Материал: 687_Sazhnev_A.M._Sistemy_ehlektropitanija_

При использовании трёхфазного трансформатора на каждую фазу

Находим сопротивление фазного провода RФ с учётом его протяженности lФ и

общие потери мощности P1Ф 3 IЛ2 RФ, которые не должны превышать 5…10% от полной потребляемой мощности.

м) Автоматические выключатели выбираются согласно номинальным значениям напряжения, линейного тока сети IЛ и условиям перегрузки по таблице В1. Номинальный ток выключателя равен IНОМ.АВТ. 1,5IЛ..

2.2 Системы дистанционного электропитания подводных ВОСП

Дистанционным питанием (ДП) называется передача электрической энергии для питания аппаратуры связи, установленной на необслуживаемых регенерационных пунктах (НРП), с использованием тех же цепей, по которым организуется связь [30]. Структурная схема организации ДП на магистрали связи приведена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 Структурная схема организации ДП

Участок магистрали связи между двумя смежными обслуживаемыми регенерационными пунктами (ОРП) называется секцией ДП. Передача электроэнергии с ОРП, как правило, осуществляется на длину полусекции. НРП

51

другой полусекции получают питание со следующего ОРП. К цепи ДП предъявляются следующие требования:

наибольшая дальность ДП;

бесперебойная подача энергии;

приемлемые массогабаритные показатели;

минимальное влияние токов ДП на каналы связи;

минимальное влияние посторонних помех на цепи ДП и каналы связи.

Всовременных системах передачи информации ДП позволяет автоматизировать до 98% всех устройств питания ДП (УПДП) магистрали.

Системы ДП классифицируют по различным признакам. По роду тока на

переменного и постоянного тока. В системах постоянного тока практически полностью отсутствует влияние токов питания на каналы связи и УПДП, входящие в состав системы. В связи с этим ДП постоянным током получило наибольшее применение в подводных ВОСП. ДП переменным током еще сохранено в магистралях, выполненных на коаксиальных кабелях.

Всистемах ДП постоянным током используются две схемы построения: "провод-провод" и "провод-земля". Схема "провод-провод" образуется из проводов линий связи, хорошо защищена от "блуждающих" токов линий электропередач, электрифицированных железных дорог. Недостатком такой схемы является малая дальность действия. В схеме "провод-земля" обратным проводом служит земля, поэтому схема более подвержена влиянию различных посторонних ЭДС и токов.

Существует разделение схем ДП по способу включения нагрузок. Нагрузки - НРП могут включаться в линию последовательно, параллельно или раздельно. Схема последовательного включения НРП приведена на рис. 2.5. Такая схема используется при ДП постоянным током, где ток в линии стабилизируется одним общим стабилизатором тока.

Рисунок 2.5 Схема последовательного включения нагрузок НРП

Напряжение УДП определяется выражением:

где RУ суммарное сопротивление прямого и обратного проводов участка ретрансляции.

52

Параллельная схема включения нагрузок НРП приведена на рис. 2.6. Она применяется для включения НРП при питании переменным током, где для уменьшения потерь в линии и увеличения дальности системы используются трансформаторы.

Рисунок 2.6 Схема параллельного включения нагрузок НРП

Величина тока ДП равна:

При раздельном включении нагрузок НРП в каждую цепь включается только один НРП, что не позволяет получить большую дальность ДП. Такая схема подключения нагрузок применяется при питании постоянным током вынесенных подстанций или концентраторов, что характерно для современных цифровых сетей связи, которые строятся по радиально-узловому принципу.

Для ДП предусматривается резервирование на случай проведения профилактических или ремонтных работ на участках линии связи. Чтобы не нарушить действие связи в эти периоды, резервирование может осуществляться путем:

подачи питания по второму кабелю с того же ОРП;

с противоположного ОРП (сквозное резервирование);

от стационарных резервных питающих пунктов, размещенных посередине между двумя ОРП;

от передвижных питающих или усилительных станций.

Для электропитания узлов протяженных подводных ВОСП применяется

сеть постоянного тока, так как большая емкость проводников при использовании переменного тока ведет к большим потерям электрической мощности. Схема электросети магистральной линии ВОСП представлена на рис. 2.7, где её узлы, являющиеся потребителями электроэнергии, обозначены порядковыми номерами 1…(N+1). Узлы соединены медными жилами электрооптического комбинированного кабеля. Сопротивления участков сети обозначено символами rx-y, где X и Y – номера соединяемых узлов. При расчетах подразумевается, что напряжение сети превышает рабочие значения напряжений оборудования узлов и что каждый узел ВОСП содержит DC/DC преобразователь, понижающий сетевое напряжение питания до рабочего значения. Коэффициент преобразования у каждого узла свой и задается оператором по сети управления, либо устанавливается автоматически.

53

Мощности потребления узлов ВОСП (Pi) и длина кабеля между узлами (li-i+1) зависят от схемы ВОСП. Значения напряжений Ui, подаваемых в узлы, выбираются с учетом коэффициента преобразования. Ток в отрезке кабеля, расположенного между узлами i и i+1определяется выражением:

где ri (i 1) – сопротивление отрезка кабеля между узлами i и i+1.

Рисунок 2.7 Схема электросети подводного ВОСП

Для понижения напряжения в узлах сети до рабочих значений используют DC/DC преобразователи, построенные по различным схемам, которые представлены в п.1.5.

Приведём пример расчета фрагмента сети электропитания протяженной ВОСП [31], состоящего из усилительного участка 1 в составе четырех оптических усилителей (ретрансляторов уровня 1R), ретранслятора уровня 3R, второго усилительного участка 2 в составе двух оптических усилителей и узла с оконечным оборудованием (рис. 2.8).

Рисунок 2.8 Схема фрагмента ВОСП

В качестве оптического кабеля возьмем кабель типа ОПП, который используется для прокладки и эксплуатации на морских (прибрежных шельфовых и глубоководных) участках протяженностью до 2000 м. На участках протяженностью до 5000 м наиболее часто используется кабель марки ОПР. Кабели марки ОПП и ОПР содержат сердечник трубчатой

54

конструкции, в случае необходимости – электрический проводник в виде токопроводящей жилы для обеспечения дистанционного питания регенераторов (рис. 2.9).

1 – оптические волокна различной окраски, сгруппированные в пучки или уложенные свободно; 2 – центральная полимерная (для кабеля

марки ОПП) либо стальная (для кабеля марки ОПР) трубка, заполненная гидрофобным компаундом; 3 – повив изолированных либо

неизолированных медных проволок – для кабеля с токопроводящей (-ми) жилой (-ми), либо повив из стальных оцинкованных проволок с временным сопротивлением разрыву не менее

1670 МПа; 4 – медная лента (при необходимости) для кабеля с токопроводящей жилой;

5– внутренняя (промежуточная) полиэтиленовая оболочка;

6– водоблокирующая лента;

7– алюмополиэтиленовая либо полиэтиленовая оболочка;

8– бронеповив (-ы) из стальных оцинкованных проволок с временным сопротивлением разрыву не менее 1670 МПа; 9 – наружная полиэтиленовая оболочка.

Рисунок 2.9 Конструкция оптического кабеля для морской прокладки

Свободное пространство бронепокровов заполнено гидрофобным компаундом. Кабели могут поставляться на барабанах, строительными длинами до 25 км или иным способом.

Исходными данными для расчета являются мощности потребления узлов ВОСП и длины кабеля между узлами (см. таблицу 2.1). В качестве параметра для расчета сетевого напряжения используется значение напряжения, подаваемое в узел 8 (оконечное оборудование), U8. Мощность потребления оборудования, подключенного к данному узлу P8 = 5000 Вт (см. табл.2.1). Ток в отрезке кабеля, расположенного между узлами 7 и 8 ( I7-8) согласно выражению

(2.15) равен I7 8 P8 .

U8

Сетевое напряжение (см. выражение 2.16), прикладываемое к узлу 7 U7

где r7-8 – сопротивление отрезка кабеля между узлами 7 и 8.

55