,яа pacnpocTf

Электрически длинные линии связи и их основные характеристики

Лммнн перецдчн с распрелеленшмк

протяженности, у которых интервэ.

Рнс. 2.6. К определению Еараметров ВЛС

грами. Линии связи большой

ространения электромагнитных вдоль всей лвнни соизмерим с интервалом времени, в течение которого токн и напряжения значительно изменяются, называются электрически длинными линиями связи иди линиями с распределенными параметрами. Как правило, эти лн-нвн имеют такую д.хину /, при которой yj.> 1 (где у:л -коэффициент распространения электроволн Б .чинии). Волны тока и напряжения в таких линиях функциями двух HesaBiiCHHHX переменных-времени / F координаты JC. отсчитываемой вдоль направления распространения этих воли.

Из теории даниных линий следует, что напряжение и ток в бесконечной, или замкнутой на линии, в случае гармонически изменяющихся

свое волновое сопротивление

сигналов будут соответственно:

f)(x) = fyjexp(-=cl. (л) = t гe.)exp(-.J:). Здесь: Y.=l4J t-f) ОшС-нС); г..,= 1 (ТСЧОЩЛЛ. где (>,-нвпря енве в яача.че линвн; R. L. С С - сотротнвлевив, ицдуктпв-носгь. емкость и проводимость еднницы длвны линии. 72

Линии связн над i

двухпроводные линии п

оверхностью земли (рис. 2.6). Их рассматривают i у которых провод i

3 одним проводником, ; второго-обратного токопровода, выступает поверхность земли. Параметры передачи проводной линии связи над поверхностью земли опре-де.1яют путем аиа-чиза отрезка линии передачи малой площади сечения. Д.1я провода, раепсложенного параллелько плоской поверхкосп; зем, , при анализе рассматривается цилиндр с электрически малым радд-сом г р (увГпр 1), расположенный на электрически малой высоте h, от поверхности земли {\ Н!,-Л). где Уг - коэффициент распространения э.тектромагнитных волн в воздухе.

У протяженных цепей с распределенными характеристиками принято выделять первичные и вторичные параметры.

Таблица 24 Распростране

Без потерь-

с хорошей (№1 лнцпей от зем ли, с=а при fi,2L.a и

(/).f,(/-xvtc).

iiW -и, (1-л1ге)ехр(-блгс).

((O-f.fC/Lp-i-rtCJoxpl-ejqIC)

скоростью

Волны напряжения и тока н лянии сохраняют свою форму, но распространяются с экспоненциальным ослаб.тенисм амплитуды со скоростью

Форма волн но мениетсп в процессе их распространения по линии со скоростью

агнрованные фуик-

Таблица 2.5. Базовые формулы для линий передачи

Параметр

Аналитические выражения

Реа.пы1ая .пиния

Идеальная линия

Коэффициент распространения, м-

у.1 = 1оц! LC

Коэффициент затухания, м-

ct=Re(Y..)

Коэффициент фазы, м-

P = Ini(Y..)

Р = о)7:С=а)/с=2л.А

Волновое сопротивленке линии. Ом

Входное сопротивление линии, Ом

закороченная линия. Zk=0

разомкнутая линия, Zk=CO

неискажающая линия, 2к=гв л

Коэффициент отражения

Z,ch(7vO+e.iSh(TnO

.Zba = 2b л ctg(Y.iO

Znx=-/гвлс1ё(р/)

-Zbx - 2

.<-B л

-K-Q Л

Примечание. Л, L, С и G - сопротивление, индуктивность, емкость и проводимость единицы длины линии; / - длина лпнии; - длина волны, измеряемая вдоль линии; Zk - сопротивление нагрузки в конце линии.

Таблица 2.6. Волновые сопротивления наиболее распространенных видов

линий передачи

2н л= -~- In

2г г.

Окончание табл. 2.6

Вид линии

Аналитическое выражение

гвл~- bi -

777777777Г777777777Г.

2i:;

при -> 1

примечание. В формулах таблицы принято обозначение t=y[.i/E.

К первичным параметрам относятся: сопротивление R, индуктивность L, емкость С и проводимость G единицы длины воздушной линии связи (табл. 2.7).

Вторичными параметрами передачи ВЛС являются: волновое сопротивление 2вл=У2/У и коэффициент распространения y.i=}ZY (где Z -полное продольное сопротивление, Ом/м; У -полная поперечная проводимость, См/м).

Полное продольное сопротивление состоит нз трех составляющих: индуктивного сопротивления Zl, связанного с .магнитным полем между проводом и плоскостью земли; внутреннего сопротивления земли Z3 и внутреннего полного сопротивления провода Znp.

Поперечная проводимость обычно в значительной степени определяется емкостным реактивным сопротивлением между проводом и поверхностью земли Znp (табл. 2.8).

Виды грозового влияния на воздушные линии связи

Воздушные проводные и кабельные линии связи подвержены электростатическому влиянию грозовых облаков, воздействию токов молнии при прямом ударе молнии в ВЛС, электромагнитному влиянию разрядов молнии, гальваническому влиянию токов растекания молнии в земле и влиянию вторичных грозовых помех от близлежащих протяженных источников.

Электростатическое влияние. Проводник ВЛС. подвешенный параллельно поверхности земли на высоте и находящийся в электрическом поле грозового облака, располагается вдоль некоторой эквипотенциальной линии. Еспи длина проводника ВЛС значительно превышает поперечный размер грозового облака, то средний потенциал, индуцированный на длине /л проводника:

ь- -1 л

(2.14)

Таблица 2.7. Расчетные формулы для определения первичных параметров

цепи ВЛС провод-земля

Параметр

Л н а л и т н ч сексе выражение

Вспомогательные функции

Сопротивление постоянному току, Ом/км

Активное сопротивление постоянному толу, Om/j<m

Внешняя индуктивность, Гн/км

при Л Уаз/<11

кг 1,0

0,8 0,8

0,f 0.Z

о ч 3

-{21п

10-;

при /1лУсТз>14

21п +

10-;

при 14>/г.1Уаз/>11

2/7

21n-l-4Q() up

Внутренняя индуктивность, Ги/км

i = 0,5!inp,(6)-10-

Емкость цепи, Ф/км

72.2.10- ]п(2Лл/Гпр)

Проводимость изоляции, См/км

G=2(Gc; + n710-)

b = 5in\pf/]0Ro

0,2 0

=0,558/z.,V0,la,f

Go=(0.5 ... 1)X

XlO-8 Cm/km Л=(0,2о ... 0,05)

Примечание. В формулах приняты обозначения: Гпр -радиус провода линии связи, м; рпр - удельное электрическое сопротивление металла провода, Ом-м; f - частота тока, кГц; - средняя высота провода над зеМо1ей. м.

где £общу(0-изменяющаяся с расстоя.чием от оси грозового облака напряженность электрического поля (см. 1.11).

Воздействие токов молнии. Воздушные линии связи принимают на себя удары молнии с полосы земли шириной (4... 6)/гл, где Ki - средняя высота подвеса ВЛС.

При ударе молнии в проводник ВЛС волна тока молнии в точке поражения отражается и преломляется, а затем распространяется по ВЛС в обе стороны от 76

Таблица 2.8. Вторичные параметры передачи ВЛС над землей

Параметр

Аналитическое выражение

Полное продольное сопротивление, Ом/м

Индуктивное сопротивление, Ом/м

Внутреннее сопротивление земли, Ом/м

Внутреш1ее полное со-протпво1ение, Ом/м

и.о 2/21

уо) In -=- при л.,>г р;

4т:Ллаз?.з

при 6з<2/гл; аз>(ое.з.

Znp -

пр-пр 1-гУ

прпрпр

при бпрЗ>пр, при бпр<Гпр,

Поперечная проводимость, См/м

1п(2/гл/Гпр)

при hj,:rn

Волновое сопротивление. Ом

2вл =

60 In-- при f lip

, (2Лл;Гпр) 1

301 п- . при /<-

27.ХП

Коэффициент распростра-

нения, м

/ /С

1п(2/гл,.Гпр) J

при f>

при f<

27tTn * 1

2-Тп

Примечай и е. В формулах приняты обозначения: - высота подвеса провода над поверхностью земли, м; Гпр - радиус провода, м; Оз - удельная проводимость земли, См/м; бз - эквивалентная глубина проникновения тока в землю, м; уо = 1,781 ... ; Опр - удельная проводимость материала провода, См/м; бпр - эквивалентная глубина проникновения тока в провод, м; Тп =

-места удара. В каждом направлении по проводникам ВЛС с волновым сопротивлением 2вл будет распространяться волна тока с половинной амплитудой, нежели в канале молнии. Поскольку при разрядах молнии в провода ее токи 1 вдвое меньше, чем при разрядах в хорошо заземленные объекты, то потенциал в точке поражения ВЛС относительно земли

i/,-=IuZ.J4. (2.15)

При средних значениях токов молнии (около 20 кА) амплитуда напряжения в ВЛС в процессе поражения молниями может составлять 2 MB и более, что неизбежно приведет к перекрытиям с ВЛС на опоры и землю, разрушению изо-