-лрсстраняется по ней с малым затуханием на большие расстояния, :в результате чего при том же токе напряжение в таком кабеле .значительно больше. Наличие у кабеля изолирующего шланга эк-вивалентно окружающему кабель грунту с удельным сопротивле--нием рэ=я/2С2/?2. Таким образом, заземление металлической обо--лочки благоприятно сказывается на снижении индуцируемого напряжения в кабеле при Протекании по его оболочке токов помехи.

Несмотря на широкое применение различного рода защитных мероприятий, на практике довольно часто наблюдается пробой изоляции жилы иа оболочку. Жила в точке удара оказывается замкнутой на оболочку и ток молнии распространяется в разные стороны ОТ места удара по жиле и оболочке. Для этого случая, воспользовавшись граничными условиями (3.69), можно найти значение на-гПряжения, возникающего в кабеле между его жилой и оболочкой:

и{х, 0= / [Р{а, X, t)-F{a х, t)], (3.72)

.тде F (а, х, t) =ехр {-at) %хр ( \ ехр {w) dw,

Уя о L \ 4ц)2 ) остальные обозначения соответствуют принятым в (3.70).

Анализ выражения (3.72) показывает, что в случае пробоя изо-.ляции жилы в точке удара молнии напряжение вдоль рассматриваемых типов кабелей изменяется следующим образом: при х=0 Vi2=0, затем напряжение по мере удаления от точки удара возрастает до максимума и, достигнув его, в дальнейшем незначительно -уменьшается на очень большом протяжении по длине кабеля. При -том по всей длине кабеля к изоляции между его жилой и оболочкой будет приложено почти максимальное напряжение. Если в ка-жой-нибудь точке в данном случае встретится место с ослабленной гизоляцией, то произойдет повторный пробой.

В связи с этим представляет интерес определение расстояния, при котором значение напряжения между жилой и оболочкой максимально. Функция (3.72) достигает своего максимума при рассто-

,яниях л:= .

Значение х может быть иайдено по формулам

l/2p7 , i/T 1 -для кабеля с не-

г Г 2 Ci2 (Ri + R2) прерывно заземлен-

ной оболочкой;

In УСа R2/C12 (Ri + R2) -для кабеля в изо-

УаСа -У {Ri + R2) ляционном шланге;

- для кабеля с пе-

VR31/а In yijRJCi {R1 + R2) риодически заземленной оболочкой.

Расчеты показывают, что наиболее удален максимум наиряже--ния в кабеле с изоляционным шлангом. Причем напряжение, близкое к максимальному, наблюдается на очень большой длине.

в связи .с этим подключенные к такому кабелю РЭС оказываются под большим напряжением несмотря на значительное их удаление от точки поражения кабеля молнией.

Прямые воздействия токов молнии на кабели, проложенные под землей, сопровождаются не только возникновением в них перенапряжений, приводящих к нарушению электрических свойств изоляции кабеля, но и к механическим и термическим повреждениям его оболочки (возникновению вмятин, сплющиванию кабеля, прогоранию оболочки кабеля или полному его пережогу). В этой связи практически важным является определение ожидаемого числа ударов молнии в кабель, приходящееся на длину t, которое в случае прокладки кабеля по открытой местности приближенно может быть определено в соответствии с ,[9]:

п= NlqYnpJk.

Здесь N - число ударов молнии в один грозовой день, приходящееся на 1 км2 поверхности земли (для Европейской части СССР N= = 0,1); I - длина кабеля, км; - коэффициент, зависящий от удельного сопротивления земли рз, принимающий значения: q= = 2,5-10~ для грунтов с большим удельным сопротивлением; к= = 3,8-10~ - опытный коэффициент.

В том случае, когда трасса подземного кабеля дроходит около леса, деревья, .расположенные у его края, ориентируют на себя удары молнии с некоторой полосы, прилегающей к трассе. Защитная зона такого естественного молниеотвода соответствует полуторной высоте деревьев. Однако если кабель проложен в непосредственной близости от деревьев, растущих на краю леса, то он будет собирать с их корней все уда,ры молнии, приходящиеся в деревья. .Поэтому при использовании деревьев леса в качестве естественных молниеотводов необходимо трассу кабеля прокладывать на оптимальном расстоянии от края леса, которое определяется из следующих соотношений [8]: при h, близком к 20 м, /опт=1,5/1; при h, близком к 15 м, /опт=1,25/1, при h, близком к 10 м, lowi=h {h - высота деревьев на краю леса). Как показывают исследования, оптимальное расстояние почти не зависит от удельного сопротивления земли.

Косвенное влияние на кабель разряда молнии в землю. Если Здар молнии в землю происходит на расстоянии r>ri от трассы кабеля (п - максимальное расстояние распространения стримера, перекрываемого электрической дугой тока молнии), подземный кабель подвержен влиянию повышенного потенциала грозового разряда, который также вызовет появление тока в оболочке и напряжения между жилой кабеля и его оболочкой.

Если представить влияние на кабель искровой зоны молнии в месте ее удара в землю как воздействие возбужденного полушарового заземлителя (рис. 3.31), то напряжение в той точке оболочки кабеля, которая находится против входа (или выхода) тока молнии в землю, в функции параметра р [9]:

и ) /м(Р) (р)рз Q (р) (3.73)

где /м{р) --изображение тока молнии; R2 - сопротивление единицы длины оболочки кабеля по постоянному току; yi(p) -изображение постоянной распространения волны в цепи оболочка - земля ; СгСр)-изображение проводимости оболочки кабеля; [0, Yi(P). у] -специальная функция, которая приближенно может быть представлена выражением

Й [О, Yi (Р). г/] = In [(1 + Yi (Р) ylVi ip) yl

Если учесть, что для кабеля, оболочка которого имеет непосредственный контакт с землей.

G, (р) =

Рз In [1,12/71 (р) Гэкв]

а vi

(р)=1/

где Гэкв=К2гобй; - радиус оболочки кабеля, м; d - глубина; прокладки кабеля (в данном случае d=y), м, то для случая изменения во времени тока молнии в виде /ч(0=4ехр(-at) можна получить выражение

f/i2 (О, р) = - , (3.74)

где ?о(р)= + Ур1172/Ур]]

In (1, 12/Ур 1 / об 4 Рз)

Сравнивая (3.74) и (3.70) для случая прямого попадания токов молнии через дугу в кабель, можно сделать заключение, что в этом случае напряжение между оболочкой кабеля и его жилой при условии, что ai a2, отличается на коэффициент Я.(р). , Так как спектр тока молнии (главного разряда) содержит частоты до 20 кГц, что соответствует относительно малым значениям параметра р, то для наиболее часто встречающихся на практике глубин прокладки кабеля, его линейных размеров и свойств почв можно принять Я=0,6...0,8, причем большим значениям рз соответствуют большие значения коэффициента Я.

Зешя

каоель -9----- -

( канал Ммолнии

(/\ зона

Рис. 3.31.- К определению косвенного влияния на кабель разряда молнии в землю

Рис. 3.32. К определению влияния разряда молнии между облаками на кабель связи