Курсовая работа прокладка кабеля

метки: Кабель, Кабельный, Прокладка, Монтаж, Пункт, Проводник, Рассчитать, Электрический

Список используемой литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение

Наряду с перспективными волоконно-оптическими линиями передачи (ВОЛП) на магистральных и внутризоновых сетях связи Казахстана в настоящее время широко используются симметричные и коаксиальные электрические кабели связи (ЭК), срок службы которых исчисляется десятками лет. Поэтому важной задачей является реконструкция кабельных линий связи, построенных на базе ЭК с целью повышения эффективности использования и замены устаревших аналоговых систем передачи (АСП) на цифровые системы передачи (ЦСП), а также их сочетание с ВОЛП на этапе проектирования и строительства современных сетей связи.

Одним из основных направлений развития Взаимоувязанной сети связи (В) является широкое внедрение ВОЛП с использованием кольцевых структур построения сети и многоканальных телекоммуникационных систем на базе плезиохронной (PDH) и синхронной (SDH) цифровой иерархии. Это требует глубоких теоретических знаний, овладения навыками проектирования, реконструкции, строительства и эксплуатации линейных сооружений связи, являющихся наибо­лее дорогостоящими и трудоемкими элементами сети связи.

При подготовке специалистов многоканальных телекоммуникационных систем важное место занимают вопросы выбора наиболее целесообразных технико-экономических вариантов реконструкции и проектирования линий связи, многофакторный подход к проектированию для получения максимального эффекта при минимуме затрат.

Это наиболее полно реализуется при сопоставлении в процессе проектирования традиционных электрических кабелей и перспективных оптических кабелей связи.

^

В исходных данных три населенных пункта. Между первыми двумя –существующая линия на базе ЭК, между вторым и третьим – проектируемая ВОЛП.

В процессе курсового проектирования необходимо решить следующие задачи:

1. В соответствии с исходными данными определить конструкцию и марку ЭКС, используемого в реконструируемой линии, вычертить его поперечный разрез в масштабе с указанием типа и марки ЭК.

2. Рассчитать параметры передачи ЭКС в диапазоне частот ЦСП, выбранной для реконструкции. Определить длину регенерационного участка (РУ) этой ЦСП на линии.

3. Определить трассу реконструируемой кабельной линии между заданными населенными пунктами и произвести размещение необслуживаемых (НРП) и обслуживаемых (ОРП) регенерационных пунктов для вновь устанавливаемой ЦСП. При этом необходимо задействовать точки установки усилительных пунктов предыдущей СП на реконструируемой линии.

4. Рассчитать параметры взаимного влияния в диапазоне частот вновь устанавливаемой ЦСП, принять необходимые меры по обеспечению заданных норм.

5. В соответствии с индивидуальным заданием рассчитать опасное магнитное влияние ЛЭП на ЭКС, дать рекомендации по повышению эффективности защиты.

6. В соответствии с индивидуальным заданием оценить грозостойкость реконструируемой линии, дать рекомендации по повышению эффективности гро­зозащиты ЭКС и защиты от коррозии.

7. Выбрать и обосновать наиболее целесообразный вариант трассы ВОЛП между заданными пунктами, предусмотреть возможность подвески ОКС на отдельных участках трассы с целью снижения затрат на строительство.

8. Выбрать и обосновать применение схемы организации связи, оптического волокна (ОВ), конструкции ОКС, волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), исходя из заданного числа каналов и расстояния между оконечными пунктами. Вычертить поперечный разрез ОК в масштабе с указанием типа и марки кабеля.

9. Рассчитать длину РУ по энергетическим характеристикам ВОСП, затуханию ОКС и дисперсии.

10. Произвести размещение НРП и ОРП по трассе ВОЛП.

11. Рассчитать показатели надежности кабельной магистрали.

12. Составить план организации работ по строительству ВОЛП и ведомость расхода основных материалов и оборудования при строительстве.

^

2.1 Основные критерии выбора трассы кабельной линии связи

При проектировании трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы можно свести к трём следующим: минимальные капитальные затраты на строительство, минимальные эксплуатационные расходы, удобство обслуживания.

Для обеспечения первого требования учитывают протяжённость трассы, количество пересечений рек, шоссейных и железных дорог, возможность приме­нения механизированной прокладки, а так же возможность снижения затрат на защиту линии связи от опасных и мешающих влияний со стороны высоковольтных линий и коррозии. Для обеспечения второго и третьего требований учитывают варианты прохождения трассы, возможность обеспечения хороших жилищно-бытовых условий для обслуживающего персонала.

Для соблюдения указанных требований трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество пре­пятствий. За пределами населённых пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода автомобильных дорог. Допускается спрямление трассы кабеля, если про­кладка вдоль автомобильной дороги значительно удлиняет трассу. Причем для ОК допускается подвеска на опорах ЭЖД и ЛЭП. При выборе варианта трассы используется карта местности между заданными пунктами, обычно это атлас автомобильных дорог Республики Казахстан / 1 /. На территории городов кабель прокладывается в телефонную канализацию, причём стремятся к максимальному использованию существующей канализацию и резервных каналов. Ориентировочный объём прокладки кабеля в канализации устанавливается в пределах 3-4 км на каждый город с населением до 500 тыс. жителей, расположенный по трассе. Из общей протяжённости канализации 40-50 % принимается как существующая. От всей протяжённости трассы 5-10 % предусматривается на прокладку кабеля вручную, а остальная часть прокладывается кабелеукладчиком.

Между первым и вторым населенным пунктом производится реконструкция линии, между вторым и третьим – проектирование ВОЛП.

Асса – Тараз – Чу

К прилагается ситуационный чертёж трассы рекон-струируемой и проектируемой линии – Приложение 1. Основные показатели сравниваемых вариантов ВОЛП сводятся в таблицу 2.1:

Таблица 2.1 – Основные показатели сравниваемых вариантов ВОЛП

Характеристика трассы	Единицы измерения	Количество единиц по вариантам
		вариант №1	вариант №2	вариант №3
1. Общая протяжённость трассы: — вдоль шоссейных дорог; — вдоль железных дорог 2. Способы прокладки кабеля: — кабелеукладчиком; — вручную; — в канализации; — подвеска 3. Количество переходов: — через несудоходные реки: — через шоссейные дороги; 4. Число обслуживаемых регенерационных пунктов	км км пер пункт	260 260 228 26 5 1 2 2 4	234 234 204,6 23,4 5 1 2 1 4	225 225 196,5 22,5 3 1 1 1 3

3 Выбор конструкции электрического кабеля связи

^

Конструкция ЭК:

СП до реконструкции – К-300.

СП после реконструкции – ИКМ-480х2.

Число каналов после реконструкции – 900.

Типовая ёмкость ЭКС – КК4КП.

Диаметр внутреннего проводника коаксиальной пары – 1,20 мм

Тип изоляции ЭКС – ТП.

Толщина сплошн. из-ции или лент. Корд. Изоляции – параметр отсутствует.

Диаметр корделя – параметр отсутствует.

Материал оболочки ЭКС – Pb.

В КП необходимо определить конструктивные размеры поясной изоляции, оболочки и внешних покровов, наиболее близких по конструкции кабелей, выпускаемых промышленностью. Необходимо учесть, что в грунт прокладывается ЭКС с ленточной броней, под воду – с круглопроволочной броней, в канализацию – без брони.

Примечание: КК – каоксиальный кабель; КП – каоксиальная пара; ТП – трубчатая полиэтиленовая изоляция; Pb – свинец.

При этом способ организации связи по коаксиальному кабелю – однокабельный, т.е. цепи передачи и приёма размещены в одном кабеле. На внутризоновых кабельных линиях связи (ВКЛ), прокладываемых между сетевыми узлами второго класса и соединяющих между собой разные ме-стные сети данной зоны, используется как и на магистральных кабельных линиях связи (МКЛ) четырёхпроводная схема организации связи по одно- или двухкабельной системе связи.

^

Расчёт конструкции коаксиального кабеля во многом аналогичен расчёту симметричного кабеля. По заданному значению диаметра внутреннего проводника и изоляции коаксиальной пары (КП) прежде всего определяют внутренний диаметр внешнего проводника, исходя из нормируемого значения волнового сопротивления Z _в = 75 Ом:

, Ом (3.1)

где ε _Э – значение эквивалентной относительной диэлектрической проницаемости изоляции, определяемое по табл. 4.2 (ε _{Э= 1,22} ); d – диаметр внутреннего проводника, мм; D – внутренний диаметр внешнего проводника, мм.

Отсюда D определится из выражения:

, мм (3.8)

D=1,20*4,139=4,726 мм

Наружный диаметр КП определяется по формуле:

D _кп = D + 2t , мм (3.9)

D _кп =4,726+2*0,16=5,046 мм

где t – толщина внешнего проводника, берётся из справочника для ближайшего по конструкции коаксиального стандартного кабеля(t=0,16 ).

Диаметр сердечника кабеля, состоящего из четырёх КП одинакового размера, будет равен:

D _кс = 2,41D _кп , мм (3.10)

D _кс = 2,41*5,046=12,161 мм

В кабеле, содержащем четыре одинаковых КП, размещается пять симметричных групп.

В проекте, в результате выполненного расчёта конструкции, приводится чертёж сечения кабеля, выполненный в масштабе с указанием всех элементов конструкции и полной марки кабеля.

^

Наибольшее применение получил четырехкоаксиальный мало­габаритный кабель. Он может изготавливаться в пластмассовой (МКТП-4), свинцовой (МКТС-4) и алюминиевой (МКТА-4) обо­лочках. Сердечник кабеля во всех случаях идентичный. Диамет­ры кабелей МКТП-4, МКТСБ и МКТАБ-4 соответственно 24, 29, 34 мм, массы 748, 2180 и 1705 кг/км.

На рис. 3.2.1 показан малогабаритный кабель типа МКТП-4. Внутренний проводник этого кабеля — медный диаметром 1,2 мм.

Сечение 4 – коаксиального кабеля

а) внутренний проводник; б) баллонно-полиэтиленовая изо­ляция;

в) внешний проводник; г) экран; д) полиэтилено­А изоляция;

1 — коаксиальная пара 1.2/4,6 мм; 2 — симметричная пара;

3 — по­лиэтиленовая оболочка; 4 — поливинилхлоридная оболочка

Рисунок 3.2.1. Малогабаритный коаксиальный кабель МКТП-4

Изоляция — воздушно-полиэтиленовая баллонного типа. Внеш­ний проводник медный с продольным швом толщиной 0,1 мм. Эк­ран— из двух стальных лент толщиной по 0,1 мм. Четыре коак­сиальные пары скручивают вместе с пятью сигнальными парами диаметром 0,5 мм и покрывают наружной оболочкой из поливинилхлорида. Строительная длина 500 м. Разрывная прочность ка­беля—не меньше I260H. Волновое сопротивление кабеля — 75 Ом. Коэффициент отражения (3—б)∙10 ^-3 . Коэффициент за­тухания на частоте 1 МГц равен 5,33 дБ/км. Переходное затуха­ние на ближнем и дальнем концах строительной длины на часто­те 60 кГц — не менее 104 дБ. Электрическая прочность изоляции переменному току 2000 В. Частотная зависимость электрических характеристик кабеля 1,2/4,6 приведена в табл. 3.2.1. и 3.2.2.

Таблица 3.2.1 – Частотная зависимость электрических характеристик кабеля 1,2/4,6

f , МГц	α , дБ/км	‌‌│ Z в │, Ом	β в , рад/км	υ∙10 3 , км/с	f , МГц	α , дБ/км	‌‌│ Z в │, Ом	β в , рад/км	υ∙10 3 , км/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0,06	1,589	80	1,5	250	3	9,229	73,7	69,5	271
0,1	1,898	79	2,47	254	4	10,652	73,6	92,6	272
0,2	2,501	77,4	4,86	259	5	11,908	73,4	114	274
0,3	2,974	76,7	7,17	264	6	13,047	73,2	138	274
0,5	3,755	75,9	11,85	266	7	14,097	73,1	161	274
1	5,342	75	23,4	269	8	15,074	73	183,50	274
1,3	6,105	74,6	30,4	270	9	15,996	72,8	206	275
2	7,545	74	46,8	270	10	16,87	72,7	229	275

Таблица 3.2.2 – Частотная зависимость электрических характеристик кабеля 1,2/4,6

f , МГц	R, Ом/км	L, мГ/км	C, нФ/км	G, мкСм/км	f , МГц	R, Ом/км	L, мГ/км	C, нФ/км	G, мкСм/км
0	21,2	0,3	49,6	10 -4	1000	87,7	0,282	49,6	15,5
60	22	0,286	49,6	1	1300	100	0,281	49,6	20,3
500	62	0,284	49,6	8	10000	274	0,275	49,6	156

Кабель МКТ-4 применяется для 300-канальной системы высо­кочастотной связи (К-300) в диапазоне 60—1300 кГц. Система питания — дистанционная. Необслуживаемые пункты устанавли­ваются через 6 км, обслуживаемые — через 120 км. Система свя­зи — четырехпроводная, одноголосная. Аппаратура дает усиление до 44 дБ.

Дальнейшее развитие систем передачи по малогабаритным ко­аксиальным кабелям предусматривает расширение полосы частот до 4,7 МГц на 1020 каналов с длиной усилительного участка 3 км.

Известны также конструкции малогабаритных коаксиальных кабелей, имеющих одну, две, четыре и восемь пар.

Сечение данного кабеля приведено в Приложении Б.

4 Расчёт параметров передачи кабельных цепей реконструируемой линии

^

Параметры передачи кабельных цепей рассчитываются с целью оценки электрических свойств используемого в проекте кабеля и для последующего размещения регенерационных пунктов по трассе кабельной линии.

В результате расчёта должны быть построены графики частотной зависимости параметров, поэтому расчёт необходимо провести не менее, чем на трёх фиксированных частотах рабочего диапазона, включая минимальную и максимальную.

При выборе средней расчётной частоты следует иметь в виду, что наиболее резкому изменению подвержены параметры в области нижней части рабочего диапазона.

При расчёте параметров для систем ИКМ за минимальную частоту целесообразно принимать f=10 кГц, за максимальную – полутактовую частоту, со­ответствующую половинному значению скорости передачи, бит/с (табл. 4.1)

Таблица 4.1 – Параметры систем передачи по КЛС

Системы передачи по КЛС	Скорость передачи, кбит/с	Затухание ЭКУ, дБ	Расстояние между ОРП, км	Кабель
ИКМ-120	8 500	45…65	240	симметричный
ИКМ-120×2	12 000	45…65	240	симметричный
ИКМ-480	34 000	45…85	200	симметричный
ИКМ-480	34 000	45…65	200	малогабаритный коаксиальный
ИКМ-480х2	52 000	45…65	200	малогабаритный коаксиальный

Таким образом, выбирается три значения частоты: f ₁ =10 кГц, f₂ =10 МГц, f₃ =26 МГц.

^

4.2.1 Первичные параметры передачи

Активное сопротивление коаксиальной цепи определяется по формуле:

Ом/км (4.1)

где R _а , R ₆ – активное сопротивление соответственно внутреннего и внешнего проводников, Ом/км; d, D – диаметры, соответственно, внутреннего и внутренней диаметр внешнего проводников; — коэффициент вихревых токов, 1/м; А ₁ и А ₂ – постоянные коэффициенты внутреннего и внешнего проводников, зависящие от материала проводников. Для медных проводников, зависящее от материала проводников. Для медных проводников А=0,0835, для алюминиевых А=0,108; f – частота, Гц.

Рассчитаем активное сопротивление для каждой из заданных частот.

Для f ₁ =10 кГц: = =+ = 6958+1654=8612 Ом/км

Для f ₂ =10 МГц: + = =220042+52328=272371 Ом/км

Для f ₃ =26 МГц: + = =354806+84377=439183 Ом/км

Индуктивность коаксиальной цепи состоит из суммы внешней индуктивности между проводами L _вш и внутренней индуктивности проводников L _a +L _в :

, (4.2)

где В ₁ , В ₂ – постоянные коэффициенты для внутреннего и внешнего проводников, зависящее от материала проводников. Для медных проводников В=133,3, для алюминиевых В=172.

Рассчитаем индуктивность для каждой из заданных частот.

Для f ₁ =10 кГц:

=(2,87++ +)10^-4 =(2,87+1110833333+264484127)10^-4 =137532Гн/км

Для f ₂ =10 МГц:

(2,87++)10^-4 = =(2,87+35134422+8354224)10^-4 =4349 Гн/км

Для f ₃ =26 МГц:

(2,87++)10^-4 = =(2,87+21788166+5180924)10^-4 =2697 Гн/км

Ёмкость коаксиальной цепи определяется как ёмкость цилиндрического конденсатора:

Ф/км , (4.3)

где ε _э – эквивалентное значение относительной диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции (табл. 4.2).

Таблица 4.2 – Эквивалентное значение относительной диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции

Тип изоляции	ε э	tg э 10-4 при частотах, МГц
		1	5	10	60
Кордельно-полистирольная	1,19	0,7	0,8	1,0	1,2
Полиэтиленовая шайбовая	1,13	0,5	0,5	0,7	0,8
Пористо-полиэтиленовая	1,5	2	3	3	—

---

---