Admin

Экранирующие характеристики сигнально-блокировочного кабеля

ВА АНДРЕЕВ, ректор Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики, заведующей нафедрой «Линии связи», профессор, д-р техн. наук
Б.В. ПОПОВ, грофессор юфедры ПГУТИ, каед. техн. наук

Сегодня на железных дорогах России широко используется электротяга переменного тока, оказывающая большое электромагнитное влияние на сигнально-блокировочные кабели. Рост грузооборота и развитие скоростного движения требуют особого внимания к обеспечению безопасности движения поездов. Поэтому на участках железных дорог с электротягой переменного тока в сигнально-блокировочных кабелях используется сплошная утолщенная алюминиевая оболочка и броня из двух стальных лент, экранирующие характеристики которых защищают цепи кабеля от внешних электромагнитных влияний.


• Для производства таких кабелей заводы должны быть оснащены алюминиевым прессом или высокочастотным сварочным станом, чтобы оболочка была сплошной и усиленной. Также известны аналогичные по назначению сигнально-блокировочные кабели, в которых вместо сплошной алюминиевой оболочки используется экран из алюмополиэтиленовой ленты и повива из алюминиевых проволок [1, 2].

Знание экранирующих характеристик позволяет сравнивать металлические покровы различной конструкции по эффективности создаваемой ими защиты от внешних электромагнитных полей.

Чтобы выяснить, какой вид кабелей обеспечивает наибольшую защиту, был проведен ряд экспериментов с целью изучения экранирующих характеристик образцов кабелей и последующего их сравнения. Испытаниям подвергались образцы кабелей марок СБПЗАуБпШп 7x2x0,9 с прессованной алюминиевой оболочкой (рис. 1) и СБППэпЗБаПБбШп 7x2x0,9 с экраном из алюмополиэтиленовой ленты и повива из алюминиевых проволок (рис. 2) производства ЗАО «Самарская Кабельная Компания». При этом следует отметить, что геометрические размеры отдельных элементов сравниваемых кабелей, влияющие на характеристики защищенности, у второго кабеля несколько больше. Так, у кабеля с алюминиевой оболочкой диаметр по поясной изоляции составляет 12,84 мм при толщине алюминиевой оболочки 3,2 мм, а у кабеля с экраном из алюмополимерной ленты и алюминиевых проволок - 15,76 мм при диаметре проволок 3,15 мм. Диаметр кабеля по наружному защитному покрову типа Шп - соответственно 32,12 и 34,16 мм.
На рис. 1 приняты следующие обозначения: 1 - изолированные токопроводящие жилы; 2 - гидрофобный заполнитель (ГФЗ); 3 -поясная изоляция (ПЭТФ пленка);

4 - полиэтиленовая оболочка;

5 - контрольная медная жила; 6 -поясная изоляция, состоящая из 2-х водоблокирующих лент (ВБЛ), пленки ПЭТФ и лент кабельной бумаги; 7 - сплошная прессованная алюминиевая оболочка; 8 - защитный покров типа БпШп (броня из 2-х стальных лент толщиной 0,5 мм).

На рис. 2 приняты следующие обозначения: 1 - изолированные токопроводящие жилы; 2 - гидрофобный заполнитель (ГФЗ); 3 - поясная изоляция (вспененная полипропиленовая пленка); 4 -экран из алюмополимерной ленты; 5 - полиэтиленовая оболочка; 6-экран из круглых алюминиевых проволок; 7 - защитный покров типа БбШп (броня из 2-х стальных лент толщиной 0,3 мм).

Экранирующее действие обусловлено наведением в экране продольных и вихревых токов, обратное действие которых и создает защитный эффект. В диапазоне низких частот экранирование происходит за счет продольных токов, а в высокочастотном (выше 10-20 кГц) - за счет наведенных вихревых токов.

В кабельной технике защитное действие экрана количественно оценивают идеальным коэффициентом защитного действия (ИКЗД). Он обозначается Эйд и измеряется на частоте 50 Гц при различных значениях продольной ЭДС [3].


Измерение ИКЗД образцов сигнально-блокировочных кабелей проводилось при помощи установки УИКЗД и универсального цифрового вольтметра GTM-8145 в соответствии с требованиями ГОСТ 27893-88 «Кабели связи. Методы испытаний» при продольной ЭДС 30-500 В на частоте 50 Гц. Результаты измерения ИКЗД представлены в табл.

Анализ результатов проведенных испытаний показывает, что кабель в алюминиевой оболочке по величине ИКЗД полностью соответствует нормам, в то время как значение коэффициента у кабеля с экраном из алюмополи-этиленовой ленты и круглых проволок превышает установленную норму.

Затем с образцов сняли бро-нелокровы из стальных лент и повторно провели измерения ИКЗД. Оказалось, что образец кабеля с алюминиевой сплошной оболочкой имеет ИКЗД. равный 0,22, а образец с экраном из алюмополиэтиленовой ленты и круглыми проволоками -0,35.

Таким образом, экспериментально показано, что на завышенное значение идеального коэффициента защитного действия кабеля марки СБППэпЗБаПБбШп 7x2x0,9 во многом влияет конструкция экрана. Кроме этого, повышенное значение можно объяснить, рассмотрев формулу расчета идеального КЗД для бронированного кабеля [3]:


де Ro - сопротивление металлических покровов кабеля постоянному току;

Lвнешн - внешняя индуктивность цепи «металлические покровы - земля».

Из формулы (1) видно, что снизить значение идеального КЗД можно, уменьшая сопротивление и увеличивая индуктивность металлических покровов. Наилучшие результаты по экранированию можно получить, сочетая оба указанных способа. Практика изготовления кабелей показывает, что изменение идеального КЗД осуществляется изменением конструктивных размеров экрана (оболочки).

Применительно к конструкции рассматриваемого кабеля марки СБППэпЗБаПБбШп 7х2х0,9 уменьшить значения идеального КЗД можно увеличением диаметра алюминиевых проволок. Однако при
этом возрастет расход материалов на защитные покровы, накладываемые поверх повива из алюминиевых проволок, а также увеличатся размеры кабеля в целом.

Рассматривая экранирующее действие кабеля с экраном из алюминиевых проволок и алюмополиэтиленовой ленты, следует сказать, что этот экран является электрически неоднородным, так как в его конструкции имеются небольшие щели между алюминиевыми проволоками и продольная щель в алюминиевой ленте толщиной 0,2 мм. которая образуется за счет покрытия алюминиевой ленты с двух сторон слоем сополимера толщиной 0,1 мм.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, изложенные в [4]. показывают, что коэффициент экранирования S, характеризующий защищенность цепи такого кабеля от внешних электромагнитных полей в области высоких частот, которые присутствуют на дорогах с электротягой переменного тока, всегда больше, а следовательно, хуже, чем коэффициент экранирования однородного сплошного экрана

S = Sc + Sщ , (2)

где Sc - коэффициент экранирования сплошного цельного экрана;

Sщ - коэффициент экранирования, характеризующий влияние щели.

Эксперименты показывают, что при близких размерах отдельных конструктивных элементов рассматриваемых сигнально-блокировочных кабелей защищенность от опасных и мешающих влияний внешних электромагнитных полей кабеля со сплошной алюминиевой оболочкой значительно выше, чем кабеля с экраном из повива алюминиевых проволок и алюмо-полиэтиленовой ленты.

Ввиду отсутствия в кабеле марки СБППэпЗБаПБбШп 7x2x0,9 ленты из водоблокирующего материала между поясной изоляцией и экранами, а также контрольной жилы, посредством которой контролируется наличие влаги в кабеле и определяется его место повреждения, кабель с экраном из алюмополимерной ленты и круглых алюминиевых проволок имеет низкую степень защиты от продольного проникновения влаги вдоль проволок экрана. Со временем это ведет к коррозии и разрушению экрана, а значит, увеличивает время устранения повреждений и расход кабеля на ремонт.

Также значение пробивного напряжения между жилами и экраном в данном кабеле в 1,5 раза ниже, чем у кабеля со сплошной алюминиевой оболочкой, что обусловлено конструктивной особенностью (алюмополимерная лента проложена по сердечнику кабеля). Кроме того, в кабеле марки СБПЗАуБпШп применяется бронелента толщиной 0,5 мм, а в конструкции кабеля марки СБППэпЗБаПБбШп -0,3 мм. Следовательно, второй кабель имеет более низкую степень защиты от механических повреждений.

Таким образом, конструкция кабеля марки СБПЗАуБпШп со сплошным алюминиевым экраном является более надежной, обеспечивает высокую степень защиты от проникновения влаги и все необходимые требования защищенности цепей кабелей от внешних электромагнитных влияний и механических воздействий и полностью соответствует требованиям ГОСТ Р 56292-2014 «Кабели для сигнализации и блокировки. Общие технические условия», который вступит в силу с 01.07.2015 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кабель для систем железнодорожной сигнализации,централизации и блокировки. Патент на полезную модель №133344, ЗАО «Белтелекабель».

2. Кабель для систем связи, автоматики, сигнализации и блокировки. Патент на полезную модель 3 109906, ОАО «ВНИИКП».

3. Михайлов М.И., Разумов Л.Д., Соколов С.А. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влия-н и й - М.:Связь, 1978.

4. Гроднев И. И., Сергейчук К. Я. Экранирование аппаратуры и кабелей связи. - М.:Связьиздат, i960.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin