветвлениях, так как ответвляются обычно пары десятками или
сотнями.
Группы в элементарных и главных пучках располагают, как
и при повивной скрутке. Однако в отличие от нее повивы скручи-
вают в одну сторону. При этом конструкции пучков делаются
менее устойчивыми и при скрутке в общий сердечник деформи-
98
руются, лучше заполняя сечение сердечника. В результате диа-
метр кабеля становится меньше, что экономически выгодно.
Скручивают пучки в общий сердечник повивами по закону п 4- 4.
Для сохранения формы сердечника, защиты его от повреждений
в дальнейшем процессе производства кабеля, повышения сопротив-
ления изоляции между жилами и защитной оболочкой поверх
сердечника накладывают поясную изоляцию из кабельной бумаги
или пластмасс, а затем защитную оболочку.
Броня и маркировка кабелей. По наружным и броневым по-
кровам кабели связи разделяются на голые, не имеющие брони
(в марке кабеля буква Г), с ленточной броней (Б), с броней из
плоских проволок (П) и из круглых проволок (К).
По оболочкам — на кабели с алюминиевой оболочкой (А),
со стальной оболочкой (С), с полиэтиленовой (П), с поливинил-
хлоридной (В). Свинцовая оболочка не маркируется.
По изоляции жил — со стирофлексной изоляцией (С), поли-
этиленовой (П). Все разновидности бумажной изоляции в марках
не отражаются.
По назначению симметричные кабели связи обозначаются:
высокочастотные дальней связи — МК, дальней связи низко-
частотные — ТЗ, кабели местной связи — Т. В тех случаях,
когда на группы (четверки) накладывается экран, в марку кабеля
вводят букву Э. Кроме этого, в марках кабелей связи указываются
количество пар, четверок и диаметр жил.
Так, кабель дальней высокочастотной связи с бумажной изо-
ляцией и броней из стальных лент может иметь марку МКБ;
железнодорожный кабель дальней высокочастотной связи с поли-
этиленовой изоляцией жил, алюминиевой оболочкой, ленточной
броней, с четырьмя четверками из жил диаметром 1,05 мм и парой
с диаметром 0,7 мм маркируется МКПАБ 4X4X1,05 ф- 1х2х0,7.
Низкочастотный железнодорожный кабель с полиэтиленовой
изоляцией, в алюминиевой оболочке, в полиэтиленовых шлангах
поверх оболочки и ленточной брони имеет марку ТЗПАПБПж.
Коаксиальные кабели со средними размерами пар (2,6/9,4 мм)
обозначаются буквами КМ, малогабаритные (например,
1,2/4,6 мм) — МКТ.
Надо отметить, что в маркировке симметричных и особенно
коаксиальных кабелей связи не всегда выдерживается определен-
ная система и расшифровать марки по приведенным обозначениям
не всегда возможно.
Кабели высокочастотные дальней связи.
Кабели высокочастотные (ВЧ) дальней связи, называемые также
магистральными или междугородными, разделяются на три вида
по роду изоляции: с кордельно-бумажной (МК), кордельно-
стирофлексной (МКС) и полиэтиленовой изоляцией (МКП). Эти
кабели имеют медные жилы диаметром 1,2 мм, звездную (четвероч-
ную) скрутку изолированных жил в группы и правильную по-
вивную скрутку групп в общий сердечник кабеля. Влагонепро»
4*	99
ницаемая оболочка может быть из свинца, алюминия или стали.
Количество групп (четверок) в кабеле 4 или 7. Строительная
длина кабеля 825 м. Предназначаются кабели для высокочастот-
ного уплотнения цепей в спектре до 252 кГц, аппаратурой К-60,
применяемой на двухкабельных линиях.
Обслуживаемые усилительные пункты (ОУП) при этой аппа-
ратуре размещают обычно на расстоянии до 240 км, а между ними
через 20 км устанавливают необслуживаемые усилительные
пункты (НУП). Питание НУП осуществляется дистанционно от
ОУП по этим же кабелям при напряжении до 690 В переменного
тока или до 1000 В постоянного тока.
Лучшими по комплексу электрических свойств являются
кабели вида МКС. На жилы этих кабелей наложен кордель диа-
метром 0,8 мм и полистирольная (стирофлексная) лента тол-
щиной 0,05 мм. В центре каждой четверки для стабильности
электрических параметров проложен стирофлексный кордель диа-
метром 1,1 мм. Дальность связи при использовании кабелей
12 5С0 км.
Кабели МКС со свинцовой оболочкой (без брони) имеют марку
МКСГ, а с броней из двух стальных лент или плоских и круглых
проволок соответственно МКСБ, МКСП, МКСК- Если оболочка
из алюминия, то дополнительно в маркировку кабеля добавляют
буквы АП (например, МКСАПБ). Кабели со стальной оболочкой
имеют марку МКССП, так как поверх стальной оболочки накла-
дывают полиэтиленовый шланг на битумной основе.
Кабели МК менее эффективны из-за больших диэлектрических
потерь в бумажной изоляции.
Кабели МКП могут иметь различные виды изоляции из по-
лиэтилена: кордельно-трубчатую, баллонную, пористую или
сплошную полиэтиленовую.
Железнодорожные кабели дальней
связи. Железнодорожные кабели дальней связи, называемые
также магистральными, применяют для организации высокоча-
стотных каналов магистральной, дорожной и отделенческой связи,
низкочастотных каналов отделенческой связи и для цепей автома-
тики и телемеханики. Они имеют защитные покровы (оболочку
и броню), обеспечивающие требуемое экранирующее действие
при прокладке кабелей в полосе отвода, на участках, электри-
фицированных по системе переменного тока, изоляция жил кабе-
лей кордельно-трубчатая, полиэтиленовая или бумажно-кор-
дельная.
Кабели с кордельно-трубчатой полиэтиленовой изоляцией из-
готовляют емкостью 4, 7 и 14 четверок, с алюминиевой или свин-
цовой оболочкой. Кабели с алюминиевой оболочкой имеют марки:
МКПАП — без брони; МКПАБ — с броней из стальных лент и
защитным покровом из кабельной пряжи, пропитанной битумом;
МКПАБП — то же, но с защитным покровом в виде шланга из
полиэтилена; МКПАК — с броней из круглых проволок и защит-
100
ным покровом из кабель-
ной пряжи, пропитанной
битумом; МКПАКП — то
же, но с защитным покро-
вом в виде шланга из по-
лиэтилена.
Кабели со свинцовой
оболочкой выпускаются
без брони марки МКПГ.
Эти кабели емкостью 4X4
имеют четыре ВЧ-четвер-
ки, одну сигнальную пару
(для цепей автоматики и
телемеханики) и одну конт-
рольную токопроводящую
жилу (для контроля за
состоянием изоляции ка-
беля); емкостью 7x4 —
четыре высокочастотные и три низкочастотные четверки, пять
сигнальных пар и одну контрольную жилу; кабели 14x4 имеют
пять ВЧ-четверок, девять низкочастотных, пять сигнальных пар
и одну контрольную жилу. Все жилы кабеля из меди. Диаметр
жил всех четверок 1,05 мм, сигнальных пар и контрольной жи-
лы — 0,7 мм.
Схематический разрез кабеля с алюминиевой оболочкой по-
казан на рис. 72, где 1 — контрольная жила, 2 — центрирующий
кордель, 3 — сигнальная пара, 4 — изолированная жила четверки,
5 — поясная изоляция, 6 — алюминиевая оболочка.
Высокочастотные четверки уплотняются аппаратурой К-60.
Кабели с кордельно-бумажной изоляцией жил в алюминие-
вой оболочке марки МКБАБ допускают уплотнение в спектре
частот до 150 кГц. Строительная длина их 425 и 850 м. Изготов-
ляются они емкостью 7x4 с шестью сигнальными жилами и ем-
костью 14X4 с пятью сигнальными жилами. Диаметр жил четве-
рок 1,2 мм, а сигнальных жил — 0,9 мм.
Для удобства монтажных работ жилы всех магистральных
кабелей в четверках различаются цветом изоляции. На одном
конце строительной длины (конец А) цвета эти располагаются
по часовой стрелке в последовательности красный, зеленый,
белый (или бесцветный) и синий. На конце Б цвета расположены
в том же порядке, но против часовой стрелки. Таким образом,
пары образуются: первая из жил с красной и белой изоляцией,
вторая — с синей и зеленой. Четверки различаются цветом
наложенной на них пряди хлопчатобумажной пряжи.
Низкочастотные кабели дальней связи.
Низкочастотные кабели дальней связи применяют для кабли-
рования телефонных и телеграфных узлов, устройства вво-
дов цепей воздушных линий, кабельных вставок в воздушные
101
Таблица 13
Марка кабеля	Количество четверок при диаметре жил, мм	
	0,8 и 0,9	1,2
ТЗГ, ТЗБ, ТЗБГ ТЗК ТЗАВБ, ТЗАПБ	3, 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37, 52, 61, 80, 102, 114 7, 12, 14, 19, 27, 37	3, 4, 7, 12, 14, 19, 27, 37, 52—61 3, 4, 7, 12, 14, 19, 26, 37 7, 12, 14, 19, 27, 37
линии, ответвлений от магистрального кабеля, соединительных
линий между телефонными станциями. Они могут прокладываться
вдоль железных дорог для организации отделенческой связи
и цепей автоматики и телемеханики.
Токопроводящие жилы этих кабелей в зависимости от назна-
чения, а следовательно, и различных требований к дальности
связи имеют диаметр 0,8; 0,9 и 1,2 мм. Изоляция жил бумажно-
кордельная или пористая полиэтиленовая. Скрутка жил в группы
четверочная, в общий сердечник — правильная повивная. Защит-
ные оболочки из свинца или алюминия. Жилы всех групп в кабеле
имеют одинаковый диаметр, поэтому эти кабели называют одно-
родными.
Кабели с кордельно-бумажной изоляцией и свинцовой обо-
лочкой выпускаются марок ТЗГ, ТЗБ, ТЗБГ и ТЗК, а в алюми-
ниевой оболочке — ТЗАВБ и ТЗАПБ (с поливинилхлоридным
и полиэтиленовым шлангом поверх алюминиевой оболочки).
Емкость кабелей приведена в табл. 13.
Кабели с пористой полиэтиленовой изоляцией имеют диаметр
жил 0,9 и 1,2 мм. Изготовляются емкостью 4, 7, 14 и 19 четверок
в полиэтиленовом шланге
ТЗПП и в алюминиевой
оболочке с ленточной бро-
ней ТЗПАПБП и
ТЗПАПБПж (ж — желез-
нодорожный) и круглопро-
волочной броней ТЗПАПК-
Кабель ТЗПАПБПж пред-
назначен для прокладки
вдоль железных дорог,
электрифицированных по
системе переменного тока,
и имеет утолщенную алю-
миниевую оболочку для
увеличения эффекта экра-
нирования. Разрез кабеля
ТЗ показан на рис. 73,
где / — центрирующий
102
полиэтиленовый кордель, 2 — изолированная жила, 3 — пояс-
ная изоляция, 4 — алюминиевая оболочка.
Кабели местной связи. Низкочастотные кабели
местной связи, называемые также городскими, применяются для
соединения АТС с абонентами, а при небольших (до 3—5 км)
расстояниях — между телефонными станциями (см. рис. 67) для
соединительных линий.
Отечественная промышленность изготовляет кабели местной
связи двух видов: с бумажной изоляцией в металлических оболоч-
ках из свинца, алюминия или стали и с изоляцией из полиэтилена
в полиэтиленовой или стальной оболочке, с медными жилами диа-
метром 0,4; 0,5 и 0,7 мм.
Кабели с пористо-бумажной или трубчато-бумажной изоля-
цией имеют парную скрутку жил и емкость от 10 до 1200 пар.
Скрутка пар в общий сердечник может быть повивная и пучко-
вая. Пучковая скрутка выполняется из 50- (в кабелях емкостью
150, 200 и 300 пар) или 100-парных пучков (при емкости 400 пар
и более). Марки кабелей со свинцовой оболочкой без брони или
с броней из стальных лент, плоских или круглых проволок соот-
ветственно ТГ, ТБ, ТП и ТК.
Кабели с полиэтиленовой изоляцией имеют изоляцию жил
из сплошного полиэтилена. В отличие от кабелей с бумажной
изоляцией жилы этих кабелей скручиваются как парной, так и
звездной скруткой. Сердечник может иметь повивную или пучко-
вую скрутку. При пучковой скрутке сердечники кабелей емкостью
от 30 до 100 пар (или 15—50 четверок) формируются из элементар-
ных 10-парных (или 5-четверочных) пучков. Сердечники кабелей
большей емкости формируются из главных 50- или 100-парных
пучков (или 25- и 50-четверочных). Главные пучки могут быть
скручены из элементарных 10-парных (или 5-четверочных) пучков
или из отдельных пар или четверок.
Поверх скрученного сердечника накладывают надежную изо-
ляцию из пластмассовых лент, затем стальную или металлопласт-
массовую оболочку или экран из алюминиевой ленты толщиной
0,1—0,2 мм и пластмассовую оболочку.
Кабели с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой выпускаются
марок: ТПП — без брони; ТППБ — с броней из стальных лент
и защитным покровом из кабельной пряжи, пропитанной битумом;
ТППБП — то же, но с защитным покровом в виде шланга из
полиэтилена; ТППэп — с металлопластмассовой оболочкой. Раз-
личают кабели с оболочкой из поливинилхлорида, кабели с гидро-
фобным наполнением. Перспективным является использование
жил диаметром 0,32 мм, что уменьшит расход меди и позволит
эффективнее использовать существующую канализацию.
Коаксиальные кабели. Магистральные коаксиаль-
ные кабели подразделяются на средние с диаметрами внутреннего
и внешнего проводников 2,6/9,4 мм, малогабаритные — 1,2/4,6 мм
и комбинированные, содержащие средние и малогабаритные пары.
103
Рис. 74
Средние коаксиальные пары исполь-
зуются на главных магистралях
большой протяженности для орга-
низации нескольких тысяч телефон-
ных каналов или передачи телеви-
дения в диапазоне до 17 МГц. Ма-
логабаритные пары применяются на
более коротких расстояниях в диа-
пазоне частот до 5,7 МГц, что позво-
ляет организовать больше 1000 ка-
налов.
Кроме указанных, существуют
микрокоаксиальные кабели (0,7/Змм),
применяемые для внутриобластных связей, и большие (7/27 мм и-
более), позволяющие организовать до 10 тыс. телефонных кана-
лов. В качестве примера на рис. 74 показана конструкция кабеля
КМ-4 с четырьмя средними коаксиальными парами 1 2,6/9,4 мм
и пятью симметричными четверками 2 диаметром 0,9 мм.
Коаксиальные кабели используются также в радиоустройствах
в качестве фидеров, питающих передающие антенны, и т. п. Обычно
радиокабели однопарные, гибкие, отношение диаметров их про-
водников выбирается по максимуму передаваемой мощности
(Did = 1,65) или по наибольшей электрической прочности (Did =
= 2,72). Внешний проводник их для большей гибкости делается
часто в виде оплетки из проволок, изоляция с той же целью кол-
пачковая или сплошная.
§ 34.	Сигнальные и силовые кабели
Сигнальные кабели. Самостоятельную группу составляют сиг-
нальные или сигнально-блокировочные кабели. Они предназна-
чены для передачи небольших количеств электрической энергии,
необходимых для питания электродвигателей стрелочных приво-
дов, ламп светофоров, рельсовых цепей, релейных схем и других
устройств автоматики и телемеханики, а также для передачи сигна-
лов управления и контроля.
Применявшиеся в течение многих лет кабели марок СОГ, СОВ,
СОБГ, СОП и др. (сигнальные освинцованные, остальные буквы
характеризуют броневые и защитные покровы) имели медные
жилы диаметром 1 мм, с бумажной изоляцией, пропитанной масло-
канифольной массой. Сердечник их скручен простой скруткой,
при которой одиночные изолированные жилы располагаются
правильными концентрическими слоями и скручиваются общим
пучком. Такие кабели были рассчитаны для передачи сигналов
частотой до 125 Гц и энергии при напряжении до 250 В.
С появлением новых изоляционных материалов преимуще-
ственное распространение получили сигнальные кабели с полиэти-
104
леновой изоляцией жил, чаще всего — с пластмассовой оболочкой.
Кроме большой экономии свинца они более удобны при разделке,
чем кабели с бумажной пропитанной изоляцией, так как не тре-
буют применения оконечных муфт и наращивания жил монтаж-
ным проводом.
Жилы и скрутка у этих кабелей такие же, как у СО, поверх
поясной изоляции накладывается экран и полиэтиленовая или по-
ливинилхлоридная оболочка. Если применяется алюминиевая
или свинцовая оболочка, то экран отсутствует.
В связи с повышением частот, используемых для передачи
сигналов автоматики и телемеханики, а также для возможности
организации по сигнальным кабелям низкочастотных цепей связи,
часть этих кабелей изготовляется с парной (см. § 33) скруткой жил.
В этом случае по ним можно передавать сигналы частотой до 4 кГц.
Кабели с полиэтиленовой изоляцией и пластмассовой оболоч-
кой производятся: с простой скруткой емкостью 2, 3, 4, 5, 7, 9,
12 и до 61 жилы, с парной — 1, 3, 4, 7, 10 и до 30 пар; с алюминие-
вой оболочкой и парной скруткой 3—27 пар. Параметры их
должны удовлетворять следующим требованиям: сопротивление
жилы постоянному току при 20° С не более 23,5 Ом/км; сопротив-
ление изоляции не менее 5 ГОм/км; рабочая емкость одиночной
жилы не более 150 нФ/км; пары (при парной скрутке) не более
100 нФ/км. Кабель должен выдерживать в течение 5 мин испы-
тательное напряжение 2000 В переменного тока частотой 50 Гц.
В марках этих кабелей буквы СБ означают «сигнально-блоки-
ровочный», третья буква — материал пластмассовой оболочки
(П — полиэтилен, В — поливинилхлорид), а при металлической
оболочке — изоляцию жил; четвертой буквой обозначен металл
оболочки (А — алюминий, С — свинец); остальные буквы ха-
рактеризуют броню и защитные покровы.
Для прокладки в помещениях предназначены кабели с поли-
винилхлоридной оболочкой (СБВГ, СБВБ) как более огнестойкой,
чем полиэтиленовая. Кабели в свинцовой и алюминиевой оболочках
(СБПСБ, СБПАБ) прокладываются в районах влияния внешних
электромагнитных полей, такие же в полиэтиленовых шлангах
(СБПАБпШп) — в земле, в агрессивной в смысле коррозии среде.
Силовые кабели. Для передачи и распределения электрической
энергии в значительных количествах, при различных напряжениях
применяются силовые кабели.
Для уменьшения потерь энергии их жилы должны обладать
малым сопротивлением. Они бывают медными и алюминиевыми
сплошными, а при сечениях более 16—25 мм2 — многопроволоч-
ными, для увеличения гибкости.
Число жил 1, 2, 3 и 4 круглого, полукруглого или секторного
сечения. При четырех жилах одна — нулевой провод трехфазной
цепи — имеет меньшее сечение.
Изоляция жил — многослойная, бумажная, пропитанная ма-
слоканифольной массой (кабели до 35 кВ), полиэтиленовая или
105
поливинилхлоридная (до 3 кВ переменного напряжения), резино-
вая (до 6 кВ).
Оболочки применяются свинцовые, алюминиевые, стальные
гофрированные, пластмассовые и из негорючей резины. Если изоля-
ция бумажная пропитанная, то оболочки только металлические.
Жилы, изолированные пластмассой, при пластмассовой же обо-
лочке и высоких рабочих напряжениях покрываются по изоляции
экранами из металлической ленты для выравнивания потенциалов
и уменьшения вероятности пробоя изоляции. Для той же цели
в изоляции всех видов не должно быть воздушных включений.
Броневые и защитные покровы используются известных типов,
в зависимости от условий прокладки.
В устройствах питания железнодорожной автоматики, телеме-
ханики и связи применяются преимущественно трехфазные трех-
жильные кабели на напряжения до 1, 3, 6 и 10 кВ.
Силовые кабели с медными жилами, изоляцией из пропитанной
бумаги и свинцовой оболочкой маркируются СГ (голый), СБ, СП
и т. п. Такие же кабели с алюминиевыми жилами обозначаются
АСГ, АСБ, с алюминиевыми жилами и оболочкой — ААБ.
Кабели с пластмассовой изоляцией и оболочкой маркируются
ВВГ, ВВБГ, ПВГ, ППБ, где первая буква — материал изоляции,
вторая—оболочки. Если жилы алюминиевые, впереди ста-
вится буква А, алюминиевая оболочка обозначается еще одной
буквой А, стальная гофрированная — буквами Ст. В марках
обычно указывается число жил, их сечение (мм2) и номинальное
напряжение кабеля (кВ), например АВВГ 3X16— 1.
ГЛАВА 6 ОСНОВЫ РАСЧЕТА ИНДУКТИРОВАННЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ
§ 35.	Общие определения
Воздушные и кабельные линии автоматики, телемеханики и
связи (см. рис. 1) прокладывают вблизи железнодорожного по-
лотна (в полосе отвода) и располагают в непосредственной бли-
зости от тяговых сетей электрифицированных дорог, высоковольт-
но-сигнальных линий автоблокировки и линий продольного энер-
госнабжения. На отдельных участках они могут иметь сближение
с высоковольтными линиями электропередачи энергосистем.
Сближением называют такое взаимное расположение
линий, когда линии автоматики, телемеханики и связи находятся
в зоне влияния высоковольтных линий.
10S
Высоковольтные линии электропередачи, тяговые сети и вы-
соковольтные цепи линий автоблокировки и продольного электро-
снабжения характеризуются высокими рабочими напряжениями
и большими токами. Электромагнитные поля этих линий оказы-
вают индуктивные влияния на цепи линий автома-
тики, телемеханики и связи, вызывают в них напряжения и токи,
которые могут нарушить нормальную работу цепей. С другой
стороны, сами линии автоматики, телемеханики и связи как воз-
душные, так и кабельные представляют собой многопроводные
системы, состоящие из многих, близко расположенных друг
к другу цепей, несущих сигналы, соизмеримые по мощности и
спектру частот. Электромагнитные поля этих цепей наклады-
ваются друг на друга, между цепями происходит обмен энергией
и любая цепь из них в реальных условиях по отношению к сосед-
ним цепям оказывается одновременно и влияющей и подверженной
влиянию.
Влияния высоковольтных цепей на цепи автоматики, теле-
механики и связи принято называть внешними влия-
ниями. Влияния между соседними цепями одной линии (воз-
душной или кабельной) принято называть взаимными
влияниями. Внешние влияния в отличие от взаимных рас-
сматриваются как односторонние: индуктивное воздействие цепей
автоматики, телемеханики и связи на высоковольтные линии не
учитывается, так как энергия их сигналов несоизмеримо мала по
сравнению с энергией, передаваемой по высоковольтным влияющим
цепям.
Практически невозможно полностью исключить влияние элек-
трических цепей. Поэтому ставится задача снизить индуктивные
влияния до такой степени, при которой не нарушилась бы нормаль-
ная работа устройств. Такие влияния считаются допустимыми.
Допустимые влияния внешних электромагнитных полей оцени-
вают по значениям индуктированных напряжений и токов. Допу-
стимые влияния между цепями связи (взаимные) оценивают по
переходному затуханию между цепями.
Для соблюдения установленных норм необходимо при про-
ектировании линий автоматики, телемеханики и связи предва-
рительно рассчитать ожидаемые влияния и предусмотреть необ-
ходимые меры защиты. Для упрощения исследований и расчетов
индуктивные влияния условно разделяют на электрические и
магнитные.
Электрическое влияние обусловлено наличием
переменного электрического поля вокруг влияющего провода 1
(рис. 75), несущего заряды ±qx и находящегося под напряжением
= q1IC1 относительно земли. На проводе 2, оказавшемся в зоне
действия этого поля, по закону электрической индукции наводятся
заряды =ь^2- Если провод 2 замкнут на землю через нагрузку Z2,
заряды стекают в землю, вызывая в нагрузках переменный ток /2,
который и является током электрического влияния.
107
Магнитное влия-
ние обусловлено наличием
переменного магнитного поля
вокруг провода 1, по кото-
рому протекает ток /х
(рис. 76). В проводе 2, кото-
рый пересекают силовые ли-
нии магнитного поля прово-
да 1, по закону магнитной
индукции наводится э. д. с. —
Е2 и, как следствие, перемен-
ный ток /2 противоположного по отношению к току /, направления,
который и является током магнитного влияния.
Условное разделение единого электромагнитного процесса
индуктивного влияния на электрическое и магнитное удобно,
потому что в ряде случаев одна из составляющих может быть
пренебрежимо мала по сравнению с другой.
В то же время такое разделение не вносит практически ощу-
тимой ошибки, так как электромагнитное поле электрической
цепи можно считать плоскопараллельным, т. е. таким, силовые
линии электрического и магнитного полей которого перпенди-
кулярны друг другу, и влияние электромагнитного поля можно
рассматривать как совместное и независимое действие электри-
ческого и магнитного полей. Если по условиям сближения необ-
ходимо учитывать обе составляющие влияния, их совместное дей-
ствие можно определить, используя принцип наложения.
Напряжения и токи, индуктированные в цепях автоматики,
телемеханики и связи внешним электромагнитным полем, по силе
воздействия разделяют на опасные и мешающие. Опасные
влияния вызывают поражения обслуживающего персонала
и абонентов связи, повреждения аппаратуры, пожар в служебных
помещениях и т. д. Такие влияния имеют место со стороны цепей
высоковольтных линий и тяговых сетей электрических железных
я частично или полностью
нарушают нормальную рабо-
ту, т. е. снижают устойчи-
вость действия связи или те-
лемеханики, вызывают шумы
и треск в телефонных кана-
лах, приводят к неправиль-
ному восприятию сигналов
И т. д.
Напряжения и токи, ин-
дуктированные соседними це-
пями автоматики, телемеха-
ники и связи (взаимные
влияния), создают только
мешающие влияния.
108
Для практически встречающихся случаев сближений условия
влияния могут быть изучены, и для каждого типа влияющих
цепей можно определить те режимы работы и составляющие влия-
ния, которые необходимо учитывать при выборе средств защиты.
§ 36.	Характеристики влияющих цепей
В практических условиях влияющими цепями могут оказаться
цепи высоковольтных линий электропередач, в том числе и высо-
ковольтно-сигнальных линий автоблокировки и линий продоль-
ного электроснабжения, которые сокращенно будем называть
ВЛ, тяговые сети электрических железных дорог и соседние
цепи автоматики, телемеханики и связи. Рассмотрим общие
характеристики этих цепей как влияющих. Высоковольтные ли-
лии ВЛ разделяются на линии дальних передач и распределитель-
ные сети. Цепи ВЛ, служащие для передачи энергии на большие
расстояния, имеют напряжения от 35 до 750 кВ трехфазного пере-
менного тока частотой 50 Гц или 800—1500 кВ постоянного тока.
Цепи распределительных ВЛ электрических сетей только трех-
фазные, чаще всего напряжением 6 или 10 кВ.
ВЛ могут быть воздушными и кабельными. Преимущественное
распространение получили воздушные линии. На одной ВЛ обычно
подвешивается одна или две трехфазные цепи. Провода на опорах
ВЛ могут быть расположены треугольником (рис. 77, а), прямой
елкой (рис. 77, б), обратной елкой (рис. 77, в) или горизонтально
(рис. 77, г). Расстояния между проводами и высота подвеса зави-
сят от напряжения цепей ВЛ.
Цепи ВЛ подключаются к линейным обмоткам трансформаторов
повышающих или понижающих подстанций. Схемы подключения
могут быть различны. Если линейные обмотки трансформаторов
Тр1 и Тр2, соединенные обычно в звезду, имеют нейтраль, изоли-
рованную от земли, то трехфазная трехпроводная ВЛ называется
линией передачи с изолированной нейтралью (рис. 78, а).
Если нейтрали линейных трансформаторов Тр1 и Тр2 за-
землены, то ВЛ называют линией передачи с заземленной ней-
тралью (рис. 78, б). Значительно реже применяется несимметрич-
ная система «два провода-земля» (рис. 78, в).
Тяговые сети электрических железных дорог служат для
передачи электрической энергии от тяговых подстанций к электро-
возам. Их подразделяют на сети
постоянного (выпрямленного)
тока напряжением 3300 В и
однофазного переменного тока
частотой 50 Гц, напряжением
25-—27 кВ. В тяговых сетях од-
ним проводом служат контакт-
ные провода, несущие и усили-
109
Рис. 78
вающие тросы, а другим — параллельно работающие рельсы и
земля.
Питание тяговых сетей может быть одно- и двусторонним.
При двустороннем питании токи от соседних тяговых подстанций
направлены навстречу друг другу, что уменьшает влияние.
Цепи автоматики, телемеханики и связи воздушных и ка-
бельных линий по схемам могут быть двухпроводными, однопро-
водными и наложенными (искусственными) (см. рис. 2 и 3).
Симметричные и несимметричные цепи. Для характеристики
указанных цепей как влияющих их удобно разделить на симме-
тричные и несимметричные цепи. К симметричным цепям отно-
сят однофазные двухпроводные и трехфазные трехпроводные
цепи, а к несимметричным — все цепи, использующие землю в ка-
честве одного из рабочих проводов. Симметричные цепи в нор-
мальном режиме работы могут оказывать только мешающие влия-
ния, а несимметричные — опасные и мешающие, в зависимости
ог рабочих напряжений и токов, условий сближения и других
факторов. Объясняется это следующим.
Если цепи полностью симметричные, т. е. такие, у которых
напряжения и токи во всех проводах одинаковы и сдвинуты
по фазе на 180° в двухпроводных и на 120° в трехфазных трех-
проводных цепях, то энергия по таким цепям распространяется
электромагнитным полем, связанным со всеми проводами цепи.
Как говорят, энергия передается в межфазовом тракте или тракте
«провод-провод» (в двухпроводной цепи). Распределение силовых
линий электромагнитного поля полностью симметричной двух-
проводной цепи приведено на рис. 6.
Поскольку напряженность в любой точке электромагнитного
поля, действующего в пространстве, окружающем симметричную
цепь, обусловлена взаимодейст-
вием электромагнитных полей
всех проводов цепи, она будет
всегда меньше, чем напряжен-
ность поля, обусловленная на-
пряжением и током каждого
провода цепи в отдельности
(рис. 79), где Нг, Н2, Ё2 и —
векторы напряженности элек-
трического и магнитного полей
соответственно 1 и 2 проводов
двухпроводной влияющей цепи,

Рис. 79
НО
Н и Ё — результирующие векторы напряженности полей цепи.
Поэтому внешнее электромагнитное поле полностью симметрич-
ной цепи является частично уравновешенным и тем боль-
ше, чем меньше расстояние между проводами цепи или чем
дальше расположена рассматриваемая точка от проводов
цепи.
По несимметричным цепям энергия распространяется в тракте
«провод (два провода)-земля», поскольку земля служит одним из
рабочих проводов цепи. Ток в земле растекается по большой пло-
щади сечения в глубину. Если вместо растекающегося по земле
тока представить ток, сосредоточенный и текущий по эквивалент-
ному проводу, расположенному в середине площади растекания
тока, то этот эквивалентный провод будет залегать на большой
глубине. Расстояние между физическим проводом и эквивалент-
ным проводом будет во много раз больше, чем расстояние между
проводами реальных симметричных цепей, и электромагнитное
поле несимметричных цепей всегда будет значительно более не-
уравновешенным, чем полностью симметричных цепей. Поэтому
несимметричные цепи в зависимости от рабочих напряжений и то-
ков, условий сближения и других факторов могут оказывать опас-
ное или мешающее влияние. Полностью симметричные цепи могут
вызывать только мешающие влияния.
Практически полностью симметричных цепей нет. Все реаль-
ные двухпроводные и трехфазные трехпроводные цепи называют
симметричными, но в действительности они только частично сим-
метричны. Объясняется это тем, что электрические параметры
проводов, из которых образуются цепи, всегда различны вслед-
ствие сварок, спаек, допусков по диаметру, из-за различного рас-
положения относительно земли и других причин. Несимметрич-
ность электрических параметров проводов цепей называют про-
дольной асимметрией. Вследствие продольной асим-
метрии напряжения и токи в проводах будут неодинаковы и сдви-
нуты по фазе не на 180 или 120°. В результате энергия будет рас-
пространяться не только в межпроводном тракте, но и в тракте
«два (три) провода-земля». Силовые линии электромагнитного
поля этого тракта двухпро-
водной цепи показаны на
рис. 80, где 1, 2 — про-
вода.
Таким образом, каждая
реальная симметричная цепь
может быть представлена в
виде двух влияющих (рис. 81)
цепей: одной полностью сим-
метричной с напряжением (/3
и током /х и другой несим-
метричной с напряжением U0
и током /0. Напряжение Uo
Рис. 80
111
и ток 10, действующие в трехфазных цепях, называют напряжением
и током нулевой последовательности.
Поскольку энергия, распространяющаяся в тракте «два про-
вода-земля» не поступает в приемники, включенные в тракт «про-
вод-провод», всегда стремятся создавать цепи, как можно более
симметричные. Поэтому практически такие частично симметрич-
ные цепи могут оказывать только мешающие влияния, обусловлен-
ные фазными напряжениями и токами и напряжением и током ну-
левой последовательности.
На симметричность цепей влияет не только продольная асим-
метрия цепи, но и несимметричность генератора
и приемника, ав трехфазных цепях еще и неравномерная
загрузка фаз. Чем более несимметричны цепи, приемные и пере-
дающие устройства, чем более неравномерна загрузка фаз в трех-
фазных силовых цепях, тем хуже условия передачи энергии и тем
большее влияние будут оказывать такие цепи.
При определении влияний высоковольтных цепей необходимо
учитывать не только нормальный режим работы, но и аварийный.
Так, при замыкании провода несимметричной цепи или симметрич-
ной трехфазной с заземленной нейтралью на землю, может воз-
никнуть ток короткого замыкания, протекающий в земле, значи-
тельно превышающий ток нормального режима. Симметричные
трехфазные цепи с изолированной нейтралью при таком повре-
ждении становятся несимметричными. Кроме этого, следует иметь
в виду, что во всех высоковольтных цепях и тяговых сетях пере-
менного тока, кроме основной гармоники напряжения и тока
частотой 50 Гц, всегда имеются гармонические составляющие
высшего порядка. Все они вызывают индуктированные напряже-
ния и токи в цепях, подверженных влиянию, и если основная
гармоника может вызвать появление опасных напряжений и то-
ков, то высшие гармонические составляющие могут индуктиро-
вать такие напряжения и токи, которые нарушат нормальное
действие цепей, работающих в том же спектре частот. Поэтому
цепи ВЛ и тяговые сети могут оказывать не только опасные
или мешающие влияния, но одновременно опасные и мешаю-
щие.
Аварийный режим в расчетах взаимных влияний не учиты-
вается, поскольку энергия передаваемых сигналов незначительна.
112
Более подробная характеристика ряда ВЛ и тяговых сетей при-
водится ниже.
Трехфазные цепи ВЛ с заземленной и с изолированной ней-
тралью. Эти цепи являются частично симметричными цепями
и в нормальном режиме работы могут оказывать только мешающие
влияния, обусловленные как фазными напряжениями и токами,
так и напряжением и током нулевой последовательности. Удель-
ный вес тех и других влияний неодинаков и зависит от системы
цепи, условий сближения и других причин. Поэтому практи-
чески часто можно учитывать не все из них.
В аварийном режиме (при замыкании фазы на землю) эти цепи
становятся несимметричными. В системе с изолированной ней-
тралью резко возрастает напряжение относительно земли и, как
видно из векторной диаграммы (рис. 82, а), становится равным
Uo = 1,73ПЛ, где ил — линейное напряжение ВЛ. Аварийный
режим может продолжаться длительное время, так как заземление
одной фазы не нарушает токопрохождение. В это время такие ВЛ
могут оказывать опасное электрическое влияние и одновременно
мешающие влияния, вызванные не только напряжением нулевой
последовательности, но и током нулевой последовательности,
а также фазными напряжениями и токами.
В системах ВЛ с заземленной нейтралью в поврежденной
фазе возникает большой ток короткого замыкания /кз (рис. 82, б).
Этот ток, являющийся геометрической суммой токов всех фаз
цепи, может оказать опасное магнитное влияние. Особенностью
такого влияния является его большая мощность и кратковремен-
ность. Через 0,15—0,6 с после появления короткого замыкания
сработает автоматическая защита и линия будет выключена.
Трехфазные цепи ВЛ «два провода-земля». Эти цепи отно-
сятся к несимметричным цепям и поэтому в нормальном режиме
могут оказывать опасные и мешающие электрические и магнит-
ные влияния, а при замыкании одного из проводов на землю
опасные магнитные влияния будут аналогичны влияниям трех-
фазных цепей ВЛ с заземленной нейтралью.
Тяговые сети электрических железных дорог переменного тока.
При электрической тяге переменного тока в тяговую сеть подается
однофазный переменный ток частотой 50 Гц. Электровозы обычно
оборудуются понижающими трансформаторами, выпрямительными
ИЗ
устройствами и двигателями
постоянного тока. Выпрями-
тельные устройства ухуд-
шают форму кривой тока в
тяговой сети, что увеличи-
вает влияние гармонических
составляющих.
Питающие тяговую сеть
трансформаторы подключают
к рельсам. Однако сопротив-
ление рельсов оказывается
больше, чем сопротивление
между рельсами и землей, и по мере удаления электровозов
от тяговых подстанций все большая часть обратного тока стекает
с рельсов в землю. Возврат тока из земли в рельсы происходит
в районах тяговых подстанций ТП (рис. 83). Ток/р в рельсах 2,
расположенных на сравнительно небольшом расстоянии от кон-
тактного провода 1, снижает результирующую напряженность
поля тяговой сети больше, чем в том случае, когда такой же
ток протекает в земле.
Кроме того, тяговая сеть вызывает появление индуктирован-
ных токов /тр в цепях «рельс-земля», магнитные поля которых
направлены противоположно полю влияющей линии и частично
снижают его влияние. Явления, снижающие влияния в резуль-
тате присутствия рельсов, называют экранирующим
действием рельсов.
Снижает влияние и двустороннее питание тяговых сетей,
так как в этом случае индуктируются в цепях, подверженных
влиянию, напряжения противоположных направлений.
Несмотря на экранирующее действие рельсов и двустороннее
питание, тяговые сети переменного тока даже при нормальном
режиме работы оказывают на цепи автоматики, телемеханики и
связи большое влияние, которое возрастает при нарушении нор-
мального режима работы тяговой сети.
Так, в случае аварии или профилактического ремонта может
быть временно отключена одна из тяговых подстанций ТП1—ТПЗ
Рис. 84
(на рис. 84 закрещена), питаю-
щих тяговую сеть. Тогда появ-
ляются участки тяговой сети
с односторонним питанием, ока-
зывающие повышенное влия-
ние. Такой режим работы тя-
говой сети называют в ы -
нужденным.
При эксплуатации тяговой
сети возможны и короткие за-
мыкания на землю или рельсы.
В этом случае в тяговой сети
114
возникает ток, который пре-
вышает влияющий ток при
вынужденном режиме. Дли-
тельность протекания тока
короткого замыкания невели-
ка — не более 0,6 с.
Тяговые цепи электриче-
ской железной дороги по-
стоянного тока. При электро-
тяге постоянного тока в тя-
говую сеть подается от тяго-
вых подстанций выпрямленный ток напряжением 3300 В. На
дорогах Советского Союза распространено преимущественно шести-
фазное выпрямление. Поэтому выпрямленный ток для режима
холостого хода тяговой сети получается как результат нало-
жения полусинусоид частотой 50 Гц (рис. 85). Постоянная со-
ставляющая 10 не оказывает влияния на цепи связи. Индуктив-
ные воздействия создаются только пульсирующим током /п,
состоящим из симметрично расположенных верхушек сину-
соид.
Кривая пульсирующего тока может быть разложена на ряд
гармоник. Первая из них при шестифазном выпрямлении тока
частотой 50 Гц будет иметь частоту 300 Гц, остальные — соответ-
ственно 600, 900, 1200 Гц и т. д.
Кривая тока тяговой сети под нагрузкой обогащается рядом
дополнительных гармоник за счет несимметрии фазных напряже-
ний ВЛ, питающих тяговые подстанции, импульсного регулиро-
вания двигателей электропоездов, вольтодобавочных устройств
на тяговых подстанциях и других причин. Амплитуды этих гар-
моник незначительны по сравнению с амплитудой постоянной
составляющей и уменьшаются с увеличением частоты. Кроме того,
влияние тяговой сети снижается из-за экранирующего действия
рельсов и двустороннего питания тяговой сети. Поэтому тяговые
сети постоянного тока оказывают мешающее влияние только на
цепи воздушных линий со значительным преобладанием магнитной
составляющей. Все же для того, чтобы не относить линии, подвер-
женные влиянию, далеко от железной дороги, на тяговых подстан-
циях всегда устанавливаются так называемые сглаживающие
фильтры, уменьшающие амплитуды гармонических составля-
ющих в тяговой сети.
Опасные влияния тяговой сети постоянного тока возможны
только при ее включении и выключении или при замыкании на
землю.
Цепи автоматики, телемеханики и связи. Эти цепи могут ока-
зывать только мешающее влияние друг на друга. При этом одно-
проводные и наложенные цепи как несимметричные будут влиять
значительно больше, чем двухпроводные, поэтому эти цепи имеют
ограниченное распространение.
115
§ 37.	Особенности влияния
на однопроводные и двухпроводные цепи
Цепи автоматики, телемеханики и связи могут быть одно-
проводными, двухпроводными и наложенными. Рассмотрим эти
цепи с точки зрения подверженности их влиянию со стороны
внешних электромагнитных полей, вызываемых другими электри-
ческими цепями.
Допустим, что имеется влияющая цепь 1 и однопроводная
цепь 2, подверженная влиянию (рис. 86, а). Когда влияющая
цепь находится под напряжением и по ней протекает ток, то
в цепи 2 индуктируются напряжения и токи. При этом весь индук-
тированный ток протекает через нагрузки Z2, включенные в цепь,
и на них действует напряжение (/2 = /2Z2.
Другое положение будет тогда, когда подверженной влиянию
является двухпроводная цепь (рис. 86, б). Вследствие явлений
индукпии оба провода двухпроводной цепи 2 и 3 окажутся под
напряжением соответственно £72 и U3 и по ним будут протекать
токи /2 и 13. Если U2 =Д U3, то на нагрузках Z2, включенных на
концах цепи, будет действовать напряжение (/23 = U2 — U3
и через них пройдет ток влияния /23 = /2 — 13.
Рассмотрим причины, по которым U2 U3 (/2	/3). Одной
из причин являются различные расстояния от проводов двух-
проводной цепи до провода влияющей цепи (оу а2). Это влия-
ние, обусловленное неодинаковым расстоянием проводов двух-
проводной цепи до провода (проводов) влияющей цепи, называют
влиянием вследствие поперечной асимметрии. Вторая причина,
по которой U2 =£= U3, это продольная асимметрия двухпроводной
цепи (см. § 36).
Для уменьшения влияния из-за поперечной асимметрии на
воздушных линиях применяют скрещивание проводов двухпро-
водных цепей, а в кабелях — скрутку жил. Влияние вследствие
продольной асимметрии снижается обслуживанием цепей в соот-
ветствии с установленными техническими требованиями. Влия-
ние на однопроводные цепи можно уменьшить в основном увели-
чением расстояния между цепями влияющей и подверженной
Рис. 86
116
влиянию, что экономически невыгодно. Поэтому наибольшее
распространение получили двухпроводные цепи.
Полное результирующее влияние в двухпроводных цепях
вычисляют как геометрическую сумму двух составляющих, по-
скольку она определяет наиболее вероятное значение суммы
двух векторов с неизвестными фазами. Следовательно, результи-
рующее напряжение будет U23 = ]/ (С/23)2 + ((/23)2, где U'23 —
напряжение, индуктированное вследствие поперечной асимме-
трии; U23 — то же вследствие продольной асимметрии.
Методика определения составляющих при сближении с ВЛ
и тяговыми сетями. Расстояние от ВЛ и тяговых сетей до линий
автоматики, телемеханики и связи, имеющих сближение с такими
линиями, 10 м и более. Расстояния между проводами цепей воз-
душных линий обычно 20—60 см, а расстояние между жилами
кабельных цепей 1—4 мм. Кроме этого, провода воздушных
линий скрещивают, а жилы кабельных цепей в симметричных
кабелях скручивают. Поэтому, как правило, составляющая U23
мала по сравнению с составляющей £/"3 и практически достаточно
вычислить U23.
Значение U23 зависит от продольной асимметрии цепи. Однако
численно определить эту асимметрию не удается ни расчетным
путем, ни путем измерений вследствие того, что продольная
асимметрия неравномерно распределяется по длине цепи, различна
для каждой цепи и изменяется во времени в зависимости от кли-
матических условий и обслуживания линии. Чем лучше обслужи-
вается линейное хозяйство, тем симметричнее цепи и тем меньше
их чувствительность к индуктивным влияниям. Поэтому для
расчета составляющей U"23 пользуются методом, который основан
на использовании так называемого коэффициента чувствительности
двухпроводной цепи и помехами т]. Определяют его путем много-
кратных измерений на действующих цепях.
Одна из возможных схем его измерений приведена на рис. 87.
В тракт «два провода-земля» через среднюю точку обмотки транс-
форматора Тр1 от генератора Г подается напряжение. При таком
включении генератора в оба провода двухпроводной цепи подается
одинаковое напряжение Ult и когда электрические параметры
проводов цепи неодинаковы, т. е. когда цепь обладает продольной
асимметрией, то через линейную обмотку трансформатора Тр2
пройдет ток и на нагрузке Z23 будет действовать напряжение U23.
Это напряжение U23 будет тем больше, чем больше продольная
Рис. 87
117
асимметрия двухпроводной цепи. Характеризовать продольную
асимметрию принято отношением U"mIU0, которое и называют коэф-
фициентом чувствительности двухпроводных цепей к помехам:
п = U'23/Uo-
Из определения коэффициента чувствительности получается
методика расчета Очевидно, что
=	(82)
а когда коэффициент чувствительности установлен измерениями,
то для определения U33 достаточно рассчитать индуктированное
напряжение Uo, которое является напряжением проводов 2 и 3
относительно земли. Это обстоятельство позволяет определять (/0
как напряжение на конце изолированного провода.
Методика определения двух составляющих при взаимном
влиянии. Взаимные влияния рассматриваются для цепей, рас-
положенных на одних и тех же опорах или в одном кабеле. Рас-
стояние между проводами (жилами) цепей соизмеримо с расстоя-
нием между цепями. В этих условиях влияние обусловлено глав-
ным образом поперечной асимметрией. При этом цепи рассматри-
ваются как полностью симметричные с согласованными нагруз-
ками. Влияние же вследствие продольной асимметрии учитывается
при определении влияний через третьи нескрещенные цепи.
Величины этих влияний устанавливаются с помощью измерений
на реальных линиях.
§ 38.	Методика определения индуктированных напряжений
и токов опасного и мешающего влияний
Методику определения индуктированных напряжений и токов
опасного и мешающего влияний удобнее рассматривать, когда
влияющей цепью является одно проводная цепь. Поэтому влия-
ющей цепью пусть будет однопроводная цепь. Она подключена
к источнику энергии. Цепь, подверженная влиянию, рассматри-
вается как пассивная, никаких напряжений и токов, кроме индук-
тированных, в ней нет. Цепи будем считать однородными по длине
и параллельными в пределах сближения, длину цепей равной I,
а сопротивление земли R3 > 0.
Магнитное влияние. Допустим сначала, что цепь 2, подвер-
женная влиянию, также однопроводная (рис. 88, а). Когда во
влияющей цепи 1 протекает переменный ток Ц, то в результате
магнитной индукции по всей длине цепи 2 будет индуктироваться
э. д. с., действующая вдоль провода и потому называемая про-
дольной.
Значение продольной э. д. с. проще всего определяется в том
случае, когда ток во влияющей цепи 1г не изменяется в пределах
всего сближения. Практически это может быть при электрически
коротких обеих цепях.
118
Для таких сближений индуктированная продольная э. д. с.
будет
Е2 ~ ? 12^1^ + /®^12^= ^12^1/>	(83)
где г12 — сопротивление общей заземленной части цепей 1 и 2
на 1 км сближения; т12 — взаимная индуктивность между це-
пями 1 и 2 на 1 км сближения; г12А/ — падение напряжения от
тока Д на сопротивлении г12/ общей заземленной части цепей 1
и 2; /сот^Д/ — э. д. с., индуктированная вследствие наличия
между цепями 1 и 2 взаимной индуктивности.
Величина Z12 = (r12 +	— полное взаимное сопротив-
ление (Ом) цепей 1 и 2 на 1 км параллельного сближения. Назы-
вают его также коэффициентом магнитной связи.
Ток /2м, проходящий через нагрузки с сопротивлением Z2,
включенные на концах цепи,
I =
2м 2Z2 + Zn+r12/ ’
где Zn — сопротивление провода.
Напряжение, действующее на нагрузках, (/2м = IzvZ2.
Если отключить нагрузки, включенные в цепь, то на изо-
лированном проводе 2 будет действовать продольная э. д. с.,
определяемая по формуле (83). Распределение ее вдоль провода
показано на рис. 88, б.
При заземлении одного из концов провода 2 на изолированном
конце будет действовать напряжение относительно земли, равное
Е2 (рис. 88, в). Под этим напряжением окажется человек, прикос-
нувшийся к изолированному концу, или подключенный аппарат.
Индуктированный ток, проходящий через тело человека, может
создать опасность для его жизни, а индуктированное напряжение
повредить изоляцию аппарата. Поэтому при определении опасных
магнитных влияний всегда вычисляют значение индуктированного
напряжения на изолированном конце провода при заземленном
другом конце.
Когда подверженной влиянию является двухпроводная цепь,
то в каждом ее проводе индуктируется продольная э. д. с., опре-
119
деляемая по формуле (83). При замыкании цепи на землю на
одном из концов на другом конце провода появится напряжение
относительно земли, равное, как и в случае однопроводных цепей,
продольной э. д. с., что может быть также опасно для человека,
прикоснувшегося к любому проводу цепи.
На нагрузках, включенных в двухпроводную цепь, будет
действовать напряжение (см. § 37), обусловленное поперечной
и продольной асимметрией. При влиянии ВЛ и тяговых сетей
учитывается только продольная асимметрия. Напряжение, индук-
тированное вследствие продольной асимметрии U'^m, определяется
умножением напряжения на конце изолированного провода на
коэффициент чувствительности, следовательно,
^23м =	^2-	(84)
При влиянии между цепями автоматики, телемеханики и связи
расчетами определяются значения индуктированных напряжений
(токов), обусловленных только поперечной асимметрией и при
согласованных нагрузках. Они могут быть вычислены как раз-
ность напряжений индуктированных на концах проводов цепи,
подверженной влиянию
Е23м = -р- (^2 — £3),
где Е2 и Е3 — продольные э. д. с., индуктированные в проводах
двухпроводной цепи или как
^23 м ~ -у Z12EI,
где Z{2 — коэффициент магнитной связи между однопроводной
влияющей цепью и двухпроводной цепью, подверженной влия-
нию, обусловленный различным расстоянием проводов двухпро-
водной цепи относительно влияющего провода.
Все изложенное справедливо не только при влиянии одно-
проводных цепей, но и многопроводных. Только магнитные связи
должны быть определены как эквивалентные с учетом связей,
возникающих между всеми проводами обеих цепей. Поэтому
в дальнейшем под Z12 будем понимать магнитные связи между
всеми проводами рассматриваемых цепей.
Более сложным представляется случай сближения длинных
цепей, когда необходимо считаться с изменением напряжения
и тока, в цепях вследствие волновых процессов.
Поскольку формулу (83) можно применить только к достаточно
малым участкам сближения, применим его к элементарному
участку dx, который выделим на расстоянии х от начала сближения
120
I
(рис. 89, а). Продольная э. д. с., индуктированная в цепи 2,
на этом участке будет
—dEix = Z^Ilxdx,	(85)
где 11х — ток в цепи 1 на элементе dx.
Ток dlix на элементе dx, вызываемый продольной э. д. с.,
можно найти, рассматривая элемент dx как цепь с сосредоточен-
ными параметрами, в соответствии с эквивалентной схемой эле-
мента dx (рис. 89, б):
dl2x = -7~~dI27	=	 >	(86)
^BXl -f- ^BX2 ^Bxl -t- -^ВХ2
где ZBX1 и ZBX2 — входные сопротивления цепи 2 соответственно
влево и вправо от элемента dx.
Значения входных сопротивлений зависят от волнового сопро-
тивления цепи и от нагрузок концов цепи и могут быть определены
при конкретно поставленных задачах.
Электрическое влияние. Если цепь 1 находится под напряже-
нием t/j, то через емкость между проводами цепей 1 и 2 и проводи-
мость изоляции ток переходит с провода цепи 1 на провод цепи 2
(рис. 90, а). Когда цепи короткие и с волновыми процессами можно
не считаться, то напряжение Ur постоянно по всей длине сближе-
ния. Тогда ток, переходящий в провод 2, на всей длине сближения
будет
Лэ =	= Y12U1I,	(87)
где £12 — проводимость изоляции между проводами цепей 1 и 2
на 1 км сближения; С12 — емкость между проводами цепей 1 и 2
на 1 км сближения; У12 = I^lUyl = g12 + /<оС12 — полная вза-
121
имная проводимость между цепями 1 и 2, приходящаяся на 1 км
сближения. Ее называют также коэффициентом
электрической связи.
Напряжение, индуктированное вследствие электрического
влияния, действует между проводом и землей (в отличие от ма-
гнитного влияния, при котором индуктированное напряжение
действует вдоль провода). Поэтому ток 12з, перешедший с цепи 1
на цепь 2, будет протекать через нагрузки, включенные в цепь
в одном направлении, и через каждую из них (когда они одина-
ковы) пройдет ток /2э.
При отключении нагрузок, включенных на конце цепи 2,
по цепи «провод /-провод 2-земля» пройдет ток 12з электрического
влияния (рис. 90, б), на котором glz, С12, а также проводимость
изоляции G2 и емкость С2 провода 2 относительно земли показаны
сосредоточенными. Значение тока 12з может быть получено из
уравнения
= <88>
где Y2 = G2 ф- j©C2 — проводимость провода 2 относительно
земли на 1 км сближения.
Электрическое влияние ВЛ и тяговых сетей на цепи автома-
тики, телемеханики и связи имеет смысл учитывать лишь тогда,
когда обе линии воздушные, так как металлические защитные
покровы кабелей практически полностью устраняют воздействие
электрического поля. При таком условии допустимо пренебречь
проводимостью изоляции между проводами 1 и 2, между проводом 2
и землей и полагать, что К2 = /соС2, а /12 = /соС12. Тогда урав-
нение (88) примет вид
/соС12 /соС2
Так как С12 <Т С2, то
| /2,| = «>С12Пх/,	(89)
Рис. 90
122
а напряжение С/2э провода 2 относительно земли, называемое
также потенциалом провода, будет одинаково по
всей длине провода:
=	(90)
При прикосновении человека к изолированному проводу 2
через него практически пройдет весь ток Поэтому при опреде-
лении опасного электрического влияния всегда устанавливают
значение этого тока.
Индуктированное напряжение, действующее в двухпроводной
цепи П'гзэ, вычисляют с помощью коэффициента чувствительности
(см. § 37). В данном случае оно будет определяться через ток
Пгзэ = у т]^2э223,	(91)
где Z23 — сопротивление нагрузок, включенных в двухпроводную
цепь.
При взаимном влиянии расчетом определяется индуктирован-
ное напряжение [72зэ, обусловленное поперечной асимметрией
и при согласованных нагрузках. Оно может быть определено
через ток как
Ulis = у (^23 — 7зэ) Z23,
где /2э, /Зэ — токи, индуктированные в проводах симметричной
двухпроводной цепи,
или как
н23э = у К 12^ 1^23^,
где Yu — коэффициент электрической связи между однопровод-
ной влияющей цепью и двухпроводной цепью, подверженной
влиянию.
Как и при магнитном влиянии, все указанное справедливо не
только при влиянии однопроводных цепей, но и многопроводных.
Только электрические связи между цепями должны быть опреде-
лены как эквивалентные с учетом связей, возникающих между
всеми проводами цепей. Поэтому в дальнейшем под У12 будем
полагать электрические связи между всеми проводами рассматри-
ваемых цепей.
Когда обе цепи длинные и необходимо учитывать изменение
напряжения и тока вследствие волновых процессов, определять
индуктированные напряжения можно тем же способом, как и при
магнитном влиянии. Сначала, пользуясь уравнением (87), следует
найти значение тока, перешедшего с цепи / на цепь 2 на эле-
ментарном участке dx (см. рис. 89, а);
dl^Y^dx,	(92)
где Ulx — напряжение в цепи 1 на элементе dx,
123
Затем на основании экви-
валентной схемы участка
сближения dx (рис. 89, в)
определить действующее на
этом участке напряжение.
Оно будет
<93>
где ZBX1 и ZBx2 — входные
сопротивления соответствен-
но влево и вправо от элемен-
та dx.
Зная значения индукти-
рованных токов и напряже-
ний магнитного и электриче-
ского влияний на элементе dx
и полагая, что этот элемент
Рис. 91	является началом цепи, не-
сложно определить напряже-
ния (токи) на любом из концов цепи 2, пользуясь известными урав-
нениями линии. Полное индуктированное напряжение (ток) вы-
числяется суммированием индуктированных напряжений (токов)
со всех элементарных участков в пределах сближения цепей.
Общая методика определения индуктированных напряжений
и токов при влиянии ВЛ и тяговых сетей, а также при взаимном
влиянии между цепями автоматики, телемеханики и связи спра-
ведлива, поскольку основная причина индуктивных влияний
одна и та же — внешнее переменное электромагнитное поле.
Однако по ряду причин для решения практических задач удобнее
рассматривать отдельно влияния ВЛ и тяговых сетей на цепи
автоматики, телемеханики и связи и взаимные влияния между
цепями.
Электромагнитное влияние. При одновременном воздействии
магнитного и электрического полей цепи 1 на цепь 2 токи магнит-
ного и электрического влияний в приемнике левого конца текут
с одинаковыми фазами, а в приемнике правого — в противофазе
(рис. 91, а) и суммарное влияние будет различно для разных
концов цепи. В связи с этим при расчетах влияний принято
различать ближний БК. и дальний ДК концы цепи, подвер-
женной влиянию. Ближним называют тот конец, который совпа-
дает с генераторным концом влияющей линии, другой конец
называют дальним.
Разное значение токов и напряжений, индуктированных
в приемниках ближнего и дальнего концов, может объясняться
также несимметричным расположением влияющей цепи относи-
тельно цепи, подверженной влиянию (рис. 91, б). При совпадении
концов цепей затухание и изменение фазы будут различны для
124
токов и напряжений ближнего и дальнего конца из-за различной
длины их пробега по цепям (рис. 91, в). Поэтому расчет индуктив-
ных влияний производится на оба конца цепи, подверженной
влиянию.
§ 39.	Особенности расчетов внешних
и взаимных влияний
В § 38 был рассмотрен общий случай сближения двух цепей,
из которых одна влияющая, другая подверженная влиянию.
Установленные при этом общие закономерности перехода энергии
с одной цепи на другую справедливы как для внешних влияний ВЛ
и тяговых сетей, так и для взаимных влияний между цепями связи.
Дальнейшая задача состоит в том, чтобы определить напря-
жения и токи, которые индуктированная энергия возбуждает
на ближнем и дальнем концах цепи, подверженной влиянию
в частных случаях внешних или взаимных влияний. Решение
получится проще, если с самого начала учесть ряд факторов,
характерных для этих частных случаев.
Внешние влияния. В пределах одного усилительного участка
цепи связи на длине гальванически неразделенной цепи, не име-
ющей усилителей, размещается, как правило, несколько тяговых
плеч тяговой сети или плеч питания ВЛ автоблокировки. Расчет
опасных и мешающих влияний в таких случаях производится
отдельно для каждого влияющего плеча, а затем суммируется для
всего сближения. ВЛ энергосистем имеют с железнодорожными
линиями связи короткие сближения, не превышающие несколько
десятков километров. Поэтому для расчетов влияний ВЛ и
тяговых сетей должен быть рассмотрен наиболее общий случай,
когда длина цепи, подверженной влиянию, больше длины сбли-
жения с влияющей линией. Волновые процессы во влияющих
линиях не учитываются, в расчетах полагают, что yj = 0.
Учитывая высокие уровни энергии, передаваемой по ВЛ и
тяговым сетям, влияния рассчитывают как для нормального,
так и для аварийного их состояния. При этом учитывают электри-
ческое или магнитное влияние, в зависимости от характера влия-
ющей линии. Когда необходимо учесть одновременно электриче-
ские и магнитные влияния, применяют закон квадратичного сло-
жения результатов расчетов. При расчетах влияний на двухпро-
водные цепи принимается во внимание только продольная асим-
метрия цепей, подверженных влиянию.
Взаимные влияния. В этом случае влияющая цепь и цепь,
подверженная влиянию, расположены близко друг от друга на
общих опорах или в одном кабеле. Электрические параметры
цепей различаются незначительно; уровни передаваемой по цепям
энергии имеют один порядок; как правило, это цепи двухпровод-
ные с согласованными нагрузками. Влияния между ними рассчи-
125
тывают для каждого усилительного участка, считая, что длины
цепей совпадают. Обе цепи могут работать в широком диапазоне
частот. Поэтому необходимо учитывать волновые процессы как
во влияющей цепи, так и в цепи, подверженной влиянию (yt О,
Та 5^= 0).
Низкие уровни передачи позволяют не рассматривать аварий-
ные режимы и достаточно рассчитывать только мешающие влия-
ния. При этом из-за близкого расположения цепей друг к Другу
приходится считаться с одновременным воздействием электриче-
ского и магнитного полей. По той же причине, а также вследствие
широкого спектра частот, передаваемых по цепям, учитывается
влияние главным образом вследствие поперечной асимметрии,
а также влияние через соседние, так называемые третьи, цепи,
и влияние вследствие явлений отражений из-за несогласованности
волновых сопротивлений отдельных участков цепей и др.
§ 40.	Коэффициенты связи
Коэффициенты электрической связи У12 (см. § 38) являются
коэффициентами пропорциональности между напряжением во
влияющей цепи и индуктированным током цепи, подверженной
влиянию, а коэффициенты магнитной связи Z12 (—Ег = Z^IJ) —
коэффициентами пропорциональности между током во влияющей
цепи и индуктированной продольной э. д. с. Следовательно,
от правильного определения коэффициентов связи зависит точ-
ность расчетов индуктированных напряжений и токов. На коэф-
фициенты связи решающее влияние оказывает окружающая
среда, учесть все факторы воздействия которой не представляется
возможным. Поэтому при определении коэффициентов связи
вносится ряд предположений и допущений.
Коэффициенты электрической связи между цепями ВЛ, тяго-
выми сетями и проводом линии автоматики, телемеханики и связи.
Рассматривать электрическое влияние ВЛ на линии автоматики,
телемеханики и связи имеет смысл только тогда, когда обе линии
воздушные, так как металлические защитные покровы кабельных
линий практически полностью устраняют воздействие электриче-
ского поля. Поэтому при определении коэффициентов электри-
ческой связи между такими цепями У12 = g12 + /шС12 активной
составляющей g-12 пренебрегают из-за малых потерь в окружающей
среде и учитывают только ее реактивную составляющую /<оС12,
где Cj2 — взаимная или частичная емкость между проводами
влияющей цепи и цепи, подверженной влиянию. Таким образом,
определение коэффициентов электрической связи между цепями
ВЛ, тяговыми сетями и проводами цепей автоматики, телемеха-
ники и связи заключается в вычислении частичных или взаимных
емкостей. При влиянии однопроводной ВЛ на однопроводную
цепь линии, подверженной влиянию, коэффициентом емкостной
126
связи будет взаимная емкость между двумя проводами. Если
влияющей цепью будет трехфазная симметричная цепь, то коэф-
фициентом емкостной связи будет эквивалентная емкость между
тремя проводами влияющей цепи и проводом, подверженным
влиянию, и т. д. В общем коэффициентом емкостной связи является
эквивалентная емкость между всеми проводами влияющей цепи
и цепи, подверженной влиянию.
Значение емкостной связи зависит не только от геометрических
размеров проводов, расстояния между ними, высоты подвеса,
схемы рассматриваемых цепей, но и от наличия соседних зазем-
ленных проводов, подвешенных на тех же опорах. Заземленные
провода несколько снижают напряженность влияющего электри-
ческого поля, а изолированные не оказывают заметного действия.
Объясняется это тем, что в результате воздействия электрического
поля влияющей цепи в изолированных проводах линии, подвер-
женной влиянию, индуктируются равные и противоположные
по знаку заряды. Эти заряды из-за малого расстояния между
собой не оказывают заметного действия на распределение напря-
женности влияющего поля. Сами же изолированные провода при-
обретают потенциал того места поля, в котором они находятся.
Если провод заземлен, то заряды одного знака с зарядами про-
водов влияющей цепи стекают в землю. Заряды противоположного
знака остаются связанными и оказывают заметное действие на
распределение напряженности влияющего поля, а следовательно,
на значения индуктированных напряжений и токов.
Методику определения коэффициентов емкостной связи рас-
смотрим на примере параллельного сближения однопроводной ВЛ
с линией связи (рис. 92, а). Пусть провод 1 ВЛ несет заряд q± и
имеет потенциал Линия, подверженная влиянию, многопро-
водная, на ней подвешены провода А, Б, В, ..., несущие индукти-
127
рованные заряды qA, qE, qa, ... и имеющие потенциалы соот-
ветственно иА, иБ, иБ, ... .
Допуская, что диэлектрическая проницаемость среды окру-
жающей линии не изменяется от напряженности электрического
поля, воспользуемся уравнениями Максвелла для определения
потенциала провода А на линии, подверженной влиянию
= К(91аА1 + ?БаАБ + 9ваАВ + • • •),	(94)
где к —коэффициент, равный 18-106; аА1, аАБ, ..., als —взаим-
ные потенциальные коэффициенты; аАА, ..., аи собственные по-
тенциальные коэффициенты (см. ниже).
Взаимные потенциальные коэффициенты определяются по
формуле
aZs = ln-^-,
ais
а собственные
где Dls —расстояние от провода i до зеркального изображения
провода s; dis — расстояние между проводами i и s; Da — расстоя-
ние от рассматриваемого провода до его зеркального изображе-
ния, т. е. расстояние, равное двойной высоте подвеса провода;
da — радиус сечения провода.
При т заземленных проводах на линии, подверженной влия-
нию (так как только они изменяют напряженность влияющего
электрического поля), замене взаимных потенциальных коэф-
фициентов аАБ, аЛВ их усредненным значением аАБ и одина-
ковых индуктированных зарядах на всех проводах qA = <?Б —
=	= • • • уравнение (94) примет вид
UA = K (д&А1 + mqAaAn).	(95)
Если заземлить провод А, то потенциал его будет равен нулю.
Однако на проводе останется заряд, связанный с зарядом влия-
ющего провода 1, который также будет изменять напряженность
влияющего поля.
Для этого случая в уравнение (95) следует ввести <?АаАА:
UA= 0 = К (ДОа! + <7даАА + т<7АаАв)>	(96)
где ссАА — среднее значение собственных потенциальных коэф-
фициентов.
Из уравнения (96) найдем
1
Я а — —Я1аА1 =--:—=—
аАА + ОТаАБ
Уравнение (97) определяет значение связанного заряда, кото-
рый будет на каждом заземленном проводе линии, подверженной
(97)
128
влиянию. Потенциал провода 1 Ur — Kq^^, откуда qx = UJkcC^
и тогда
- J " '•	(98)
К“П “аа+^АБ
Опасный ток /А для человека, прикоснувшегося к изолирован-
ному проводу (при прикосновении человека к проводу последний
окажется заземленным через тело человека), называемый также
разрядным током, может быть определен из равенства IА ==
= dq-Jdt.
Поскольку рассматривается установившийся режим работы ВЛ
переменного тока и зависимость значений напряжения, тока,
зарядов от времени определяется функцией е'®*, то дифферен-
цирование их сводится к умножению на /со.
Для однопроводной ВЛ Ur = ил, где U„ — линейное напря-
жение. Кроме того, принято полагать в среднем для линий связи
аАА =9, аАБ =3, а для ВЛ — аи =8,5.
Тогда, заменяя в формуле (98) аАА, аАБ, аи и к их значе-
ниями, получим
Взаимный потенциальный коэффициент
dAi = In Dai/^ai,
где DAl — расстояние от провода А до зеркального изображения
провода 1 (см. рис. 92, a); dA1 — расстояние между проводами А
и 1.
В реальных условиях удобнее вычислять dA1, исходя из рас-
стояний между линиями а, средней высоты подвеса проводов ВЛ b
и средней высоты подвеса провода связи с (рис. 92, б).
Поэтому из треугольников ABD и ADC найдем £)Л1 и dA1:
Dai = |/а2 + (^ + с)2; dkl = /а2 + (б - С)‘<
Следовательно,
1 _|___—_____
„ _ in - 1 in _
A1 — Ш dAi ~ 2 ln	26c
a2 4. *2 C2
Обозначив
26c
fl2 + 62 + C2 —
будем иметь
1 , 1 + x
аА1 = -7Г In '  .
Л 2	1 — x
5 Козлов, КУЗЬМИН
129
При х < 1
. 14-х о /	। х3
11 1 — х ~~ 2 \Х + 3!
X5
5!
Высота подвеса проводов ВЛ всегда больше, чем высота под-
веса проводов связи, т. е. b > с, и поэтому
2Ьс < b2 -f- с~, а
2Ьс	1
02 4- />2 С2 <
Если расстояние между линиями превышает 10 м, то, допу-
ская ошибку не более 6%, можно ограничиться первым членом
ряда разложения и принять
2Ьс
“А1 ~ а2 4-*2 4-с2 ’
Подставляя полученное значение aAJ в уравнение (99), будем
иметь
I = 4,36.10-»(оПл t, -„т, 26с,	•	(ЮО)
А ’	л (т 4- 3) (а2 4- b2 4- с2)	'
Сравнивая равенство (100) с общей формулой для тока элек-
трического влияния (89), можно видеть, что коэффициент емкост-
ной связи (Ф/км) между однопроводной ВЛ и проводом на линии
автоматики, телемеханики и связи
И-а = 4,36 • 109	(а2_р62 + С2) •	(Ю1)
Если на линии, подверженной влиянию, имеются изолирован-
ные провода, то для определения их потенциала при т заземлен-
ных проводов воспользуемся уравнением (96), учитывая, что общее
количество заземленных проводов будет на один провод меньше:
И а = 0 = к [qiaA1 + qAaAA ф- qA (т — 1) аАБ] =
= к kl«Al + 9а 1«АА + ("I “ 1)«Аб1}.
откуда
Подставив полученное значение qA в уравнение (95), получим
^А = *
Ж.-
9i«ai+ 9iaAi--——^47-=“
«аа + (/п~1) “агЛ
= '«/iaAi =
а
КАА аАБ
4-(/п - 1)аА6
(Ю2)
130
Заменяя в уравнении (102), как и при определении опасного
для человека тока, qlt аА1, аЛЛ, аДБ, к их значениями, получим
формулу для вычисления потенциала провода при т заземленных
проводах
UA = 0,24Пл 2,Ь°	.	(103)
Л ’ а2 -|- о2 + с2 т 4- 2	х '
Коэффициенты взаимной индуктивности между цепями ВЛ,
тяговыми сетями и однопроводной цепью автоматики, телемеха-
ники и связи. Определение коэффициентов взаимной индуктив-
ности между цепями ВЛ, тяговыми сетями и однопроводной цепью
автоматики, телемеханики и связи представляет значительные
трудности, так как необходимо учитывать проводимость земли.
Для пояснения влияния проводимости земли на коэффициенты
взаимной индуктивности, а следовательно, и на индуктирован-
ную э. д. с. предположим, что имеется две однопроводные цепи.
Активная составляющая полного взаимного сопротивления Z12
[см. формулу (83)] обусловлена потерями на вихревые токи в земле,
а также непосредственным переходом тока через землю. Реактив-
ная составляющая Z12 зависит от глубины прохождения тока
в земле, на которую влияет проводимость земли.
Действительно, ток, проходя в земле, растекается по ее сече-
нию и тем больше, чем меньше проводимость земли. Если пред-
ставить вместо тока, распределенного по сечению земли, скон-
центрированный эквивалентный ток, то глубина залегания его
будет тем больше, чем меньше проводимость земли и частота тока,
так как в земле имеет место явление поверхностного эффекта.
Проводимость грунта зависит от геологической структуры, состава
пород, находящихся в земле, и от климатических условий, по-
этому петли, образуемые током одинаковых цепей в различных
районах страны, будут неодинаковы. Например, на Кольском
полуострове, где грунт скалистый, петля тока будет больше, чем
в Московской области. Чем больше петля тока, тем больший
магнитный поток охватывает провода других цепей, располо-
женных в зоне действия этого магнитного поля. Следовательно,
чем больше петля, тем больше и взаимная индуктивность между
влияющей цепью и соседними цепями.
На основании выражения (83) полное взаимное сопротивле-
ние (Ом) между цепями на 1 км сближения будет
Z12 = г12 + /сет12 = /со (т12 — /	.
Обозначив j т12 — j 1 = М12, получим
|Z12| = coM12,	(104)
где М12 — коэффициенты взаимной индуктивности.
5*	131
Модуль коэффициента взаимной индуктивности между одно-
проводными цепями обычно обозначают, как Mj-a, а между
трехфазной симметричной цепью и однопроводной — М123_А.
Земля является средой с весьма неоднородной проводимостью,
учесть которую при определении коэффициентов взаимной индук-
тивности теоретически невозможно.
Несколько авторов (Полячек, Карсон и др.) предложили
формулы для вычисления коэффициентов взаимной индуктив-
ности между однопроводными цепями, полученные с допуще-
ниями. Так, например, земля считается однородной, относитель-
ная диэлектрическая и магнитная проницаемость равны единице,
проводимость воздуха равна нулю, а проводимость земли —
конечной величине и т. д. Формулы эти громоздки и расчеты по
ним требуют большой затраты времени.
Для облегчения расчетов обычно пользуются номограммами
и графиками (построенными на основании этих формул), позво-
ляющими по известным значениям удельной проводимости земли,
частоты тока и расстоянию между линиями определить Mi—A.
Допускается использовать в расчетах приближенные формулы.
Так, например, правилами защиты от влияний высоковольтных
линий электропередач рекомендованы формулы:
а)	для расчета опасных влияний
Mi-a = 2
In ^51Лрз _ / -ДI 10-\
а	4	’
где р3 —удельное сопротивление земли при частоте тока 50 Гц,
Омм; а —расстояние между линиями при параллельном сбли-
жении, м;
б)	для расчета мешающих влияний на телефонные каналы
линии связи при частоте 800 Гц
|Z1_a| = ®M1_a = 1,17 lg (1 -х£),
где Z\—а — полное взаимное сопротивление между однопровод-
ными цепями, Ом/км; хр = hja при /ix да 15 / рз; рз —-удельное
сопротивление земли при частоте тока 800 Гц, Ом м;
бх'о
Z123-A = ®М 123—А = 0,88	-у- --jT- ,
где Z123-A —полное взаимное сопротивление между симметрич-
ной ВЛ и однопроводной цепью, подверженной влиянию, Ом/км;
6 =	—среднее геометрическое расстояние между про-
водами ВЛ, м.
Когда а S» 5,5/ix, то
21S3-A s	1
132
ff)
Рис. 93
Правила защиты от влияния тяговых сетей переменного тока
рекомендуют приближенную формулу
М1_а=10-Чп|1 +^|,
где у3 — проводимость земли, См/м; f — частота влияющего тока.
Коэффициенты электромагнитной связи между двухпровод-
ными цепями при взаимном влиянии. Как известно (см. § 37),
взаимные влияния между цепями обусловлены главным образом
поперечной асимметрией, т. е. несимметричным взаимным рас-
положением проводов (жил) влияющих цепей и цепей, подвер-
женных влиянию. Несимметричное расположение проводов цепей
относительно друг друга и окружающей среды является основ-
ным фактором, определяющим появление электрических (У12 =
— <7w + /“С12) и магнитных связей (Z12 = г12 4- /а>щ12) между
цепями.
На рис. 93, а показано две цепи: влияющая с проводами
(жилами) 1—2 и подверженная влиянию с проводами (жилами)
3—4. Частичные емкости между проводами С13, С14, С23, С24
образуют так называемый электрический мост. Равновесие моста
будет тогда, когда разность сумм противолежащих емкостей
равна нулю, т. е. когда (С13 ф С24) — (С14 ф С23) = 0, что воз-
можно при отсутствии поперечной асимметрии. Если провода
расположены несимметрично относительно друг друга, т. е.
когда имеется поперечная асимметрия, равновесия моста не
будет и между цепями возникнет емкостная связь
С12 = (С13 -4 С24)	(С14 ф С23),
и ток с влияющей цепи будет переходить в цепь, подверженную
влиянию.
Аналогично могут быть представлены:
индуктивная связь (рис. 93, б)
m12 = (mls 4- m24)—(т14 ф ffiu);
133
активная составляющая электрической связи
= (й1з + ём) (ёи + йаз)
и активная составляющая магнитной связи
Г12 — (Г13 + Г 21)	(Г14 + Г2з) •
Как уже говорилось, при взаимных влияниях всегда учиты-
вают совместное действие электрического и магнитного полей
и поэтому необходимо рассматривать отдельно влияние на ближ-
ний и дальний концы (см. § 39).
Когда цепи короткие и имеют согласованную нагрузку, то
токи электрического влияния /ф на ближнем и I2i на дальнем
концах (на 1 км сближения) согласно уравнению (87) будут
/ад — ^21 —	У 12^1,
где У1а в данном случае будет коэффициентом электрической
связи между двухпроводными цепями.
При согласованной нагрузке иг — IXZX, где Zx — волновое
сопротивление влияющей цепи, а 1± —ток во влияющей цепи:
/ад = 1'и = -у Y12/1^1-
Токи магнитного влияния на ближнем /2о и дальнем I2i кон-
цах также на 1 км сближения согласно уравнению (83) будут
Е?  ^12/ 1
2Z2 — 2Z2 ’
/ад=/'л =
где Z12 — коэффициент магнитной связи между двухпроводными
цепями; Z2 —волновое сопротивление цепи, подверженной влия-
нию.
Токи электрического и магнитного влияний на ближнем конце
имеют одинаковое направление (см. § 38), а на дальнем — проти-
воположные. Поэтому токи электромагнитного влияния на ближ-
нем /20 и дальнем /2Z концах определяются из уравнений:
/20 — /ад + /ад = — /ю ^12^1 + “^7) ’	(105)
/2/ = 1'21 ~ 121 - 4-/10	•	О06)
В полученных уравнениях (105) и (106) величины в скобках
являются характеристиками электромагнитного влияния на ближ-
ний и дальний концы, поскольку характеризуют отношение токов
во влияющей и подверженной влиянию цепях. Поэтому их назы-
134
вают коэффициентами электромагнитной связи на ближний ко-
нец N12 и дальний конец Fla:
^2 = 2-^=r12Z1 + ^- = Z1(r12 + ^-);	(107)
Fi2 = 2-7^ = rHZl--^- = Z1(F12--^-).	(108)
Если ЛГ12 и Fn относят не к 1 км сближения, а к другой длине,
например строительной длине кабеля, то их называют электро-
магнитными связями.
На воздушных линиях провода расположены на значительном
расстоянии друг от друга, а окружающей средой является воздух,
и активными составляющими связей g12 и г12 можно пренебречь,
тогда
+	(с„+-^-);	(109)
= <110>
Обозначив С12 -|—— к0, а С12-------= Kh получим:
ZjZ2	^1^2
Л^12 = jaZ^o',	(111)
F12 =/©Z^.	(112)
При рассмотрении взаимных влияний между цепями воздуш
ных линий обычно коэффициентами электромагнитных связей
называют не Л’12 и Е12, а к0 и Kt. Они имеют размерность емкости.
Исследования показывают, что для цепей с медными проводами
составляет 5—6% к0.
При определении т12 допустимо не учитывать влияние прово-
димости земли по той причине, что расстояние между проводами
значительно меньше, чем высота их подвеса над землей. Поэтому
значения С12 и /п12 будут зависеть в основном от расстояний между
проводами.
1цепь
Пцепь
Рис. 94
135
Коэффициент С12 (Ф/км) вычисляют по формуле, полученной
из решений уравнений Максвелла,
С12 = 13 900 —10’12.	(113)
1П (т-)
Коэффициент индуктивной связи (Гн/км) определяют как взаим-
ную индуктивность между двумя петлями (цепями) по формуле
т12-= 200 In-^2- 10“6,	(114)
г13г24
где а, г13, г14, г23, г24 — расстояние между проводами 1—4 (рис. 94).
Между емкостными и индуктивными связями действует соот-
ношение т12/С12 = ZI, где ZB —волновое сопротивление цепей.
В кабелях жилы покрыты изоляцией и расположены близко
друг от друга и металлических защитных покровов и пренебрегать
активными составляющими связей g12 и т12 нельзя. Поэтому коэф-
фициенты электромагнитных связей определяются уравнениями
(107) и (108).
Измерения r12, g12, С12 и /п12 в строительных длинах кабелей
со звездной скруткой при различных частотах показывают, что
в диапазоне тональных частот (до 4 кГц) влияние между цепями
обусловлено в основном электрическими связями, тогда как маг-
нитные связи не превышают 10% первых; активные составляющие
электрических и магнитных связей пренебрежительно малы по
сравнению с их реактивными составляющими; в диапазоне частот
более 10 кГц удельный вес электрических и магнитных связей
примерно одинаков; активная составляющая электрической связи
обычно не превышает 5—15% ее реактивной составляющей,
а активная составляющая магнитной связи достигает 25—30%
реактивной составляющей; емкостные и индуктивные связи от
частоты практически не зависят; между индуктивными и емкост-
ными связями существует соотношение
т121С12 = Z*.
Примерное соотношение связей при различных частотах в про-
центах от общего значения связи приведено на рис. 95.
Поскольку в диапазоне тональных частот значительно пре-
обладают электрические связи, активные составляющие которых
малы, то в расчетах влияний между кабельными цепями в этом
спектре частот достаточно учесть только емкостную связь. При
высокочастотном уплотнении необходимо считаться со всеми
четырьмя видами связи.
По техническим условиям на строительные длины кабелей связи
нормируется емкостная связь С12, которую обычно обозначают кг.
Поэтому легко определить индуктивную связь, так как
/п42 = C12Z>.
136
ГЛАВА 7 влияние высоковольтных линий
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И КОНТАКТНЫХ
СЕТЕЙ НА ЦЕПИ АВТОМАТИКИ,
ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ И МЕРЫ
ЗАЩИТЫ
§ 41. Определение индуктированных напряжений и токов
Ранее (см. § 38) была рассмотрена общая методика определе-
ния индуктированных напряжений и токов и приведены формулы
для вычисления их значений без учета волновых процессов в це-
пях. Эти формулы справедливы и для практических расчетов.
Для получения расчетных формул с учетом волновых процессов
удобнее рассматривать конкретные задачи, принимая во внимание
особенности учета влияний ВЛ и тяговых сетей, приведенные
в § 39.
Напряжения и токи электрического влияния ВЛ и контактных
сетей практически принято определять без учета волновых про-
цессов не только во влияющих цепях, но и в цепях, подверженных
влиянию. При таком условии и параллельном сближении вычис-
ление индуктированных напряжений и токов можно выполнять
по формулам, приведенным в § 38, с подстановкой в них соответ-
ствующих коэффициентов емкостной связи: опасный ток для че-
ловека, прикоснувшегося к изолированному проводу (или к про-
воду двухпроводной цепи) по формуле (89); напряжение, индук-
тированное в двухпроводной цепи, по формуле (91) и т. д. При
определении потенциала, индуктированного на изолированном
проводе, по формуле (90) следует учитывать длину провода, под-
верженного влиянию. Если его длина I больше длины сближе-
ния /р, то в формулу следует ввести множитель /р/(, так как ин-
дуктированный заряд будет растекаться по всей длине провода
и потенциал его будет снижаться.
Напряжения и токи магнитного влияния определяются без
учета и с учетом волновых процессов в зависимости от вида линии,
подверженной влиянию (воздушная или кабельная), условий
сближения и частоты тока. Для расчетов без учета волновых
процессов, так же как и при электрическом влиянии, справед-
ливы формулы, приведенные в § 38 для вычисления опасной
продольной э. д. с. или опасного напряжения, индуктированного
на изолированном конце провода, при заземленном другом конце
его —формула (83); для определения напряжения, индуктиро-
ванного в двухпроводной цепи, — (84) и т. д. Формулы для опре-
деления индуктированных напряжений и токов с учетом волно-
вых процессов (см. § 38) можно получить, если поставлены кон-
кретные условия задачи.
При сближении линий автоматики, телемеханики и связи с ВЛ
и тяговыми сетями чаще всего приходится устанавливать воз-
137
можность появления
опасных индуктирован-
ных напряжений, а так-
же напряжений, мешаю-
щих индуктированных
в двухпроводных цепях.
Для решения этих за-
дач, как известно, необ-
ходимо вычислять на-
рис. 96	пряжение, индуктиро-
ванное на конце изоли-
рованного провода при заземленном другом конце его (для опреде-
ления опасного влияния), и индуктированное напряжение на конце
изолированного провода, так как напряжение, индуктированное
в двухпроводной цепи, определяется через коэффициент чувстви-
тельности (см. § 37).
Рассмотрим наиболее общий случай, когда длина провода
(жилы), подверженного влиянию, больше длины сближения
I > /р (рис. 96). На этом рисунке Uw и 110 — напряжение и ток
в начале влияющей цепи /; ух и у2 —коэффициенты распростра-
нения волны цепей 1 и 2; Zx, Z2 — волновые сопротивления це-
пей / и 2; U20 и U2l —индуктированные напряжения соответ-
ственно на ближнем и дальнем концах цепи 2. Конец цепи, к ко-
торому ближе расположен источник влияющего тока (напря-
жения), называют ближним, а противоположный —дальним кон-
цом цепи (см. § 38).
Провод изолирован на обоих концах. Распределение напряже-
ния и тока по любой цепи длиной I с несогласованными нагруз-
ками на концах характеризуется так называемыми общими, урав-
нениями линии:
= у/ Д- ZB/K sh у/;
= /к ch у/ + sh у/.
^В
(И5)
Для решения поставленной задачи воспользуемся уравнениями
(115), где /п —ток в начале цепи (у генератора); /к —на-
пряжение и ток в конце цепи (у приемника); у — коэффициент
распространения волны; ZB — волновое сопротивление цепи.
Когда цепь на конце изолирована, то ток /к — 0. Для такой
цепи уравнение передачи будет иметь вид
/rf = -^-sh у/.
^в
Напряжение на конце цепи
1
sh у/
U. = /,/в
(116)
138
Если, как в рассматриваемом случае, источником энергии,
распространяющейся по цепи 2, является не собственный генера-
тор, включенный на конце цепи, а влияющий провод 1 в пределах
сближения Zp, то началом цепи следует считать каждый элемен-
тарно малый участок сближения dx, на котором индуктируются
токи и напряжения вследствие электрической и магнитной связей
между цепями. Для каждого участка dx эти токи и напряжения
определены в § 38. При магнитном влиянии их рассчитывают по
формуле (86).
В том случае, когда =/= 12, очевидно, и индуктированные
напряжения на концах цепи 2 будут неодинаковы. Поэтому не-
обходимо определять индуктированные напряжения как на ближ-
нем, так и на дальнем концах.
На ближний конец цепи с элемента dx поступит напряжение,
значение которого на основании выражений (86) и (116) будет
dUw = dI2xZ.2 -J— =	.
sh y,x ZBX) z,JX2 sh y2x
Значения входных сопротивлений при изолированных концах
провода (жилы) будут равны сопротивлению при холостом ходе:
^вх1 = Zxx	^вх2 := Z2 cth (Z х)-
Ток на элементе dx в цепи 1 (см. § 39) будет 11х = /10, тогда
= -г---= фЬд sh у, (/ - х) dx.
л cth y2.v + cth у2(/— х) sh y2l shy2l	'
Напряжение, индуктированное на всем участке сближения
и действующее на ближнем конце, будет
Т+'р
J shV2(/-.r)rfx.
i.
После интегрирования и подстановки пределов получим
(117)
При совпадении длин цепей, влияющей и подверженной влия-
нию, когда lx = Z2 = 0, будем иметь
(720 = ^i£^thy24.
Г2
Если цепи короткие и у21 <1, тогда th(y2Z/2) ж у21/%, а
t/2o = 4Zi2/ioZ=4-£'
Напряжение dU2[, действующее на дальнем конце цепи, будет
d о 1	d Zq i Z, .о .	,.	. •
ix - sh y2 (/ — x)
139
После преобразований и подстановок, аналогичных предло-
женным выше для ближнего конца, получим полное напряжение
в виде
у -сЬ
Если длины цепей совпадают, т. е. !г = /2 = 0, тогда
t/2/“=^th(y2//2).
На ближнем и дальнем концах ток магнитного влияния имеет
противоположное направление. Поэтому, когда цепи короткие
и th (у2//2) « у21/2, то
^21 ~	ж 2~ Е,
что соответствует рис. 88, б.
Провод изолирован на одном конце и заземлен на другом.
В этом случае так же, как и в предыдущем, напряжение, индук-
тированное на элементе dx и действующее на ближнем конце,
будет
dU'2o = dI2xZ2 -Д =	1—.
20 lx sh у2х ZBX1 + ZBX2 shy2x
Поскольку дальний .конец замкнут накоротко на землю, вход-
ное сопротивление ZBx2 = ZR3 = Z2 th y2x и тогда, учитывая,
что 11х = /10,
20 Z2cthy2x + Z2th y2(Z — х) sh у2х
После преобразований получим
Ш^^г^уЛ-хУх.
Полное напряжение относительно земли на изолированном
конце
1i+1p
I chVa<Z-^d.v.
Л
После интегрирования и подстановки пределов получим
= ЛЙ4 tsh Ъ (Z - - sh	0 18>
Та сп y2i
Если длины цепей 1 и 2 совпадают, то === /2 = 0, тогда
140
Если цепи короткие и thy2/ « у2/, то
^Л'О =	= Е,
что соответствует рис. 88, в.
Формулы для практических расчетов влияний. При выводе
формул, устанавливающих значения индуктированных напряже-
ний и токов, предполагалось, что линии на участках сближения
параллельны. В реальных условиях параллельных сближений
нет. Поэтому, допуская погрешности в расчетах, к параллельным
сближениям относят такие, у которых ширина сближения, т. е.
кратчайшее расстояние между проводами линий, отличается от
среднего значения не более чем на 10% (рис. 97, а). Если это усло-
вие не соблюдается, то сближения называют косыми (рис. 97, б).
Чтобы можно было воспользоваться полученными формулами
для расчетов индуктированных напряжений и токов на участках
косого сближения, их заменяют параллельными с эквивалентной
шириной сближения аэ. За эквивалентную ширину сближения
принимают среднегеометрическую величину из расстояний между
линиями в начале и конце участка аэ — Yахаг . При этом длина
участков сближения должна быть такой, при которой отношение
большего расстояния между линиями к меньшему было бы не
более трех (на рис. 97, б < 3). Определяется она как проек-
ция линии, подверженной влиянию, на ось влияющей линии.
Сближения, состоящие из параллельных и косых участков,
называют смешанными или сложными. Для определения индук-
тированных напряжений и токов при таких сближениях сначала
определяют напряжение или ток на каждом параллельном и ко-
сом участках, а затем результаты расчетов алгебраически скла-
дывают. Расчеты выполняются в пределах гальванически нераз-
деленных участков цепей, подверженных влиянию, т. е. таких,
которые не содержат трансформаторов, усилителей и т. п.
Приводимые в литературе формулы для практических расчетов
влияний ВЛ и контактных сетей в различных режимах их работы
составлены на основании формул, приведенных в главах 6 и 7.
Однако в них обычно некоторые величины, являющиеся в усло-
виях данного конкретного расчета постоянными, включены в чис-
ловые коэффициенты (расчетная частота тока, коэффициент пере-
хода от фазового напряжения к линейному и др.). Вводятся также
141
коэффициенты экранирования деревьев, заземленных проводов,
металлических оболочек кабеля, рельсов и т. д. Некоторые из
этих формул приводятся ниже.
Значение среднего потенциала (В), индуктированного на
изолированных проводах воздушной линии, подверженной элек-
трическому влиянию несимметричных ВЛ (а также симметрич-
ных ВЛ с изолированной нейтралью при заземлении фазы) и
контактных сетей, при сложном сближении определяется по
формуле
+	О'9»
где Ur — линейное напряжение ВЛ или напряжение тяговой
сети, В; к, — числовой коэффициент, учитывающий количество
и взаимное расположение проводов влияющей цепи (табл. 14);
a3i — эквивалентная ширина сближения на i-м участке, м; lpi —
длина i-ro участка сближения, км; qt — коэффициент экраниру-
ющего действия сплошного ряда деревьев на i-м участке сбли-
жения; pt — коэффициент экранирующего действия заземленных
проводов и тросов, подвешенных на опорах влияющей линии
на i-м участке; п — количество участков сложной трассы сбли-
жения; S3i — коэффициент экранирования соседних заземленных
проводов на i-м участке линии, подверженной влиянию.
Определяется S3i по формуле
®лд + (т— !)а,Б ’
где алл и аАБ — средние значения собственных и взаимных
потенциальных коэффициентов (см. § 40).
Опасный ток (мА) для человека, прикоснувшегося к изолиро-
ванному проводу воздушной линии, подверженной электриче-
скому влиянию,
где — числовой коэффициент, учитывающий характер влия-
ющей цепи; т — количество заземленных проводов на линии,
подверженной влиянию; т1 — количество изолированных про-
водов цепи, к которой прикоснулся человек (если цепь однопро-
водная т1 = 1, если двухпроводная, то т1 = 2).
Значения коэффициентов к, и к2 приведены в табл. 14.
При магнитном влиянии опасное напряжение (В), индукти-
рованное на изолированном конце провода при заземленном
142
Таблица 14
Влияющая линия	К1	«2
Трехфазная ВЛ с изолированной нейтралью при зазем-	0,25	1,45
лении фазы		
Трехфазная ВЛ системы «два провода-земля»	0,32	1,85
Однофазная двухпроводная ВЛ при заземлении одного	0,2	1,15
из проводов		
Однопутная электрическая железная дорога перемен-		
ного тока:		
без дополнительных влияющих проводов (или цепь «провод-рельсы»)	0,4	2,3
с одним дополнительным влияющим проводом	0,5	3,0
с двумя дополнительными влияющими проводами Двухпутная электрическая железная дорога перемен-	0,6	3,7
ного тока:		
без дополнительных влияющих проводов	0,6	3,6
с одним дополнительным влияющим проводом	0,7	4,3
с двумя дополнительными влияющими проводами	0,8	4,7
другом конце, сложном сближении и без учета волновых про-
цессов:
=	(121)
1=1
где /х — влияющий ток, A; М(1_д) t — коэффициент взаимной
индуктивности между однопроводными цепями на i-м участке
сближения, Гн/км; SMi — общий коэффициент экранирования
металлических покровов кабеля, рельсов и других соседних
металлических сооружений на i-м участке сближения.
Если необходимо учитывать волновые процессы, то при па-
раллельном сближении Uдм = U'2O, где определяется по
формуле (118). Эту формулу для удобства вычисления приводят
к несколько другому виду. Так как
sh у, {I — Zx) — sh y2ZX2 = 2sh (у.,/2) (Z — Zx — Z2) ch (у2/2) (Z — Zx Z2) ==
= 2sh Y2Z,x/2ch ydc,
где Ze = (Zp/2) 4-Z2,
то тогда, приравняв |ZX2| =	y2 = уЛ, a Iw = /х, полу-
чим
sh у. I ,./2ch у, I „
Z/AM = 2v>.W(1_a)Zi	SK.	(122)
• Лu ’А6
Расчеты опасных влияний всегда производятся при частоте
тока f — 50 Гц, следовательно, и значения входящих в фор-
мулы со, МХ_Л, /х, ул, SM должны быть установлены при ча-
стоте 50 Гц.
143
Поскольку при f = 50 Гц sh yAlp!2 yNlp/2, формула (122)
может быть приведена к более простому виду
ch v. I
(123)
г а‘
Напряжение, индуктированное в двухпроводных цепях при
магнитном влиянии, с учетом волновых процессов, как известно,
определяется через коэффициент чувствительности:
^АБМ =
где Ui0 вычисляется по формуле (117). Эту формулу, как и в пре-
дыдущем случае, в целях удобства вычислений приводят к не-
сколько другому виду:
,	shу,/ /2shy.Z„
где М — коэффициент взаимной индуктивности, определяемый
в зависимости от вида влияющей цепи (при несимметричной Mj-a,
при симметричной 7И123_Л, см. § 39), Гн/км; /х— влияющий ток, А.
Напряжение, индуктированное в двухпроводных цепях, опре-
деляется при различных частотах, и элементы со, М, /х, ц, уА,
SM, входящие в формулу, подставляются вычисленными при
заданной частоте.
Напряжение (мВ), индуктированное в двухпроводных теле-
фонных цепях, при электрическом влиянии симметричных ВЛ
с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю и
параллельном сближении на частоте 800 Гц определяется по
формуле
U оэ= 2,5 • 1О6П8оо2тц8МСХ2о- a^?W,	(124)
где t/s00 — влияющее напряжение при частоте 800 Гц, В; ZT —
входное сопротивление телефонного аппарата, Ом; т)8(Ю — коэф-
фициент чувствительности при частоте 800 Гц; р и q — коэффи-
циенты экранирования соответственно заземленных тросов и
сплошного ряда деревьев (принимаются равными 0,7); СХ20_А —
коэффициент емкостной связи между симметричной ВЛ с изоли-
рованной нейтралью при заземлении одной из фаз и однопровод-
ной цепью на линии связи, Ф/км:
р ______	4,5-10'96с
С120-4 —	2) (а2 + 62 + с2у •
Индуктированное напряжение (мВ) в двухпроводных телефон-
ных цепях при электрическом влиянии симметричных ВЛ (в нор-
мальном режиме работы), частоте тока 800 Гц и параллельном
сближении:
ифэ == 1,45 • IO6UWZT^WCK3-Alppq,	(125)
где Гр — длина шага транспозиции проводов ВЛ в месте самого
тесного сближения ВЛ и линии связи, км; Схдз_А — коэффициент
144
емкостной связи между симметричной трехфазной ВЛ и одно-
проводной цепью связи, рассчитываемый по формулам:
при треугольном расположении проводов ВЛ
г __	5,2-10-9сб
Чгз-л	+ 2) (а2 + 62 + с=) ’
при вертикальном расположении проводов ВЛ
г = 8,3- 10-’с6 (а2 — &2 + с2) .
С123-А — (т 4- 2) (а2 + />2 + с2) ’
при горизонтальном расположении проводов ВЛ
р	16,8-10"8а6с6
С123-А	+ 2) (д2 _|_ /,2	С2)2 ’
где 6 = бхб2б3 — среднее геометрическое расстояние между
проводами ВЛ, м.
Формулы для определения индуктированных напряжений
в двухпроводных цепях при сложном сближении не приводятся,
поскольку они аналогичны указанным.
§ 42.	Допустимые нормы опасных
и мешающих влияний
В целях безопасности людей, пользующихся устройствами
автоматики, телемеханики и связи и обслуживающих эти устрой-
ства, а также для предохранения аппаратуры, включенной в цепи,
и обеспечения нормальной эксплуатации устройств установлены
допустимые нормы опасных и мешающих токов и напряжений.
Допустимые значения опасных для человека токов. Исследо-
вания показывают, что основными факторами, влияющими на
поражение человека электрическим током промышленной частоты,
являются ток, проходящий через его тело, продолжительность
действия тока, путь прохождения тока по телу и индивидуальные
особенности организма.
Установлено также, что ток до 2 мА, проходящий через тело
человека, не оказывает заметного действия, и его можно считать
безопасным. Повышение значения тока вызывает у человека
дрожание пальцев рук, сокращение мускулов, боли и судороги,
а при токе, превышающем 10 мА, создается опасность для его
жизни. Поэтому опасным током для человека, прикоснувшегося
к проводу, находящемуся под постоянно действующим индукти-
рованным напряжением (как, например, при вынужденном ре-
жиме тяговой сети переменного тока), принято считать ток, пре-
вышающий 10 мА. При кратковременном прохождении тока
через тело человека опасность поражения снижается и тем больше,
чем меньше время действия тока.
145
Таблица 15
Линия связи		Допустимое напряжение, В, при		
		замыкании на землю и времени отключе- ния тяговой сети, с		вынужденном режиме и гальваниче- ском влиянии
		0,3	|	0,6	
Воздушная	с деревянными опорами	1500	1000	60
То же с железобетонными опорами		240	160	36
Кабельная	местной и магистральной связи	0,6 ии	—	36
Примечание. 1/и — испытательное напряжение, зависящее от типа кабеля.
Допустимые значения опасных напряжений устанавливаются
с точки зрения опасности для жизни человека и с точки зрения
опасности пробоя изоляции кабелей и устройств, включенных
в цепи.
С точки зрения опасности для человека допустимые напря-
жения определяются в зависимости от допустимого тока и общего
сопротивления цепи между проводом и землей, образующегося
в момент прикосновения человека к проводу. Это сопротивление
обусловлено сопротивлением тела человека и переходным сопро-
тивлением между телом человека и землей. Сопротивление тела
человека в основном зависит от состояния его кожного покрова.
При аварийных (кратковременных) режимах работы влияющих
линий нормы переходного сопротивления «человек-земля» всегда
будут выше, чем при нормальных условиях.
Допустимые значения опасных напряжений для кабелей и
оборудования, включенного в цепи, определяются с учетом элек-
трической прочности их изоляции, старения изоляции под воздей-
ствием постороннего напряжения и других факторов. Действу-
ющие в настоящее время нормы опасных влияний тяговых сетей
переменного тока приведены в табл. 15.
Допустимые нормы мешающих влияний для телефонных кана-
лов низкой частоты. При влиянии ВЛ и тяговых сетей электри-
ческих железных дорог в цепях связи возникают напряжения
и токи различных частот, так как во влияющих линиях всегда
действуют гармонические составляющие напряжения и тока.
Эти индуктированные напряжения и токи вызывают в телефонных
каналах низкой частоты появление шумов, которые могут нару-
шить нормальную работу цепей связи.
Человек при помощи телефона воспринимает одни и те же
напряжения различных частот неодинаково. Поэтому оценить
шум в вольтах, измеренных обычным вольтметром, не представ-
ляется возможным.
146
Чтобы оценить воздействие токов
различных частот, принято сравни-
вать их акустическое воздействие с
акустическим воздействием тока та-
кой же амплитуды, но частотой
800 Гц, которая является в технике
связи расчетной для каналов низкой
частоты. Отношение акустического
воздействия тока в телефоне с часто-
той / к акустическому воздействию
такого же тока частотой 800 Гц на-
зывают коэффициентом акустического
воздействия pf, значения которого
для частот от 26 до 5000 Гц, найден-
ные экспериментальным путем, при-
ведены на рис. 98.
Следовательно, для определения полного индуктированного
напряжения шума необходимо найти индуктированное напряже-
ние каждой гармонической составляющей Ufl, умножить на
соответствующие коэффициенты акустического воздействия и сло-
жить по квадратичному закону:

Напряжение иш называют псофометрическим напряжением.
Таким образом, псофометрическое напряжение — это такое на-
пряжение частотой 800 Гц, которое, действуя в телефонной цепи
вместо индуктированных напряжений с различными частотами,
оказывает одинаковое мешающее действие. Псофометрическое
напряжение измеряют псофометром. Он состоит из чувствитель-
Таблипа 16
Цепь связи	Допустимое напряжение шума, мВ	Длина сбли- жения, к ко- торой отне- сена норма	Точка цепи, к которой отнесена норма
Междугородная	2,1	400 км	Вход усилителя или между- городного коммутатора при относительном уровне полез- ного сигнала —6,95 дБ (—0,8 Нп)
Постанционная	1,51	Длина	То же
Диспетчерская	1,0/	круга	Вход усилителя или ком- мутатора при относитель- ном уровне полезного сиг- нала'—13,9 дБ (-1,6 Нп)
Межстанционная	2,25	Вся цепь	Линейные зажимы телефон- ного аппарата
147
його вольтметра и специального фильтра, который включается
перед вольтметром и пропускает сигналы в соответствии с восприя-
тием их человеческим ухом.
Шум в телефонных каналах низкой частоты нормируется
в псофометрических вольтах. Действующие в настоящее время
нормы шума для ряда цепей приведены в табл. 16. Действительны
они при волновом сопротивлении линии 600 Ом. Если цепь имеет
другое волновое сопротивление, то допустимую норму напря-
жения определяют, умножая установленные значения на коэф-
фициент
кш = V | Z |/600 ,
где |Z|—модуль волнового сопротивления цепи.
Для электрифицированных участков эти нормы разделяются
(с учетом суммирования по квадратичному закону): 0,8 нормы
относится к контактным сетям, высоковольтно-сигнальным линиям
автоблокировки и к высоковольтным цепям продольного электро-
снабжения; 0,6 — к линиям сильного тока других ведомств.
§ 43.	Расчеты опасных и мешающих влияний
Меры защиты от опасных и мешающих влияний линий ВЛ
и контактных сетей определяются на основании расчетов значений
индуктированных напряжений и токов. Таким образом, от пра-
вильности и точности расчетов влияний зависит безопасность
людей, качество и надежность работы устройств автоматики,
телемеханики и связи, сохранность материальных ценностей
и экономия средств.
Определить теоретически значения ряда величин, входящих
в расчетные формулы, невозможно. Для установления их значе-
ний проводят специальные исследования, на основании чего раз-
рабатываются Правила защиты, которыми и следует руководство-
ваться при расчетах влияний.
Правилами защиты определяются режимы работы влияющих
цепей, принимаемые при расчетах опасных и мешающих влияний;
методика расчетов влияний, методика определения коэффициен-
тов связи, коэффициентов экранирования металлических защит-
ных покровов кабелей и т. д. Приводятся и другие сведения,
необходимые или облегчающие выполнение расчетов, а также
технические требования обслуживания линий. Правила обя-
зательны для всех, имеющих отношение к проектированию, строи-
тельству и эксплуатации линий.
Некоторые положения из этих правил приводятся ниже.
Расчет опасного электрического влияния на цепи воздушных
линий связи производится только при сближении с симметрич-
ными ВЛ с изолированной нейтралью, в режиме заземления
одной фазы и с несимметричными ВЛ и тяговыми сетями пере-
менного тока, находящимися в нормальном режиме работы.
148
Расчет опасного магнитного влияния производится для воз-
душных и кабельных линий в случае сближения с симметричными
ВЛ с заземленной нейтралью, полагая, что одна из фаз заземлена;
с несимметричными ВЛ при заземлении фазы и нормальном ре-
жиме работы; с тяговыми сетями переменного тока при заземлении
тяговой сети и вынужденном режиме и с симметричными ВЛ
с изолированной нейтралью при заземлении двух фаз, если на
линии связи имеются однопроводные цепи полуавтоматической
блокировки с блок-механизмами.
Значение индуктированного напряжения относительно земли
или индуктированной продольной э. д. с. на гальванически не-
разделенных проводах воздушных линий любой длины и жилах
кабелей длиной до 40 км определяют без учета волновых про-
цессов. Если длина кабельной линии превышает 40 км, расчеты
производят с учетом волновых процессов.
Для вынужденного режима работы тяговой сети величину
влияния определяют при всех практически возможных вариантах
выключения тяговых подстанций. Значение влияющего тока
неодинаково по длине плеча питания и зависит от числа находя-
щихся на плече электровозов. Поэтому реальный влияющий ток
принято в расчетах заменять эквивалентным, под которым под-
разумевается ток, одинаковый по всей длине сближения и оказы-
вающий такое же влияние, как и действительный, имеющий сту-
пенчатый характер изменения значения вдоль плеча питания.
При сближении с несимметричными ВЛ, в том числе и с тя-
говыми сетями переменного тока, кроме индуктивного влияния,
возможно гальваническое влияние. В этом случае опасное напря-
жение UKT —	+ U‘v, где (7М— напряжение магнитного
влияния; UT — напряжение гальванического влияния.
Расчет мешающего влияния ВЛ и тяговых сетей на телефон-
ные каналы низкой частоты может быть произведен несколькими
методами. Для наиболее точного расчета псофометрического на-
пряжения сначала следует установить частоту и значения ампли-
туд напряжений и токов гармонических составляющих, действу-
ющих во влияющей линии. Затем определить индуктированные
напряжения от влияния каждой гармоники, лежащей в тональ-
ном спектре, умножить полученные значения на соответствующие
коэффициенты акустического воздействия и сложить по квадра-
тичному закону. Такой метод расчета по гармоническим состав-
ляющим сложен, так как требует знания амплитуд гармоник
напряжения и тока по влияющей линии и расчета по каждой гар-
монике отдельно.
Значительно проще, однако менее точно можно определить
значение индуктированного псофометрического напряжения, если
влияющие напряжение и ток со всеми гармониками заменить
эквивалентным по действию на телефонные цепи напряжением
или током частотой 800 Гц. Расчет мешающего влияния в этом
случае производится только на одной частоте. Эквивалентное
149
влияющее напряжение U3 или ток 1Э могут быть определены как
произведение псофометрических значений напряжения Unc или
тока /пс, действующих во влияющей цепи, на поправочный коэф'
фициент /<п, учитывающий состав гармонических составляющих,
расстояние между линиями, частотную зависимость величин,
входящих в расчетные формулы, и другие факторы. Таким обра-
зом, иэ = с/пскГ1.
Значения Unc и /пс могут быть вычислены по формулам:
= ]/ i (UltPfiy-; /пс = |/ V (IuPfiy ,
где Uц — эффективное значение i-й гармонической составляющей
влияющего напряжения; /п — то же влияющего тока; рц —
коэффициент акустического воздействия i-й гармонической.
Unc и /пс более просто можно получить измерениями с помощью
псофометра, включаемого во влияющую цепь. Они зависят от
питания цепей, их схем, нагрузки и других причин. Поэтому
имеется возможность все влияющие линии разделить на группы,
для которых отношение псофометрического напряжения или тока
к действующему значению влияющего напряжения Ua или тока /д
более или менее постоянно. Это отношение называют телефонным
формфактором напряжения Fu или тока Fz (фактором формы
кривых напряжения или тока):
Fu = t/пс/^д; = /пс//д.
Таким образом, если известны формфактор, рабочее напря-
жение и ток, несложно определить Unc и /пс:
t/...с = ЛД,; /ПС==/’УД.
Коэффициент Ка определяется как отношение напряжения
шума 0ш в телефонной цепи, подсчитанное при влиянии всех
гармоник к напряжению шума U'^, вычисленному при одной
частоте 800 Гц, т. е.
кп =
В некоторых случаях вследствие резонансных явлений ампли-
туда одной из гармоник, действующих во влияющей цепи, резко
возрастает и во много раз превышает амплитуды других гармо-
нических составляющих. Такое положение позволяет вести расчет
влияний на одной резонансной частоте, пренебрегая влиянием
остальных гармонических составляющих.
Гальванически не разделенные цепи диспетчерской, прямой
телефонной и других видов связи имеют значительно большую
длину, чем плечи питания тяговых сетей и плечи питания высо-
ковольтно-сигнальных линий автоблокировки и ВЛ продольного
электроснабжения, подвешенных на опорах контактных сетей.
Следовательно, одновременно на них будут оказывать влияние
150
несколько плеч питания, представляющих собой самостоятельные
линии сильного тока. Может быть также сближение с несколь-
кими ВЛ. В таких случаях определяют индуктированное псофо-
метрическое напряжение от каждой влияющей линии (каждого
плеча питания), а затем складывают по квадратичному закону.
При сближении воздушных и кабельных линий связи с кон-
тактными сетями переменного тока учитывают только магнитное
мешающее влияние при нормальной работе контактной сети.
С электрическими влияниями не считаются, поскольку из-за
опасных магнитных влияний воздушные линии относят на большое
расстояние от железной дороги (до 2 км), а кабельные линии
полностью защищены металлическими защитными покровами
кабелей.
При сближении с контактными сетями постоянного тока учи-
тывают лишь магнитное влияние на цепи воздушных линий.
Электрическое влияние на цепи воздушных линий и магнитное
влияние на цепи кабельных линий мало.
Влияние высоковольтных симметричных цепей с изолирован-
ной нейтралью, к которым относятся цепи автоблокировки и про-
дольного электроснабжения, определяют при нормальной работе
и аварийном режиме (замыкание фазы на землю). Однако в тех
случаях, когда все влияющие цепи гальванически соединены
через шины подстанции, оборудованы отключающими устройст-
вами, действующими при замыкании фазы на землю, аварийный
режим не учитывается.
Если гальванически не разделенная цепь связи имеет сближе-
ние с несколькими высоковольтными цепями (плечами питания),
то аварийный режим учитывается только на одной из них. При
нормальном режиме таких цепей и ширине сближения до 30 м
учитывают магнитное влияние фазовых токов и электрическое
влияние фазовых напряжений, а когда ширина сближения более
30 м — только магнитное влияние фазовых токов; при аварийном
режиме — электрическое влияние результирующего напряжения
и магнитное влияние фазовых токов.
§ 44.	Меры защиты от опасных и мешающих влияний
При проектировании ВЛ и линий автоматики, телемеханики
и связи необходимо размещать их трассы таким образом, чтобы
избежать влияний, превышающих допустимые нормы. Если сде-
лать это не представляется возможным по местным условиям или
экономическим соображениям, то применяют специальные меры
защиты, основные виды которых приведены в табл. 17.
Уменьшение времени короткого замыкания путем применения
быстродействующих приборов защиты, отключающих линий от
питающих устройств, в случае заземления одной из фаз снижает
опасность поражения человека (см. § 42) и пробоя изоляции
кабелей и устройств.
151
Таблица 17
Линия или сеть	Меры защиты от влияния	
	опасного	мешающего
ВЛ и контактная сеть электрической железной дороги переменного тока	Уменьшение времени ко- роткого замыкания; сни- жение токов короткого замыкания;	подвеска защитных тросов; вклю- чение в контактную сеть отсасывающих тр ансформатор ов	Транспозиция проводов ВЛ; подвеска защитных тросов; включение отса- сывающих трансформа- торов в контактную сеть; включение сглаживаю- щих фильтров
Линии автоматики, теле- механики и связи	Применение разрядни- ков, дренажных кату- шек, разделительных трансформаторов; за- мена воздушной ЛИНИИ кабельной	Использование дренаж- ных катушек; отказ от работы по однопровод- ным цепям; применение траверсного профиля вме- сто крюкового; замена воздушной линии кабель- ной
Транспозиция проводов высоковольтных цепей (см. § 20)
уменьшает их продольную асимметрию и, следовательно (см.
§ 36), напряжения и токи нулевой последовательности.
Отсасывающие трансформаторы ОТр уменьшают магнитное
влияние контактных сетей переменного тока. Они имеют коэф-
фициент трансформации от 0,8 до 1, мощность 800 кВ-А и более.
Первичная обмотка включается последовательно в контактную
сеть 2, а вторичная —_в провод обратного тока 1, подвешивае-
мый на опорах контактной сети 2 (рис. 99, а}, или в рельсы 3
(рис. 99, б). При протекании тягового тока по первичным обмот-
кам трансформаторов во вторичных обмотках и обратном проводе
будет протекать ток почти противоположного направления, что
снижает напряженность влияющего магнитного поля. При вклю-
чении вторичных обмоток в рельсы ток в них значительно уве-
личивается, что улучшает экранирующее действие рельсов
(см. § 36).
Количество устанавливаемых отсасывающих трансформаторов
определяется расчетами. Их защитное действие зависит от рас-
Рис. 99
152
стояний между ними, взаимного расположения линии, подверже-
ной влиянию, и тяговой сети, сопротивления рельсов относи-
тельно земли, удельного сопротивления земли и т. д. Коэффи-
циент защитного действия при включении в провод обратного
тока может иметь значения 0,25—0,5, а при включении в рельсы—
0,25—0,7.
Использование отсасывающих трансформаторов в качестве
меры защиты от опасных и мешающих влияний удорожает строи-
тельство тяговой сети, усложняет эксплуатацию и увеличивает
потери электроэнергии, но при необходимости защиты дорогостоя-
щих действующих сооружений (магистральных кабелей, кабель-
ных сетей местной связи и т. д.) их применение может быть оправ-
дано.
Сглаживающие фильтры применяются для уменьшения ме-
шающих влияний тяговых сетей постоянного тока и устанавли-
ваются на всех тяговых подстанциях. Они снижают амплитуды
гармонических составляющих напряжения и тока, действующих
в тяговой сети, для чего в своих схемах (рис. 100, где В — выпря-
митель) имеют резонансные контуры, настроенные на частоты
гармоник с наибольшими амплитудами, реакторы (L7 и L2) и
конденсаторы (Cl, С2), которые, действуя совместно, образуют
фильтры, запирающие гармоники и более высоких частот. Контур
из L2, йши Сщ в первом фильтре настраивается на частоту 300 Гц
с большой амплитудой.
Эффективность фильтров оценивается так называемым коэф-
фициентом сглаживающего действия, определяемым как отноше-
ние псофометрического напряжения на входе фильтра, к псофо-
метрическому напряжению, на его выходе. При индуктивности
реакторов L1 и L2, равной 5 мГн, коэффициент сглаживающего
действия фильтра Ф2 равен 64, а Ф1 — 250. Если индуктивность
реактора 4,5 мГн, то коэффициент сглаживающего действия филь-
тра Ф2 — 55, а Ф1 — 180.
Уменьшение влияния с помощью заземленных тросов и кабли-
рования объясняется эффектом экранирования.
В области низких частот процесс экранирования можно объяс-
нить следующим образом. Допустим, что имеются влияющий
провод 1, провод 2, подверженный влиянию, и металлический
Рис. 100
153
Рис. 101
экран <3 (рис. 101, а). Когда по проводу 1 будет протекать ток 7lt
то в экране и проводе 2 появятся индуктированные э. д. с., век-
торы которых Е3 и Т?2 (см. векторную диаграмму на рис. 101, б)
будут отставать от вектора тока 1г на 90°. Индуктированная
в экране э. д. с. вызовет в нем ток 73, который будет отставать
от Е3 на угол <р. Ток 73 в свою очередь возбуждает в проводе 2
э. д. с. Е23, которая будет отставать от него на 90°. Результиру-
ющая э. д. с. в проводе 2 Е2р определится геометрической сум-
мой Е2 и Е23, которая будет тем меньше, чем ближе угол <р к 90°.
Значение угла <р зависит от соотношения индуктивного и актив-
ного сопротивления экрана, так как tg <р = a)L/R3.
Таким образом, защитное действие экрана будет тем больше,
чем меньше сопротивление экрана и больше его индуктивность.
Следовательно, защитное действие медного троса будет больше,
чем сталеалюминиевого, а сталеалюминиевого — больше, чем
стального. Защитное действие оболочки кабеля из алюминия
больше, чем защитной оболочки из свинца. Броня кабеля из
стальных лент с повышенной магнитной проницаемостью даст
больший экранирующий эффект, чем обычная броня из стальных
лент.
Количественно экранирующее действие экранов принято оце-
нивать коэффициентом экранирования s, который определяют как
отношение э. д. с., индуктированной в проводе при наличии
экрана, к э. д. с., индуктированной при его отсутствии.
Практически экранами будут рельсы, металлические трубо-
проводы и т. д. В общем случае результирующий коэффициент
экранирующего действия
где sK — коэффициент защитного действия металлических обо
лочек кабеля; sp — коэффициент защитного действия рельсов;
sT — коэффициент защитного действия заземленного троса.
Большое влияние на защитное действие экранов оказывает
сопротивление заземлений экранов. Чем меньше сопротивление
заземлений, тем больше протекающий по ним ток и тем выше их
защитное действие. Вычисленные при сопротивлении заземлений,
154
Рис. 102
равных нулю, коэффициенты экранирования называют идеаль-
ными. В практических условиях сопротивление заземлений не
может быть равно нулю, и действительные коэффициенты экра-
нирования всегда больше идеальных и называют их реальными
коэффициентами экранирования.
Методика определения реальных коэффициентов экранирова-
ния приводится в литературе.
Идеальный коэффициент экранирования оболочек кабеля опре-
деляется по формуле
с —	^°б
И Коб +	’
где 7?сб — сопротивление оболочки постоянному току; 7?об +
+ У®Аоб — полное сопротивление оболочки при переменном токе.
Из формулы (126) видно, что коэффициент s„ зависит не только
от Ro6, но и от ее индуктивности Lo3. Как известно, магнитная
проницаемость стали является величиной переменной, зависящей
от значения протекающего по ней тока. С увеличением тока ма-
гнитная проницаемость сначала возрастает и достигает максималь-
ного значения на прямолинейном участке кривой намагничива-
ния. При дальнейшем увеличении тока магнитная проницаемость
снижается. Следовательно, будет изменяться и индуктивность
стальных оболочек с изменением величины протекающего по ним
тока. Поэтому коэффициент экранирования стальных оболочек
или свинцовых и алюминиевых со стальной броней изменяется
с изменением индуктированной продольной э. д. с.
Экранирующее действие защитных оболочек можно увеличить
применением многообмоточного трансформатора (рис. 102, а) и
редукционного трансформатора (рис. 102, б). Здесь 1 — металли-
ческий покров кабеля (металлическая оболочка, экран, броня),
в разрыв которого включается одна обмотка трансформатора;
2 — жилы кабеля, в каждую из которых также включена об-
мотка многообмоточного трансформатора; 3 — ферромагнитный
сердечник; 4 — сердечник кабеля без металлических покровов,
намотанный в качестве обмотки трансформатора.
Разделительные трансформаторы включаются в цепи и разде-
ляют их на гальванически не соединенные участки, что умень-
шает продольную э. д. с. на проводах цепей.
155
Дренажные катушки (ДК) состоят из двух одинаковых полу-
обмоток, наложенных на общий кольцевой сердечник из ферро-
магнитного материала. Включают их на концах цепей между
проводами, а среднюю точку заземляют. Применяются катушки
для защиты от опасных магнитных влияний и мешающего элек-
трического влияния. Степень снижения напряжения проводов
относительно земли определяется сопротивлением полуобмоток,
заземлений и током влияния, проходящим через них.
Кроме перечисленных мер, применяются и другие: отказ от
однопроводных цепей, применение траверсного профиля вместо
крюкового, что снижает коэффициент чувствительности, и т. д.
§ 45.	Гальваническое влияние токов в земле
на однопроводные цепи и меры защиты
Однопроводные цепи, использующие землю в качестве второго
рабочего провода, подвержены не только влиянию внешних не-
уравновешенных электромагнитных полей, но и гальваниче-
скому влиянию токов в земле, получивших название блужда-
ющих.
Блуждающие токи возникают вследствие магнитных бурь,
использования земли в качестве одного из рабочих проводов,
несимметричных ВЛ, утечки тягового тока в землю с рельсов
электрических железных дорог и других причин.
Протекая в земле, имеющей различную структуру и, следова-
тельно, неодинаковое сопротивление, они создают разность по-
тенциалов между точками земли, которая, действуя на заземли-
телях однопроводных цепей, вызывает в них посторонние напря-
жения и токи.
Влияния блуждающих токов, вызываемых магнитными бу-
рями. Исследованиями магнитного поля земли установлено, что
его напряженность зависит от географического положения и
геологической структуры земли и, кроме того, изменяется пери-
одически и непериодически.
К периодическим колебаниям напряженности магнитного поля
земли относят суточные и годовые колебания. Они носят плавный
характер, невелики и на однопроводные цепи не оказывают за-
метного влияния.
Довольно часто и внезапно происходят значительные и резкие
нарушения магнитного поля земли, которые называют магнитными
возмущениями или магнитными бурями. Во время магнитных
бурь, длящихся часами и сутками, в однопроводных цепях могут
возникать разности потенциалов от 0,1 до 5 В на 1 км длины
цепи, а токи в однопроводных цепях до 500 мА, что нарушает
нормальную работу. Изменение тока по значению и направлению
при этом происходит медленно, поэтому влияние магнитных
бурь подобно влиянию медленно изменяющегося постоянного
тока.
156
Появление периодических и непериодических колебаний ма-
гнитного поля земли связано с деятельностью солнца. Наблюде-
ниями установлено, что максимальное значение напряженности
поля при суточных колебаниях наступает на всем земном шаре
одновременно. При этом средняя амплитуда колебаний зависит
от времени года. Годовые колебания магнитного поля имеют
максимальное значение в периоды солнцестояния и равноденствия.
Магнитные бури возникают также одновременно по всему зем-
ному шару. Они повторяются через 27 дней, т. е. через промежу-
ток времени между двумя одинаковыми положениями поверх-
ности солнца и земли. Кроме того, наблюдается периодичность
магнитных бурь, связанная с пятнообразованием на солнце.
При образовании и увеличении количества пятен на солнце
происходит резкое изменение магнитного поля земли, появляются
магнитные бури, сопровождаемые северными сияниями, радио-
помехами и большими значениями разностей потенциалов между
точками земной поверхности, взятыми на значительном расстоя-
нии друг от друга.
Влияние блуждающих токов, вызываемых электрическими
железными дорогами. Одним из главных источников блуждающих
токов в земле являются электрические железные дороги постоян-
ного и переменного тока. Их рельсовые пути, являющиеся обрат-
ным проводом тягового тока, не изолированы от земли, и утечка
тока с них значительна.
Значения токов в рельсах и земле между тяговыми подстан-
циями не являются постоянными. Максимальный ток в рельсах
будет в месте нахождения электровоза и у тяговых подстанций
вблизи от подключения отсасывающих фидеров (соединительные
провода между рельсами железной дороги и шиной тяговой под-
станции), а минимальный — ближе к середине участка между
тяговыми подстанциями.
Токи в земле увеличиваются по мере удаления от тяговой под-
станции электровоза, поскольку возрастает сопротивление рель-
сов тяговому току. Их плотность в различных точках будет неоди-
накова и, кроме того, они будут изменяться по знаку, в зависи-
мости от движения поездов. Следовательно, если оба заземлителя
однопроводной цепи или хотя бы один из них будет находиться
в зоне действия тяговых токов, то в цепи под действием разности
потенциалов возникнут посторонние токи.
Аналогичные явления можно наблюдать и в случае электри-
ческих железных дорог однофазного тока. Отличие их в том,
что переменный ток, протекающий в тяговой сети, будет индукти-
ровать в рельсах ток, приблизительно противоположный по фазе
току, непосредственно протекающему в рельсах. Индуктирован-
ный в рельсах ток замыкается через землю и создает в различных
точках земли потенциалы, противоположные по знаку потенциа-
лам, создаваемым током, непосредственно поступающим в рельсы
с электровоза.
157
Для определения напряжения гальванического влияния в одно-
проводных цепях существуют формулы, расчет по которым до-
вольно сложен, а результат вычислений приближенный. Практи-
чески пользуются номограммами или таблицами, составленными
по этим формулам для грунтов различной проводимости.
Меры защиты от гальванического влияния. Наиболее радикаль-
ной мерой защиты от гальванического влияния является переход
с однопроводных цепей на двухпроводные. Однако такой способ
экономически не всегда целесообразен, так как требует дополни-
тельных проводов (жил). Поэтому применяют различного рода
схемы, снижающие влияние, а также относят заземления одно-
проводных цепей из зоны действия блуждающих токов. При
медленном изменении блуждающих токов по значению и знаку
(токи, вызываемые магнитными бурями и электрическими желез-
ными дорогами постоянного тока) чаще всего применяются транс-
форматорные схемы. Для защиты от блуждающих токов промыш-
ленной частоты (вызываемых ВЛ и электрическими железными
дорогами переменного тока) применяют фильтры, резонансные
контуры и компенсирующие устройства, включаемые в одно-
проводные цепи.
ГЛАВА 8 ВЗАИМНЫЕ влияния МЕЖДУ ЦЕПЯМИ
СВЯЗИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ И МЕРЫ
ЗАЩИТЫ
§ 46.	Определение токов взаимных влияний
при нескрещенных цепях
Допустим, что на воздушной или в кабельной линии имеются
только две цепи с параллельными проводами (жилами), различ-
ными параметрами и согласованными нагрузками (рис. 103).
Волновые сопротивления цепей 1 и 2 пусть будут соответ-
ственно Zr и Z2, а коэффициенты распространения и у2- Цепь 1
с напряжением Uw и током 710 в начале линии будем полагать
влияющей, а цепь 2 — подверженной влиянию.
Токи влияния на ближнем и дальнем концах цепи 2 можно
определить на основании изложенного в § 38.
Токи электрического влияния на ближнем и дальнем концах.
При согласованной нагрузке ток влияния dl2x [см. (92) 1, индук-
тированный на элементе dx, разделится на две равные части (см.
рис. 89, в). Одна часть направится к ближнему концу, а другая —
к дальнему. При распространении они будут уменьшаться по
амплитуде и изменяться по фазе и через нагрузки на концах
цепей пройдут токи одинакового направления:
158
на ближнем конце
dl2Q = ~ dl2e~^ = UlxYl2e-v‘xdx;
на дальнем конце
d/2l -= -t-dl^-ъ а-х) = JLU}xY^ а-х) dx,
где У12 — коэффициент электрической связи между двухпро-
водными цепями; Uu — влияющее напряжение на элементе dx.
Учитывая, что при согласованной нагрузке Uix = U10e-^iX,
и допуская, что коэффициент электрической связи постоянен
на всем участке сближения, найдем полные токи влияния на
ближнем и дальнем концах:
i
l20=-^Yi2Ul0\ e-(v1+vjx(;z;
О
I
1’ц - 4“ YKUwe~^1 f е-(^-?г) х dx.
о
Токи магнитного влияния на ближнем и дальнем концах.
При магнитном влиянии элементарный ток dl2 замыкается по
цепи последовательно, проходя через нагрузки ближнего и даль-
него концов в противоположных направлениях (см. рис. 91, а).
С учетом волновых процессов в цепях на ближнем конце ток
влияния (86) будет иметь значение
dI"20 = -	е~?^ = z-^^x dx.
g	Y.L/ 2
на дальнем конце
Л Г'-, =_e-v2 (1-х) _ ZyJix. ?2 </_*) j
2Z2 С	2Z3 е
где 11х — влияющий ток на элементе dx-, Z12 — коэффициент
магнитной связи между двухпроводными цепями.
159
Учитывая, что lix = Iue~'fiX и допуская коэффициент магнит-
ной связи постоянным на всей длине сближения цепей, определим
полные токи влияния на ближнем и дальнем концах:
i
\e~^+^xdx-,
2 6
i
/21 =	е-v.» J e-(v.-v«) * dx.
2 о
Полный ток электромагнитного влияния на ближнем и даль-
нем концах. На ближнем конце цепи, подверженной влиянию,
токи электрической и магнитной связи будут иметь в приемнике
одинаковое направление (см. рис. 91, а). Поэтому полный ток
электромагнитного влияния /20 можно’ определить как сумму
токов /эд и /го- Учитывая, что t/10 = /ц/ь получим
i
/го = /го + /го = -у Ло-^i 1г	f е-^1^2' Хах =
=	 [1 - е-(?1+^) »J,	(127)
2 (Yi + Ya)	v '
где У12 = Zx ^У12 4-	— коэффициент электромагнитной
связи на ближний конец.
На дальнем конце цепи токи электрического и магнитного
влияний имеют противоположные направления (см. рис. 91, а)
и полный ток влияния будет
i
hi = in - hi =	(у]2 —f e-‘v>-V2> * dx =
==2(<-Y7e~V,f[1-e''(V,~V,)	{128)
где F12 == Zi ( Y12----— коэффициент электромагнитной
связи на дальний конец.
Когда цепи имеют одинаковые параметры, то Zx = Z2 = Z,
Yi = Тг = Y и формула (127) примет вид
/го = -^(1-е-2^).	(129)
Если цепи электрически длинные и у/1,5 Нп (13 дБ), то
e-2?i	0,05 и ТОгда можно полагать, что
/20 = -^.	(130)
160
Формула (128) при одинаковых цепях приводит к неопределен-
ности, раскрывая которую при Yi -> у2 —> 0, находим
и =	(131)
п Уз
§ 47.	Переходное затухание и защищенность
Взаимные влияния между цепями принято оценивать величи-
ной переходного затухания А (дБ), которое по аналогии с соб-
ственным затуханием цепей определяется по отношению мощ-
ности (рис. 104, а):
на ближнем конце	„
Ао = 10 1g-5^;
г 20
на дальнем конце
Л = 1о1е-Цр.
Переходное затухание может быть выражено не только через
мощности, но и через токи. Так как Р\0 = I2QZlt Р2о = IwZ2,
Р21 = I21Z2, to	____ ____________________
A=2oig|4^i/4-|; A=2oig-^2-
I 120 ’ Л2 I	'2/ ’	I
Значения токов /20 и l2t определяются по формулам (127)—
(131), и если отношение токов /10//20 обозначить через Во, а
Ло/^2/ — через то формулы переходного затухания примут вид:
ли = 201ё|во A = 2°ig|Bz	(132>
а при одинаковых нагрузках цепей:
X0 = 201g|B0|; Лг = 201g |Вг [.	(133)
Для обеспечения надлежащего качества передачи сигналов
необходимо, чтобы их мощность Рс превысила мощность помех
Рп в той же точке цепи. Превышение мощности сигнала над
мощностью помех характеризуется защищенностью
Л- = 41е^-
а) 1	1
Рис. 104
Ог 6 Козлов, Кузьмин
161
Защищенность удобнее определять не через мощности, а как
разность уровней полезного сигнала рс и помехи рп, измеренных
в данной точке, например у приемника. В таком случае, если
уровень передачи в начале влияющей цепи 1 (рис. 104, б) р10,
а в начале цепи 2, подверженной влиянию, р20и затухание цепей а/,
то защищенность на дальнем конце (у приемника)
А = Ре — Ра = (Р20 — «0 — (Р10 — Al) = (Л, — al) — (р10 — р20).
При р10 = р20 будем иметь
А3 = А/ — al.
(134)
Если поменять местами генератор и приемник цепи 2, то защи-
щенность в этом случае на ближнем конце будет
Л = Рс - Рп = (Рао - al) - (р10 - Ло) « (Д - al) - (р10 — pw).
При
Pio — Рао А3 — Д — al.
Значение защищенности нормируется. Так, например, защи-
щенность между одноименными высокочастотными каналами двух-
кабельных линий должна быть не менее 73,1 дБ и 73,9 дБ — между
каналами однокабельных линий, а между каналами цветных
цепей воздушных линий 50,4 дБ.
В тех случаях, когда каналы имеют усилительные участки,
токи с отдельных участков усиливаются промежуточными усили-
телями и защищенность на один усилительный участок надо
увеличивать. Фазы токов влияния с отдельных участков неиз-
вестны, поэтому применяют квадратичный закон сложения. При
одинаковых цепях и одинаковых токах влияния на каждом уси-
лительном участке полный ток влияния 7П с усилительных
участков будет равен / Ny.
Защищенность на длине всей цепи
A«201g|^| = 201g
I Jn I
= A-201gyy.

Следовательно, защищенность на одном усилительном участке
Ay = A + 201g/?T;.
Нормы переходного затухания устанавливаются на основании
норм защищенности.
§ 48.	Зависимость переходного затухания
от длины линий и частоты тока
Формулы (127)—(131) показывают, что с увеличением частоты
передаваемого тока возрастает взаимное влияние между цепями
и соответственно снижается переходное затухание. Объясняется
162
/ДА 2/4A J/4A A I
это тем, что с ростом частоты
тока увеличивается значение
электрической и магнитной свя-
зей (У12 = gi2 +/йС12 И /12 =
= Г12 + /®т12)> ТаК как ИХ
реактивные составляющие нахо-
дятся в прямой зависимости от
частоты.
Переходное затухание на дальнем конце (Az) больше, чем
переходное затухание на ближнем конце (Ао), потому что на
ближнем конце электрические и магнитные поля складываются,
а на дальнем конце вычитаются.
Рассмотрим зависимость /20, а следовательно, и Ло от длины
линии, для чего воспользуемся формулой (129), из которой
видно, что зависимость /20 и Ло от длины цепей определяется
выражением 11 — е-2^.
Так как у = а 4- /₽, а [3 = 2лД, то
1 —	= 1 — е-2аге-2/₽/ _ 1 — e~2al ( cos 4л — j sin 4л -J—
\	A	A
Задаваясь различными значениями l, выраженными через
длину волны А, получим:
При	1 = 0	....	1	— e-2v/ =	О
»	I = Х/4	.	. . .	1	— e-2v« =	1	— е-0^2
»	I = А/2	.	. . .	1	— e-2v' =	1	- e-aX
»	I = Зл/4	...	1	— e-2v^ =	1	— е-3аЛ/2
Из полученного следует, что при постоянной частоте с из-
менением длины линии модуль 11 — е-2?1], а следовательно, /20
и Л о изменяются волнообразно (рис. 105).
Амплитуды колебаний /20 и Ло с увеличением длины цепей
уменьшаются и при электрически длинных цепях, когда модуль
11 — е-2^! » 1, колебания прекращаются и ток стремится к пре-
делу
J __ I Л.оД.2 I
^2° —4^—
Волнообразное затухающее изменение /20 и Ло объясняется
тем, что токи, поступающие к ближнему концу с отдельных уча-
стков линии, имеют различные амплитуды и фазы из-за неоди-
наковых расстояний, проходимых ими. Для иллюстрации на
рис. 106, а показаны векторы токов, поступающих к ближнему
концу цепи 2 с отдельных участков линии, равных Сдвиг
фаз между соседними векторами 45°. Из рисунка видно, что токи,
поступающие с участков 5, 6, 7 и 8 имеют противоположное на-
правление токам, поступающим соответственно с 1, 2, 3 и 4 уча-
стков. Следовательно, результирующий вектор, равный геометри-
163
S)
ческой сумме векторов токов, поступающих на ближний конец
с участков 5—8, имеет противоположное направление результи-
рующему вектору токов, поступающих с участков 1—4
(рис. 106, б). Таким образом, через участки, равные проис-
ходит как бы изменение знака коэффициента электромагнитной
связи. Это явление называют электрическим скрещиванием по
аналогии с явлениями, происходящими при физическом скрещи-
вании проводов (жил) цепей.
Рассмотрим теперь, как изменяется Ло в зависимости от ча-
стоты тока при неизменной длине цепей. Из рис. 105 можно ви-
деть, что минимум Ло (максимум влияния) будет тогда, когда
длина линии I равна 1/4Х, 3/4z. и т. д., а максимум Ло (минимум
влияния) — когда I равно 112К % и т. д.
Определим частоты, на которых Ао имеет наибольшие и наи-
меньшие значения, называемые критическими частотами.
Так как Л = v/f, где v— скорость распространения энергии,
то первый минимум Ло будет при частоте/2 = v!4l. Другие частоты,
на которых будут минимальные и максимальные значения Ло,
определяются как /кр = nf. При нечетных к значения Ао мини-
мальные, а при четных максимальные.
При расчетах переходного затухания в широком диапазоне
частот необходимо учитывать колебательные процессы и, в пер-
164
вую очередь, проверять соответ-
ствие затухания нормам на не-
четных критических частотах.
Токи влияния на дальний конец
имеют одинаковой длины путь
(рис. 107) и при одинаковых цепях
складываются арифметически. По-
этому защищенность между цепями
уменьшается с увеличением длины
цепей. По той же причине снижает-
ся и переходное затухание на даль-
нем конце Ai = А3 + al. Однако,
с увеличением длины цепей воз-
растает их собственное затуха-
Рис. 107
ние (al), поэтому до некоторой длины цепей переходное затуха-
ние на дальний конец снижается, а затем возрастает. Зависимости
переходного затухания и защищенности от частоты аналогичны,
так как с ростом частоты увеличиваются связи между цепями и
растет их затухание.
§ 49.	Косвенные (дополнительные) влияния
При выводе формул для определения токов влияния и пере-
ходного затухания предполагалось, что на линии имеется только
две одинаковые цепи с параллельными проводами (жилами),
согласованными нагрузками и электромагнитными связями, по-
стоянными по всей длине цепей. В действительности всегда имеют
место косвенные или дополнительные влияния.
Косвенные влияния возникают вследствие явлений отражений
из-за несогласованности нагрузок и линии, конструктивных
неоднородностей и из-за присутствия на линии соседних, так
называемых третьих, цепей. Токи этих влияний, складываясь
с токами непосредственного влияния, снижают переходное зату-
хание между цепями и защищенность цепей от взаимных влияний.
Исследованиями установлено, что косвенные влияния особенно
сказываются на дальнем конце цепей в области высоких частот
и при определенных условиях могут превышать непосредственное
влияние между цепями.
Влияния вследствие отражений возникают в результате не-
полного согласования входного сопротивления аппаратуры с вол-
новым сопротивлением цепи. На рис. 108 показаны две цепи, из
которых одна влияющая, а другая подверженная влиянию, и пути
токов влияния. Оба тока переходят с одной цепи на другую по
закону ближнего конца. Токи влияния, перешедшие по закону
дальнего конца, не показаны, так как они малы, поскольку вли-
яние на дальний конец обусловлено разностью коэффициентов
электрической и магнитной связей.
6 Козлов, Кузьмин
165
Рис. 108
Из рис. 108 можно видеть,
что токи влияния на дальнем
конце вследствие явлений от-
ражений будут тем меньше, чем
лучше согласовано входное со-
противление аппаратуры с вол-
новым сопротивлением цепей и
чем больше переходное затуха-
ние на ближний конец. Следо-
вательно, защищенность на
дальнем конце зависит от переходного затухания на ближний
конец Ао и согласованности входного сопротивления аппаратуры
и волнового сопротивления цепи.
Влияние вследствие конструктивных неоднородностей возни-
кает из-за неоднородности конструкций воздушных и кабельных
линий. В кабельных линиях конструктивные неоднородности
обусловлены неоднородностью полуфабрикатов, используемых для
изготовления кабеля (жилы, изоляция жил), допусками в процессе
производства кабелей, при скрутке в группы и в общий сердечник
кабеля и наложении оболочек. На воздушных линиях причинами
конструктивных неоднородностей являются неодинаковые длины
стрел провеса проводов, различные расстояния между штырями
на траверсах и крюками на опорах, а также различные длины
пролетов, что не позволяет делать элементы для устройства скре-
щивания одинаковой длины.
Конструктивные неоднородности увеличивают поперечную и
продольную асимметрии, а следовательно, и влияние между
цепями. Распределение их вдоль линии чаще носит случайный
характер, что значительно ограничивает, а иногда и сводит на нет
эффективность скрещивания (скрутки), поэтому они строго нор-
мируются.
На воздушных линиях разница в стрелах провеса проводов
не должна превышать 3 см, расстояние между штырями траверс
не должно отклоняться от установленного более чем на 1,5 см,
отклонение длины элемента при средней длине его 100 м не должно
быть более ±10 м (при других средних длинах элементов допуски
другие).
На кабельных линиях асимметрия сопротивлений жил цепей
А/? =0,1 ч-0,14 Ом/км, емкостная асимметрия 1—2 нФ/км, от-
клонения волнового сопротивления от номинального значения
3—5%.
Чем выше передаваемый спектр частот, тем жестче норми-
руются допуски, так как влияние из-за конструктивных неодно-
родностей возрастает с ростом частоты передаваемого по цепям
тока.
В реальных условиях на воздушных и в кабельных линиях
всегда больше, чем две цепи. Цепи расположены на небольшом
расстоянии друг от друга и влияние между цепями может быть
166
Рис. 109
не только непосредственным, но и через соседние, так называемые
третьи, цепи. Третьими цепями могут служить не только двух-
проводные, но и однопроводные и наложенные цепи. Влияние
через третьи цепи может наблюдаться на ближнем и дальнем
концах. При низких частотах это влияние незначительно, стано-
вится заметным в спектре высоких частот и может превышать не-
посредственное влияние между цепями.
Пути перехода тока с влияющей цепи 1 на цепь подвержен-
ную 2 через третью цепь 3 показаны на рис. 109, а—г, где двух-
проводные цепи представлены одной линией. Кроме того, имеются
пути, обусловленные явлениями отражения, как, например,
на рис. 109, д, а также через однопроводные, наложенные цепи
и двухпроводные цепи, не имеющие наложения. В двухпроводных
цепях, не имеющих наложения, индуктированная энергия рас-
пространяется не только в тракте «провод — провод», но и в тракте
«два провода — земля». Для токов тракта «два провода — земля»
можно считать, что двухпроводные цепи находятся в режиме
холостого хода. Таким образом, в однопроводных, наложенных
цепях и в тракте «два провода — земля» двухпроводных цепей
индуктированные токи будут иметь одно направление и все третьи
цепи могут рассматриваться как пучок проводов, через который
токи влияния переходят с цепи 1 на цепь 2. Один из путей пере-
хода тока влияния через пучок проводов показан на рис. 109, е.
Наибольшую опасность появления помех создают токи влия-
ния, переходящие как с цепи 1 на цепь 3 (или пучок проводов),
так и с цепи 3 (или пучка проводов) на цепь 2 по закону ближ-
него конца (рис. 109, а, е, ж).
Для уменьшения влияния через третьи цепи, в схемы скрещи-
вания высокочастотных цепей воздушных линий, приходится
6*	167
Обводить большие индексы.
В то же время введение
-^>1 К жилам больших индексов в схемы
—о| кабеля скрещивания увеличивает
’’ J непосредственное влияние
между цепями на ближний
конец. Такое положение
Рис. ПО	затрудняет составление
схем скрещивания и сни-
жает эффективность скрещивания, являющегося основной мерой
защиты от взаимных влияний.
Влияния через третьи цепи в кабельных линиях снижают при
симметрировании кабелей. К влияниям через третьи цепи можно
отнести и влияние с выхода промежуточного усилителя на его
вход. Объясняется это тем, что к усилительному пункту сигналы
приходят с большим затуханием, а затем усиливаются и на выходе
имеют амплитуду, намного превышающую амплитуду входящих
сигналов. В результате могут возникнуть влияния с выхода на
вход усилителя.
Для уменьшения этих влияний на воздушных линиях устра-
ивают отдельно вход и выход цепей в усилительные пункты (см.
§ 17). Кроме того, для уменьшения влияния через земляной тракт
во все цепи на входе и выходе в усилительные пункты включают
запирающие катушки (рис. 110). Каждая полуобмотка запирающей
катушки включается в один из проводов двухпроводной цепи, в ре-
зультате магнитные поля токов земляного тракта (имеющих одина-
ковое направление) складываются, что увеличивает индуктивное
сопротивление цепи «провод—земля». Магнитные поля токов, имею-
щих разные направления в проводах двухпроводной цепи, взаимно
компенсируются и затухание, вносимое запирающей катушкой для
передаваемых сигналов, невелико. При вводе в оконечные пункты
запирающие катушки включаются только в уплотненные цепи.
На кабельных линиях при наличии низкочастотных цепей
(НЧ), проходящих усилительный пункт УП напрямую, ввод цепей
в усилительный пункт устраивается, как показано на рис. 111.
Для уменьшения влияния с выхода на вход усилителей через
третьи двухпроводные цепи применяются запирающие фильтры.
Они являются фильтрами нижних частот и включаются в низко-
частотные цепи, проходящие без усиления (напрямую).
Кабель? нч-цепь Кабель 1
Кабель! нч-цепь кабель?
Рис. 111
§ 50.	Переходное затухание между
нескрещенными цепями
воздушных линий
Для электрически длинных це-
пей с одинаковыми параметрами
значение тока влияния на ближний
конец определяется по форму-
ле (130).
168
Для воздушных линий
(см. § 40) ЛГ12 = /0)Z/>0, где
ko ~ С12 ~1~
Так как y/Z » /<оС, где
С — емкость двухпроводной
цепи, то
г	I 10^0
/2°--4С~ •
Тогда переходное затуха-
ние между цепями будет
Л"-2Ч'е1-201<1-
1	^7 2,	59 3	66
95 У	69 9	69 1	69 в
£ Упора
Рис. 112
Эта формула показывает, что Ло между электрически длин-
ными нескрещенными цепями (при />200—300 Гц) зависит
только от коэффициента электромагнитной связи и емкости
двухпроводной цепи.
На рис. 112 приведены вычисленные по этой формуле значения
величины Ло (дБ) между цепью 1 на первом месте и всеми осталь-
ными 2—8 при подвеске цветных проводов на восьмиштырных
траверсах. Переходное затухание между любой парой цепей
может быть определено по этому рисунку, для чего необходимо
найти лишь аналогичное расположение цепи 1 к одной из осталь-
ных. Например, взаимное расположение цепей 3 и 7 такое же,
как 1 и 5. Следовательно, между третьей и восьмой Ло = 45 дБ.
Значения Ло, приведенные на рис. 112, ниже установленных
норм (см. § 47), поэтому приходится применять меры защиты.
Основной мерой защиты цепей воздушных линий является скре-
щивание проводов.
§ 51.	Скрещивание цепей воздушных линий
Скрещивание цепей, т. е. перемена их проводов местами через
определенные расстояния, уменьшает взаимные и внешние влия-
ния, обусловленные поперечной асимметрией, а при подвеске про-
водов на различном расстоянии от земли (крюковой профиль) и
влияние вследствие продольной асимметрии.
Эффективность скрещивания иллюстрируется рис. 113. Если
провод а цепи 2 (рис. 113, а) расположен ближе к влияющей
цепи 1, чем провод б, то ток влияния /а > /б и через нагрузки на
концах цепи 2 пройдет результирующий ток влияния
/аб = (/а + /а) - (4 + /б) = 2/а - 21 б ф 0.
При скрещивании цепи 2 (рис. 113, б) провода а и б поменяются
местами и результирующий ток будет равен нулю
Лб=(/а+/б)-(Л + /б) = 0.
169
При скрещивании только цепи 1 (рис. 113, в) ток /аб также
будет равен нулю, так как токи влияния на правой половине
цепи 2 изменят свое направление на противоположное. Таким
образом, при скрещивании токи влияния с одного участка ком-
пенсируются токами влияния с другого участка, что аналогично
изменению знака коэффициента электромагнитной связи. Такое же
положение будет, если скрестить одну из цепей в нескольких
точках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга.
При этом число участков, на которые будут поделены цепи,
должно быть четным. При нечетном числе участков всегда остается
нескомпенсированный участок, называемый неуравновешенной
длиной.
Практически полной компенсации токов влияния одного уча-
стка токами влияния другого участка при скрещивании не будет,
так как токи с различных участков проходят неодинаковый путь
и отличаются по амплитуде и фазе.
Допустим теперь, что обе цепи скрещены в одной точке
(рис. 113, г). При таком скрещивании результирующий ток /а(3 ~
170
= (7а - 7б) - (7б - 7а) =
=- 27а — 27б =/= 0. Сравнивая
полученное 7аб с 7аб при не-
скрещенных цепях, можно ви-
деть, что скрещивание обеих
цепей в одной точке не прино-
сит никакой пользы. Следова-
тельно, при подвеске на линии
нескольких цепей каждая цепь
должна скрещиваться по своей
схеме.
На линиях связи всегда под-
вешивается несколько цепей и,
кроме того, они могут иметь	Рис. 114
различную длину. Поэтому скре-
щивание удобно устраивать отдельными участками, секциями, на
которых заканчивались бы схемы скрещивания всех цепей и отсут-
ствовала неуравновешенная длина линии. Секции составляют
из 2" элементов, где п — целое положительное число. За длину
элемента принимают отрезки линии, равные двум, а иногда трем
иди одному пролету. Чем больше в секции элементов, тем больше
можно получить различных схем скрещивания. Количество их
в секциях равно 2"—1. Практически применяются секции из 8,
16, 32, 64, 128 и реже из 256 элементов. Секции из 128 и 256 эле-
ментов называют основными, а остальные — укороченными. В пер-
вую очередь размещают основные секции, так как они позволяют
получить лучшую взаимную защищенность для большого коли-
чества цепей. Укороченные секции применяют, если на линиях
не укладывается целое число основных секций.
При составлении схем скрещивания пользуются условными
обозначениями, называемыми индексами. Скрещивание цепей
через равные промежутки (рис. 114) обозначают одноцифровыми
индексами. Через один элемент — 1, через два элемента — 2,
через четыре элемента — 4 и т. д. Эти индексы и схемы скрещива-
ния называют основными.
Схемы, обозначаемые двумя индексами, получаются наложе-
нием основных схем. Например, если цепь, скрещенную по ин-
дексу 1, вторично скрестить по индексу 2, то через каждые два эле-
мента схемы скрещивания совпадут. Два скрещивания в одной
точке взаимно компенсируются и в результате цепь будет скре-
щена по индексам 1-2. Цепь, скрещенную по индексам 1-2, можно
дополнительно скрестить по индексу 8, и тогда схема скрещива-
ния ее будет определяться индексами 1-2-8 и т. д.
Увеличение переходного затухания на ближний конец между
скрещенными цепями зависит от схемы взаимной защищенности,
которая определяется скрещиваниями цепей, не совпадающими
при наложении схем друг на друга. Например, если одна цепь
скрещена по индексам 1-4, а другая — по 1-8, то, наложив одну
171
схему на другую, можно видеть, что схема взаимной защищен-
ности имеет индексы 4-8. Следовательно, для того чтобы устано-
вить схему взаимной защищенности между любыми цепями,
достаточно исключить одинаковые индексы из схем скрещивания
обеих цепей. Оставшиеся индексы и будут определять схему вза-
имной защищенности.
§ 52.	Переходное затухание между скрещенными цепями
Цепи воздушных линий монтируются в процессе строительства,
схемы скрещивания хорошо проверяются, и фазы токов влияния
с отдельных участков линии на ближнем и дальнем концах могут
быть известны. Поэтому для определения переходного затухания
между скрещенными цепями можем воспользоваться формулами
из § 46.
Допустим, что имеется две цепи длиной Z, из которых одна
скрещена по индексу 1, а другая не скрещена. Количество эле-
ментов пусть будет п, длины элементов одинаковы и равны s,
а электромагнитные связи между цепями пусть будут постоянными
по всей длине цепей. Для определения переходного затухания
на ближний конец сначала установим значения токов влияния,
поступающих с каждого элемента, пользуясь формулой (127).
Приняв у!+у2 = «, определим ток влияния с первого элемента
/201----е к
со второго элемента
/202 = ^^-(1-е-«) e_flS,
и т. д. ис последнего элемента
Полный ток влияния с учетом изменения его направления при
скрещивании будет
120с = ^201 — Л>02 Д' ' '	~
=	__ е-01) [1 — e-as -)—•••— е~а	s],
В квадратных скобках имеем ряд геометрической прогрессии
со знаменателем q = — e-as. Сумма членов прогрессии
„	1-?п	1—e~a,iS
1—4 ~ 1 +e"as
172
Подставив значение S в выражение для /2ос и учитывая, что
ns = I, получим
или
Лос = Л^(1 -e-°')th^-.
При скрещивании по индексу 2 расстояние между скрещива-
ниями будет равно 2s и в полученную формулу будет входить
не th-у-, a th as и в общем случае th—где п — индекс скре-
щивания.
Заменяя а его значением, будем иметь
/20с == о/10У12 . - [1 -	'] th ns.
2(У1 + у2)	2
.На основании формулы (127) можем написать
/2ос = 4>th-|- ns.	(135)
Если схема взаимной защищенности обозначается несколь-
кими индексами, то можно доказать, что в этом случае в формулу
(135) будет входить столько гиперболических тангенсов, сколько
индексов имеет эта схема, и аргументы тангенсов будут соответ-
ствовать индексам скрещивания. Например, при схеме взаимной
защищенности 1-4-16
/20c = 720|th4s|.|th-|-4s|-|th-|- 16s|,	(136)
или
IzOc — 121>Т t
где T — произведение модулей гиперболических тангенсов.
Обозначив 11йИ2й = ВОс, получим выражение для переходного
затухания между скрещенными цепями
Лое = 201g ] Вос I = 201g | во. 1/Т| = Ло + Лп, (137)
где Ло = 20 1g | Во | — переходное затухание между нескрещенными
одинаковыми цепями; Лп = 201g|l/7'| — прибавка переходного
затухания, вызванная скрещиванием.
Из формул (135)—(137) следует, что скрещивание может при-
нести не только пользу, но и вред. В том случае, когда модуль
гиперболического тангенса или произведение модулей меньше
единицы, то прибавка будет положительной, а если больше, то
отрицательной, и скрещивание только увеличит влияние.
173
Значение тока влияния на дальний конец определяется по
формуле (128). Сравнивая эту формулу с формулой (127), видим,
что структура их одинакова. Поэтому, определяя токи влияния
с каждого элемента на дальнем конце и складывая аналогично
вышеизложенному, получим формулу /2Zc = где /2Ze —
ток влияния на дальнем конце при скрещенных цепях; Т" — про-
изведение модулей гиперболических тангенсов вида | th Y1 ns |,
соответствующих индексам взаимной защищенности.
При 41 = уа каждый из тангенсов будет равен нулю и, следо-
вательно, влияния на Дальний конец (без учета косвенных влияний)
не будет.
§ 53.	Эффективность скрещивания в зависимости
от шага скрещивания
Значение модулей гиперболических тангенсов, определяющих
прибавку переходного затухания за счет скрещивания, зависит
от величины ns, т. е. от расстояний между скрещиваниями. Для
установления эффективности скрещивания в зависимости от длины
шага скрещивания рассмотрим несколько примеров.
Допустим, что имеется две нескрещенные цепи 1 и 2, разделен-
ные на участки ns (рис. 115, с). Если ns = Х/8Л. влияющего тока,
то на ближнем конце цепи 2 векторы токов влияния с первого /21
и второго /22 участков будут сдвинуты по фазе на 90° (рис. 115, б),
так как длина пути тока /22 больше в 2 раза. При скрещивании
одной из цепей (рис. 115, в) с шагом, равным х/8^, ток со второго
участка /22 изменит свое направление на противоположное (штри-
ховая линия), но сумма токов (/21 и /22) останется такой же, как
Рис. 115
174
и до скрещивания. Следовательно, скрещивание с шагом, равным
1/8^, не приносит никакой пользы.
Если ns — VjeX, то при нескрещенных цепях фазовый сдвиг
между токами с первого /31 и второго /22 участков будет 45°. На
рис. 115, г показана сумма векторов этих токов без скрещивания
(сплошные линии) и при скрещивании (штриховые линии). Из
рисунка видно, что при скрещивании ток влияния меньше при-
мерно в 2 раза, чем ток влияния без скрещивания. Дальнейший
анализ показывает, что влияние между скрещенными цепями во
столько раз меньше, чем между нескрещенными, во сколько раз
шаг скрещивания меньше 1/Д.
Если ns = 1/4Х, сдвиг фаз между токами влияния, приходя-
щими на ближний конец с обоих участков, равен 180°. Поэтому
без скрещивания будет разность токов /21 и /22, а при скрещива-
нии — сумма токов (рис. 115, д'). Влияние резко возрастает, так
как нарушается эффект электрического скрещивания (см. §48).
Переход энергии с одной цепи на другую может быть настолько
большим, что передача частот, для которых шаг скрещивания ра-
вен или близок к 1/4Х, становится невозможной. Это явление по-
глощения энергии соседней цепью называют абсорбцией. Из
изложенного следует, что для получения положительного эффекта
от скрещивания во всем диапазоне передаваемых частот шаг
скрещивания должен быть меньше 1/sn. Однако для уменьшения
влияния через третьи цепи приходится в схемы скрещивания вы-
сокочастотных цепей вводить большие индексы, что значительно
усложняет их проектирование.
§ 54.	Результирующее переходное затухание
между цепями воздушных линий
Полное влияние, а следовательно, и результирующее переход-
ное затухание между цепями обусловлено следующими факторами:
непосредственным влиянием между скрещенными цепями, кон-
структивными неоднородностями, явлениями отражения от концов
цепей из-за несогласованности линии и вводных устройств и т. д.
Однако доли отдельных факторов в общем влиянии различны.
Исследования и практика показывают, что некоторыми из них
можно пренебречь без особого ущерба для точности расчета.
Суммирование производят по квадратичному закону, так как фазы
токов неизвестны.
При определении результирующего переходного затухания на
ближний конец АОр между низкочастотными цепями учитывают
только непосредственное влияние между скрещенными цепями
и влияние конструктивных неоднородностей. Вычисляют его по
формуле Ю’0,05Аор = 1О"°’о5Ао ]/'Ю'0,1Ап ф- Ю’°’1А»К ,
где ЛОк — переходное затухание, обусловленное влиянием кон-
структивных неоднородностей линии.
175
Влияние на дальний конец в диапазоне низких частот незначи-
тельно и становится заметным при передаче более высоких частот.
Поэтому результирующая защищенность Дзр на дальнем конце
определяется только для высокочастотных цепей. При этом учи-
тываются влияния вследствие отражения, конструктивных не-
однородностей и через третьи цепи. Непосредственное влияние
между скрещенными цепями на дальний конец мало и не учиты-
вается
|0-°,°5Лзр _ -у jQ-0,M30_j_ ]0-О,1Лзтс_^	1ЛЗТН 10-0,1ЛЗК’
где Лз0 — защищенность от влияний, вызванных явлениями
отражения; Лзтс — защищенность от влияния через третьи двух-
проводные скрещенные цепи; ЛЗТ1Г—защищенность от влия-
ний через третьи нескрещенные цепи (через пучок проводов);
Лзк — защищенность от влияния конструктивных неоднородно-
стей.
Полученные расчетом значения результирующего переходного
затухания и результирующей защищенности сравнивают с уста-
новленными нормами и тем самым определяют пригодность выб-
ранных схем скрещивания. Для облегчения расчетов и выбора
схем скрещивания периодически выпускается специальная лите-
ратура, так называемые инструкции по скрещиванию телефонных
цепей воздушных линий. В этих инструкциях приводятся расчет-
ные формулы, нормы переходного затухания и защищенности,
вспомогательные таблицы, облегчающие расчеты, примеры расче-
тов и др., а для типовых профилей — индексы схем скрещивания,
обеспечивающие требуемые переходное затухание и защищенность
при минимальном количестве крестов.
§ 55.	Переходное затухание между цепями
в кабельных линиях
Кабельные линии монтируются из отдельных отрезков кабеля
(строительных длин), поставляемых заводами со скрученными
(скрещенными) жилами цепей, и поэтому фазы токов влияний,
поступающих к ближнему и дальнему концам кабельной линии,
неизвестны. Поэтому при определении полного тока влияний
применяют квадратичный закон сложения токов с отдельных
строительных длин.
Допустим, что имеется кабельная линия из п отрезков кабеля
длиной s с цепями, имеющими одинаковые параметры. Для опре-
деления переходного затухания на ближнем конце предположим,
что электромагнитные связи между цепями постоянны по всей
длине и ток влияния с первой строительной длины = /£$, тогда
ток влияния со второй строительной длины будет /2 =
и т. д. и с последней строительной длины 1п ~ /20е'7 <n-I) s-
176
Полный ток влияния на ближнем конце
ho = У + ^2 +  •  + In = ho j/” _ e_4as- •
Отношение токов /10//20 теперь получится в виде
Ло __ Ло 1 Г 1 — е 4as
Ло 1^ у ^e-^ns-
/	1 _p-'ias
Приравняв /10//20 = BQ; /10//« = у 1_e-4anS = D и пеРе'
ходя к переходному затуханию, получим
Д = 201g|5u| = 2Olg|Bo=A| + 201g|D| = Л^ + 201g|D|,
где А^ — переходное затухание на ближнем конце строительной
длины, определяемое обычно измерениями.
Все токи влияния на дальний конец проходят через отдельные
строительные длины и пути их от начала влияющей цепи до конца
цепи, подверженной влиянию, одинаковы (см. рис. 107). Поэтому
при суммировании их по квадратичному закону все слагаемые
под корнем квадратным получаются одинаковыми и полный ток
влияния будет
Т /-СД -(я-1) as
Переходя к отношению токов и логарифмируя, получим
Ai = Л/д — 201g Vп 4- a (п — 1) s,
где Л)д — переходное затухание на дальнем конце строительной
длины, определяемое измерениями.
Защищенность на дальнем конце (см. § 47)
А3 = Л)д - 201g ]/п.
Строительные длины кабелей в процессе монтажных работ
соединяются между собой и образуют кабельную линию.
§ 56.	Скрутка кабельных цепей
Для уменьшения взаимных и внешних влияний изолированные
жилы симметричных кабелей скручиваются в группы звездной
(четверочной) или парной скруткой (см. § 33 и 34).
При звездной скрутке четыре изолированные жилы распола-
гаются по углам квадрата, чем достигается симметричное рас-
положение жил одной цепи относительно жил другой, и таким
образом снижается влияние вследствие поперечной асимметрии.
Однако строго симметричного расположения жил получить не-
возможно из-за конструктивных неоднородностей. Влияние между
цепями различных четверок уменьшается скруткой.
177
Рис. 116
Рис. 117
Скрутка жил не только сни-
жает влияние вследствие попе-
речной асимметрии, но и умень-
шает продольную асимметрию,
так как выравниваются расстоя-
ния жил относительно оболочки
(земли). Действие скрутки ана-
логично скрещиванию проводов
на воздушных линиях и основ-
ные положения об электрических процессах, возникающих при
скрещивании, справедливы и для скрутки. Отличие ее от скре-
щивания заключается в том, что скрещивание устраивается в точ-
ках и расстояния между соседними скрещиваниями могут быть
различными (при схеме скрещивания по нескольким индексам),
а скрутка представляет собой равномерное, непрерывное враще-
ние жил относительно оси с неизменным шагом по всей длине ка-
беля. Шагом скрутки называют длину участка, на котором жи-
лы группы совершают полный оборот вокруг оси скручивания.
Из рис. 116 можно видеть, что шаг скрутки соответствует двум
шагам скрещивания по схеме с одиночным индексом.
Длину шагов желательно выбирать как можно меньше, так как
эффективность скрутки будет больше, но с уменьшением шага
увеличиваются объем кабеля и длины жил, что невыгодно. По-
этому с учетом требований к гибкости и устойчивости конструкций
кабеля длину шагов скрутки в группы принимают равной 100—
300 мм, а повивов — 400—600 мм (кабели дальней связи).
Шаги скрутки различных групп должны быть согласованы.
Подбор и согласование шагов производятся по участкам, называ-
емым секциями симметрии или секциями защиты. Длина секции
не должна быть более 1/8 длины волны высшей передаваемой ча-
стоты.
Согласование шагов каждой группы со всеми остальными
находится в зависимости от спектра передаваемых частот. Если
кабель низкочастотный, то при четном количестве групп в по-
виве достаточно взять два согласованных шага I, II и чере-
довать, как указано на рис. 117. При нечетном количестве групп
в повиве потребуется три различных шага для того, чтобы
избежать появления соседних групп, скрещенных с одинако-
вым шагом. В высокочастотных кабелях шаги скрутки всех
групп должны быть неодинаковы и согласованы между со-
бой. Это объясняется тем, что в низкочастотных кабелях влия-
ние между цепями обусловлено только одной емкостной связью,
для которой промежуточные группы действуют как экран. В
высокочастотных кабелях необходимо считаться со всеми видами
связи.
Для уменьшения влияния между группами, находящимися
в соседних повивах, последние скручиваются в разные стороны,
и шаги их скрутки согласовываются с шагами скрутки групп.
178
При пучковой цкрутке (городские кабели) повивы в пучках
скручиваются в одну сторону, что позволяет уменьшить сечение
сердечника кабеля. Для обеспечения механической устойчивости
при такой скрутке направление скрутки всего сердечника проти-
воположно направлению скрутки его пучков.
Принятых мер по уменьшению влияний при изготовлении ка-
белей оказывается недостаточно для обеспечения требуем'ого ка-
чества каналов связи. Поэтому во время монтажных работ при
строительстве кабельных линий приходится принимать ряд до-
полнительных мероприятий, получивших название симметриро-
вания кабелей.
§ 57.	Симметрирование кабелей
Кабельные цепи в строительных длинах одного и того же
типа кабеля всегда имеют различные электрические характери-
стики (в пределах допустимых техническими условиями) и от того,
как они будут соединены, зависит защищенность их от взаимных
влияний и влияний внешних источников. Поэтому при выполне-
нии монтажных работ с симметричными кабелями проводят сим-
метрирование — комплекс мероприятий, направленных на
уменьшение влияний.
Способы симметрирования. Взаимные влияния возникают
в результате наличия между цепями электромагнитных связей.
При этом в кабелях низкочастотных (до 4 кГц) преобладают
электрические (емкостные) связи, а в кабелях высокочастотных
(до 252 кГц) — электромагнитные комплексные связи. Внешние
влияния обусловлены связями, вызванными продольной асим-
метрией цепей, подверженных влиянию. Для снижения взаимных
влияний уменьшают связи между цепями скрещиванием жил,
включением между жилами цепей конденсаторов и контуров из
последовательно соединенных резисторов с активным сопротивле-
нием и конденсаторов. Эти контуры называют контурами противо-
связи.
Сущность симметрирования скрещиванием заключается в ком-
пенсации электромагнитных связей между цепями на одном
участке кабельной линии, связями другого участка, путем соеди-
нения жил без скрещивания или со скрещиванием. Компенсация
объясняется тем, что при скрещивании связи изменяют свой
знак (см. § 51).
При симметрировании конденсаторами последние устанавли-
ваются в промежуточной муфте, соединяющей два участка кабель-
ной линии, и включаются между жилами цепей. Емкость их вы-
бирается такой, чтобы сумма частичных емкостей С13 ф- С24
(рис. 118) была близка к сумме С14 ф- С23. В случае равенства сумм
достигается равновесие электрического моста и емкостная связь
равна 0.
179
Симметрирование контурами
противосвязи заключается в
том, что токи помех, вызывае-
мые электромагнитными связя-
ми между цепями, компенси-
руются токами влияния проти-
воположной фазы, создаваемыми
с помощью контуров, включае-
мых между жилами цепей.
На рис. 119 приведена схема
включения контура противо-
связи Fm а естественная рас-
пределенная связь показана в
виде эквивалентной сосредото-
ченной F. Поскольку токи влия-
ния / и /п на дальний конец
с различных участков сближе-
фазу, то для компенсации этих
ния цепей имеют одинаковую
токов достаточно с помощью контура создать такой же ток, но
противоположной фазы. Необходимо только, чтобы контур про-
тивосвязи воспроизводил частотную зависимость естественной
электромагнитной связи, которая носит комплексный характер.
На ближний конец токи влияния с различных участков при-
ходят с разными фазами и компенсировать их токами противосвязи
сложно. Поэтому практически симметрирование контурами про-
тивосвязи применяют только для уменьшения влияния на дальний
конец. Влияние на ближний конец уменьшают скрещиванием.
В низкочастотных кабелях преобладают емкостные связи
и можно применять симметрирование скрещиванием, конденсато-
рами и контурами противосвязи; при симметрировании высоко-
частотных кабелей — скрещиванием и контурами противосвязи.
Применение одних конденсаторов нецелесообразно, поскольку
при высоких частотах действуют электрические и магнитные
связи, соизмеримые между собой.
Внешние влияния уменьшают снижением продольной асим-
метрии путем включения конденсаторов между жилами и оболоч-
кой (землей) и резисторов ак-
тивного сопротивления в жилы
кабелей.
Методика симметрирования
высокочастотных и низкочастот-
ных цепей различна. Объяс-
няется это следующим- Высоко-
частотные цепи имеют большое
затухание на высоких частотах
и токи влияния на ближний
конец с участков, расположен-
ных на расстоянии, соответ-
180
ствующем затуханию 10—11 дБ (на верхних частотах переда-
ваемого спектра), незначительны. Это позволяет производить
симметрирование на всем усилительном участке. Низкочастотные
цепи имеют значительно меньшее затухание и, снижая влияние
на дальний конец, можно увеличить влияние на ближний конец
и наоборот. Поэтому симметрирование низкочастотных кабелей
производят небольшими участками, называемыми шагами сим-
метрирования. Обычно длину шага симметрирования непупини-
зированных кабелей принимают равной 2 км, а пупинизирован-
ных 1,7 км.
В железнодорожных кабелях дальней связи имеются как вы-
сокочастотные, так и низкочастотные четверки и приходится при
симметрировании таких кабелей применять оба метода.
Симметрирование низкочастотных цепей. Как известно, в ка-
белях со звездной скруткой жил наибольшие влияния имеют
место между цепями внутри четверок. Влияние между цепями
смежных четверок меньше вследствие различных шагов
их скрутки. Однако при большой длине кабеля это влияние может
превысить допустимое. Уменьшают его смешиванием четверок,
которое заключается в том, что на протяжении кабельной линии
четверки меняются местами, то удаляясь друг от друга, то
сближаясь. В железнодорожных кабелях применяют преимущест-
венно симметрирование внутри четверок. Перед началом симмет-
рирования все ответвления и вводы должны быть замонтированы.
Для симметрирования четверок сначала измеряют емкостные
связи в соединяемых строительных длинах кабеля: к, = (Ci3 +
+ С24) — (С14 + С23) — между основными цепями в четверке;
к2 = (С13 + СД) — (С2з 4- С24) — между первой основной и
искусственной; к3 = (С13 4- С2з) — (Си 4- С24) — между второй
основной и искусственной, и емкостную асимметрию: ех =
= (Сю — С20) — первой пары четверки; е2 = (С30 — С40) — вто-
рой пары четверки; е3 = (Схо 4- С20) — (С30 — С4о) — искусствен-
ной цепи, где С1Я, С2з, С14, С24 — емкости между жилами цепей;
Сю, С20, С30, С40 — емкости между жилами и землей (оболоч-
кой (см. рис. 118).
Затем производят симметрирование, которое осуществляют
в три этапа: внутри шагов симметрирования, при соединении
шагов и на смонтированном усилительном участке.
Симметрирование внутри
шагов симметрирования (пер-	А
вый этап) может выполняться	1X1 1X1 1X1 Ш 1X1 1X1 1X1
в одной, трех и семи точках,
расположенных на одинако-	О И О [7] О И О
вом расстоянии друг от друга	1—1
и от концов шага симметри-
рования (рис. 120).	------О—-----0--------О----—
Муфты, в которых произ-
водится симметрирование	Рис. 120
181
скрещиванием, называются симметрирующими; муфты, в которых
симметрирование производится скрещиванием и конденсаторами,
называются конденсаторными; муфты, в которых симметрирование
не производится и жилы соединяются напрямую, называют пря-
мыми муфтами и обозначают на рисунке кружком.
При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты,
а затем конденсаторную К,- В случае трехточечной схемы вначале
осуществляют монтаж прямых муфт, затем симметрирующих
и только потом конденсаторных. При симметрировании по семи-
точечной схеме сначала монтируют симметрирующие муфты А,
затем Б и последней — конденсаторная муфта.
Схемы скрещивания жил цепей при соединении четверок в сим-
метрирующих муфтах выбирают по данным измерений емкостных
связей и асимметрии. Например, если на одном участке кабельной
линии емкостная связь между цепями одной из четверок к\ —
= +350 пФ, а на другом участке емкостная связь между цепями
также внутри одной четверки = +300 пФ, то при соединении
жил обеих четверок без скрещивания результирующая связь
«1 — к'\ + к! = +350 + 300 = 650 пФ. Если же жилы одной из
цепей скрестить в соединительной муфте, то результирующая
связь к-i — 350 — 300 = 50 пФ. При скрещивании жил только
второй цепи результирующая связь остается без изменения
(50 пФ). В случае скрещивания обеих цепей значение результи-
рующей связи не изменится (650 пФ).
Когда имеется искусственная цепь, число возможных вариан-
тов скрещивания 8. Эти комбинации скрещиваний и соответству-
ющие им знаки емкостных связей и асимметрии приведены
в табл. 18. Штрихами у букв обозначают участки кабеля. Для
удобства введены условные обозначения, называемые операторами.
Крест соответствует скрещиванию, а точки—соединению напрямую.
При выполнении симметрирования скрещиванием пробуют все
возможные схемы и выбирают ту, при которой связь и асимметрия
имеют наименьшие значения. Когда нельзя одновременно умень-
шить связи и асимметрию, оператор выбирают исходя из задачи
уменьшения связей.
Если скрещиванием не удалось снизить связи и асимметрию
до допустимых величин (ki, к2, Кз < 20 пФ, ег, е2 с 300 пФ и е3 с
С 400 пФ), то применяют симметрирование конденсаторами.
Выбор емкости этих конденсаторов производят следующим
образом. Допустим, что измерениями установлено, что к\ =
= —30 пФ. Это значит, что в уравнении для ki сумма емкостей
(Ge + С24) меньше (С14 + С2з) на 30 пФ. Следовательно, для того
чтобы получить значение К| = 0 и не изменить к% и к3, необходимо
включить дополнительные конденсаторы емкостью 15 пФ между
жилами четверки 1-3 и 2-4. Аналогично можно уменьшить и связи
к2 и к3. Для снижения асимметрии конденсаторы подбирают таким
же способом, но включают их между соответствующими жилами
и оболочкой (землей).
182
Таблица 18
Комбинация	I	Схема соеди- нения жил	। Условные обозна- । чения (операторы)	Емкостные связи			Емкостные асимметрии		
	Сто- рона		К1	кя	к3			е»
	А | Б							
1	 • 	...	+к'[	4-	к'з + кз		е2 + е2	ез + ез
2		X..	К j	«2 — ^2	«3 — кз	— е\	6*2	^2	e's + e'i,
3	ZZtxtZZ	• X.	к[ — к"	К2 + К2	к'3 — Кз	ei + e’i	^2	^2	е3 + е3
4		XX.	к! + Ki	к'г ~ к'£	кз кз	— е'(	е'2 —	ез + ез
5	ЕЕ^^ЕЕ	..X	К1 + К1	К2 + к3	4“	е'1+Z	е'з + е"х	е'з~
6		х.х	к[ — к"	/с2 к3	к3 "Ь К2	е1 е2	е2 4” е1	^3 —
7	Ez^^E	• XX	к[ — к'[	к2 + К3	К'з—^2	е1 + е2	е2 е1	ез~ез
8		XXX	К1 + К1	к2 — к3	«3 — ^2	е1 — е2	е2 е1	ез ез
При соединении шагов между собой (второй этап) симметри-
рование выполняется способом скрещивания по результатам
измерений переходного затухания между цепями на частоте 800 Гц.
Выбирают операторы, которые дают наибольшее переходное за-
тухание. Наращивание шагов производят последовательно, на-
чиная от концов усилительного участка в его середине по измере-
ниям переходного затухания на ближний и дальний концы, доби-
ваясь наибольшего их значения. Одновременно выравнивают
рабочие емкости и сопротивления жил основных цепей в шаге
симметрирования так, чтобы асимметрия не превышала 0,1 Ом.
Если это не удается, то ее уменьшают включением резисторов.
На участках, где возможны большие внешние влияния, на
втором этапе симметрирования проводят дополнительные меро-
приятия по снижению коэффициента чувствительности. Для этого
при наращивании шагов одновременно с измерениями переход-
ного затухания на ближнем и дальнем концах через каждые два
шага симметрирования производят измерения напряжений в цепях
183
четверок и± и U2 по схе-
ме, приведенной на
рис. 121. В точке Л, где
присоединяется наращи-
ваемый участок к уже
отсимметрированному,
выбирается оператор,
при котором Ui и U
будут иметь минималь-
ное значение. При этом
значение переходного
затухания между цепя-
ми не должно быть ниже
нормы.
Симметрирование на смонтированном усилительном участке
(третий этап) производят в муфте, расположенной в середине
участка. В этой муфте определяют наилучший оператор по изме-
рениям переходного затухания на дальнем конце. В четверках,
не удовлетворяющих нормам, производят дополнительно симме-
трирование с помощью конденсаторов. Нормы переходного за-
тухания на ближнем конце Ао и защищенности на дальнем конце
А3 приведены в табл. 19.
В тех случаях, когда строительные длины кабелей имеют
небольшие значения к±, ег и е2, симметрирование допустимо произ-
водить упрощенным методом в два этапа. В первом этапе во всех
соединительных муфтах на усилительном участке четверки со-
единяют по оператору х ... Во втором этапе в трех муфтах, при-
мерно равноотстоящих друг от друга и от концов усилительного
участка, производят подбор операторов по результатам измерений
переходного затухания при частоте 800 Гц ближний конец Ао,
защищенности на дальнем конце А3 и асимметрии цепей относи-
тельно земли Аа. Если подбором операторов не удается достичь
установленных норм Ао и А3, применяют симметрирование кон-
денсаторами.
Таблица 19
Электрические характеристики	Норма, дБ, для цепей		
	высоко- частотных	тональной частоты	
		непупиннзи- рованных	пупинизиро- ванных
Переходное затухание на ближнем	61	78	74
конце Аа Защищенность на дальнем конце А3	74	61	57
Затухание асимметрии А3	—	69	—
184
Измерения переходного затухания асимметрии или просто
затухания асимметрии Ла производят по принципиальной схеме,
приведенной на рис- 87. Затухание определяют как
Да = 4- 1П| Р0/Аз | = 1П | i/0/i/23 | + 4 In I Z»/Z» I,
где Ро — мощность в начале цепи «два провода-земля»; Р23 —
то же в начале двухпроводной цепи; ZB — волновое сопротивление
двухпроводной цепи; ZH — то же цепи «два провода-земля»;
U23 — напряжение на конце двухпроводной цепи; Uo — напря-
жение на конце «два провода-земля».
Так как U2.JU3 = щ то
Да = In 11/ц j + 4 1л | ZB/ZH (.
Таким образом, измеряя затухание асимметрии цепей, одно-
временно можно устанавливать и нормировать их чувствительность
к внешним влияниям.
Симметрирование высокочастотных цепей. Между высокоча-
стотными цепями действуют комплексные электрические и магнит-
ные связи, соизмеримые между собой, и поэтому при симметриро-
вании высокочастотных цепей применяется скрещивание и вклю-
чение контуров противосвязи. Выполняется симметрирование
в два этапа.
На первом этапе при соединении строительных длин кабеля
в соединительных муфтах на всем усилительном участке для
уменьшения влияния через третьи цепи высокочастотные четверки
соединяют по оператору х  •. Одновременно разделывают кабели
на боксах и производят монтаж всех муфт, за исключением двух
ближайших к усилительным пунктам и трех, расположенных
на одинаковом расстоянии друг от друга и от усилительных
пунктов.
На втором этапе в двух муфтах, ближайших к усилительным
пунктам, выбирают наилучший оператор по измерениям переход-
ного затухания на ближнем конце Ао. Затем в оставшихся не-
замонтированных трех муфтах подбирают наилучшие операторы
по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце
Л3. Если с помощью скрещивания не удается получить требуемые
значения Аэ, то производят в тех же муфтах симметрирование
контурами.
Измерения Ао, А3 производят на наибольшей передаваемой
частоте, контролируя и на более низких частотах. В результате
симметрирования Ао, А3 должны удовлетворять нормам, при-
веденным в табл. 19.
Кроме приведенного метода симметрирования высокочастотных
цепей (кабелей) с помощью контуров противосвязи, по измерениям
переходного затухания и защищенности между цепями, суще-
ствуют и другие. Для кабелей низкого качества применяют метод
185
симметрирования по результатам измерений комплексных связей.
Получил распространение метод симметрирования участками боль-
шой протяженности (200 км и более) от одного обслуживаемого
усилительного пункта до другого без симметрирования по отдель-
ным усилительным участкам.
§ 58.	Понятие о влиянии между коаксиальными цепями
Ток, проходящий по коаксиальной цепи, не создает внешнего
электромагнитного поля, и, казалось бы, влияние между такими
цепями невозможно. Однако в действительности при сравнительно
низких частотах расположенные рядом коаксиальные цепи ока-
зывают некоторое влияние друг на друга из-за продольной соста-
вляющей электрического поля, направленной вдоль оси цепей.
При прохождении тока по цепи 1 (рис. 122) на поверхности
внешнего провода создается падение напряжения и действует
продольная составляющая электрического поля Ez. Она вызывает
ток на поверхности внешнего провода цепи 2, подверженной вли-
янию. Таким образом возникает промежуточная цепь 3, которая
становится влияющей по отношению к цепи 2. Ток влияния во
внешнем проводе цепи 2 вызывает падение напряжения, созда-
ющее помехи в этой цепи как на ближнем, так и на дальнем конце.
Частотная зависимость влияния между коаксиальными цепями
иная, чем при влиянии между симметричными цепями. С увели-
чением частоты тока влияние между симметричными цепями воз-
растает, а между коаксиальными уменьшается. Объясняется это
тем, что из-за эффекта близости плотность тока во внешнем про-
воде с ростом частоты увеличивается в направлении внутренней
поверхности, а на внешней поверхности уменьшается. Поэтому
с увеличением частоты уменьшается напряженность поля вне
цепи. Происходит самоэкранирование цепи, при этом эффект
самоэкранирования будет тем больше, чем выше частота тока.
При очень высоких частотах, когда весь ток сконцентрирован
внутри кабеля, напряженность Ez кабеля приближается к нулю-
Экранирующий эффект достигает максимума, и влияние между
цепями теоретически отсутствует.
Рис. 122
186
Таким образом, в отличие от симметричных кабелей переход-
ное затухание между коаксиальными цепями возрастает с увели-
чением частоты. По этим причинам для передачи по коаксиальным
цепям используют спектр частот от 60 кГц и выше.
ГЛАВА 9 ВЛИЯНИЕ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ И МЕРЫ
ЗАЩИТЫ
§ 59.	Влияние грозовых разрядов
Грозовые разряды оказывают опасные влияния на воздушные
линии, кабельные линии и рельсовые цепи автоблокировки. Они
могут разрушать опоры и провода воздушных линий, кабели,
устройства, включенные в цепи, и создать опасность для жизни
людей, обслуживающих и пользующихся устройствами.
Наблюдаются грозовые явления по всей территории СССР,
однако количество грозовых дней в году для различных районов
неодинаково. Наибольшее количество их (60—80) наблюдается
в южных районах, а по мере удаления к северу грозовая деятель-
ность уменьшается.
Грозовой разряд представляет собой электрический разряд
между облаком и землей. По пути, пройденному первым разрядом,
через 0,001—0,5 с может идти второй, затем третий и так до 30.
Параметры разряда колеблются в широких пределах: ток молнии
10—200 кА, время одного разряда 5—100 мкс, длина волны тока
молнии (время от начала разряда до того момента, когда ток, спа-
дая, достигнет значения, равного половине его наибольшей ампли-
туды) в среднем 20 мкс.
Чаще всего молнии поражают наиболее высокие предметы:
опоры воздушной линии или какое-либо другое сооружение.
Могут быть грозовые разряды в землю и рельсы неэлектрифициро-
ванных железнодорожных линий. На электрифицированных уча-
стках тяговая сеть экранирует рельсы, воспринимая разряды
на себя.
В земле ток молнии распространяется в область большей
проводимости, а следовательно, протекает и по металлическим
защитным оболочкам кабелей. Поэтому наиболее часто наблю-
дается повреждение кабелей, проложенных в грунтах с малой
проводимостью (песчаные, каменистые, вечномерзлые и т. д.).
Повреждения кабелей разнообразны: расплавляются свинцовая
оболочка и жилы, образуются вмятины на оболочке, прогибы
кабеля, разрыв ленточной брони, пробивается изоляция между
жилами и оболочкой и др.
Воздействие грозовых разрядов на воздушные линии может
быть непосредственным (прямой удар молнии в провода, опоры)
187
и индуктивным (при ударе молнии в землю или другое сооруже-
ние). При прямом ударе молнии в провода волна тока молнии
распространяется в обе стороны от места удара. Провода оказы-
ваются под очень высоким напряжением относительно земли.
Однако значение этого напряжения будет ограничено электри-
ческой прочностью изоляции между проводом и землей, которая
обусловлена электрической прочностью опор (деревянные опоры
180—200 кВ/м), изоляторов (50—158 кВ, в зависимости от их типа)
и траверс. Одновременно вследствие электрической индукции
появляются потенциалы на соседних проводах и возможно пере-
крытие изоляции между проводами. В результате действия пря-
мых ударов провода могут расплавиться, деревянные опоры рас-
щепиться под действием паров испаряющейся влаги в капиллярах
древесины, может быть разрушена аппаратура, включенная в цепи,
пробита изоляция кабельных вставок и т. д.
Индуктивные влияния возникают при ударах молнии в землю,
деревья или сооружения, расположенные вблизи воздушных
линий. Индуктированное напряжение UH (В) зависит от тока мол-
нии /н, средней высоты подвеса проводов /гср, расстояния а от
линии до места разряда молнии и приближенно может быть опре-
делено
Un ж зо .
Например, при токе молнии 100 кА и а = 10/icp напряжение
провода относительно земли будет равно 300 кВ, что опасно для
изоляции кабелей и устройств, включенных в цепи.
Кроме непосредственного и индуктивного влияний грозовых
разрядов, возможны косвенные влияния. Рельсовые нити электри-
фицированных железных дорог используются для рельсовых цепей
автоблокировки и возврата тягового тока от электроподвижного
состава на тяговые подстанции. В этих целях на границах блок-
участков устанавливаются дроссель-трансформаторы ДТр
(рис. 123). Первичные обмотки ДТр присоединяются к рельсовым
нитям, а вторичные — к устройствам автоблокировки. Средние
точки первичных обмоток соединяют для пропуска тягового тока.
Когда рельсовая цепь симметрична, то по полуобмоткам ДТр
проходят равные токи в противоположном направлении и не ока-
зывают влияния на вторичную обмотку. При нарушении сим-
метрии рельсовой цепи во вторичной обмотке могут появиться
значительные напряжения. Наиболее опасные напряжения во
вторичной обмотке ДТр могут возникать в результате короткого
замыкания тяговой сети, вызванного чаще всего грозовыми раз-
рядами. Для защиты изоляции тяговой сети от грозовых разрядов
на ее опорах через 1 —1,5 км устанавливаются разрядники, при-
соединяемые к одной из рельсовых нитей. К той же рельсовой
нити присоединяют опоры тяговой сети в целях безопасности
людей. Поэтому при работе разрядников или при перекрытии
188
изоляции тяговой сети во время грозовых разрядов ток короткого
замыкания проходит по пути, указанному стрелками на рис. 123.
Проходя только через одну полуобмотку ДТр, он может вызвать
опасные напряжения во вторичной обмотке.
§ 60.	Меры защиты
Кабельные линии в населенных пунктах и на станциях защи-
щены окружающими высокими сооружениями и в основном при-
ходится защищать их на перегонах. Необходимость защиты уста-
навливается по ожидаемому количеству повреждений от ударов
молний на 100 км трассы, которое определяется по числу грозовых
часов в год. Оно зависит также от сопротивления грунта, сопро-
тивления оболочек кабеля, наличия пластмассовых защитных
покровов.
Большое влияние на вероятность поражения оказывают близко
расположенный лес, отдельные деревья, опоры воздушных линий
и другие высокие сооружения. Удары молнии чаще происходят
в высокие предметы, и ток молний, стекающий с них в землю,
может попасть в близко расположенный от этих предметов кабель.
Мероприятиями для снижения количества повреждений яв-
ляются выбор трассы с наименьшим количеством ожидаемых
повреждений, применение кабелей с повышенной проводимостью
оболочки, отвод тока молнии от кабелей, включение разрядников
между жилами и оболочкой.
189
Повышения проводимости оболочки можно достичь примене-
нием кабелей с алюминиевой оболочкой. Отвод тока молнии от
кабеля осуществляют прокладкой одного или нескольких би-
металлических проводов или стальных тросов над кабелем на
глубине, равной половине глубины закопки кабеля. В этих же
целях могут быть использованы и существующие линии связи.
В этом случае трассы кабеля и воздушной линии располагаются
друг от друга на расстоянии не более чем 1,5 высоты опоры. На
опорах через определяемые расчетом расстояния устанавливают
искровые разрядники, подключаемые к проводам и заземлениям,
отнесенным на 25—30 м от кабеля. Для защиты кабеля, проходя-
щего близко от дерева, около последнего в земле прокладывается
трос.
Защита опор воздушных линий от прямого удара молнии осу-
ществляется молниеотводами. Экономически невыгодно защищать
молниеотводами все опоры. Поэтому на линиях связи защищаются
только наиболее ответственные опоры: кабельные, контрольные,
ограничивающие пересечение с высоковольтными линиями, око-
нечные и др. Кроме того, молниеотводами оборудуются опоры,
устанавливаемые взамен разрушенных грозовым ударом, так как
наблюдается повторяемость грозовых разрядов в одни и те же
места. В качестве молниеотвода используется стальной провод
диаметром 4—5 мм, прокладываемый вдоль опоры от ее верхней
части и закапываемый в землю на глубину 0,7 м. Длина закапыва-
емой части провода зависит от проводимости грунта.
Защита от опасных напряжений аппаратуры, включенной
в провода воздушных линий, людей, пользующихся и обслужива-
ющих эту аппаратуру, а также кабельных вставок, осуществляется
с помощью разрядников. Для защиты рельсовых цепей приме-
няются вентильные выравниватели и разрядники. Разрядники
и вентильные выравниватели, включаемые перед защищаемыми
объектами, снижают волну перенапряжения, распространяющу-
юся по проводам воздушных линий и рельсовым цепям, до без-
опасного значения.
Разрядники. Обязательным элементом каждого разрядника
является один или несколько воздушных промежутков. Наиболее
простой разрядник состоит из двух электродов, разделенных
воздушным промежутком. Один электрод подключается к проводу,
а другой — к заземлению. Защитное действие разрядника осно-
вано на том, что волна перенапряжения, распространяющаяся
вдоль провода, вызывает пробой воздушного промежутка, и токи
грозового разряда стекают с провода в землю.
Напряжение, при котором происходит пробой воздушного
промежутка, называют разрядным (пробивным) напряжением.
Разрядное напряжение должно быть меньше (на 30—50%) напря-
жения электрической прочности защищаемого оборудования. По-
скольку изоляция устройства автоматики, телемеханики и связи
имеет различную электрическую прочность, для их защиты следует
190
применять разрядники с соответствующими разрядными напря-
жениями.
При стекании тока в землю падение напряжения на сопроти-
влении заземления может быть очень большим. Под этим напря-
жением окажется провод, к которому подключен разрядник и за-
щищаемое устройство. Поэтому корпуса защищаемых устройств
или металлические сооружения, где они размещаются (релейные
шкафы, шкафы ШМС, мачты светофоров и т. д.), присоединяют
к тому же заземлению, к которому подключены и разрядники.
Такое соединение позволяет получить такую разность потен-
циалов на защищаемом устройстве, которая не превышала бы
электрическую прочность их изоляции.
При кабельных вводах с кабелями, имеющими металлические
защитные оболочки, последние присоединяют к заземлению раз-
рядников, вследствие чего напряжение между жилами и оболочкой
будет обусловлено в основном падением напряжения на разряд-
нике. Кроме того, оболочки оказывают экранирующее действие,
что значительно повышает эффективность защиты и тем больше,
чем длиннее кабель. При коротких кабелях разрядники устанавли-
ваются с обоих концов кабеля.
Применяют угольные, газонаполненные, вентильные и искро-
вые разрядники. Угольные разрядники типа УР-500 используют
в цепях местной телефонной связи. Они состоят из двух угольных
колодок, являющихся электродами, между которыми проложена
изолирующая прокладка из слюды или другого диэлектрика,
с вырезом, образующим воздушный промежуток. Разрядное напря-
жение этих разрядников 500 ± 100 В (амплитудных).
Газонаполненные двухэлектродные разрядники Р-350
(рис. 124, а) применяются в цепях дальней и отделенческой связи,
а также в цепях автоматики и телемеханики. Они имеют стеклян-
ный баллон, наполненный аргоном, в котором размещаются два
металлических электрода 1. На оба конца баллона надеты латун-
ные колпачки с ножевыми контактами 2, соединенными с электро-
дами, С помощью ножевых контактов разрядник устанавливается
191
на специальной фарфоровой колодке, имеющей контакты для под-
ключения земли и провода. Разрядное напряжение разрядника
350	40 В.
Газонаполненные трехэлектродные разрядники Р-35 сходны
по конструкции с разрядниками Р-350 и имеют такое же разрядное
напряжение. В стеклянном баллоне этих разрядников разме-
щается три электрода: два для подключения проводов двухпро-
водной цепи, а третий — для подключения заземления. Разряд-
ники Р-35 имеют большую пропускную способность по току, чем
Р-350, и при одинаковых условиях работы больший срок службы.
Газонаполненные двухэлектродные разрядники Р-4 с разряд-
ным напряжением 70—80 В имеют стеклянный газонаполненный
баллон с впаянными двумя электродами и применяются для
защиты полупроводниковых приборов.
Разрядники Р-350 и Р-35 можно применять в тех случаях,
когда напряжение проводов относительно земли, рабочее или
возникшее в результате индуктивного или гальванического вли-
яния, не более 40 В. При большем напряжении не обеспечивается
гашение дуги между электродами разрядников, и провод оказы-
вается заземленным. Поддержание горения дуги каким-либо
напряжением, меньшим, чем разрядное напряжение разрядника,
называют явлением сопровождающего тока. Очевидно, это явление
будет и в силовых цепях, поскольку линейное напряжение под-
держит горение разрядников и цепь окажется замкнутой на-
коротко через разрядники. В таких случаях применяют вентиль-
ные разрядники РВН-250, РВНШ-250, РВНН-250 в низковольт-
ных цепях напряжением 110/220 В; РВН-500 — в цепях 220/380 В
и РВП-6 или РВП-10 — в высоковольтных цепях соответственно
6 и 10 кВ.
Основными элементами вентильных разрядников являются
искровой промежуток или несколько искровых промежутков
и резистор — рабочее сопротивление. Назначение резистора —
уменьшить ток дуги, поддерживаемый сопровождающим током,
и таким образом разорвать ее. Поэтому основным свойством такого
резистора должна быть способность быстро увеличивать сопро-
тивление при малых напряжениях и резко понижать при высоких.
Изготовляют его в виде дисков из полупроводникового керами-
ческого материала ЦТ (двуокись цинка и титана) или вилита
(смесь карборунда, жидкого стекла и мела). Разрядники РВН-250
имеют по одному искровому промежутку и одному вилитовому
диску, которые замонтированы в пластмассовом корпусе. Кор-
пус 1 крепится винтами к колодке 2 с контактами (рис. 124, б),
куда подключаются провод и заземление. Разрядники РВНШ-250
и РВНН-250 имеют также пластмассовый корпус, по одному
искровому промежутку и одному диску, но из материала ЦТ.
Корпус РВНШ-250 соединяется с колодкой штепселями, а корпус
РВНН-250 — при помощи ножевых контактов. Разрядное напря-
жение этих разрядников при частоте тока 50 Гц 700—900 В,
192
Рис. 125
Разрядники РВП-6 и РВП-10 используются в цепях напряже-
нием соответственно би 10 кВ для защиты оборудования, вклю-
ченного в эти цепи. Разрядник РВП-6 имеет семь искровых про-
межутков (для лучшего гашения дуги) и четыре диска из вилита
или ЦТ, замонтированные в фарфоровом корпусе. Каждый искро-
вой промежуток состоит из двух латунных (фигурной формы)
электродов, разделенных миканитовой прокладкой. Разрядник
РВП-10 имеет 11 искровых промежутков и 6 дисков из вилита
или ЦТ.
Разрядники РВ-500 имеют конструкцию, аналогичную РВП,
но с одним искровым промежутком и одним диском.
Искровые разрядники ИР-0,2; ИР-0,3; ИР-7; ИР-10; ИР-15;
ИР-20 представляют собой воздушный промежуток между двумя
электродами. Цифры показывают расстояние между электродами
разрядника в миллиметрах. Разрядники ИР-0,2 и ИР-0,3 монти-
руются на держателях газонаполненных разрядников, а осталь-
ные, как показано на рис. 125, на опорах: а — на вводной, б —
на угловой, в — на промежуточной. Применяются эти разряд-
ники для повышения надежности защиты и сохранения газо-
наполненных и вентильных разрядников от разрушения.
Кроме указанных разрядников, для защиты от кратковремен-
ных опасных напряжений, вызванных индуктивным влиянием ВЛ
и контактных сетей переменного тока, применяются мощные
газонаполненные разрядники РБ-280 и РБ-350. Устанавливают
их в местах, определяемых расчетом, и если место их размещения
совпадает с местом установки разрядников для защиты от грозо-
вых разрядов, то последние не ставятся. Их функции будут вы-
полнять разрядники РБ.
Нелинейные выравниватели ВК-220, ВК-10 и ВС-90 (цифры
указывают на номинальное напряжение) применяются для защиты
рельсовых цепей от опасного влияния, возникающего в результате
косвенного воздействия грозовых разрядов, асимметрии рельсо-
вых цепей, прямых ударов молнии в рельсы на неэлектрифициро-
ванных участках, через них часто заземляют устройства на
рельсы. Их изготовляют в виде дисков из материала ЦТ (ВК-220,
ВК-10) или из селена (ВС-90), смонтированных на стандартных
193
колодках, таких же, как и у РВН-250. Прй малых напряже-
ниях выравниватели имеют большое сопротивление, а при боль-
ших — малое; включаются параллельно защищаемому устрой-
ству. Могут заменяться разрядниками РВНШ-250 или
РВН-250.
Кроме вышеуказанных устройств, в схемах защиты применяют-
ся предохранители, дренажные катушки, кремниевые стабилит-
роны и защитные блоки из дросселей и конденсаторов.
Предохранители. Когда воздушные линии связи пересекаются
с распределительными сетями 380/220 В или контактными сетями
трамвая, то в случае сообщения проводов в переходном пролете
разрядники Р-350 и Р-35, включенные в цепи, могут сработать
и разрушиться от длительно проходящего через них тока. Для
их защиты используют предохранители СН-1,0 (в цепях дальней
связи) и СК-1,0 (в цепях местной связи) на номинальный ток
1 А. Пропускная способность этих предохранителей по импульс-
ному току грозовых разрядов 1200 А. Они представляют собой
стеклянную трубку с надетыми на концах коническими контакт-
ными наконечниками (СК-1,0) или с ножевыми (СН-1,0), к кото-
рым припаяны две спиральные пружины, соединенные пайкой
припоем с температурой плавления около 100° С.
Дренажные катушки (ДК) применяют в высокочастотных цепях
главным образом для исключения короткого замыкания, которое
может произойти при работе разрядников и привести к искажению
передачи в каналах тонального телеграфирования. Они состоят
из двух одинаковых полуобмоток, намотанных на кольцевой сер-
дечник, и для токов высокой частоты представляют большое со-
противление.
194
Рис. 127
Кремниевые стабилитроны и защитные блоки используют для
защиты устройств, в схемы которых входят полупроводниковые
приборы, электрическая прочность которых значительно ниже,
чем разрядное напряжение таких разрядников, как Р-350, РВН.
Учитывая большую ответственность устройств защиты, ука-
занные приборы включаются в цепи автоматики, телемеханики
в соответствии со схемами, приведенными в руководящих указа-
ниях по защите устройств СЦБ от опасных перенапряжений, а в
цепи связи — согласно стандарту. В качестве примера на рис. 126
приведена схема защиты сигнальной установки автоблокировки
на электрифицированных участках постоянного тока, а на рис. 127—
схема защиты высокочастотной цепи при кабельном вводе в усили-
тельный пункт.
В схеме на рис. 126 разрядники, установленные в релейном
шкафу, предназначены для защиты устройств, подключенных
к сигнальным и силовой цепям. В качестве заземлителя этих
разрядников используются рельсы железнодорожного пути, име-
ющие небольшое сопротивление относительно земли. К этому же
заземлению подсоединяются металлические релейные шкафы и
мачты светофоров.
Для защиты рельсовых цепей от перенапряжений, вызываемых
коротким замыканием тяговой сети или асимметрией рельсовой
цепи, используют вентильные выравниватели ВК-220.
Разрядники РВНШ, устанавливаемые в кабельном ящике,
защищают кабель от перенапряжений в сигнальных проводах,
вызванных грозовыми разрядами.
В схеме на рис. 127 разрядники Р-35 и ИР-0,3 включены для
защиты вводного кабеля и оборудования от грозовых разрядов.
Запирающие катушки ЗК уменьшают влияния с выхода на вход
усилителя через третьи нескрещенные цепи. Дренажные катушки
ДК исключают короткое замыкание высокочастотных каналов при
работе разрядников. Предохранители типа СН-1 включены перед
разрядниками для их защиты от опасных токов при сообщении
с проводами линий сильного тока напряжением 380/220 В. Если
пересечений с такими линиями не имеется, то предохранители
могут не устанавливаться.
195
г П Д R Д 10 ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ КАБЕЛЕЙ
1 Л	n D A J.V/
ОТ КОРРОЗИИ
§ 61.	Виды коррозии
Металлические покровы кабелей, находящихся в эксплуата-
ции, разрушаются вследствие воздействия на них окружающей
среды, что приводит к нарушению герметичности кабеля, неожи-
данным повреждениям, сокращению срока службы и потере ме-
талла. Разрушение металлических сооружений от воздействия
окружающей среды называют коррозией.
По физико-химическому характеру коррозионных процессов
различают химическую, электрохимическую и межкристалличе-
скую коррозию. К химической коррозии относят те коррозионные
процессы, в основе которых лежат реакции чисто химического
взаимодействия между металлом и средой- К электрохимической
коррозии относят коррозионные процессы, сопровождаемые элек-
трическим током, который возникает в процессе коррозии или
попадает на металлические сооружения из окружающей среды.
В первом случае механизм процесса сходен с подобными процес-
сами в гальванических элементах, а коррозия от посторонних
токов, называемых блуждающими, аналогична электролизу
металлов в электролитах. Окружающая среда в этих случаях
должна быть электропроводной, поскольку является электро-
литом.
Межкристаллическая коррозия характеризуется разрушением
металла по граням кристаллов и возникает вследствие усталости
металла под действием переменных механических нагрузок. Она
часто наблюдается у свинца, поэтому на свинцовых оболочках
кабелей, проложенных на мостах или вблизи железных дорог
под влиянием постоянной вибрации появляются трещины, при-
водящие к нарушению герметичности оболочек.
Кабели связи, автоматики и телемеханики прокладываются
преимущественно в земле и в основном подвергаются почвенной
коррозии и коррозии блуждающими токами.
Почвенная коррозия возникает в результате электрохимиче-
ского взаимодействия между металлом защитных покровов и окру-
жающей их землей. Скорость повреждения металла зависит от его
структуры, структуры почвы, ее химического состава, влажности
и концентрации содержащихся в ней веществ.
Гальванические пары, в результате действия которых проис-
ходит разрушение металла, возникают из-за неоднородности ме-
талла оболочек, при соприкосновении однородного металла с поч-
вами, имеющими различную структуру, неравномерного проник-
новения кислорода в почву и по другим причинам. В местах сте-
кания тока гальванических пар с металла оболочек кабелей
в землю образуются так называемые анодные зоны, в которых
196
металлические оболочки кабелей разрушаются. Места, где ток
входит в оболочки кабелей, называют катодными зонами.
Наибольшую опасность коррозии подземных кабелей железно-
дорожной связи, автоматики и телемеханики создают блуждающие
токи, особенно на участках железных дорог с электротягой по-
стоянного тока. Рельсы плохо изолированы от земли, и тяговый
ток стекает с рельсов в землю. Утечка тока будет тем больше,
чем больше падение напряжения в рельсах и чем меньше переход-
ное сопротивление рельс-земля. Падение напряжения в рельсах
зависит от значений тягового тока и продольного сопротивления
рельсовых нитей, обусловленного типом рельсов, качеством рель-
совых и междупутных соединителей и расстоянием между тяго-
выми подстанциями.
Переходное сопротивление зависит от типа балласта и степени
его загрязненности, случайных соединений рельсов с фермами
мостов и другими металлическими сооружениями, соединения
рельсов с опорами контактной сети, мачтами светофоров, релей-
ными шкафами и т. д. При неблагоприятных условиях ток, стека-
ющий с рельсов в землю, достигает 70—80% общего значения
тягового тока и измеряется тысячами ампер.
В земле тяговый ток растекается (в равнинных местах —
до 10 км, в горах, где проводимость почвы ниже, — до 50 км),
встречает на своем пути подземные металлические сооружения
и ответвляется на них, поскольку сопротивление последних во
много раз меньше, чем сопротивление земли. В местах входа
блуждающих токов в оболочки кабеля и выхода из них в землю
возникает явление электролиза, так как земля в большинстве
случаев увлажнена и содержит кислоты, щелочи и соли.
Возникает как бы электролитическая ванна, электродами кото-
рой служат металлические части подземного кабеля. Анодом
будет место, где ток стекает в землю, а катодом — участок, где
ток входит в сооружение (рис. 128). Потери металла в анодных
зонах зависят от количества прошедшего через электролит элек-
тричества.
В катодной зоне возможна так называемая катодная коррозия.
Ее появление объясняют чисто химическим взаимодействием ме-
талла и продуктов электролиза. Интенсивность коррозии метал-
Рис. 128
197
лов в катодных зонах зависит от структуры металла и окружа-
ющей среды. Алюминий разрушается активно, свинец незначи-
тельно, а сталь не разрушается. Таким образом, оболочки кабелей
из алюминия будут подвергаться коррозии блуждающими постоян-
ными токами в анодных и катодных зонах.
Блуждающие переменные токи, вызываемые электрическими
железными дорогами однофазного переменного тока, не вызывают
заметной коррозии защитных покровов кабелей из стали и свинца.
Они могут быть опасными лишь в случаях, когда грунт оказывает
выпрямляющее действие и преобразует переменный ток в постоян-
ный. Оболочки кабелей из алюминия в значительной степени
подвержены коррозии блуждающим переменным током вследствие
вторичного воздействия продуктов электролиза, который будет
иметь место в течение каждого полупериода тока.
По изложенным причинам, а также из-за большой подвержен-
ности алюминия почвенной коррозии, что объясняется его высоким
отрицательным нормальным потенциалом (нормальный потен-
циал: алюминия — 1,66 В, свинца — 0,126 В, железа — 0,44 В),
оболочки кабелей из этого материала следует защищать изоля-
ционными покровами из поливинилхлорида или полиэтилена.
Наложенный в виде шланга поливинилхлорид или полиэтилен
полностью защищает металл оболочки от коррозии блуждающими
токами и от почвенной.
Для защиты кабелей со свинцовыми и стальными защитными
покровами предварительно проводят специальные изыскания.
Затем полученные данные изысканий сопоставляют с нормами,
установленными правилами защиты подземных металлических
сооружений от коррозии, определяя тем самым опасность кор-
розии и необходимость в мерах защиты.
§ 62.	Определение опасности коррозии
Опасность почвенной коррозии определяют внешним осмотром
трассы кабеля и образцов почвы, на основании сбора сведений
о случаях повреждений от почвенной коррозии ранее проложенных
кабелей и других подземных металлических сооружений, измере-
нием удельного сопротивления грунта и химическим анализом
почв.
Внешним осмотром трассы можно примерно определить такие
места агрессивной (способной вызвать коррозию) почвы, как
торфяники, солончаки, почвы, засоренные шлаком, золой, стро-
ительным мусором, а также различного рода свалки и т. п.
Измерение удельного сопротивления грунта является одним
из основных способов определения опасности почвенной коррозии
для сооружений из стали. Грунт считается агрессивным, если его
удельное сопротивление меньше 100 Ом- м. Опасность коррозии
защитных оболочек из свинца и стали и если удельное сопротивле-
198
ние грунта более 100 Ом-м, устанавливают химическим анализом
грунта и воды. Определяют количество находящихся в них орга-
нических веществ (гумуса), азотистых веществ (нитратов), кон-
центрацию водородных ионов (pH) и общую жесткость воды.
Почва считается агрессивной, когда гумуса больше 1%, нитратов
больше 0,0001%, а значение pH меньше 6,5 и более 7,4. Вода счи-
тается агрессивной, если гумуса более 20 мГ/л, нитратов более
10 мГ/л, значения pH менее 6,5 и более 7,4 и общая жесткость
воды менее 8°. Пробы почвы, воды и измерение удельного сопро-
тивления грунта производят через 300—400 м на станциях и через
600—800 м на перегонах. Таким образом, опасность почвенной
коррозии можно установить на основании изысканий и в проекте
предусмотреть необходимые мероприятия по защите.
При определении опасности коррозии блуждающими токами
необходимо иметь в виду, что распределение анодных и катодных
зон на кабелях, проложенных вдоль электрифицированных желез-
ных дорог, и значения разности потенциалов кабель-земля зависят
от многих условий. Если кабель имеет протяженность более,
чем участок между тяговыми подстанциями, и трасса его располо-
жена параллельно железнодорожному пути, то при принятой
в настоящее время положительной полярности контактного про-
вода (см. рис. 128) анодные зоны всегда будут в районе тяговых
подстанций независимо от положения электропоездов на участке.
Длины анодных зон зависят от расстояния между кабелем и рель-
сами, переходных сопротивлений рельс-земля и кабель-земля
и других факторов и могут колебаться от 3 до 6 км.
Катодные зоны на кабеле всегда расположены в районе дви-
жения электропоездов, находящихся под током, и перемещаются
вместе с ними вдоль кабеля. Длина катодной зоны может быть
до 6 км в каждую сторону от электропоезда и зависит также от
ширины сближения, сопротивления рельс-земля, кабель-земля
и т. д. Если на участке между тяговыми подстанциями движется
один электропоезд, то между анодными зонами у тяговых под-
станций и катодной зоной вблизи электропоезда наблюдается
знакопеременная зона, т. е. такая, в которой потенциал кабеля
относительно земли изменяется с положительного на отрицатель-
ный и обратно. При двух и более поездах на участке устойчивая
анодная зона на кабеле остается у тяговых подстанций, устойчи-
вая катодная зона создается в средней части участка, а между
ними будут знакопеременные зоны.
Если кабель пересекает железную дорогу или по длине меньше
участка между тяговыми подстанциями, то расположение анод-
ных, катодных и знакопеременных зон изменится, кроме того,
на расположение зон и значения потенциалов кабель-земля
будут оказывать влияние разница в напряжении тяговых под-
станций, размеры движения поездов, значения токов нагрузки
электровозов, условия возникновения и распространения блужда-
ющих токов, параметры рельсового пути и кабеля и т. д. Учесть
199
Рис. 129
все эти факторы для расчетного
определения потенциалов и
распределения анодных, катод-
ных и знакопеременных зон
невозможно. Поэтому практи-
чески все работы по защите от
коррозии блуждающими токами
выполняют на основании изме-
рений, проводимых на проло-
женных кабелях при нормаль-
ной эксплуатации электрифи-
цированного участка.
Для измерений потенциалов кабель-земля и кабель-рельс
необходимо предусматривать при проектировании устройство
контрольно-измерительных пунктов (рис. 129, где 1 — кабель,
2 — заземлитель) через 150—200 м по трассе кабеля. Запроекти-
ровать защитные мероприятия можно только ориентировочно,
на основании практического опыта и измерений потенциалов
рельс-земля, поскольку потенциалы кабель-земля имеют знаки,
противоположные знакам потенциалов рельс-земля.
Основными измерениями при определении опасности коррозии
блуждающими токами являются измерения потенциалов кабеля
относительно земли. Их производят во всех доступных местах
и контрольно-измерительных пунктах. В качестве измерительных
приборов используют вольтметры с сопротивлением не менее
10 тыс. Ом на 1 В шкалы и с пределами измерений (для удобства
отсчетов) 1-0-1, 10-0-10, 50-0-50 В или самозаписывающие при-
боры. Контактные электроды должны быть изготовлены из того
же металла, что и защищаемое сооружение, если значение измеря-
емого потенциала более 1 В. Так, для небронированных кабелей
электроды должны быть свинцовые, а для бронированных —
стальные. В тех случаях, когда потенциалы меньше 1 В, измере-
ния производят при помощи неполяризующихся электродов,
так как использование металлических электродов может привести
к ошибке вследствие их поляризации. Наибольшее распростране-
ние получили медносульфатные неполяризующиеся электроды.
При пользовании такими электродами истинное значение потен-
циала подземного сооружения относительно земли /7ИСТ = ±/7изм+
+ Uo, где t/H3M — показание прибора; t/0 — э. д. с. пары, образу-
емой медносульфатным электродом и металлом подземного соору-
жения в грунте. Определяется t/0 опытным путем. Принято счи-
тать, что для подземного сооружения из свинца Uo = 0,48 В,
а из стали t/0 = 0,55 В.
Продолжительность измерений в каждом пункте должна быть
такой, чтобы за время измерений можно было записать показания
прибора для наиболее характерных условий движения поездов.
Практически запись ведут в течение 10—15 мин при интенсивном
и в течение 30 мин при редком движении поездов. Отсчеты по
200
прибору фиксируют через 10 с
и записывают в специальную
ведомость (протокол).
После окончания измерений
вычисляют среднее значение по-
ложительных и отрицательных
потенциалов для каждого из-
мерительного пункта. Они опре-
деляются как сумма значений
только положительных или
Рис. 130
только отрицательных потенциалов, деленная на количество со-
ответствующих измерений. Затем строят так называемую потен-
циальную диаграмму. Вычерчивают трассу кабеля в виде прямой
линии и наносят измерительные пункты. Положительные значе-
ния средних потенциалов откладывают вверх от оси трассы, а
отрицательные — вниз (рис. 130).
Потенциальные диаграммы позволяют установить опасность
коррозии и необходимость в мерах защиты. Критерием опасности
является наличие на кабелях анодных и знакопеременных зон
в грунте с удельным сопротивлением ниже 100 Ом- м независимо
от разности потенциалов кабель-земля, а в грунтах с удельным
сопротивлением выше 100 Ом- м — плотность тока утечки в землю,
превышающая 0,15 мА/дм2.
Одновременно с измерениями потенциалов кабель-земля для
более полной и точной картины распределения анодных, катодных
и знакопеременных зон, выбора мероприятий по защите и мест
установки приборов защиты определяют значение и направление
блуждающих токов в кабеле и значения потенциалов рельс-
земля, кабель-рельс и кабель-соседние подземные сооружения.
§ 63.	Защита кабелей от коррозии
Защита кабелей от почвенной коррозии. Для защиты оболочек
кабелей от почвенной коррозии применяют следующие способы:
прокладывают кабель в канализации из влагонепроницаемых
материалов, изменяют окружающую среду, накладывают на обо-
лочки кабеля изолирующие покровы и устраивают катодную
защиту.
Применение кабельной канализации в виде труб из таких
влагонепроницаемых материалов, как асбоцемент, керамика и
пластмасса, при условии герметизации стыков является надежным
средством защиты. Широко распространенная бетонная канализа-
ция в данном случае не годится, так как пропускает влагу и по-
этому плохо защищает кабель. Кроме того, бетон создает щелоч-
ную среду, в которой свинцовые оболочки интенсивно подвер-
гаются коррозии.
Изменение окружающей среды производят добавлением к грун-
товым водам веществ, замедляющих процесс коррозии. Для этого
7 Козлов, Кузьмин	201
освинцованные кабели,
прокладываемые в кана-
лизации, смазывают соот-
ветствующими смесями,
состоящими из вазелина и
химикатов.
Наиболее удобным и
надежным средством за-
щиты металлических обо-
лочек является наложение
или полиэтилена. Ленточ-
Рис. 131
на них шланга из поливинилхлорида
ные покрытия из этих материалов менее пригодны, так как про-
никновение влаги между лентами создает опасность коррозии
блуждающими токами, сосредоточенное действие которых особен-
но опасно.
Все эти мероприятия по защите целесообразно применять на
вновь прокладываемых кабелях. На эксплуатируемых кабелях
использование таких способов требует больших затрат труда
и средств. Поэтому защита кабелей осуществляется такими элек-
трическими способами, как катодная защита и протекторы.
Катодной защитой называют способ приведения оболочки ка-
беля из анодного состояния в катодное с помощью постороннего
источника постоянного тока 2, отрицательным полюсом подключа-
емого к оболочке и броне кабеля 3, а положительным — к спе-
циальному заземлителю 1 (рис. 131). В качестве источника по-
стоянного тока применяются различного рода выпрямители,
включаемые в сеть переменного тока. Для заземлителей исполь-
зуют старые рельсы. Напряжение источника тока выбирают
таким, чтобы оно обеспечивало превышение действующих потен-
циалов между оболочкой кабеля и землей.
Бронированный кабель считается защищенным, если потен-
циал его относительно земли будет не менее —0,87 В при измере-
ниях медносульфатным неполяризующимся электродом. Для го-
лых освинцованных кабелей защитный потенциал должен быть
не менее —0,52 В в кислой среде (pH не более 6), а в щелочной
(pH более 8) не менее —0,74 В. Повышение отрицательных потен-
циалов для бронированных кабелей не опасно, так как сталь
не подвергается катодной коррозии, но нежелательно из-за из-
лишнего расхода электрической энергии. Для голых освинцован-
ных кабелей повышение отрицательного потенциала в кислой среде
свыше —1,12 Вив щелочной свыше —1,32 В может привести
к катодной коррозии.
При использовании катодной защиты необходимо следить за
тем, чтобы токи катодной защиты не оказали вредного действия
на соседние подземные сооружения. Для этого измеряют потен-
циалы сооружений относительно земли до включения и после вклю-
чения установки катодной защиты. Если коррозионное состояние
их ухудшилось, то необходимо удалить от них анод (заземлитель)
202
на 30—50 м или электрически соединить их с защищаемым соору-
жением. В ряде случаев (при пересечениях) изолируют сооруже-
ния различными способами.
Отрицательный потенциал на оболочке кабеля также можно
получить, если соединить оболочку (броню) кабеля с заземлителем
из металла, имеющего более высокий отрицательный потенциал.
В земле такой электрод окажется анодом и ток с него будет
стекать в землю, разрушая его, а не кабель. Подобные электроды-
заземлители называют протекторами, а защита кабелей с их
помощью получила название протекторной защиты. Протекторы
изготовляют из магниевых сплавов и поставляют с завода в гото-
вом виде. Устанавливают их на глубине 1—1,5 м от верхнего торца
электрода до поверхности земли на расстоянии 1—4 м от кабеля
и соединяют изолированным проводом с бронелентами. Почву
вокруг протектора обрабатывают специальным заполнителем для
снижения переходного сопротивления электрод-земля.
Защита кабелей от коррозии блуждающими токами. Различают
две группы мероприятий по защите подземных сооружений от
коррозии блуждающими токами: одну группу составляют меро-
приятия, направленные на уменьшение блуждающих токов в
земле, в другую входят мероприятия по снижению токов, про-
никающих в подземные сооружения, и уменьшению вредного
действия токов, проникших в подземные сооружения.
К основным мерам, ограничивающим блуждающие токи, соз-
даваемые электрическими железными дорогами постоянного тока,
относятся увеличение переходного сопротивления рельсы-земля
и проводимости рельсового пути, а также уменьшение расстояния
между тяговыми подстанциями.
Увеличение переходного сопротивления рельсы-земля может
быть достигнуто применением деревянных шпал, пропитанных
масляными антисептиками, укладкой щебеночного балласта, уст-
ройством зазора между рельсами и балластом, изоляцией элек-
трифицированных путей от неэлектрифицированных, изоляцией
рельсов от ферм мостов и других металлических сооружений,
изоляцией противоугонных устройств, устройством заземлений
на рельс через искровые промежутки и т. д.
Увеличить проводимость рельсового пути можно укладкой
рельсов тяжелого типа, применением сварки стыков, соединением
стыков приварными гибкими медными соединителями большого
сечения (70 мм2), устройством междупутных соединителей боль-
шого сечения (по меди 70 мм2).
Уменьшение расстояния между тяговыми подстанциями яв-
ляется наиболее эффективным способом снижения утечки тока, но
такое дорогое мероприятие может быть принято только после
технико-экономических расчетов, оправдывающих его применение.
Снизить токи, проникающие в кабель, или вообще прекратить
их доступ к кабелю можно устройством влагонепроницаемой кана-
лизации, покрытием кабелей защитными оболочками в виде шлан-
7»	203
гов из полиэтилена или поливинилхлорида и увеличением про-
дольного сопротивления оболочек кабеля с помощью изолиру-
ющих муфт, разделяющих защитные оболочки кабеля на отдель-
ные отрезки. Применять различного рода битумные покрытия
не рекомендуется, так как образование трещин и щелей вследствие
дефектов при наложении покрытия или в процессе эксплуатации
приводит к сквозному разъеданию кабеля.
Защита кабелей от блуждающих токов, проникших в оболочки,
осуществляется при помощи протекторов (при потенциалах до
+0,3 В), катодной защиты и установки дренажей. Принцип дей-
ствия дренажей можно пояснить на следующем примере. До-
пустим, что на кабеле имеется постоянная анодная зона, а источ-
ником блуждающих токов являются рельсы. Если соединить
оболочку кабеля и рельсы изолированным проводом, то при поло-
жительном потенциале кабель-рельс по проводу потечет ток из
кабеля в рельсы. Так как соединительный провод подключен
параллельно сопротивлению кабель-земля-рельс, то ток, стека-
ющий с кабеля в землю, уменьшится, следовательно, уменьшится
и коррозия кабеля. Снижая сопротивление соединительного про-
вода, можно достичь такого положения, при котором не только
прекратится стекание тока с кабеля в землю, но и блуждающий ток
в районе подключения соединительного провода будет поступать
из земли в кабель. Таким образом, кабель из анодного состояния
переходит в катодное.
При устройстве дренажной защиты следует иметь в виду, что
чрезмерное уменьшение сопротивления дренажного соединения
нежелательно, так как оно приводит к возрастанию токов утечки
с рельсов, токов, входящих в оболочки кабелей, и недопустимому
увеличению отрицательного потенциала на кабеле. Кроме того,
возрастает опасность коррозии соседних подземных металлических
сооружений. Поэтому для контроля тока дренирования дренажные
установки оборудуют реостатами, амперметрами, вентильными
устройствами и другими приборами.
По принципиальным схемам и характеру работы дренажи
разделяют на прямые (рис. 132, а), поляризованные (рис. 132, б)
и усиленные (рис. 132, в). Прямые дренажи обладают двусторон-
ней проводимостью тока и могут быть использованы только
в устойчивых анодных зонах при положительном потенциале ка-
бель-рельс. Поляризованный дренаж обладает проводимостью
тока в одном направлении и применяется в знакопеременных
зонах. Однопроводность его может быть получена использованием
вентилей или поляризованных реле. Конструкция поляризован-
ных дренажей сложнее, чем прямых дренажей, некоторые из них
обеспечивают автоматическое регулирование заданных значений
дренируемого тока или защитного потенциала.
Усиленный дренаж представляет собой катодную установку
с той лишь разницей, что положительным полюсом она подключена
не к заземлителю, а к рельсам. Таким образом, кроме отвода тока
204
в одном направлении, выполняет и роль катодной установки.
Применяют усиленный дренаж главным образом в тех случаях,
когда кабель имеет положительный или знакопеременный потен-
циал относительно земли, обусловленный несколькими источни-
ками блуждающих токов.
Защитные мероприятия для устранения опасности коррозии
выбирают на основании электрических измерений, проводимых
при определении опасности коррозии, с учетом экономических
соображений и удобства эксплуатации защитных устройств.
В первую очередь следует рассмотреть возможность применения
электродренажных установок как наиболее удобного и дешевого
устройства и выбрать значение тока установки. Защита при по-
мощи катодных установок и протекторов применяется в том слу-
чае, когда нельзя использовать электродренажные устройства.
После выбора защитных мероприятий до включения устройств
защиты на постоянную эксплуатацию делают пробное включение
установок защиты и определяют режим работы, обеспечивающий
безопасность кабеля. Если пробная защита покажет, что еще оста-
лись участки, опасные в отношении коррозии, то принимают
дополнительные меры.
ГЛАВА 11 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО
ЛИНИЙ. МЕХАНИЗАЦИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАБОТ
§ 64.	Состав проекта
Проект линейных сооружений является составной частью об-
щего проекта устройств связи, автоматики и телемеханики, раз-
рабатываемых на основании технического задания и данных
изысканий.
205
Сначала составляют проектное задание, которое согласовывают
и утверждают в соответствующих инстанциях, затем рабочие
чертежи, по которым и выполняют строительные и монтажные
работы.
В особо сложных случаях проект выполняется в три ста-
дии: первая — проектное задание, вторая — технический проект
и третья — рабочие чертежи.
При составлении проекта необходимо учитывать перспективы
развития устройств, железной дороги, для которой составляется
проект, а также удобства эксплуатации проектируемых сооруже-
ний и применение механизации при строительстве и эксплу-
атации. Запроектированные сооружения должны быть технически
совершенны и экономически целесообразны.
Проектное задание состоит из пояснительной записки, сметно-
финансового расчета, определяющего стоимость строительства,
и рабочих чертежей- При двухстадийном проектировании проект-
ное задание на сооружение воздушных линий содержит обоснова-
ние выбора трассы и профиля линии, типа и длины опор, мер за-
щиты от грозовых разрядов и влияний линий сильного тока,
схем скрещивания цепей. Кроме того, решаются такие вопросы,
как устройство переходов и пересечений, устройство вводов про-
водов, а при проектировании высоковольтно-сигнальных линий
автоблокировки — разбивка линии на плечи питания, выбор про-
водов для высоковольтной цепи, места установки силовых опор,
организация питания силовой цепи, секционирование, загрузка
фаз и т. д.
В состав рабочих чертежей входят чертежи трасс с привязкой
к железной дороге и другим местным сооружениям, чертежи не-
типовых конструкций, чертежи вводов в здания, переходов
через различные препятствия, монтажные схемы с указанием
разрезов кабелей и назначением отдельных кабельных цепей
и т. п.
В проектном задании на строительство кабельных магистраль-
ных линий обосновывают выбор типа и емкости кабеля, выбор
трассы и устройство переходов и пересечений, устанавливают
меры защиты кабеля от коррозии и индуктивного влияния ВЛ,
определяют способы прокладки кабеля и места отпаев от маги-
страли для ввода в промежуточные станции и путевые здания
и другие пункты согласно схеме связи, предусматривают симмет-
рирование и постановку кабеля под избыточное давление.
При проектировании кабельных сетей местной связи устанав-
ливают наивыгоднейшее расположение телефонной станции, рас-
пределительных шкафов, а также типы, емкость и способы про-
кладки кабелей.
В проекте кабельных сетей автоматики и телемеханики на стан-
циях определяют наиболее экономичную схему кабельной сети
по расходу кабеля и длине траншей, учитывая возможность про-
кладки нескольких кабелей в одной траншее. Устанавливают типы
206
и количество жил кабелей, тип применяемой кабельной арматуры
и т. д.
Рабочие чертежи трассы выполняют значительно подробнее,
чем для воздушных линий. Наносят все подземные сооружения,
железнодорожные пути, фасады домов и др. На чертежах пере-
ходов через реки показывают профиль дна. Составляют чертежи
кабельной канализации, прокладки кабеля по мостам, монтажные
схемы и т. п.
§ 65.	Выбор трассы, профиля опор и кабеля
При выборе трассы необходимо стремиться к созданию наиболь-
ших удобств для обслуживания линий в процессе эксплуатации.
Поэтому трассы следует располагать по возможности ближе к же-
лезнодорожному полотну, что облегчает просмотр воздушных
линий с поезда, уменьшает длину воздушных шлейфов и кабелей,
прокладываемых к зданиям станции, релейным шкафам и другим
пунктам, где размещают устройства, подключаемые к линиям.
Трассы кабельных линий следует выбирать так, чтобы длина
кабеля была наименьшей и обеспечивались удобства для механи-
зации прокладки кабеля. Запрещается прокладка кабеля через
железнодорожные пути под стрелочными переводами, глухими
пересечениями и стыками рельсов. Переходы следует устраивать
в местах с наименьшим числом путей. В населенных пунктах
трасса кабеля должна проходить по улицам, где меньше подзем-
ных сооружений, подальше от трамвайных путей, заводов и
фабрик.
Во всех случаях прокладки трасс должны строго соблюдаться
габариты приближения, т. е. минимальные расстояния от прово-
дов и конструкций линий до земли и окружающих сооружений.
Так, для воздушной линии связи, прокладываемой вдоль желез-
ной дороги, расстояние от ее трассы до ближайшего рельса должно
быть не менее 4/3 надземной части опоры. Расстояние от нижнего
провода до земли должно быть не менее: на перегонах — 2,5 м,
на станциях — 3 м, в населенных пунктах — 4,5 м. При пересе-
чении воздушной линией железной дороги минимальное расстоя-
ние от нижнего провода до головки рельса равно 7,5 м.
Для высоковольтно-сигнальной линии автоблокировки рас-
стояние от ее трассы до ближайшего рельса на неэлектрифици-
рованных участках должно быть не менее надземной высоты опоры
плюс 3 м, а на электрифицированных участках — надземной вы-
соты опоры плюс 5 м; расстояние от нижнего высоковольтного про-
вода до земли на перегонах — не менее 6 м, а в населенных пунк-
тах — не менее 7 м. Габариты сигнальных проводов до земли
одинаковы с габаритами проводов линии связи.
Для кабельной линии дальней связи расстояние от ее трассы
до мостов автомобильных и железных дорог магистрального на-
207
значения должно быть не менее: через судоходные реки — 1000 м,
сплавные — 900 м, несплавные и несудоходные — 50—100 м; от
края подошв насыпей железных и автомобильных дорог — не ме-
нее 5 м; от опор воздушных линий связи, контактной сети и ВЛ
до 35 кВ — не менее 3 м и т. д.
Трассы сигнальных и силовых кабелей автоматики и телеме-
ханики разрешается прокладывать на станциях не только около
путей, но и между ними. При прокладке кабеля с края путей
расстояние между кабелями и ближайшим рельсом не должно
быть меньше 2 м, а в междупутье — 1,6 м. Эти расстояния изме-
ряют непосредственно от кабеля. При измерении по горизонтали
расстояния будут соответственно 1,6 и 1,4 м. Глубина закопки
кабелей в междупутье и с края путей должна быть не менее 0,7 м,
а при пересечении железнодорожных путей так же, как и для
кабелей связи, не менее 1 м от подошвы рельса и т. д.
Особенно тщательно трасса кабелей должна быть выбрана
в районах вечномерзлых грунтов, где кабели обычно проклады-
ваются в так называемом деятельном слое грунта —замерзающем
зимой и оттаивающем летом. Зимой в результате замерзания влаги
в грунте наблюдается выпучивание его, а летом при оттаивании —
просадка. Процесс пучения промерзающего грунта протекает не-
равномерно, пучение грунта даже в близко расположенных сече-
ниях различно. Это вызывает неодинаковое поднятие кабеля,
появляются местные изгибы, а следовательно, и растяжение ка-
беля. Особенно сильное воздействие пучения проявляется там,
где кабель прокладывают вертикально, например в местах вы-
вода его на поверхность. В таких случаях кабель может быть
разорван. Оттаивание грунта приводит к понижению уровня за-
легания кабеля под воздействием массы вышележащего грунта.
Таким образом, в течение года кабель подвергается изгибам, кото-
рые могут привести к ухудшению электрических характеристик,
деформации оболочки, а в итоге и разрушению.
В сильно увлажненных грунтах вокруг кабеля могут оказаться
скопления свободной воды, при замерзании воздействующей на
кабель, в результате кабель может быть поврежден.
Характерным явлением в области вечномерзлых грунтов счи-
тают морозобойные трещины, образующиеся под влиянием резких
изменений температуры и влажности в деятельном слое. В местах
образования морозобойных трещин при недостаточной глуби-
не прокладки кабелей они могут быть разорваны растягиваю-
щими напряжениями, возникающими в поверхностных слоях
грунта.
Ввиду специфических условий районов с вечномерзлыми грун-
тами, к изысканию трассы прокладки кабеля предъявляют особые
требования. Изыскания должны установить в полном объеме
местные условия района строительства: инженерно-геологические,
гидрологические, мерзлотно-грунтовые, метеорологические, мощ-
ность и изменение снежного покрова.
208
Данные изысканий, принимаемые за основу при проектирова-
нии, должны иметь давность не более двух лет, так как в резуль-
тате освоения района мерзлотно-грунтовые условия резко ме-
няются.
Наиболее приемлемыми для прокладки кабеля являются скаль-
ные грунты и дренирующие: галечные, гравийные, крупнопесча-
ные. Они менее подвержены деформации при изменении теплового
и гидрологического режима по сравнению со слабодренирующими
и недренирующими, как, например, глина, суглинки, пылеватые,
торфяники и др. На участках с активным появлением пучения,
оползней и при ширине морозобойных трещин более 20 см про-
кладка кабелей не допускается. Следует также иметь в виду,
что уничтожение растительного покрова (травы, мха), деревьев,
кустарника приводит к резкому увеличению глубины протаива-
ния и усиленному размыву грунтов на поверхности.
Как правило, кабели дальней связи прокладываются вне по-
лотна железной дороги. Однако в ряде случаев, когда проложить
их вне полотна невозможно, например на заболоченных участках,
допустимо прокладывать кабели в земляном полотне.
Профиль опор линии следует принимать типовым, поскольку
он позволяет подвешивать значительное количество уплотненных
цепей и применять экономичные типовые схемы скрещивания про-
водов цепей, обеспечивающие необходимое переходное затухание
между цепями. Цепи рекомендуется размещать таким образом,
чтобы наиболее ответственным была обеспечена большая надеж-
ность работы. Наибольшей надежностью работы обладают цепи,
подвешенные на верхних местах (верхних крюках или траверсах),
так как они находятся в лучших условиях во время ремонтных
работ, проводимых в процессе эксплуатации, и при таких по-
вреждениях, как обрывы проводов. Поэтому при наличии одной
цепи магистральной или дорожной связи, организуемой по кана-
лам высокой частоты, ее следует подвешивать на I месте любого
профиля; если цепей больше, то их подвешивают на I, II и IV
местах верхней траверсы. Цепь межстанционной связи подвеши-
вается на II месте крюкового профиля и III месте смешанного
и траверсного профилей, а цепь диспетчерской поездной связи —
на IV месте крюкового профиля, VI месте профиля № 2 и V и VIII
местах профилей № 3, 4 и 5. Такое расположение цепи диспет-
черской связи удобно для включения в нее переносных телефонов
с помощью шестов. Остальные цепи можно размещать на любых
местах.
Профили опор высоковольтно-сигнальных линий автоблоки-
ровки определяются количеством высоковольтных и сигнальных
цепей. Если линия двуцепная, то высоковольтная цепь для пита-
ния устройств автоматики и телемеханики всегда подвешивается
со стороны железной дороги.
Выбор типа и емкости кабеля для строительства магистрали
связи производится на основании схемы связи участка, с учетом
209
необходимости защиты от влияний линий сильного тока, харак-
тера трассы и перспективы развития устройств связи, автоматики
и телемеханики. Предусматривается возможность уплотнения
цепей в перспективе более широким спектром частот. Проводится
сравнение вариантов организации связи при одно-, двух- и трех-
кабельной системах с применением симметричных кабелей и ком-
бинированных коаксиальных по стоимости, по расходу дефицит-
ных материалов и надежности.
Тип бронепокрова кабеля в районах вечной мерзлоты выби-
рают на основании расчетов с учетом глубины сезонного промер-
зания грунта. Основным мероприятием по защите кабельных ли-
ний в этих районах является применение кабелей с броней из
круглых проволок, но они дефицитны и имеют меньший коэффи-
циент экранирования, что надо иметь в виду при электрификации
линий на переменном токе.
§ 66.	Строительство линий
При строительстве воздушных линий выполняются следующие
основные работы: разбивка трассы линии, рытье ям, развозка
материалов, оснастка столбов и установка опор, подвеска прово-
дов, прокладка кабелей для устройства кабельных вставок и
вводов, установка оборудования на опорах и нумерация опор.
Разбивку трассы производят от начала линии или вводной
опоры в усилительный пункт по прямолинейным участкам. На ров-
ной местности разбивку ведут при помощи трех вех. Устанавли-
вают вехи 1 и 2 (рис. 133) в начале и конце участка и забивают
колышек № 1 у первой вехи 1. Это будет место установки первой
опоры. Затем от колышка Л® 1 отмеряют мерной лентой расстояние,
равное длине пролета, и в этом месте ставят веху 3 так, чтобы
Веха о Веха 2
Колышек №!
Рис. 133
210
она находилась в створе с вехами 1 и 2\ у вехи 3 забивают колы-
шек № 2, отмечающий место установки второй опоры. От колышка
№ 2 отмеряют второй пролет и вехой 3 отмечают место установки
третьей опоры и т. д.
Угловые опоры должны располагаться так, чтобы нормальный
вылет угла поворота трассы линии не превышал 15 м. Если вылет
угла получается все же более 15 м (по местным условиям), то
такой угол разбивают на два угла. Пролеты, примыкающие к уг-
ловым опорам, должны иметь длину, равную половине длины
нормального пролета, если вылет угла линии связи более 5 м
(при числе проводов более четырех), а высоковольтно-сигнальной
линии автоблокировки более 10 м для линий типа Н и 7,5 м —
для линий типов У и ОУ. На пересеченной местности, при подъеме
в гору или спуске с горы возможен большой излом линии в вер-
тикальной плоскости, что может привести к срыву изоляторов
со штырей или обрыву вязок. Поэтому в таких случаях необхо-
димо устанавливать опоры повышенной длины и применять спе-
циальное крепление проводов.
При воздушных пересечениях с железными и шоссейными до-
рогами, другими воздушными линиями и т. п. переход линии с опор
нормальной высоты на более высокие устраивается без резкого
излома линии путем установки опор различной высоты. Коли-
чество таких опор зависит от высоты переходных и нормаль-
ных опор.
Ямы для промежуточных опор роют при помощи самодвижу-
щихся буровых машин, а в тех случаях, когда невозможно при-
менить машины, — ручным способом. По своей форме ямы должны
быть удобны для установки опор, а объем вынутой земли — ми-
нимальным.
В состав работ по оснастке опор входят разметка и устрой-
ство отверстий для крюков и крепежных болтов, пришивка тра-
верс, пришивка крепежного траверсного бруса, установка арма-
туры для скрещивания и т. д.
Работы по оснастке производятся на специальных строитель-
ных площадках или на месте установки опор. Предпочтительнее
производить оснастку на строительных площадках с тем, чтобы
использовать средства механизации, значительно повышающие
производительность труда.
Вершины деревянных непропитанных опор затесывают на два
ската так, чтобы кривизна столбов была направлена вдоль линии.
Гребень столбов располагается вдоль линии при траверсном про-
филе и перпендикулярно линии при крюковом профиле. Уста-
новленные траверсы должны быть параллельны между собой и
перпендикулярны оси опор.
Для ввертывания крюков в столбах сверлят отверстия, глу-
бина которых должна быть на 10 мм меньше длины нарезки крю-
ков. Траверсы к столбу (стойке) крепят болтом и подкосами,
уменьшающими перекос траверс.
211
Промежуточные опоры оборудуют одинарными траверсами.
Опоры переходные, кабельные, угловые- (при вылете угла более
7,5 м), А-образные, полуанкерные и удлиненных пролетов (пре-
вышающих длину нормального на 50%) оборудуют двойными
траверсами.
На промежуточных опорах траверсы располагаются на прямых
участках линии поочередно с одной и другой сторон столба, на
угловых опорах со стороны более короткого участка прямой ли-
нии (до соседней угловой опоры), на переходах через дороги
с полевой стороны, при уклонах с нагорной стороны и на опорах,
смежных с угловой в сторону последней.
После оснастки опор производят их установку. Установка
опор является самой трудоемкой работой при строительстве ли-
ний и поэтому ее стремятся механизировать. В первую очередь
необходимо применять наиболее эффективные передвижные ма-
шины, снабженные краном-столбоставом, а если подъезд таких
машин к месту работы невозможен, то можно использовать средства
малой механизации типа падающей стрелы, лебедок и т. п. Ручной
способ с использованием багров и рогачей следует применять
в крайних случаях, как, например, в болотистой или сильно
пересеченной местности. После того как опора будет опущена
в яму, ее выправляют и устанавливают так, чтобы траверсы
и крюки были расположены перпендикулярно линии на прямых
участках и по линии биссектрисы внутреннего угла поворота
линии — на угловых опорах, затем яму засыпают и трам-
буют.
После установки опор и укрепления их оттяжками и подпо-
рами подвешивают провода. Для этого сначала линейную прово-
локу разматывают вдоль линии со специальных тамбуров, уста-
навливаемых на автомобиле, подводе или с ручных тамбуров, в за-
висимости от местных условий. Затем стальную проволоку вытя-
гивают при помощи линейных блоков для того, чтобы она не имела
изгибов. Медную и биметаллическую проволоку не вытягивают,
а имеющиеся неровности выравнивают деревянными молотками
на досках.
После устранения неровностей провод на оконечной опоре за-
делывают оконечной вязкой, поднимают с земли и кладут в же-
лобки изоляторов на прямых участках и на шейки изоляторов
при угловых опорах, затем натягивают при помощи блоков до
требуемой стрелы провеса и закрепляют на изоляторах. Стрелу
провеса определяют с помощью специальных реек или динамо-
метра.
Вязка проводов на изоляторах производится специальной пере-
вязочной проволокой 1 из материала, одинакового с материалом
линейного провода 2- На промежуточных опорах линейный провод
закрепляется на головке изоляторов (рис. 134, а и б). На рис. 134, в
показан вид законченной вязки. На угловых и оконечных опорах
провод закрепляется на шейке изоляторов (рис. 134, г).
212
Провода высоковольт-
ной цепи принято укреп-
лять двойным креплением
(рис. 135) на всех опорах
при прохождении высоко-
вольтно-сигнальной линии
автоблокировки в пределах
станций и населенных
пунктов, а также на всех
силовых, угловых, пере-
ходных и транспозицион-
ных опорах. Здесь 1 —
крепление верхнего про-
вода, 2 — крепление про-
вода на траверсе. Двойное крепление увеличивает прочность
провода у вязки, что уменьшает опасность поражения людей
электрическим током, которая может возникнуть при обрыве
провода у изолятора и падении его на землю.
Соединение концов стальных проводов сплошного сечения
можно осуществлять электрической, термитно-муфельной сваркой
или горячей пайкой. При любой сварке происходит отжиг металла
проводов и уменьшается их механическая прочность. Поэтому
стальные провода, подвешиваемые на высоковольтно-сигнальной
линии для высоковольтной цепи, соединяют способом горячей
пайки.
Медные и биметаллические провода сращивают при помощи
медных овальных трубочек или горячей пайкой, многопроволоч-
ные провода — при помощи овальных трубочек, сделанных из ме-
талла, одинакового с металлом проводов.
Для удобства эксплуатации линий все опоры нумеруют. Нуме-
рацию осуществляют по усилительным участкам, начиная с ввод-
ной или кабельной опоры. Счет ведется от более крупной стан-
ции к более мелкой или с севера на юг и с запада на восток.
Рис. 135
213
На приставках и подпорах ставят только год установки. Шлейфы
и ответвления нумеруют самостоятельно, начиная от разрезной
опоры. Нумерация должна быть обращена в сторону железной
дороги. Кроме номера опоры, ставятся две последние цифры года
установки опоры.
На высоковольтно-сигнальной линии автоблокировки счет опор
ведут по перегонам по ходу километров железнодорожного пути.
Кроме нумерации, на всех опорах, расположенных в населенных
пунктах, а также на переходных, силовых, оконечных опорах
и опорах с трехполюсными разъединителями, устанавливают пре-
дупредительные плакаты. На перегонах плакаты размещают
на каждой третьей опоре.
Разбивку трассы подземной кабельной линии производят
так же, как и разбивку трассы для воздушной линии, с той лишь
разницей, что колышки забивают по оси будущей кабельной
траншеи через 5—20 м и более, в зависимости от местных условий-
Прокладку кабеля в местах, где мало подземных сооружений
и позволяют местные условия, следует производить при помощи
кабелеукладчика, прокладывающего кабель без выемки грунта.
В городах, населенных пунктах, на железнодорожных станциях
применяют траншеекопатели, а там, где их использовать невоз-
можно, траншеи роют вручную.
Глубина прокладки кабеля в грунт зависит от пределов изме-
нения температуры грунта на данной глубине (для обеспечения
стабильности электрических параметров цепей) и условий обеспе-
чения защищенности кабеля от внешних механических воздей-
ствий. Как правило, кабели дальней связи прокладывают на глу-
бине 1,2 м вне населенных пунктов, не менее 0,9 м — в населен-
ных пунктах; в скальных грунтах 0,4 м при отсутствии нанос-
ного слоя, 0,7 м при наносном слое; не менее 0,7 м — в полотне
железной дороги. Кабели автоматики и телемеханики в пределах
станции и кабели местной связи прокладывают на глубине 0,7 м.
Ширина дна траншеи зависит от ее глубины и количества
прокладываемых кабелей. Так, при глубине траншеи 0,8 м ши-
рина дна ее для прокладки одного-двух кабелей должна быть
0,25 и 0,4 м, если глубина траншеи 1,2 м. При большем коли-
честве прокладываемых кабелей ширина дна увеличивается на 5 см
на каждый кабель. В каменистых и скалистых грунтах на дне
траншей устраивают постель из слоя просеянной земли или песка
толщиной 10 см.
На поворотах трассы траншеи роют с таким расчетом, чтобы
радиус изгиба кабеля со свинцовой оболочкой был не менее 15-
кратного диаметра кабеля, с алюминиевой оболочкой — не менее
25-кратного, а с пластмассовой оболочкой — не менее 10-кратного.
На склонах насыпей, оврагов траншею роют зигзагообразно с от-
клонением изгибов от принятой линии в обе стороны на 1,5 м:
длину изгибов принимают равной 5 м. Землю из траншей выбра-
сывают в одну сторону.
214
Перед развозкой кабеля по трассе и прокладкой его произ-
водят проверку целости металлической оболочки, сопротивления
изоляции, а также устанавливают отсутствие обрыва жил и сооб-
щения между жилами. Если кабель поступает с завода с нака-
ченным под оболочку воздухом под избыточным давлением и впаян-
ным вентилем, то целость оболочки проверяют, подсоединяя к вен-
тилю манометр. Показание манометра будет свидетельствовать
о целости оболочки. При отсутствии избыточного давления под
оболочкой можно накачать воздух при помощи компрессора или
баллона со сжатым воздухом. Воздух должен быть предварительно
осушен. Если после подачи воздуха давление снижаться не будет,
можно считать, что оболочка кабеля цела.
Сигнальные кабели с металлической оболочкой и все типы
кабелей с пластмассовыми оболочками под избыточное давление
не ставят. Поэтому их состояние проверяют только электриче-
скими измерениями и наружным осмотром при раскатке с бара-
банов. После окончания испытаний металлическую оболочку за-
паивают, а концы кабелей с неметаллической оболочкой тщательно
изолируют полихлорвиниловой лентой или другим способом для
предотвращения попадания влаги.
Для раскатки кабеля барабан устанавливается на домкратах
или специальных подставках так, чтобы он мог свободно вра-
щаться, не задевая землю. Затем снимают с барабана наружную
обшивку и освобождают конец кабеля. При прокладке кабеля
барабан необходимо вращать и не допускать натяжения кабеля.
Разматываемый кабель рабочие несут на руках и укладывают сна-
чала на бровке траншеи, а затем опускают в траншею. В траншее
кабель укладывается слегка волнообразно, чтобы исключить натя-
жение его при усадке и смещении грунта. Для облегчения и уско-
рения работ раскатка кабеля может производиться с движущихся
железнодорожных платформ, автомобилей, дрезин со скоростью
не более 2,5 км/ч. Количество рабочих должно быть таким, чтобы
кабель не волочился по земле и нагрузка на каждого рабочего
не превышала нормы. Уложенный в траншею кабель засыпают
слоем песка или мягкой земли толщиной 10 см. Затем производят
повторные испытания и после них засыпают и утрамбовывают
траншею.
При прокладке под железнодорожными путями, на станциях,
под тротуарами, проезжими частями улиц, шоссейными и грун-
товыми дорогами, водоотводными канавами и ручьями кабели за-
щищают кирпичом, железобетонными плитами, укладываемыми
поверх верхнего слоя песка, или прокладывают в асбестоцемент-
ных трубах.
Способы прокладки подводных кабелей через реки зависят
от характера реки, ширины и глубины ее, наличия судоходства,
времени прокладки и т. п. На судоходных и сплавных реках при
глубине до 8 м кабель углубляется в дно реки не менее чем на
1 м, на несудоходных — на 0,7 м. В береговой части до места
215
стыка с подземным кабелем подводный кабель углубляется на 1 м.
Если кабель проложен по дну без заглубления, то для закреп-
ления его на берегу он прокладывается зигзагами. Для углуб-
ления кабеля в дно реки применяют кабелеукладчики, земле-
черпалки, гидромониторы и другие механизмы. При прокладке
кабелеукладчик с кабелями устанавливается на одном берегу
реки, а тракторы, передвигающие его, — на другом. Затем при
помощи троса тракторы тянут кабелеукладчик, который разрезает
грунт ножом и автоматически укладывает кабель.
В траншеи, вырытые в дне, с помощью землечерпалок и гидро-
мониторов кабели прокладывают при помощи понтонов, барж,
лодок и других средств. В зимнее время при прокладке со льда
контроль за правильностью укладки кабеля в траншею осущест-
вляют водолазы. При глубине реки более 8 м кабель в дно не за-
глубляют.
Прокладка кабеля по металлическим, каменным и железобе-
тонным мостам допускается в железобетонных, стальных или дере-
вянных желобах, устанавливаемых под пешеходной частью моста
или укрепляемых к устоям и фермам мостов на кронштейнах.
Для уменьшения опасности межкристаллической коррозии,
которая может возникнуть вследствие вибрации моста при дви-
жении поездов, рекомендуется применять кабели с алюминиевой
оболочкой, так как алюминий меньше подвержен такой коррозии,
чем свинец. По этой же причине не разрешается устройство муфт
на кабелях, прокладываемых по мосту. Исключение составляют
случаи, когда строительная длина кабеля меньше длины моста.
После прокладки кабеля производят монтажные работы. Состав
монтажных работ зависит от назначения кабельной линии, спо-
соба прокладки, типа кабеля и других причин.
К основным видам монтажных работ относятся сращивание
строительных длин (кусков) кабеля в соединительных и развет-
вительных муфтах, монтаж оконечных кабельных устройств
(боксы, оконечные муфты и т. п.), а на кабельных линиях, содер-
жащихся под избыточным давлением, — монтаж газонепрони-
цаемых муфт.
Высокое качество и тщательность выполнения монтажных
работ, точное соблюдение правил и инструкций по монтажу,
а также аккуратность и чистота при проведении работ в значи-
тельной степени повышают надежность и бесперебойность действия
кабельных линий в эксплуатации.
§ 67.	Механизация линейных работ
Применение механизмов при строительстве и ремонте воздуш-
ных и кабельных линий в значительной степени повышает произ-
водительность труда, ускоряет выполнение работ и снижает
их стоимость.
216
При строительстве и ремон-
те воздушных линий широкое
распространение получили бу-
рильно-крановые машины, смон-
тированные на тракторах.
(БМК-9, Д-453 и др.) и на авто-
мобилях ЗИЛ и ГАЗ (БКГМ-63,
БСС-1, БУС-6 и др.). Эти маши-
ны приспособлены для рытья
ям и установки опор. На рис. 136
показана установка опор при
помощи машины БИК-9, смон-
тированной на гусеничном трак-
торе и обладающей повышен-
ной проходимостью. Опору 1
устанавливают в яму, вырытую
при помощи бура 2.
Обычно бурильно-крановые
машины имеют комплект буров,
позволяющих рыть ямы цилин-
дрической формы различного
диаметра (0,3—0,8 м), что позво-
ляет применять буры, наиболее
подходящие к диаметру уста-
навливаемых опор. Грузоподъ-
Рис. 136
емность кранов 0,5—1 т. Производительность машин за 7-часовой
рабочий день при широком фронте работ в среднем 70—100 ям с
установкой опор. Машина БКГМ-63, смонтированная на автомоби-
ле ГАЗ-63, позволяет бурить ямы глубиной 1,7 ми устанавливать
опоры длиной 9—11 м, массой до 800 кг. Машина БУС также смон-
тирована на автомобиле ГАЗ-63. Она позволяет бурить ямы глу-
биной 1,8 м и обладает грузоподъемностью до 900 кг. Машина
Д-453 смонтирована на базе трактора «Беларусь». Грузоподъем-
ность ее 0,7 т, а глубина бурения ям 1,8 м. Все эти машины об-
служиваются бригадой, состоящей из2чел.: водителя-бурильщика
и рабочего.
Кроме бурильно-крановых машин, применяются для погрузки
и разгрузки грузов автомобильные краны различных типов. При
оснастке опор широко используются электрические пилы, сверла,
рубанки и т. п. На ремонтных работах применяются ле-
бедки, ручные буры (для рытья ям), работающие от двигателя
внутреннего сгорания, и др.
При строительстве кабельных линий наиболее трудоемкими
работами являются рытье траншей и котлованов, прокладка ка-
беля и проводов грозозащиты, прокладка трубопроводов на пере-
сечениях с железными и шоссейными дорогами и др. Затраты
труда на эти работы составляют 30—60% общего объема работ,
и механизация работ во много раз сокращает затраты труда.
217
Рис. 137
Поэтому все основные трудоемкие работы должны быть механи-
зированы.
Основными машинами для механизации работ по прокладке
кабеля являются кабелеукладчики. В настоящее время наиболь-
шее распространение получили так называемые ножевые кабеле-
укладчики вследствие простоты конструкции, экономичности и на-
дежности. Они представляют собой платформу (или тележку)
на гусеничном или колесном ходу или типа волокуши, оборудо-
ванную устройствами для установки барабанов с кабелем. С одной
стороны кабелеукладчика на гусеничном ходу (рис. 137) уста-
новлен основной нож /, а с другой — предплужник 2, разрезаю-
щий верхний слой грунта на глубину 0,3—0,5 м, что облегчает
движение основного ножа, который образует узкую вертикальную
щель в земле требуемой глубины.
Кабель закладывают в щель при помощи специальной кассеты,
шарнирно соединенной с ножом. Для уменьшения трения кабеля
о стенки кассеты внутри нее установлены ролики. Конструкция
кассеты и расположение барабана на кабелеукладчике обеспечи-
вают допустимый изгиб кабеля. Погрузку барабанов с кабелем
на тележку кабелеукладчика производят краном. Затем заклады-
вают кабель в кассету так, чтобы конец его длиной около 3 м
вышел из кассеты. Этот конец кабеля укрепляют на дне котло-
вана, который вырывают для заглубления основного ножа.
Передвигается кабелеукладчик тягой тракторов на гусеничном
ходу, число которых зависит от грунта. В тяжелых грунтах коли-
чество сцепляемых тракторов может быть 5 и более. Для засыпки
щели, образовавшейся в земле, после прохода кабелеукладчика
применяют прицепные траншеезасыпщики, с помощью которых
над траншеей образуется валик грунта шириной 0,5—0,6 м и
высотой 0,2—0,3 м.
В тех случаях, где применение ножевого кабелеукладчика
невозможно, для рытья траншей используют многоковшовые
экскаваторы роторные и цепные. К ним могут прицепляться
218
тележки с устройствами для погрузки, транспортировки и про-
кладки кабеля.
Для устройства просек в лесах, корчевания пней и планировки
трассы кабелей существуют электропилы и мотопилы (типа
«Дружба»), кусторезы и корчеватели пней, смонтированные
на гусеничных тракторах, бульдозеры.
Рытье траншей в междупутьях на станциях и перегонах про-
изводят специальной машиной, двигающейся по рельсам. Она со-
стоит из многоковшового роторного цепного бара, установленного
на выдвижной раме, что позволяет рыть траншеи на расстоянии
1850—2850 мм от оси пути. Ширина траншей 0,3 м, глубина,
считая от головки рельса, до 1,6 м.
Для прокладки кабеля под полотном железной дороги приме-
няют машины горизонтального бурения или прокалывания грунта.
Проколочная гидравлическая машина показана на рис. 138. Она
действует по принципу гидравлического домкрата и состоит из
упорной плиты 1, шлангов 2, плунжерного насоса высокого давле-
ния 3 с двигателем внутреннего сгорания 4, направляющей рамы 5,
сборной штанги 8 с головкой 6, двух гидравлических цилиндров 9
и расширителя отверстия в грунте 7. Эта машина позволяет про-
калывать насыпи шириной до 40 м с диаметром канала до 180 мм.
Буровые установки пробуривают отверстие до 50 м, диаметром
до 200 мм.
Кроме перечисленных, используют и другие машины и меха-
низмы. Для разработки мерзлого грунта, вскрытия дорожных
покрытий применяют отбойные пневматические молотки, бетоно-
ломы, сверла, приводимые в действие сжатым воздухом от пере-
движных компрессорных станций, автокраны, автопогрузчики
и т. д.
Рис. 138
219
ГЛАВА 12 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЛИНИЙ.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
§ 68.	Техническое обслуживание линий
Все вновь построенные или реконструированные линии после
окончания строительных работ сдаются в постоянную эксплуата-
цию. Приемка осуществляется специальной комиссией, действую-
щей в соответствии с правилами и инструкциями по приемке
в эксплуатацию законченных строительством объектов.
Для обслуживания линий, принятых в эксплуатацию, назна-
чается эксплуатационный штат, основной задачей которого яв-
ляется содержание линий в состоянии, которое обеспечивает по-
стоянство и соответствие с нормами электрических характеристик
цепей, надежность работы и большой срок службы устройств.
Чтобы выполнить эти требования, установлен определенный по-
рядок обслуживания и ремонта линий.
При текущем обслуживании воздушных линий устраняют об-
рывы проводов, набросы на провода, производят чистку и замену
негодных изоляторов, вязок, временных соединений проводов,
выправку опор, замену аварийных опор, вырубку кустов под про-
водами, регулировку стрел провеса проводов и др. Более слож-
ные и трудоемкие работы выполняют при среднем и капитальном
ремонтах.
Средний ремонт проводят через 4—5 лет, в зависимости от со-
стояния линии. В объем работ по среднему ремонту включается
замена негодных опор (до 20% общего количества), их креплений
и износившихся проводов участками 2—3 км, доведение до нормы
габаритов, а также замена пришедшей в негодность арматуры,
сплошная регулировка проводов, ремонт вводов, шлейфов и т. д.
Капитальный ремонт проводят через 10—12 лет в тех случаях,
когда линии не обладают надлежащей механической прочностью,
не выдержан габарит проводов относительно земли, провода имеют
большой износ, схемы скрещиваний требуют переустройства
и т. д. Объем работ капитального ремонта значительно превышает
объем работ среднего, так как предусматривает замену всех не-
годных опор, спрямление трассы линии, переустройство схем
скрещивания, замену негодного и нетипового оборудования,
замену кабелей, удлинение кабельных вставок и др.
При текущем обслуживании кабельных линий проверяют со-
стояние трассы кабеля, кабельных сооружений, кабельной арма-
туры (кабельных шкафов, боксов, плинтов, муфт различного на-
значения) и выявленные дефекты устраняют. Следят за тем, чтобы
на трассе кабеля не производились какие-либо не согласованные
заранее земляные работы, устраняют повреждения, проводят
мероприятия по защите кабеля от коррозии и т. д. Более слож-
ные и трудоемкие работы, которые не могут быть выполнены пер-
220
соналом, проводящим текущее обслуживание, производят при
капитальном ремонте кабельных линий. К работам, выполняемым
при капитальном ремонте, относятся такие, как перекладка,
углубление и замена кабелей, приведение электрических харак-
теристик кабельных линий к нормам, замена и ремонт кабельных
сооружений и т. п.
В обязанности эксплуатационного штата входит также прове-
дение электрических измерений цепей воздушных и кабельных
линий, которые проводятся периодически и после ремонтных ра-
бот. Все изменения на линиях в процессе их эксплуатации и ре-
монта обязательно следует отразить в технической документации:
в паспортах, схемах, планах трассы и протоколах электрических
измерений.
Организация работ по техническому обслуживанию линий за-
висит от оснащенности участка устройствами автоматики, телеме-
ханики и связи, средств передвижения, квалификации эксплуа-
тационного штата и других факторов. Работы по среднему и ка-
питальному ремонтам линий выполняют бригады трудоемких
работ, организуемые при дистанциях сигнализации и связи.
§ 69.	Постановка кабеля под избыточное давление
Наиболее часто повреждения кабеля возникают из-за проник-
новения в него влаги при нарушении герметичности оболочки
вследствие коррозии, нарушения правил прокладки, недоброка-
чественной пайки кабельных муфт и механических повреждений,
вызванных смещениями грунта, или небрежными земляными ра-
ботами на его трассе. Для предохранения кабеля от проникнове-
ния в него влаги, при нарушении целостности оболочки кабель-
ные линии содержат под постоянным избыточным давлением, что
позволяет контролировать герметичность оболочки и определять
место ее повреждения. Кроме этого, при незначительных повреж-
дениях оболочки поток газа, выходящего в месте ее повреждения,
препятствует проникновению внутрь кабеля влаги, что повышает
надежность кабельных линий.
При содержании кабеля под постоянным избыточным давлением
кабельную линию делят на герметизированные участки, называе-
мые газовыми секциями, длина которых для кабелей дальней
связи, как правило, равна усилительному участку высокочастот-
ных цепей. По концам газовой секции, а также на всех ответвле-
ниях от магистрального кабеля устанавливают газонепроницаемые
муфты. Внутри газовых секций создают избыточное газовое
давление.
Существует две системы содержания кабелей под избыточным
давлением: с автоматическим и периодическим наполнением ка-
белей газом. На кабельных линиях дальней связи МПС наиболь-
шее распространение получила система с автоматическим напол-
221
нением. В этой системе по концам газовой секции размещают ав-
томатические контрольно-осушительные установки АКОУ, а в по-
следнее время установки УСКД- В качестве газа используется
сухой воздух.
Установка УСКД-1 обеспечивает автоматическую подачу в ка-
бель сухого воздуха, контроль за расходом газа, подачу сигнала
о нарушении герметичности и понижения давления в баллоне
с газом. Схема установки показана на рис. 139.
Газ из баллона 1 высокого давления (10, 15 или 20 МПа) (или
от компрессора) через осушительную камеру высокого давления 2
подается в редуктор 4 с обратным клапаном (обратный клапан
необходим для отключения баллона от установки при снижении
давления до 2 МПа), потом в редуктор низкого давления 5, на
выходе которого образуется стабильное давление 50 + 2 кПа,
поддерживаемое автоматически при расходе газа не более 3 л/мин.
Далее газ проходит через осушительную камеру низкого давле-
ния 12, пневматический сигнализатор 6 и блок ротаметров 7-
В блоке ротаметров после прохода через индикатор влажности 10
газ поступает в ротаметры 9 для контроля за расходом газа
каждым кабелем и через штуцера 8 — в кабели. Безопасность
работы установки обеспечивается предохранительными клапанами.
Сигнализация контроля герметичности кабеля осуществляется
с помощью пневматического сигнализатора 6, а сигнализация
снижения давления в баллоне — электроконтактным маномет-
ром 3. Манометр И контролирует давление газа, подаваемого
в кабель.
Аппаратура УСКД-1 предусматривает подключение прибора
ВКП-1 (воздушный контрольный прибор) для определения района
негерметичности оболочки кабеля по расходу газа.
Точное определение места повреждения оболочки устанавли-
вают с помощью индикаторных газов. Для этого в ближайшую
к границе поврежденного участка муфту впаивают вентиль и сни-
жают избыточное давление (открывают вентиль на 20—30 мин).
В течение 5—10 мин вводят в кабель фреон под давлением 50—
222
60 кПа. Для обеспечения движения газа вдоль кабеля нагнетают
сухой воздух под давлением 50—60 кПа. Через 12—15 ч после
введения фреона начинают обследовать трассу, для чего предва-
рительно через 1,5—2 м над кабелем устраивают шурфы диамет-
ром 2 см и глубиной 25—30 см. Обследование производят тече-
искателем (прибор, реагирующий на присутствие фреона), беря
пробу воздуха в шурфах. Максимальная концентрация газа будет
непосредственно над местом повреждения кабеля.
§ 70.	Техника безопасности при производстве линейных
работ
К линейным работам допускаются лица, прошедшие обучение
по безопасным методам труда и сдавшие установленные испыта-
ния. Вновь поступившие рабочие до сдачи испытаний по технике
безопасности используются на подсобных работах. Независимо
от знаний правил техники безопасности рабочие должны быть
обучены практическим приемам пользования инструментами и пре-
дохранительными приспособлениями.
Применяемые при работах подъемные механизмы и приспособ-
ления, а также канаты, тросы, цепи, предохранительные пояса,
когти и лестницы подлежат периодическому испытанию в соот-
ветствии с установленными требованиями. Предохранительные
пояса и монтерские когти следует иметь каждому рабочему и хра-
нить в закрытом помещении. Диэлектрические защитные сред-
ства — перчатки, рукавицы, галоши, боты и коврики — должны
проверяться ответственным лицом. Независимо от частоты поль-
зования на работе они периодически проверяются под напряже-
нием и хранятся отдельно от прочего инструмента. Переносные
защитные заземления, применяемые на работах с проводами воз-
душных линий, должны иметь изолирующую штангу для нало-
жения и снятия зажимов, болтовой зажим для присоединения
к заземлению и заземляющий стержень длиной не менее 1 м,
зажимы для надежного присоединения к проводам, которые
должны легко сниматься при помощи штанги.
Ежедневно перед началом работы руководитель обязан прове-
рять исправность всего инструмента, подъемных механизмов и при-
способлений. Рабочие, заметившие неисправность инструмента и
приспособлений, должны немедленно изъять их из употребления
и заявить об этом руководителю работ.
Некоторые положения из правил и инструкций по технике
безопасности при производстве линейных работ приводятся ниже.
При развозке столбов на железнодорожных платформах запре-
щается производить разгрузку столбов до полной остановки
поезда и сбрасывать их на землю. Разгружать столбы следует,
скатывая их по двум, прочно уложенным под верхний ряд лагам,
при этом рабочие должны находиться по краям платформы. Пере-
223
носить столбы нужно с помощью специальных приспособлений.
При переноске без приспособлений рабочие должны нести столбы
на одноименных плечах; поднимать и сбрасывать столбы разре-
шается только одновременно и по команде старшего.
Установка опор должна производиться, как правило, при
помощи бурильно-крановых машин, а там, где это невозможно,
с применением средств малой механизации-
При ручной установке опор должно быть необходимое число
рабочих, определяемое в зависимости от размера и массы опоры;
опору нужно поддерживать баграми и рогачами. При подъеме
столба запрещается концы багров или рогачей упирать в грудь
или живот.
Антисептики для пропитки древесины раздражают кожу, а при
попадании внутрь могут вызвать отравление, поэтому бригады
следует обеспечить спецодеждой и приспособлениями для переноса
опор, исключающими непосредственное соприкосновение рук и
одежды работающих с антисептиками. Спецодежду нужно хранить
отдельно в развешенном (для проветривания) виде. Всех членов
бригады необходимо обучить правилам подачи первой помощи
при поражениях антисептиками.
Для погрузки кабеля на автомобили и выгрузки его следует
применять кран или лебедку со стропами, оканчивающимися пет-
лями. Петли закрепляют на металлической оси, вставленной
в барабан. Выгрузку можно производить и скатыванием, исполь-
зуя трос, переброшенный через обшивку барабана. Стоять впереди
скатываемого барабана нельзя. Барабан на платформе или ма-
шине необходимо укрепить клиньями или отесанными бревнами
и прикрепить к бортам- Проезд людей в кузове автомобиля, гру-
женного кабельными барабанами, запрещается.
Рытье траншей и прокладка кабелей на территории железно-
дорожных путей могут выполняться только в светлое время суток
и при погоде, обеспечивающей нормальную видимость. Рыть тран-
шеи и прокладывать кабель в междупутье можно только под на-
блюдением представителя службы пути и двух сигналистов, опо-
вещающих работающих о движении поездов. При ремонте или
прокладке кабельных линий на участках с электрической тягой
переменного тока необходимо выполнять дополнительные указа-
ния по технике безопасности, так как на жилах и металлических
оболочках кабелей могут возникнуть опасные напряжения-
Откапывание кабелей следует выполнять в диэлектрических
перчатках с надетыми поверх рукавицами и в диэлектрических
ботах под обязательным наблюдением руководителя работ. У кот-
лована необходимо вывесить плакат, предупреждающий об опас-
ности прикосновения к откопанному кабелю.
Перед началом работ по ремонту кабеля на дно котлована
укладывают деревянный щит, поверх которого кладут резиновые
коврики. Такой же щит с резиновым ковриком устанавливают
у стен котлована со стороны рабочего места спайщика. Затем
224
устраивают заземление из стальных стержней, забиваемых в
трех углах котлована на глубину 1 м и соединяемых медным
проводом, сечением не менее 10 мм2.
Перед вскрытием кабеля по обеим сторонам будущего разреза
снимают наружные покровы, а к броне и металлической оболоч-
ке припаивают медные проводники, соединяемые с заземлением.
Все работы выполняются в диэлектрических перчатках.
Каждую жилу, с которой исполнителю предстоит работать,
предварительно заземляют у обреза изоляции и отсутствие на-
пряжения на жиле проверяют прибором.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Каллер М. Я- Теория линейных электрических цепей. Изд. 3-е,
перераб. и доп. М., Транспорт, 1978. 341 с.
2.	Гроднев И. И., Шварцман В. О. Теория направляющих систем
связи. М., Связь, 1978. 296 с.
3.	Гроднев И. И., Курбатов Н.Д. Линейные сооружения связи.
М., Связь, 1974. 543 с.
4.	М а р к о в М. В., М и х а й л о в А. Ф. Линейные сооружения же-
лезнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М., Транспорт, 1980. 335 с.
5.	Правила строительства и ремонта воздушных линий связи и радиотранс-
ляционных сетей. М., Связь, 1975. 256 с.
6.	Степанов Н. М., Велтистов П. К. Электропитание устройств
СЦБ. М., Транспорт, 1976. 168 с.
7.	Герман Л. А., Калинин А. Л. Электроснабжение устройств
автоблокировки и электрической централизации. М., Транспорт, 1974. 167 с.
8.	Б у н и н Д. А., Я цкевич А. И. Магистральные кабельные линии
на железных Дорогах. М., Транспорт, 1978, 287 с.
9.	Б а р о н Д. А. Междугородные кабельные линии связи. М., Связь,
1978. 288 с.
10.	А л е к с е е в В. И., Т о м ч и и Б. 3., Шарле Д. Л. Кабельные
линии городских телефонных сетей. М., Связь, 1973. 232 с.
11.	Цалиович А. Б., Восс М. А., Парфенов Ю. А., Шар-
ле Д. Л. Герметизированные кабели местной связи. М., Связь, 1977. 88 с.
12.	Михайлов М. И., Р а з у м о в Л. Д., Соколов С. А. Электро-
магнитные влияния на сооружения связи. М., Связь, 1979 . 263 с.
13.	М и х а й л о в М. И., Р а з у м о в Л. Д., Соколов С. А. Защита
сооружений связи от опасных и мешающих влияний. М., Связь, 1978. 288 с.
14.	Правила защиты устройств проводной связи от влияния тяговой сети
электрических железных дорог постоянного тока. Ч. I, М., Транспорт, 1969.
44 с.
15.	Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от
влияния тяговой сети электрических железных дорог переменного тока. М.,
Транспорт, 1973. 95 с.
16.	Руководство по защите подземных кабелей связи от ударов молний. М.,
Связь, 1968. 34 с.
17.	Е в с е е в И. Г. Защита устройств СЦБ от опасных напряжений и то-
ков. М., Транспорт, 1971. 143 с.
18.	Руководящие указания по защите устройств СЦБ от перенапряжений.
М., Транспорт, 1975. 62 с.
19.	Е р ш о в И. М. Защита подземных кабелей от коррозии. М., Транс-
желдориздат, 1953. 81 с.
20.	Хлебодаров а Н. В., Слесаре н ко Р. Л. Эксплуатация ка-
бельных линий железнодорожной связи. М., Транспорт, 1969. 135 с.
226
21.	Инструкция по технике безопасности и производственной санитарии для
электромехаников и электромонтеров сигнализации и связи железнодорожного
транспорта. М., Транспорт, 1973. 61 с.
22.	М и х а й л о в А. Ф., Е ф и м о в Г. К. Охрана труда в хозяйстве сиг-
нализации и связи. М., Транспорт, 1979. 151 с.
23.	А н и с и м о в Н. К., Б р е й д о А. И. Организация, планирование и
управление хозяйством сигнализации и связи. М., Транспорт, 1979. 246 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Анодная зона 196, 199
Асимметрия емкостная 180, 183
—	поперечная 116
—	продольная 111
Б
Блуждающие токи 157
Броня и марки кабелей 99, 104, 105
В
Влияния взаимные 107, 125
— внешние 197, 125
— вследствие конструктивных неоднород-
ностей 166
— вследствие явлений отражения 165
—	высоковольтных линий 113, 149
—	магнитные 108, 118
—	мешающие 108
—	опасные 108
—	тяговых сетей переменного тока 113,
149
—	тяговых сетей постоянного тока 115,
149.
—	через третьи цепи 167.
—	электрические 107, 121
— электромагнитные 124
Волноводы 9
Г
Габариты линий 41, 207
Гидрофобное наполнение кабеля 89
Грозовые разряды 187
д
Дренажи 204
3
Затухание асимметрии 184, 185
— переходное 161, 162, 168, 172, 175, 184
Защищенность 161, 176, 177, 184
И
Изоляция жил кабелей 96, 104, 105
К
Кабели высокочастотные 99
— железнодорожные 100
—	коаксиальные 103
228
—	местной связи 103
—	низкочастотные 101
—	сигнальные 104
—	силовые 105
Кабельные линии 84
—	ящики 47, 66
Катодная защита 202
—	зона 197, 199
Катушки дренажные (ДК) 156, 19 4
—	запирающие (ЗК) 168
Конструкции жнл кабелей 95, 105
— кабелей 88
Контуры противосвязи 180
Коррозия блуждающими токами 197, 199,
200, 203
— катодная 197
— межкрнсталлическая 196
— почвенная 196, 197, 201
Коэффициент акустического воздействия
147
—	магнитной связи 119, 131
—	распространении волны 36
Коэффициент сглаживающего действия
фильтров 153
—	укруткн 23, 24
—	чувствительности 117
—	экранирования 15, 154
—	электрической связи 122, 126
—	электромагнитной связи 133
Л
Линин поверхностной волны 10
М
Магнитные бури 156
Материалы изоляционные 38, 51, 91
—	оболочек н защитных покровов кабеля
93
—	проводниковые 37, 60, 90
Н
Нелинейные выравниватели 193
Нормальный вылет угла 43
Нормы защищенности 162, 184
—	мешающих влияний 148
— опасных влияний 146
О
Операторы симметрирования 182
Опоры воздушных линий:
—	анкерные 44
—	А-образные 61, 62
—	АП-образные 61
—	для транспозиции 61
—	кабельные 45
—	оконечные 45
—	П-образные 44, 61
—	полуанкерные 44
Опоры промежуточные 43, 61
—	противоветровые 45
—	Силовые 62
— с разъединителями 67
Оттяжки 43
П
Параметры цепей волновые 29
— первичные воздушных линий 17, 27
первичные кабельных линий 22, 26, 33
Плечи питания 53
Поверхностный эффект 13
Подпоры 43
Полосковые линии 9
Потенциал провода 123
Потеря напряжения 68
Предохранители 65, 194
Приставки 43
Продольная э. д. с. 118
Протекторная защита 203
Псофометрическое напряжение 147
Р
Разрядники 65, 190, 194
Разрядный ток 129
Разъединители трехполюсные 66
С
Сближение 106
Световоды 14
Сердечник кабеля 98, 104, 106, 178
Симметрирование высокочастотных цепей
186
—	низкочастотных цепей 181
Скрутка жил кабеля в группы 97, 177
Согласовывающие устройства 50
Способы симметрирования 179
Т
Транспозиция проводов 59
Трансформаторы многообмоточные 155
—	отсасывающие 152
—	разделительные 155
—	редукционные 155
—	силовые 63
Ф
Фильтры запирающие 168
—	сглаживающие 153
Формфактор напряжения (тока) 150
Ш
Шкафы магистральной связи 45
—	распределительные 85, 86
Ц
Цепи наложенные 8, 98
—	несимметричные 8, 110, ИЗ, 115
—	однопроводные 8, 116
—	симметричные 8, ПО
—	трехфазные 9, 113
Э
Электрическое скрещивание 164
Электромагнитное экранирование 14, 154
Эффект близости 14
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение..........................................................   3
Глава 1. Электромагнитные процессы в цепях и электрические пара-
метры воздушных и кабельных линий.................................. 8
§ 1.	Виды цепей (направляющих систем).......................... 8
§ 2.	Особенности электромагнитных процессов в направляющих си-
стемах ..................................................... 11
§ 3.	Параметры цепей как характеристики процесса распростране-
ния электромагнитной энергии ................................. 15
§ 4.	Первичные параметры цепей воздушных линий.......... 17
§ 5.	Первичные параметры цепей симметричных кабелей.......	22
§ 6.	Первичные параметры коаксиальных кабелей........... 26
§ 7.	Первичные параметры цепей трехфазных высоковольтных линий	27
§ 8.	Волновые параметры цепей воздушных и кабельных линий .	.	29
§ 9.	Параметры цепей с искусственно повышенной индуктивностью	33
Глава	2. Воздушные линии связи ................................ 35
§ 10.	Элементы воздушных линий связи. Классы и типы линий .	.	35
§ 11.	Провода............................................ 37
§ 12.	Арматура ................................................ 38
§ 13.	Типовые профили и длины опор....................... 41
§ 14.	Опоры.............................................. 42
§ 15.	Устройство удлиненных пролетов и переходов......... 47
§ 16.	Кабельные вставки.................................. 49
§ 17.	Устройство вводов проводов......................... 50
Глава	3. Высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки......... 52
§ 18.	Назначение линий и способы повышения надежности электро-
снабжения устройств автоблокировки............................ 52
§ 19.	Разновидности высоковольтно-сигнальных линий. Системы пи-
тания автоблокировки. Резервирование ......................... 55
§ 20.	Меры повышения симметрии трехфазной высоковольтной цепи 59
§ 21.	Провода, арматура и опоры линий автоблокировки........... 60
§ 22.	Размещение оборудования на высоковольтно-сигнальных
линиях........................................................ 63
§ 23.	Выбор материала и диаметра проводов высоковольтной цепи
по потере	напряжения ................................... 68
Глава 4. Расчет проводов и опор на механическую прочность ....	73
§ 24.	Условия, задачи и методы расчета......................... 73
§ 25.	Основные	положения	расчета проводов. Расчетные нагрузки	75
§ 26.	Уравнение состояния	провода.. 78
230
§ 27.	Критический пролет и критическая температура................................................ 79
§ 28.	Особенности и порядок расчета проводов линий связи и высо-
ковольтно-сигнальных линий автоблокировки....................... 80
§ 29.	Расчет промежуточных опор................................................................... 82
Глава 5. Кабельные линии ............................................................................. 84
§ 30.	Виды и элементы линий ...................................................................... 84
§ 31.	Классификация и конструкция	кабелей ........................................................ 87
§ 32.	Кабельные материалы......................................................................... 90
§ 33.	Кабели связи................................................................................ 94
§ 34.	Сигнальные и силовые кабели................................................................ 104
Глава 6. Основы расчета индуктированных напряжений и токов . .	106
§ 35.	Общие определения.......................................................................... 106
§ 36.	Характеристики влияющих цепей.............................................................. 109
§ 37.	Особенности влияния на однопроводные и двухпроводные цепи 116
§ 38.	Методика определения индуктированных напряжений и токов
опасного и мешающего влияний................................... 118
§ 39.	Особенности расчетов внешних и взаимных влияний............................................ 125
§ 40.	Коэффициенты связи ........................................................................ 126
Глава 7. Влияние высоковольтных линий электропередачи и контакт-
ных сетей иа цепи автоматики, телемеханики и связи и меры
защиты............................................................ 137
§ 41.	Определение индуктированных	напряжений и токов ....	137
§ 42.	Допустимые нормы опасных и	мешающих влияний............................................... 145
§ 43.	Расчеты опасных и мешающих	влияний........................................................ 148
§ 44.	Меры защиты от опасных и мешающих влияний.................................................. 151
§ 45.	Гальваническое влияние токов в земле на однопроводные цепи
и меры защиты.........................'........................ 156
Глава 8. Взаимные влияния между цепями связи и телемеханики
и меры защиты...................................................... 158
§ 46.	Определение токов взаимных влияний при нескрещенных цепях 158
§ 47.	Переходное затухание и защищенность ....................................................... 161
§ 48.	Зависимость переходного затухания от длины линий и частоты
тока.......................................................... 162
§ 49.	Косвенные (дополнительные)	влияния.............................................. 165
§ 50.	Переходное затухание между нескрещенными цепями воздуш-
ных линий...................................................... 168
§ 51.	Скрещивание цепей воздушных линий.................................... 169
§ 52.	Переходное затухание между	скрещенными цепями.............................................. 172
§53.	Эффективность скрещивания в зависимости от шага скрещивания 174
§ 54.	Результирующее переходное затухание между цепями воздуш-
ных линий...................................................... 175
§	55.	Переходное затухание между цепями	в	кабельных линиях . . .	176
§	56.	Скрутка кабельных цепей......................... 177
§	57.	Симметрирование кабелей............................................. 179
§	58.	Понятие о влиянии между	коаксиальными	цепями........................ 186
Глава 9. Влияние грозовых разрядов и меры защиты..................................................... 187
§ 59.	Влияние грозовых разрядов.................................................................. 187
§ 60.	Меры защиты ............................................................................... 189
Глава 10. Защита подземных кабелей от коррозии ...................................................... 196
§ 61.	Виды коррозии.............................................................................. 196
§ 62.	Определение опасности коррозии ............................................................ 198
§ 63.	Защита кабелей от коррозии ................................................................ 201
231
Глава 11. Проектирование и строительство линий. Механизация ли-
нейных работ........................................................ 205
§ 64.	Состав проекта............................................ 205
§ 65.	Выбор трассы, профиля	опор и кабеля ................... 207
§ 66.	Строительство линий ...................................... 210
§ 67.	Механизация линейных	работ....................... 216
Глава 12. Техническое обслуживание линий. Техника безопасности 220
§ 68.	Техническое обслуживание	линий........................... 220
§ 69.	Постановка кабеля под	избыточное давление................ 221
§ 70.	Техника безопасности при производстве линейных работ . . .	223
Список литературы................................................... 226
Предметный указатель................................................ 228
Лев Николаевич Козлов, Виктор Иванович Кузьмин
ЛИНИИ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Редактор Т. В. Бирюкова
Предметный указатель составлен Л. Н. Козловым и В. И. Кузьминым
Переплет художника Н. Н. Аникушина
Технический редактор Г. П. Головкина
Корректор И. М. Лукина
ИБ № 1544
Сдано в набор 13.06.80. Подписано в печать 06.02.81. Т-05048.
Формат бОХЭО'/ц- Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная.
Высокая печать. Усл. печ. л. 14,5. Уч.-изд. л. 14,99. Тираж 14 000.
Зак. тип. 255. Цена 85 коп. Изд. № 1-1-1/6 № 9611
Изд-во «Транспорт», 107174, Москва, Басмаииый туп., 6а
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» нм. Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.