Междугородные кабельные линии связи

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра линий связи

Курсовой проект

"МЕЖДУГОРОДНЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ"

Выполнил: Карасев А.Н.

Студ. билет №1МС04027

Группа МС0403

Проверил: Зубилевич А.Л.

Москва 2007

Содержание

1.                 Задание

2.                 Введение

3.                 Характеристика оконечных пунктов

4.                 Выбор трассы проектируемой кабельной линии связи

5.                 Выбор типа кабеля и системы передачи

6.                 Конструктивный расчет кабеля

7.                 Расчет параметов передачи

8.                 Расчет параметров взаимного влияния

9.                 Размещение усилительных пунктов по трассе

10.            Расчет опасного магнитного влияния ЛЭП на цепи кабелей связи

11.            Мероприятия по защите от коррозии, влияний ЛЭП и ЭЖД, а также от ударов молнии

12.            Сметно-финансовый расчет

Заключение

Список использованной литературы

1. Задание

В соответствии с исходными данными индивидуального задания, а также по следующим данным:

Материал троса: алюминий

Сечение троса: S = 50 – 100мм²;

Эквивалентная удельная проводимость земли: σ∙10ˉ³См/м, σ = 70, в курсовом проекте необходимо:

- Охарактеризовать оконечные пункты.

- Выбрать трассу проектируемой кабельной линии связи.

- Выбрать тип кабеля и систему передач.

- Произвести конструктивный расчет кабеля

- Рассчитать первичные и вторичные параметры передачи.

- Рассчитать первичные и вторичные параметры взаимного влияния, а также сравнить рассчитанные вторичные параметры с существующими нормами.

- Разместить по трассе усилительные пункты.

- Произвести расчет опасного магнитного влияния ЛЭП на цепи кабелей связи.

- Определить необходимость мероприятий по защите от влияний ЛЭП и ЭЖД, а также от ударов молнии. Описать необходимые мероприятия. Описать меры защиты кабеля от коррозии (дренаж и катодные станции).

- Произвести сметно-финансовый расчет.

- Сделать заключение по проекту.

2. Введение

На современном этапе развития общества в условиях научно-технического прогресса непрерывно возрастает объем информации. Теоретические и экспериментальные (статистические) исследования подтверждают, что количество требуемой продукции отрасли связи, выражающееся в объеме передаваемой информации, непрерывно растет. Это определяется необходимостью расширения взаимосвязи между различными звеньями народного хозяйства, а также увеличением объема информации в технической, научной, политической и культурной жизни общества. Повышаются требования к скорости и качеству передачи разнообразной информации, увеличиваются расстояния между абонентами. Связь необходима для оперативного управления экономикой, а также для работы государственных органов, для повышения обороноспособности страны и удовлетворения культурно-бытовых потребностей населения.

Сеть связи страны строится в соответствии с планом развития связи России. Электросвязь осуществляется на основе единой технической политики с максимальной автоматизацией и компьютеризацией с целью удовлетворения потребности населения и народного хозяйства в передаче всех видов информации по всей территории страны. Она объединяет в одно целое средства электрической связи всех ведомств и министерств, направляя их развитие по единому плану, а также все сети магистральной, зоновой, сельской и городской связи, обеспечивая их развитие в едином автоматизированном комплексе с единой нумерацией и коммутацией. Это позволит в перспективе каждому абоненту одного населенного пункта иметь связь с любым другим абонентом другого населенного пункта страны.

Соединение междугородной кабельной линией связи двух таких городов, как Рязань и Тула, является необходимым, так как это крупные областные центры, имеющие развитую промышленность и сельское хозяйство. Подробная характеристика городов будет приведена ниже.

Как уже отмечалось, обеспечение связью необходимо для нормального функционирования всех отраслей народного хозяйства, а также для удовлетворения потребностей населения. Кроме того, данная сеть будет являться одним из звеньев взаимоувязанной сети связи страны.

3. Характеристика оконечных пунктов

Рязань— город в России, административный центр Рязанской области. Население 515,9 тыс. жителей (2005; в 1975 было 419 тыс., в 1970—350 тыс., в 1959—214 тыс., в 1939 − 95 тыс.). Город расположен на правом берегу Оки (в 2 км от реки), при впадении в неё реки Трубеж. Крупная пристань на Оке, в 196 км от Москвы. Узел железнодорожных линий на Москву, Рузаевку, Ряжск. Аэропорт Турлатово.

В Советском Союзе Рязань превратилась в крупный промышленный центр. В настоящее время город даёт 60% валовой продукции промышленности области. До Великой Отечественной войны 1941-45 две трети его валовой промышленной продукции давали пищевая, лёгкая и деревообрабатывающая отрасли; после войны Рязань превратилась в важный индустриальный центр с преобладанием отраслей тяжёлой промышленности, главным образом машиностроения. Крупнейшие предприятия: ОАО "Рязанский Станкостроительный завод"(металлорежущие станки), ЗАО "ПРО_САМ"(счетно-аналитических машин), ОАО "Рязанский завод автоагрегатов", ОАО "Тяжпрессмаш", ОАО "Рязанский радиозавод", ЗАО "Рязанская нефтеперерабатывающая компания" (первичная обработка нефти), ОАО "Рязанский комбайновый завод" (сельхозтехника), ОАО "Теплоприбор", ОАО "Рязцветмет", и другие. Предприятия лёгкой промышленности: швейная, обувная фабрики, ЗАО "Русская кожа" и другие. Пищевая промышленность. Производство стройматериалов, деревообработка. В Рязанском районе выращивают зерновые и кормовые культуры, картофель, овощи, фрукты. Разводят крупный рогатый скот, свиней, птицу.

В Рязани находится Военный автомобильный институт, Высшее военное командное училище связи,Высшее военное командное десантное,Академия МВД,Политехнический институт, 7 коммерческих институтов,сельскохозяйственная академия, радиотехнический университет (РГРТУ), Рязанский государственный университет и медицинский университеты, 11 средних специальных учебных заведений. Высшее Десантное Рязанское училище.

На сегодняшний день Рязань является не только промышленным, но и крупным научным и культурным центром, где бережно хранится богатое наследие прошлого. В 1995 году Рязань отметила 900-летие.

Тула— город в России, административный центр Тульской области, городской округ, расположен в 193 километрах южнее Москвы на реке Упе, город-герой. Население 465 тыс. чел. (2005), в агломерации 650 тыс. чел (2005). Исторически сложилось так, что Тула была южным форпостом Москвы, на протяжении веков, отражавшим набеги иностранных захватчиков. Ни разу не был взят ими ни Тульский кремль, ни сам город. Издревле оружейное производство было в Туле основным, налагая свой отпечаток на облик и характер города и области. Более четырех веков Тула известна как центр оружейных ремесел и металлообработки. Сегодня Тульская область — это развитый промышленный регион. Металлургия представлена здесь двумя чугунолитейными заводами и 24 предприятиями среднего масштаба. Тульский оружейный завод, Тульский машиностроительный завод, КБП (Конструкторское бюро приборостроения), ОАО "Тульский патронный завод", АО "Комбайновый завод", НПО "Сплав", ОАО "Тулачермет", ОАО "Косогорский металлургический завод". Традиционно развитые машиностроение и металлообработка в общем объеме промышленного производства составляют 21,9%, химия и нефтехимия — 20,8%, металлургия — 17,7%, электроэнергетика — 11,9%, пищевая и перерабатывающая — 13,0%, легкая промышленность — 3,9%.

В регионе действует развитая система профессионального образования — более восьмидесяти профессиональных и средних профессиональных учебных заведений и 9 высших учебных заведений.

Наиболее известными учебными заведениями города являются:

·                     Тульский государственный университет (ТулГУ)

·                     Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого (ТГПУ)

·                     Тульский артиллерийский инженерный институт

Имеются также филиалы ВУЗов из других регионов России:

·                     Московский Университет МВД России (до 2003 года Юридический институт МВД РФ) (ТФ МосУ МВД)

·                     Московский Государственный Университет Культуры и Искусства

·                     Российская Международная Академия Туризма (РМАТ ТФ)

4. Выбор трассы проектируемой кабельной линии связи.

Между Тулой и Рязанью возможна прокладка кабельной линии связи по множеству маршрутов. При выборе трассы кабельной магистрали следует исходить из сведения к минимуму материальных затрат. Из экономических соображений (снижение строительных и эксплуатационных расходов) выгоднее прокладка кабельной линии вдоль автомобильных и грунтовых дорог. На основании изучении карты намечаем три возможных варианта трассы между городами:

·                    1)Тула – Узловая – Донской – Кимовск – Михайлов – Захарово – Рязань

·                    2)Тула – Узловая – Донской – Кимовск – Михайлов – Александро-Невский – Ряжск – Искра – Рязань

·                    3)Тула – Богородицк - Ефремов – Воскресенское - Данков – Лев Толстой – Чаплыгин – Александро-Невский — Ряжск — Искра - Рязань

Для определения оптимальной трассы сравним их. Видно, что оптимальный выбор – это трасса 1,т.к. у неё наименьшая протяженность и наименьшее число пересекаемых препятствий.

Таким образом, прокладка кабельной линии связи между городами Тула и Рязань будет осуществляться по трассе, проложенной вдоль магистральной автомобильной дороги и обозначенной на карте желтым цветом.

5. Выбор типа кабеля и системы передач

В индивидуальном задании на курсовой проект заданы: кабель КМАБп–4 и система передачи К–3600.

Коаксиальные магистральные кабели типа КМ-4 содержат четыре коаксиальные пары типа 2.6/9.4 и пять симметричных четверок. Коаксиальная пара типа 2.6/9.4 имеет внутренний медный проводник диаметром 2.58 мм., внешний проводник в виде медной трубки с продольным швом, толщиной стенок 0.26 мм., изоляцию из полиэтиленовых шайб, экран из двух стальных лент, изоляцию из двух слоев бумажных лент.

Кабель КМАБп-4 – это магистральный коаксиальный кабель в алюминиевой оболочке с защитным покровом типа Бп (броня из двух стальных лент, с полиэтиленовым шлангом и наружным покровом из кабельной пряжи).

Область применения кабеля – грунты всех категорий, кроме грунтов, агрессивных по отношению к стальной броне.

Система К-3600 предназначена для получения пучков емкостью до 7200 каналов по кабелю КМ-4. По кабелю КМ-4 могут работать две коаксиальные системы передачи и одна распределительная, использующая симметричные пары. Линейный спектр системы К-3600: 812-17596 кГц.

6. Конструктивный расчет кабеля

Кабель КМАБп-4 – это магистральный коаксиальный кабель в алюминиевой оболочке с защитным покровом типа Бп (броня из двух стальных лент, с полиэтиленовым шлангом и наружным покровом из кабельной пряжи).

Основные конструктивные размеры кабеля КМАБп-4[2]:

Поясная изоляция: tпи = 0.7мм.

Диаметр сердечника по поясной изоляции: 28.6мм.

Толщина алюминиевой оболочки: tоб = 1.45мм.

Подклеивающий слой и п/э покрытие: 2.5мм.

Подушка под броню: tпод = 1.5мм.

Броня из двух стальных лент по 0.5мм.: tбр = 1мм.

Наружный покров: tпок = 2мм.

Для коаксиальной пары:

Диаметр жил симметричных медных четверок: 0.9мм.

Диаметр внутреннего медного проводника: 2.58мм.

Внутренний диаметр внешнего проводника: dв = 9.4мм.

Толщина лент внешнего проводника: 0.26мм.

Толщина внешнего проводника: t = 0.3мм.

Толщина ленты экрана: 0.15мм.

Толщина экрана: tэ = 0.3мм.

Толщина изоляции из двух слоев бумаги: tиз = 0.3мм.

Определим диаметр коаксиальной пары по формуле[2]:

Dкп = dв + 2*t + 2*tэ + 2*tиз,

Dкп = 9.4 + 2*0.3 + 2*0.3 + 2*0.3 = 11.2мм.

Найдем диаметр кабельного сердечника[2]:

Dкс = 2.41*Dкп

Dкс = 26.992мм.

Рассчитаем диаметр кабеля по оболочке и защитным покровам[2]:

Dк = Dкс + 2*tпи + 2*tоб + 2*(tпод + tбр + tпок)

Dк = 26.992 + 2* 0.7+ 2* 1.45 + 2*(1.5 + 1 + 2) = 40.292мм.

Чертеж кабеля КМАБп-4, выполненный в масштабе по результатам конструктивного расчета кабеля, представлен на рис.1

Рис. 2. Кабель КМАБп-4 в разрезе

7. Расчет параметров передачи

Параметры передачи характеризуют процесс распространения электромагнитной энергии вдоль цепи и подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные параметры:

R – активное сопротивление цепи, Ом/км;

L – индуктивность цепи, Гн/км;

C – емкость цепи, Ф/км;

G – проводимость цепи;

Вторичные параметры:

γ = α + j*β – коэффициент распространения, 1/км;

α – коэффициент затухания, дБ/км

β – коэффициент фазы, рад/км;

Zв – волновое сопротивление, Ом;

v – скорость распространения электромагнитных волн, км/с.

Расчет параметров передачи производится на следующих частотах:

f1 = 812 кГц = 0.812*10^6 Гц

f2 = 4 МГц = 6*10^6 Гц

f3 = 8 МГц = 8*10^6 Гц

f4 = 12 МГц = 12*10^6 Гц

f5 = 17596 кГц = 17.6*10^6 Гц

где f2-f4 – заданные частоты для расчета параметров передачи; f1,f5 – граничные частоты линейного спектра системы передачи К-3600

а) Расчет первичных параметров передачи

Активное сопротивление коаксиальной цепи складывается из сопротивлений центрального и внешнего проводников и вычисляется по формуле[2]:

Здесь Ra – активное сопротивление внутреннего проводника, Ом/км;

Rb – активное сопротивление внешнего проводника, Ом/км;

f – частота, Гц;

ra = 1.29 мм – радиус внутреннего провода;

rb = 4.7 мм – радиус внешнего провода.

Пример численного расчета активного сопротивления приведем для частоты

Построим график зависимости активного сопротивления коаксиальной цепи от частоты R(f), а также укажем на нем существующие нормы Rin(fin)[5]:

График позволяет убедиться, что расчетные значения активного сопротивления коаксиальной цепи совпадают с нормами.

2. Индуктивность коаксиальной цепи определяется суммой внутренних индуктивностей проводников La и Lb и внешней межпроводниковой индуктивности Lмп и вычисляется по формуле[2]:

Здесь f – частота, Гц.

ra = 1.29 мм – радиус внутреннего провода;

rb = 4.7 мм – радиус внешнего провода.

Пример численного расчета индуктивности приведем для частоты f1 = 0.812*10^6 Гц

Результаты расчетов индуктивности на всех