Тогда напряжение в кабеле от ударов молнии в землю вблизи от траосы кабеля без образования дуги между искровой зоной входа токов молнии в землю и оболочкой кабеля

12 (О, о = ехр {-at) К ехр (ау=) dw .

(3.75)

Обозначения, принятые в (3.75), соответствуют обозначениям в табл. 3.3. Как видно из полученного выражения, значение напряжения между оболочкой и жилой кабеля, оболочка которого имеет непосредственный контакт с землей, при косвенном воздействии на него токов молнии будет несколько ниже, чем при воздействии на оболочку аналогичного кабеля прямых токов молнии.

Влияние молний при разрядах между облаками. Для определения напряжения, возникающего в кабеле вследствие разряда молнии между облаками, будем предполагать, что канал молнии проходит параллельно кабелю, как это показано на рис. 3.32. При этом кабель связи будет подвержен только магнитному влиянию канала молнии, магнитное поле которого охватывает проложенный параллельно кабель и индуцирует в его жилах на длине / продольную ЭДС. Напряжение в жилах кабеля на участке /, подверженном влиянию канала молнии, при условии, что yil<l, где 71 - постоянная распространения волны в цепи оболочка - земля , в зависимости от параметра р

и {р) = рМ,1,Ар) cb 2Zo6,

где Mi2 - коэффициент взаимной индуктивности между каналом молнии и оболочкой кабеля, Гн/м; Rcb - сопротивление связи оболочки кабеля по постоянному току, Ом/м; /м(р) -изображение функции, описывающей изменение во времени тока молнии; Zo6 - продольное полное сопротивление цепи оболочка - земля , Ом/м; i - длина участка воздействия, м.

Если предположить, что ток молнии изменяется в соответствии с (1.9), а полное продольное сопротивление цепи оболочка - земля принять равным [10] Zo6=pLo6, где Loe - индуктивность единицы длины оболочки кабеля, Гн/м, то напряжение в кабеле с металлической оболочкой при разряде молнии между облаками

12 (О = ;(3.76):

2Lo6

Из (3.76) следует, что временные формы напряжения в подземном кабеле с металлической оболочкой при разрядах молнии между облаками повторяют форму тока молнии в отличие от случая прямого и косвенного влияния молний при грозовых разрядах в землю. Как отмечено в [9], пследствие больших расстояний между каналом молнии и кабелем (0,3... 2 км) и сравнительно не-

больших длин участков кабельной линии, подверженных влиянию каналов молнии между облаками (0,5... 10 км), а также из-за значительного экранирующего эффекта оболочки кабеля пробой изоляции кабеля при таком воздействии молнии происходит в. очень редких случаях. Тем не менее участок подземного кабеля связи, подверженный воздействию разряда молнии между облаками, может стать источником опасных для входных цепей РЭС волн напряжений и тока даже на больших расстояниях от места, грозового разряда.

Интересно отметить тот факт, что отсутствие у кабеля защитной металлической оболочки приведет к значительному увеличению амплитуды индуцируемого в жилах кабеля напряжения и изменению его формы по сравнению с защищенным кабелем. Форма напряжения в этом случае является производной от воздействующего импульса и имеет более крутой фронт, нежели при наличии: оболочки. Таким образом, наличие у кабеля связи защитной металлической оболочки благоприятно сказывается на снижении амплитуды индуцируемого в жилах кабеля напряжения и трансформации спектра импульса напряжения в область более низких частот (увеличение длительности фронта и спада импульса).

Электромагнитное влияние грозовых разрядов в дальней зоне.

Процесс формирования характеристик ЭМО в земле от МЭМП грозы, а следовательно, и определение резекции линий связи, находящихся ниже ее поверхности, на это воздействие при учете всех влияющих факторов очень сложен. Тем не менее с достаточной для инженерных расчетов точностью, с помощью простых формул и графиков можно быстро оценить уровень наведенных токов в оболочке кабеля, находящегося в земле, при воздействии электромагнитных полей грозы дальней зоны.

Пусть волна электромагнитного поля имеет экспоненциальную форму £тахехр(-at) и падает на поверхность земли в направлении, определяемом углом возвышения iJj и азимутальным углом ф, как это показано на рис. 3.33. Глубина прокладки кабеля невелика по сравнению с толщиной скин-слоя в почве, вследствие чего можно считать, что воздействующая на кабель напряженность

Направление раслосс/пра-нения иадаюией элвнтромазиитиой

SOPHbl

Воздух

Рис. 3.33. К определению электромагнитного влияния грозовых разрядов в дальней зоне излучения на кабельную линию связи

ПОЛЯ на глубине его залегания такая же, как и на ноБеряности земли.

Если почва является хорошим проводником, т. е. азЗ>сое, то постоянная распространения волны в земле

Ya = V/t fio( 3 + / eo) YitoHo03 .

Ток, наведенный в подземном кабеле, можно рассчитать исходя из представления о кабеле как о линии передачи, вдоль которой распространяется компонента подземного электрического поля, параллельная оси кабеля. Выражение для этой компоненты при горизонтальной поляризации падающей волны

Ё{х)Е {j(D){\+R) sin фехр(-/кл;), а при вертикальной поляризации

£3, (л;) = Е (/ со) (1 -Rb) cos ф sin -ф ехр (-/ к л;).

где Ki = KCos9Cosij3; E(j(i}) - напряженность электрического поля падающей волны, В/м; .Rb и .Rr - коэффициенты отражения на границе воздух - земля соответственно при вертикальной и горизонтальной поляризациях падающей электромагнитной волны.

Ток в кабеле, оболочка которого находится в хорошем контакте с землей,

/(со,л;)==(£/2)ехр(-/к1Л;),

где Z - сопротивление на единицу длины земли, окружающей кабель, которое выражается через проходное поверхностное сопротивление земли и постоянную распространения волны в почве в виде Z=Zsys.

Если учесть, что

1+4= 2зшя1,

sin t -f- К -cos ij)

и для почв, являющихся хорошими проводниками, приближенно можно принять ек = аз соео- При этом выражение для тока в кабеле ©дали от его нагрузок при воздействии электромагнитных полей грозового разряда в функции параметра р=/со имеет вид

I{p)=IoV/lVp{p + a)], (3.77)

где lofilOVeo/GaaErnaxDi, ф); таж - амплитуда напряженности электрического поля, В/м; Z)(il), ф)=со8<р для вертикально-поляризованной волны; Z)(il), ф)=81пф81пф для горизонтально-поляризованной волны (рис. 3.34).