а) - м ff)

Рис. 3.28. Гальваническое влияние на воздушные линии связи высоковольтных установок (а) и ЛВН в аварийных режимах (б)

-ратных токов в земле и ответвления их части в линии связи через сопротивления нагрузки.

Типичные случаи ответвления обратных токов в линию связи через сопротивление представлены на рис. 3.28. Потенциал любой точки М на поверхности земли, создаваемый токами, поступающими в землю с точечного заземлителя [10],

где /з - ток в заземлителе. А; а - расстояние между точкой зем--ли М и заземлителем, м.

Разность потенциалов между заземлителем высоковольтной установки, точкой разряда и заземлителем воздушной ЛС для случая, показанного на рис. 3.28,с,

[23103 V Oi Оа У Если заземление ЛС лежит вне зоны распространения токов в земле, то для случая, показанного на рис. 3.28,6.

At/=/3/2яс1с3.

В общем виде ток гальванического влияния в несимметричной ;цепи воздушной ЛС

/ = Д[ 7общ, (3.65):

где 2общ - суммарное сопротивление однопроводной цепи ЛС, ап-.паратуры и заземления. Ом.

Токи гальванического влияния могут достигать опасных значений для входных цепей РЭС при малых расстояниях между зазем-дителями высоковольтных установок и линий связи для грунтов с большим удельным сопротивлением и при больших разрядных токах.

3.3. источники МЭМП и ПОДЗЕМНЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ 3.3.1. ГРОЗОВЫЕ РАЗРЯДЫ

Влияние грозовых разрядов на подземные кабельные линии СВЯЗИ (в дальнейшем кабели), как и на воздушные линии связи, в -основном проявляется в трех аспектах:

влияние непосредственно токов молнии, распространяющихся; по оболочке кабеля при прямом грозовом разряде;

влияние уравнительных токов, протекающих по оболочке кабеля, если трасса его прокладки попадает в область повышенного потенциала от разряда молнии в землю или какой-либо объект;.

электромагнитное .влияние на кабель излучения грозовых разрядов в дальней волновой зоне.

Первые два случая характерны для близких грозовых разрядов, третий - для дальних.

Влияние молний при разрядах в землю. При попадании токо молнии в землю непосредственно при грозовых разрядах на ее поверхность или их стекании по пораженному молнией объекту в местах входа токов молнии при достаточной их амплитуде возникает искровая зона, которая определяется максимальной пробивной напряженностью грунта £о- Если рассматривать точку входа тока молнии как точечный заземлитель, то величина искровой зоны определится по известной из теории заземлителей формуле: ,

где /м - амплитуда тока молнии, А.

Искровая зона устанавливает размеры полушарового заземлителя в точке входа тока молнии в землю. В то же время отдельные стримеры могут распространяться за пределы искровой зоны, если разность - потенциалов достаточна для пробоя грунта; при средней пробивной напряженности £ср. Если учесть, что участки кабеля, расположенные вблизи точек входа токов молнии в землю, существенно нарушают симметрию электрического поля к-повышают потенциал удаленных точек, то, приближенно приняв потенциал кабеля равным нулю, можно получить выражение для расстояния, которое может быть пробито стримером при наличии: в земле кабеля:

г, = г (1+£о/ср).

где параметры максимальной и средней пробивной напряженности-электрического поля для грунтов с Оз порядка Ю- См/м принимают значения £о= 1.4-103 кВ/м и £ср=350 кВ/м.

Приведенное выражение позволяет по>;учить значение максимального распространения стримера и максимального расстояния перекрываемого электрической дугой тока молнии. В зависимости от того, будет ли кабель находиться ближе или дальше этого расстояния от места входа в землю тока молнии, ее влияние на кабель будет различно. Если кабель находится в зоне перекрытия то говорят о прямых ударах молнии в трассу кабеля, если же кабель удален от места входа тока молнии в землю настолько, что перекрытие не наступает, то в этом случае влияние молнии на кабель определяется как косвенное.

Прямой удар молнии в трассу кабеля. При попадании токов молнии в кабель с металлической оболочкой возникают напряже-

.яия в симметричном кабеле между оболочкой и жилами, а в коаксиальном кабеле - между внутренней центральной жилой и защитной оболочкой, выполняющей одновременно роль внешнего проводника коаксиальной пары.

Рассмотрим процессы, протекающие в коаксиальном кабеле при попадании в его оболочку тока молнии в теоретических аспектах, изложенных в [8-10].

При распространении попавшего в оболочку кабеля тока молнии в цепи жила (центральный проводник) - земля также возникают токи и напряжения. Процесс распространения токов и напряжений во взаимосвязанных цепях оболочка - земля и жила-земля приближенно описывается следующими телеграфными уравнениями:

-и\ {X, р) = Zi {р) /i (X, р) + Zi2 {р) h (х, Р),

-и\ {X, р) = Zi2 {р) h (х, р) + Z ip) /2 {х, р), 3

-/; {X, р) = [Y (р) + Y (р)] [/12 (х, р) - {р) и, {X, р),

-hix, p)=-YMU,ix, p) + [YAp) + YM]UiAx. Р).

В этих уравнениях штрих означает производную но х, а искомые величины и коэффициенты зависят от принятого в операционном исчислении параметра .р. Земля, окружающая кабель, рассматривается как коаксиальный цилиндр радиуса Гз, значение которого соответствует глубине проникновения тока в землю и определяется по формуле Рюденберга как Гз=6КрзТи, где Ти -длительность полуспада импульса тока молнии, мкс. Для параметров распространения импульса тока молнии по цепям жила - земля и оболочка - земля характерны следующие выражения:

2i ip) = pLi -f = (н р/2я) In (г J -f Ri, Za (p) = pL + = (ri P/2 ) In (Гз/Гоб) + R2; Zi2 ip) = pM ; Yi ip) = pCi + G,0; У2 (P) = pC2 + G2 = я {2p 83 -f аз)/1п (Гз/Гоб);

У12 = pCl2 + G12 = 2 Л8 p (1 + tg 6)/ln (Гоб/Г J,

тде Ri и R2 - соответственно сопротивления жилы и оболочки; т И Гоб - радиусы жилы и оболочки; 8з и 8к - соответственно диэлектрическая проницаемость земли и изоляции кабеля между жилой и оболочкой; tgo - тангенс угла диэлектрических потерь изоляции жилы от оболочки. Решение системы (3.66) с учетом условия его регулярности на :бесконечности (при д;->оо) имеет вид

liix, p) = iexp(-Vi) + 4exp(-va:)

-4 (x, p)={Ai vf exp (-Vi л:) + Л2 yl exp (- V2 ) +

-+ У12 (2i2-2i) [Ai exp (-vi x) + Л2 exp (-Y2 x)]}/[Yi., {1-Ъ\,

Ui2ix, p)= -HiYiexp(-Vi-) + 2V2exp(-V2)]/li2. .(3-67)