Глава 9.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

9.1.   Проектирование кабельных сетей

Все напольные объекты ЭЦ: стрелочные электроприводы, светофо­ры, рельсовые цепи и т. д. соединяются с управляющей и контролирующей аппаратурой кабельной сетью. Кабели применяются также и для соедине­ния между собой внутрипостовой аппаратуры: релейных стативов, аппара­та управления, питающих установок и т. д.

Проектирование кабельных сетей подразумевает составление трассы кабеля, расстановку разветвительных и конечных муфт, расчет длин и чис­ла жил кабеля для управления напольными объектами.

Кабельные линии проектируются на основе однониточного (рис.

9.1.       )         и двухниточного (рис. 9.2.) планов станции, на которых указаны ор­динаты всех напольных объектов.

Экономически нецелесообразно прокладывать отдельные кабели от поста централизации до каждого напольного объекта. Поэтому от поста до горловины станции прокладывают групповые кабели, в которых собира­ются провода от различных объектов.

Вся кабельная сеть централизации разбивается на четыре основные группы: стрелочных электроприводов, светофоров, релейных и питающих трансформаторов рельсовых цепей. Провода от этих объектов группиру­ются в разных кабелях; объединение в одном кабеле проводов различных групп, допускается в тех случаях, когда достигается большой экономиче­ский эффект. Объединение в одном кабеле проводов от релейных транс­форматоров с другими цепями не допускается.

Групповые кабели, как правило, прокладывают по обочине крайнего пути или в наиболее широком и длинном междупутье, свободном от линий электроснабжения, воздухопроводов для пневматической очистки стрелок, водоотводов и других устройств с учетом возможности применения машин и механизмов при кабельных работах. Обычно кабели прокладываются в вырытых в грунте траншеях. При этом глубина траншей, расположенных параллельно путям или в междупутье, должна составлять не менее 0,8 м, а расстояние от ближайшего рельса не менее 1,6 м. При высоком уровне подземных вод (выше 0,8 м от поверхности земли) кабели на участке от поста ЭЦ до групповых муфт прокладываются в железобетонных желобах. Под железнодорожными путями, шоссейными и грунтовыми дорогами ка­бели прокладываются в асбоцементных трубах. Глубина траншеи в этом случае составляет 1,05 м.

На участках с электротягой трасса кабельной линии прокладывается по возможности на наибольшем расстоянии от электрифицированных пу­тей с минимальным числом их пересечений. При монтаже кабелей для ис­ключения попадания обратного тягового тока в броню и оболочку кабеля последние изолируются от конструкций, заземленных на рельсы (свето­форных мачт, релейных шкафов и т. д.), в соответствии с правилами защи­ты обслуживающего персонала от поражений электрическим током.

При электротяге постоянного тока для защиты металлической обо­лочки и брони кабеля от коррозии блуждающими токами кабели под элек­трифицированными путями прокладывают только в изолирующей канали­зации из асбоцементных труб.

При электротяге переменного тока, во избежание появления в ка­бельных жилах напряжений выше допустимых, вследствие влияний кон­тактной сети, длину магистральных кабелей ограничивают. Магистрали противоположных горловин станции, имеющие гальваническую связь че­рез источники питания на посту ЭЦ, необходимо считать за одну магист­раль суммарной длины. Чтобы устранить эту связь, устанавливают изоли­рующие трансформаторы.

Кабели с металлической и пластмассовой оболочкой имеют разные нормы для магистрали. Это объясняется защитным действием металличе­ской оболочки, заключающемся в том, что в ней от обратных токов кон­тактной сети наводится э. д. с. того же направления, что и в жилах кабеля. Вызванный же этой э. д. с. ток наводит, в свою очередь, в жилах кабеля э. д. с. противоположную той, которая наводится в них от влияния контакт­ной сети. Таким образом, э. д. с. взаимокомпенсируются.

Пластмассовая оболочка кабелей не обладает защитными свойства­ми. Поэтому нормы допустимых длин кабелей с пластмассовой оболочкой в два раза меньше норм кабелей с металлической оболочкой (табл. 9.1.).

белей с металлической оболочкой 4 км. Если тяговая подстанция не распо­ложена на станции, но расстояние от нее до ближайшего конца кабельной магистрали менее 2,5 км, длина последней также не должна превышать 4 км.

В кабельных сетях для разделки кабеля применяют конечные и про­межуточные муфты УКМ-12, УПМ-24 и трансформаторные ящики (ТЯ). В местах сосредоточения напольных объектов для устройства ответвления от группового кабеля устанавливаются разветвительные муфты (РМ). В зави­симости от назначения кабельной сети разветвительным муфтам присваи­ваются буквенные обозначения с порядковой четной или нечетной цифрой (в зависимости от горловины). Например СТ1 стрелочная, С1 сигналь­ная, П1 - питающих трансформаторов, Р1 - релейных трансформаторов.

Муфты и ТЯ различаются по количеству кабельных вводов (направ­лений) и клемм для разделки кабеля. При проектировании необходимо учитывать их количество. Основные данные муфт и ТЯ приведены в табл.

9.2.  9.4.

Таблица 9.2.

Основные данные универсальных промежуточных и конечных муфт

Таблица. 9.4.

Основные данные трансформаторных ящиков

Напольная и внутрипостовая кабельные сети выполняются сигналь­но-блокировочными кабелями, имеющими медные токопроводящие жилы диаметром 0,9 мм, сечением 0,636 мм , сопротивлением 28,8 Ом/км при 20^О С. Изоляция жил изготовлена из полиэтилена. Для внутрипостовой ка­бельной сети могут применяться кабели с жилами диаметром 0,8 мм , се­чением 0,503 мм , сопротивлением 36,6 Ом/км. Ранее применялись кабели с жилами диаметром 1 мм, сечением 0,785 мм², сопротивлением 23,3 Ом/км. В настоящее время их производство прекращается.

Сигнально-блокировочные кабели различаются скруткой жил (про­стая и парная) и количеством жил в кабеле (емкостью кабеля). Кабели с простой скруткой изготавливаются емкостью 3, 4, 5, 12, 16, 30, 33 и 42 жи­лы (по согласованию с предприятием-изготовителем допускается изготов­ление кабелей с числом жил 7, 9, 19, 21, 24, 27, 37, 48, 61); с парной скрут­кой 1x2 (2), 3x2 (6), 4x2 (8), 7x2 (10), 10x2 (20), 12x2 (24), 14x2 (28), 19x2 (38), 24x2 (48), 27x2 (54), 30x2 (60) жил. При проектировании необходимо

учитывать эксплуатационный запас жил: для кабеля емкостью до 10 жил предусматривают одну запасную жилу, от 10 до 20 две и свыше 20 три.

Для увеличения механической прочности и защиты от вредных воз­действий электрических токов и агрессивных грунтов кабели изготавли­ваются в оболочках из различных материалов. Оболочек может быть не­сколько.

В марках кабелей используются буквенные обозначения, где первые две буквы обозначают область применения (СБ сигнально­блокировочный). Далее следуют буквы, обозначающие материалы и коли­чество защитных оболочек, после которых указывается емкость кабеля и диаметр жил. Например, кабель СБПБГ-12х2х0,9 кабель марки СБПБГ с числом пар 12, с токопроводящими жилами диаметром 0,9 мм.

Марки и назначение кабелей, применяемых в железнодорожной ав­томатике приведены в табл. 9.5.

Таблица. 9.5.

9.2.  Расчет кабельных сетей

На разных участках кабельной сети необходимы кабели разной ем­кости, а иногда и разных типов.

Сигнально-блокировочные кабели изготавливаются с одинаковым сечением всех жил. Однако, учитывая падение напряжения в жилах, для нормальной работы напольных устройств иногда требуется большее сече­ние. С этой целью две или несколько кабельных жил соединяются парал­лельно (дублируются).

Расчет кабельных сетей заключается в определении типов и длин ис­пользуемых кабелей и в определении количества жил необходимых для нормальной работы напольных устройств.

После выбора трассы прокладки групповых кабелей производится расстановка разветвительных муфт с указанием типа, номера муфты и ее ординаты. Затем определяется трасса прокладки индивидуальных кабелей. Длина кабеля от поста ЭЦ до разветвительной муфты рассчитывается по формуле

Для стрелочных электроприводов число проводов находится по ти­повым схемам их включения, а число жил в проводах зависит от схемы включения, системы питания, типа электродвигателя и длины кабеля.

Для облегчения нахождения числа жил кабеля в проводах управле­ния стрелками разработаны таблицы зависимости числа жил в линейных проводах схемы управления стрелочным электроприводом от максимально допустимой длины кабеля. Данные расчетов учитывают усилия перевода остряков (Р, Н), потребляемый электроприводом ток (I, А), время перевода стрелки (t, с) и сопротивление линейных проводов (R, Ом). Для пятипро­водной схемы управления стрелочным электроприводом СП-6 с электро­двигателем переменного тока МСТ-0,3-190/110 при центральном питании напряжением 230 В такая зависимость приведена в табл. 9.6. Последова­тельность определения числа жил кабеля состоит в том, что сначала необ­ходимо по формулам (9.1.) и (9.2.) определить общую длину кабеля от ис­точника питания к приводу стрелки, а затем по табл. 9.6. найти ближайшее большее значение максимально допустимой длины и распределение жил по проводам схемы.

В случае спаренных стрелок при определении количества жил рас­стояние рассчитывают до наиболее удаленной от поста ЭЦ стрелки. При пятипроводной схеме управления стрелочным электроприводом между

спаренными стрелками прокладывается столько же жил, сколько и от по­ста до первой стрелки.

Все значения в таблицах приведены для кабеля с диаметром жил 0,9 мм. При использовании кабеля с диаметром жил 1,0 мм все значения необ­ходимо пересчитать. Коэффициент пересчета можно получить из соотно­шения сечений или величин, обратных удельным сопротивлениям жил ка­беля

Электрический обогрев стрелочных электроприводов производится резисторами (Р=25 Вт, U=26 В), включенными во вторичную обмотку трансформатора ПОБС-5А. Первичная обмотка этого трансформатора по­лучает с поста ЭЦ питание переменным током напряжением 220 или 237 В (с вольтодобавочным трансформатором).

Расчетные токи, потребляемые первичной обмоткой трансформатора ПОБС-5А в зависимости от числа включенных электроприводов, приведе­ны в табл. 9.7.

При включенной нагрузке максимальное падение напряжения в пер­вичной обмотке трансформатора ПОБС-5А должно быть не более 70 В, ес­ли напряжение, подводимое к ней, 220 В, или 87 В, при напряжении 237 В.

Длины кабеля между трансформатором ПОБС-5А и приводом стрел­ки, в которых падение напряжения остается в пределах допустимого без дублирования жил приведены в табл. 9.8.

Резисторы спаренных или двух одиночных стрелок, включенных по одному кабелю, при напряжении в первичной обмотке трансформатора ПОБС-5А от 220 до 190 В включаются во вторичную обмотку параллель­но, а при напряжении от 180 до 150 В по отдельно проложенным жилам.

На крупных станциях применяется автоматическая очистка стрелок от снега. Очистка производится сжатым воздухом, подаваемым по специ­альной магистрали. При этом сжатый воздух может подаваться как после­довательно во все стрелочные переводы станции (циклическая очистка), так и выборочно в любую стрелку (выборочная очистка). Для открытия подачи сжатого воздуха в стрелочный перевод устанавливаются электропневматические клапаны (ЭПК), управляющий приказ к которым подается по кабелю. Дальность управления ЭПК без дублирования жил кабеля

В современных системах ЭЦ имеется возможность передавать от­дельные стрелки на местное управление, производимое с маневровых ко­лонок. Число жил для двойного управления стрелками находят по номенк­латуре проводов принятой схемы двойного управления.

В кабельную сеть светофоров включаются цепи выходных, мар­шрутных, маневровых светофоров; релейных шкафов входных светофоров и переездной сигнализации; световых маршрутных указателей. В релей­ный шкаф входного светофора входят цепи управления и контроля вход­ными светофорами, питания шкафа, увязки устройств ЭЦ с перегонной системой интервального регулирования движения поездов (ИРДП), пита­ния рельсовых цепей участка приближения и первых станционных, грани­чащих с перегоном рельсовых цепей, разъединителя высоковольтно­сигнальной линии системы ИРДП.

Дальность управления огнями выходных, маршрутных и маневровых светофоров с лампами ЖС12-15 (напряжение питания 12 В, мощность 15 Вт) с понижающими трансформаторами СТ-4 при питании с поста ЭЦ без дублирования жил составляет 3 км. Число проводов к светофорам опреде­ляется по схемам их включения.

Число жил кабеля к релейному шкафу входного светофора определя­ется схемами включения входных светофоров и увязки устройств ЭЦ с системами ИРДП. Дальность управления огнями входного светофора практически не ограничена, так как лампы получают центральное питание и резервирование переменного тока от батареи поста централизации через полупроводниковые преобразователи.

На участках с электротягой переменного тока линейные цепи систем ИРДП, как правило, проходят в магистральном кабеле связи.

Световые маршрутные указатели питаются, как правило, с поста ЭЦ напряжением 220 В (мощность ламп 25 Вт). Число проводов к указателям определяется набором ламп для соответствующего показания. Число жил рассчитывается по специальным номограммам.

При составлении кабельных сетей релейных трансформаторов руко­водствуются тем, что предельная длина кабеля без дублирования жил в проводе между путевым реле (пост ЭЦ) и релейным трансформатором или

дроссель-трансформатором при любом виде тяги составляет 3 км. При большем удалении жилы кабеля дублируют, определяя количество жил по падению напряжения на путевых реле.

При составлении кабельных сетей питающих трансформаторов учи­тывается, что питающие трансформаторы рельсовых цепей группируются в отдельные лучи питания так, чтобы нарушение питания одного луча вы­водило из действия, по возможности, меньшее число маршрутов. Питаю­щие трансформаторы главных и кодируемых путей группируют в отдель­ные лучи питания. По расчетам ток одного луча рельсовых цепей перемен­ного тока частотой 25 Гц может быть не более 0,68 А. Тогда к одному пре­образователю частоты ПЧ50/25-300 можно подключить два луча с сум­марной нагрузкой не более 1,36 А.

Предельная длина кабеля без дублирования жил в проводах между питающим трансформатором и постом ЭЦ при электротяге постоянного тока равна 1,5 км, при электротяге переменного тока 3 км.

9.3. Пример проектирования и расчета кабельных сетей станции

Проектирование кабельных сетей начинается с прокладки на двух­ниточном плане станции кабельной магистрали, на которой затем отмеча­ются места установки разветвительных муфт кабельных сетей (рис. 9.2.). Под условным обозначением муфты пишется ордината, на которой она ус­тановлена. С учетом местных особенностей определяется марка кабеля.

Далее составляются кабельные планы. На чертеж наносятся пост ЭЦ, разветвительные муфты, напольные объекты (рис. 9.3.). По формулам (9.1.), (9.2.) вычисляются длины кабеля: от поста ЭЦ до разветвительных муфт; между муфтами; от муфт до напольных объектов. Например, рас­стояние от поста ЭЦ до разветвительной муфты П1 (ордината 400) равно L = 1,03 (Lo + 6n + Ln + Lb + Lc + Lp) = 1,03 (400+6 0+10+0+15+2,5) = = 440,325 ~ 440 м,

а длина между разветвительными муфтами С3 (35) и С1 (300) равна L = 1,03 (L₀ + 6n + 2 L_p) = 1,03 ((300 35) + 6 0 + 2-2,5) = 278,1 ~ 280 м.

Полученное значение, округленное до числа, кратного пяти, записы­вается над кабелем.

Далее производится расчет жил кабеля. Для этого под линией, обо­значающей кабель, выходящий с поста ЭЦ, выписываются напольные объ­екты и в скобках наименования и количество проводов для их связи с по­стом ЭЦ. Для определения необходимости дублирования жил кабеля вы­числяется длина кабеля от поста ЭЦ до напольного объекта (она находится как сума длин кабеля между постом, разветвительными муфтами и объек­том). Затем по полученным данным делается вывод о необходимости дуб­лирования проводов. При этом при расчете кабельной сети стрелок удобно пользоваться данными табл. 9.6. 9.8.

Необходимое количество жил кабеля к напольным объектам сумми­руется, при необходимости учитываются запасные жилы, после чего под­бирается емкость кабеля. Через дефис после длины кабеля записывается емкость кабеля и в скобках количество запасных жил. Например, запись 340-10х2(6) означает, что длина кабеля составляет 340 м, емкость 10 пар жил, из них 6 жил запасные, 10х2-6=14 жил необходимо для связи аппара­туры поста ЭЦ с напольными объектами; 210-3(1) длина 210 м, емкость кабеля 3 жилы, из них 1 жила запасная, 2 рабочие.