Лекция 11. НОРМЫ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ

11.1. О нормировании наведенных напряжений и токов

Влияние тяговой сети электрифицированной дороги приводит к появлению напряжений, представляющих опасность для людей и оборудования, или мешающих работе систем связи. Очевидно, существуют некоторые пороги этих двух сортов наведенных напряжений, ниже которых можно не считаться с влиянием тяговой сети. Эти критические значения зафиксированы в нормативных документах [1, 2] для хозяйства сигнализации и связи железной дороги, которые необходимо знать и работникам хозяйства электроснабжения. Специальных норм в отношении наведенных напряжений электрического и магнитного влияния для устройств электроснабжения нет, поскольку основная идеология нормирования опасных влияний основана на применении специальных мер защиты от наведенного напряжения, а специфика работы персонала хозяйства электроснабжения связана с постоянной опасностью высокого напряжения и специальные меры защиты персонала, работающего в низковольтных устройствах, являются общими мерами безопасности при работе в установках тягового электроснабжения. Специальные меры по защите персонала и абонентов систем сигнализации и связи устанавливают заземление металлических покровов кабелей, использование повсеместно изолирующих защитных средств и другие мероприятия.

данном разделе представлены нормы опасных и мешающих влияний для устройств сигнализации и связи.

11.2. Нормы допустимых опасных влияний

Нормы допустимых опасных влияний составлены на основе учета трех следующих факторов (в порядке снижения их важности):

·требования безопасности для обслуживающего персонала и пользователей;

·соотношение наводимых напряжений с уровнем изоляции линии и присоединенного к ней оборудования;

·величины рабочего (длительно допустимого) напряжения, указанного в технических условиях на кабель (в случае кабельных линий) или входное оборудование.

Требования безопасности основаны на следующих соображениях. Известно, что длительное протекание через тело человека переменного тока не более 2 мА не оказывает заметного влияния. Если ток через тело человека, коснувшегося в любом месте изолированного провода связи или вещания, не будет превышать 2 мА, то на таких линиях можно не применять специальных мер по защите обслуживающего персонала и абонентов от опасного влияния тяговой сети. Очевидно, что стекающий при этом ток определяется электрическим влиянием контактной сети и длительность протекания тока не ограничена во времени.

При коротких замыканиях в тяговой сети в смежных линиях возникают кратковременные напряжения магнитного влияния, длительность которых определяется временем срабатывания защиты в устройствах тягового электроснабжения. Степень опасности кратковременного воздействия напряжения на человека меньше, чем длительного, и зависит от длительности приложения напряжения: чем короче импульс, тем он менее опасен. По этой причине нормируют напряжения этого вида влияния для наихудшего варианта смежной линии связи, когда линия заземлена на удаленном конце, и учитывают длительность наведенного напряжения, определяемую временем срабатывания защит от короткого замыкания. При длительном приложении напряжения, отвечающем вынужденному режиму питания межподстанционной зоны (консольное питание от одной подстанции), степень опасности наведенного напряжения наибольшая.

Специальные меры по защите персонала и абонентов не применяются в случаях, если при заземлении провода на противоположном конце в линии относительно земли возникают напряжения, не превышающие приведенных в табл. 2.

Таблица 2

Допустимые индуцируемые напряжения по отношению к земле

в проводах линии связи и проводного вещания

Для соблюдения соответствия наведенного напряжения с уровнем изоляции линии и присоединенного к ней оборудования необходимо, чтобы амплитудное значение результирующего напряжения между проводом и землей, обусловленное электрическим и длительным магнитным влияниями, не превышало минимального статического напряжения пробоя установленных на проводе разрядников. Кроме того, опасные напряжения не должны превышать 60% испытательного напряжения изоляции жил кабеля или вводного оборудования по отношению к земле при коротком замыкании в тяговой сети.

Для соблюдения соответствия наведенного напряжения и рабочего (длительно допустимого) напряжения при вынужденном режиме работы тяговой сети наведенное напряжение не должно превышать рабочего напряжения в линии связи.

11.2. Нормы допустимых мешающих влияний

Нормирование мешающих влияний производится для проводных линий связи, работающих на звуковых частотах. При нормировании приходится учитывать несинусоидальность токов и напряжений в тяговой сети и несинусоидальность наводимых напряжений шумов, спектр которых содержит различные частоты. Наиболее представительной характеристикой несинусоидального наведенного напряжения является его энергетическая характеристика - эффективное значение, которое, однако, должно быть скорректировано с учетом следующих соображений.

Рис. 32

При передаче сигналов по каналам низкой частоты телефонной связи нужно иметь в виду, что в таких системах, во-первых, действуют эффективные фильтры звуковых частот, пропускающие сигнал в относительно узком частотном диапазоне, а во-вторых, система телефон-человек сама по себе обладает частотно-избирательным действием. Максимум чувствительности этой системы лежит на частоте порядка 1 кГц, и в основном по последней причине принято сравнение акустического воздействия токов разных частот с током частоты 800 Гц с помощью коэффициента акустического воздействия, определяемого соотношением p_k=U₈₀₀/U_k, где U₈₀₀, U_k - напряжения сигнала частотой 800 Гц и частотой k (k - номер рассматриваемой гармоники), воспринимаемые с одинаковой громкостью. Примерный характер частотной зависимости p_k показан на рис. 32. Максимум зависимости приходится на частоту 1 кГц, где p_k несколько больше единицы.

Таким образом, вместо , где U_i - действующее значение напряжения гармоники i, используется напряжение

,

которое называется псофометрическим напряжением шума. Именно это напряжение нормируется "Правилами защиты..." [1,2]; в качестве примера в табл. 3 приведено несколько нормативных значений псофометрического напряжения шума. Эти нормы определяются в основном уровнем передаваемого сигнала.

Таблица 3

Допустимые значения индуцируемых напряжений шума

в каналах низкой частоты

Указанные в табл. 3 напряжения шума относятся к линейным зажимам цепей с волновым сопротивлением 600 Ом, замкнутым по концам на согласованную нагрузку. В случае отличия волнового сопротивления цепи Z_в от 600 Ом норму напряжения шума пересчитывают для сохранения величины нормируемой мощности по формуле , где Z_в - модуль волнового сопротивления цепи, Ом, на частоте 800 Гц.

При измерениях псофометрического напряжения шума используют специальный фильтр, имеющий соответствующую частотную характеристику, и вольтметр действующих значений.

РЕЗЮМЕ

Нормы допустимых опасных влияний определяются в основном степенью опасности наведенного напряжения для человека, а также уровнем изоляции линии и рабочим напряжением линии связи.

Нормы допустимых мешающих влияний определяются допустимым соотношением между напряжением шума и напряжением полезного сигнала в линии связи.