Влияние грозовых перенапряжений на изоляцию кабельных линий связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.02, кандидат технических наук Хабибулин, Валерий Мунирович

• Хабибулин, Валерий Мунирович
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хабибулин, Валерий Мунирович

ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА. ЗАДАЧИ.

I. АНАЛИЗ РАБОТЫ КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ СВЯЗИ В ГР0300ПАСН0М РАЙОНЕ.

1.L. Состояние вопроса.

1.2. Оценка основных эксплуатационных показателей магистралей в грозоопасных районах.

1.3. Определение.допустимого числа повреждений кабельной магистрали от ударов молний.

1.4. Связь параметров грозостойкости кабелей с эксплуатацио иными, показателями ]фй?Жстрали.

1.5. Уточненная модель повреждаемости изоляции кабельной линии при грозовых разрядах.

Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ИЗОЛЯЦИЮ ЭЛЕМЕНТОВ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ.

2.Г. Состояние вопроса.

2.2. Основные характеристики наведенных волн грозового происхождения.

2.3. Методика исследования грозостойкости изоляции элементов кабельных линий связи.

2.4. Пересчет импульсных, пробивных напряжений изоляции на большие длины кабелей.

2.5. Исследование симметричных кабелей типа МКС.

2.6. Исследование коаксиальных кабелей типа КМ.

2.7. Исследование кабелей, типа ВКПА.

2.8. Исследование причин, снижающих реальную импульсную электрическую прочность изоляции кабелей связи.

2.9. Испытание импульсной электрической прочности изоляции проложенных кабелей.

2.10. Импульсная электрическая црочность изоляции соединительных муфт и вводных устройств кабеля.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ДОПУСТИМОГО ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ИЗОЛЯЦИЮ УСИЛИТЕЛЬНОГО УЧАСТКА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ.

3.1.Графическая оценка минимальных величин импульсных пробивных напряжений.

3.2.Выбор исходной модели для анализа условий повреждения изоляции усилительного участка.

3.3.Расчет импульсных пробивных напряжений изоляции усилительного участка.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ, ПОВЫШАЮЩИХ ГРОЗОСТОЙКОСТЬ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.

4.1. Обобщенная вольт-секундная характеристика изоляции кабелей связи.

4.2. Особенности испытаний изоляции импульсным напряжением.,

4.3. Форма испытательного импульса.

4.4. Выбор амплитуды испытательных напряжений.

4.5. Количество испытательных импульсов.

4.6. Методика проведения высоковольтных импульсных испытаний изоляции кабелей связи.

4.7. Повышение импульсной электрической прочности изоляции действующих кабельных магистралей связи.

4.8. Оценка экономической эффективности повышения электрической прочности изоляции.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние грозовых перенапряжений на изоляцию кабельных линий связи»

для сопоставления состояния и уровня технической эксплуатации разных магистралей. Поиск путей решения этих задач для магистралей связи производился в[1, 19, 20, 21] и др. По результатам этих работ можно отметить следующее, Основным методом оценки надежности кабельных магистралей связи является определение показателей надежности по результатам статистической обработки данных об отказах, получаемых путем специальных исследований или на основании обобщения и сопоставления опыта проектирования, строительства и эксплуатации кабельных линий связи, В диссертационных работах Федорова А.[20] и Некрасова В.П,[21] рассматривались вопросы оценки эксплуатационных параметров надежности линейных сооружений, соответственно, междугородных и городских сетей связи. Исследовались общие закономерности процессов возникновения отказов линейных сооружений в различные периоды эксплуатации кабельных магистралей, определялись параметры процессов их восстановления. Оценено влияние на поток отказов линейных сооружений конкретных географических и климатических условий, наличия разрозненности элементов и зависимость потока отказов от длины линии. В частности, в этих рабо^ тах сделаны выводы о возможности использования в качестве моделей потока отказов линейных сооружений модель нестационарного Яуассоновского потока случайных событий, справедливую для любого периода эксплуатации кабельной магистрали. Показано, что для участков кабельных магистралей, находящихся в приблизительно одинаковых условиях, количество отказов пропорционально длине линий.Из-за большого числа и своеобразия обстоятельств повреждений кабельных магистралей результаты , имеющие какое-либо практическое применение, получены в работах, где параметры надежности кабельных линий связи анализировались в зависимости от конкретных технических или технологических мероприятий: постановки кабелей под постоянное избыточное давление[19,21], увеличение глубины прокладки кабеля [j,, 22] и т.п. Опубликованные работы ВНИИКЦ [23, 24] ,, ЛОВИИС Ct8] затрагивают вопросы оценки надежности прочноетных параметров кабелей связи. Причины, вызывающие отказы линейных сооружений, носят случайный характер, поэтому оценка работоспособности кабельных линий должна учитывать вероятностную природу этих явлений. Известен ряд работ, посвященных исследованию вероятности возникновения отказа кабельной магистрали из-за изменения какого-либо параметра за допустимые пределы, В работах В ..О* Шварцмана [11] решались задачи нормирования взаимной помехозащищенности цепей в симметричных кабелях по известным статистическим данным комплексных электрических связей, распределенных по длине кабеля. Аналогичный подход использовался при нормировании защищенности цепей в кабелях с передачей дискретной информации. В диссертационной работе Курилиной Г,И. [25] произведено исследование факторов, определяющих вероятность возникновения опасного электромагнитного влияния линий электропередачи на линии связи. Получены выражения для определения интегральных функций распределения индуцируемых в линиях связи опасных напряжений, позволяющие аналитически исследовать вероятности их появления и превышения ими нормируемых значений. В работе определены допустимые нормы вероятности опасного влияния с учетом требований надежной работы каналов и групповых трактов ЕАСС. Оценка надежности кабельных магистралей в грозоопасных районах производилась в [36]• На основе обобщения опыта эксплуатации магистралей в местностях, подверженных сильным грозовым воздействиям, авторы обосновывают целесообразность учета эксплуатационной надежности при проектировании магистралей, критически анализируют некоторые положения действующего руководства по грозозащите магистралей, В частности, отмечается недостаточность згчета при проектировании магистрали лишь одного параметра, характеризующего ее надежность - допустимое число повреждений на 100 км магистрали' в год. Предлагается оценивать грозостойкость линии по общепринятой^ показателю надежности - коэффициенту готовности,, ввести дифференцированные нормы на повреждаемость магистрали с учетом общего состояния данной сети (доступность района, наличие обходных связей), максимальной грозодеятельности в данной местности, качественного проведения измерений удельного сопротивления грунта по трассе проектируемой магистрали., Проведенный обзор состояния практики проектирования и эксплуатации магистралей связи в грозоопасных районах выявил ряд вопросов, решение которых позволит выработать мероприятия по повышению грозостойкости таких магистралей. В первую очередь это вопросы, связанные с разработкой норм повреждаемости магистралей, приведение их в соответствие с показателями, требуемыми по нормам ЕАСС. Кромегтого, должна быть исследована зависимость нормируемых показателей надежности кабельной магистрали в грозоопас*-' ном районе с параметрами грозостойкости кабеля, В результате этого должны быть исследованы факторы, в наибольшей степени определяющие грозостойкость магистрали. В частности, из-за того, что большая часть повреждений при грозовых воздействиях связана с пробоем поясной изоляции кабеля, представляется наиболее целесообразным проанализировать состояние грозостойкости магистрали в зависимости от уровня импульсной электрической прочности ее изо-^ ляции. Выбор именно этого параметра обосновывается также тем, что он по существу является единственным, для которого можно задавать какие-то гарантированные пределы, обусловленные технологией изготовления, прокладкой и монтажем кабеля. Остальные параметры (удельное сопротивление грунта по трассе прокладки, показатели грозодеятельности в данной местности) на этапе проектирования не могут быть заданы с большей точностью. Поэтому, при любых выбранных мерах защиты грозостойкость кабельной магистрали в значительной мере будет определяться величиной импульсного пробивного напряжения поясной изоляции кабеля.Электрическая прочность любого диэлектрика в силу целого ряда причин случайного характера является вероятностной величиной.Вследствие этого грозостойкость изоляции кабельной магистрали определяется соотношением статистических параметров электрической прочности изоляции составляющих ее элементов: строительных длин кабеля, соединительных муфт и вводных устройств. Отсутствие таких исследований не позволяет в настоящее время дифференцированно оценить влияние параметров отдельных элементов на грозостойкость магистрали в целом. Для определения параметров импульсной прочности изоляции элементов кабельной магистрали необходима постановка значительного объема экспериментальных исследований, в результате которых должны быть получены параметры законов распределения импульсных пробивных напряжений, разработана методика их расчета- на усилительном участке.По данным статистики величина этого коэффициента для различных систем передачи находится в пределах 1,5 - 5,5. Нижние значения относятся к магистралям симметричного кабеля, верхние - к коаксиальным [З, 26j , Таким образом на долю линейных повреждений отводится, примерно, от 40 до 15 % всех линейных повреждений.Допустимое число повреждений линейного оборудования от разных причин с учетом (1,6) должно находиться в пределах/^^=0,263 -f 0,7.На сегодняшний день отсутствует достаточно представительная статистика распределения повреждений по линейной и станционной частям линейных трактов различных систем передачи. Поэтому примем в качестве допустимого числа линейных повреждений магистралей ЕАСС усредненное значение М^ =0,5, что соответствует 28,5^.Эта величина относится к одной системе передачи на 100 км магистрали в год. Примем далее, что на долю грозовых повреждений приходится 10 % от общего количества аварий. Эта величина соответствует наименьшей доле повреждений, вызванных грозовыми разрядами за последние годы. Таким образом, на 100 км линейного оборудования одной системы передачи в год допустимое число грозовых повреждений т^ , обеспечивающих показатели надежности ЕАСС,. должно быть равно '^гр- iOQ " iOO ''^>'^^Сравнение этой величины с нормами показывает, что регламентированные в действующем "Руководстве..»" [5j величины допустимого числа повреждений 100 км кабельной линии в год fTl =0,2 не обеспечивают требуемых показателей надежности ЕАСС. Определим остальные показатели надежности работы ЕАСС на линейное оборудование одной системы передачи в расчете на 100 км в год. Среднее время наработки на отказ в соответствии с (1.6) при ГПл =0,5 должно быть не менее Коэффициент готовности при Ьв =4 ч.Вероятность безотказной работы в течение 1000 часов Аналогично были получены показатели надежности, проектируемые для кабельных магистралей связи в грозоопасных районах и показатели, наблюдаемые в эксплуатации. Результаты расчетов сведены в табл. 1,1.Во второй колонке приведены показатели ЕАСС. Цифры в числителепоказатели надежности линейного оборудования, обусловлЕЕНные всеми видами повреждений, в знаменателе-показатели, обусловленные грозовыми повреждениями. При этом принято, что доля грозовых повреждений составляет 10^ от общего числа повреждений.Приведенные результаты отражают, в основном, качественную картину, так как в настоящее время параметры ЕАСС установлены с учетом всех видов отказов линейного тракта, начиная с занижения уровня в канале длительностью 0,3 секунды и выше, а эксплуатационная статистика содержит отказы длительностью не менее 1 - 3 минут[3, 2] .Кроме того, из-за недостаточной статистики повреждений кабельных магистралей ударами молний, данные, используемые в качестве исходных, могут считаться лишь ориентировочными и дающими несколько заниженную оценку рассматриваемых параметров.Однако, полученные результаты позволяют сделать вывод о недостаточной надежности кабельных магистралей в отношении грозостоикости.Как видно из табл.. I.I, не выдерживаются основные эксплуатационные показатели: коэффициент готовности линии, удельное число повреждений, время восстановления. Поэтому ниже будет подробнее проанализирована взаимосвязь этих параметров, определены их оптимальные значения, удовлетворяющие требованиям ЕАСС.

1,3. Определение допустимого числа повреждений кабельной магистрали от ударов молнии Проанализируем взаимосвязь между показателями надежности линейного оборудования. Выразим величину допустимого числа повреждений Щ/, через 7^ , определенное из (1.6). С учетом (1.6) m ^8760S±JU,. (1.8) Кг te ('/+/<;) Среднее время восстановления может быть выражено следующим образом здесь, tec и tgj - средние значения времени восстановлен^ш соответственно одного станвдонного и одного линейного повреждения.Использование соотношения (I.I6) позволяет при выборе норм грозостоикости ориентироваться на оптимальное для данных условий соотношение удельного веса грозовых и прочих повреждений. В [20] установлено, что процентное соотношение различных видов повреждений кабельных линий неодинаково для различных местностей. В местностях с развитой промышленностью и сельским хозяйством, как правило, преобладают повреждения, вызванные земляными работами сторонних организаций,. В случае, когда магистраль проходит в малонаселенной местности, составляющей значительную часть территории нашей страны, на долю грозовых повреждений может быть допущен больший процент, а также большее время восстановления. Указанные положения остаются справедливыми и при довольно , значите^ Работа [30] выполнена в соавторстве. льном изменении соотношения между временем восстановления линейных и станционных, повреждений» Принятие предлагаемых норм повреждаемости кабельных магистралей ударами молний, очевидно, может быть оправдано лишь в случае разработки действенных технических мер, обеспечивающих их выполнение. Разработке подобных мероприятий должен предшествовать анализ взаимосвязи грозостойкости магистрали с конструктивными и электрическими параметрами кабелей связи, выявление параметра, определяющего в основном грозостойкость кабельной магистрали, 1»4» Связь параметров грозостойкости кабелей с эксплуатационными показателями магистрали Полученные выше соотношения и определенные по ним оптимальные эксплуатационные показатели характеризуют работу магистрали в грозоопасном районе как систему с периодически восстанавливаемой работоспособностью. Восстановление происходит , как правило, путем замены элемента^, утратившего свою работоспособность; в нашем случае чаще всего-вследствие пробоя изоляции соединительной муфты, участк;а кабеля, или оконечного устройства. Установление аналитической связи между показателями надежности восстанавливаемого объекта - кабельной магистрали и параметрами элементов ее составляющих, как указывалось, является одной из основных задач настоящей работы. Вследствие этого наибольший интерес представляет дифференцированно оценить влияние отдельных параметров на грозостойкость кабельной магистрали, выявить параметр,в наибольшей степени определяющий ее, провести детальное исследование этого параметра.Для проведения такого анализа, рассмотрим подробнее условия, определяющие повреждение кабеля при появлении в нем тока молнии.Проанализируем подробнее полученные результаты, приведенные на рис. 1.2 и 1,3.Рассвйотршй абсолютное изменение диапазона величины вероятности повреждения кабеля в зависимости от изменения величины пробивного напрш1генин его- поясной изоляции» Величину изменения Р^ будем определять как разность, ординат между кривыми, соответствзпощими изменению удельного сопротивления земли от S00 до 2000 Ом-м> что соответствует наиболее; часто встречающимся значениям» Из графика видна возможность значителжного изменения ожидаемо! вероятности повреждения при довольно малом изменении величины импульсного пробивного напряжения. Так, например, при прокладке кабеля с пробивным напряжением 4 кВ ожидаемая вероятность, повреждения изменяется от 0,Q^ до 0,21;'в случае уменьшения электрической прочности изоляции под действием каких-либо причин, например, до 3 кВ, вероятность повреждения при тех же прочих условиях увеличится и уже будет находится в пределах от 0,09- до 0,33.Учитывая большую нестабильность величин импульсного пробивного напряжения- от времени по сравнению с возможными изменениями величин сопротивления оболочек кабелей, в процессе эксплуатации, следует сделать вывод об определяющей роли параметров, импульсной прочности изоляции кабелей на грозостойкость кабельной машютрали и важности поддержания заданной электрической прочности изоляции на все время эксплуатации магистрали..В настоящее время в нормативных документах [5] дается конкретная величина этого параметра - Ш;шульсное пробивное напряжение изоляции конкретного типа кабеля. При этом не учитывается, что электрическая прочность изоляции - вероятностная характеристика, любое значение которой может быть задано с какой-то конкретной доверительной вероятностью. Особенностью этого napaivieTpa является его статистическая зависимость от рода диэлектрика, вида воз-' действующего Есапрвкения,, длины кабеля и др> Механизм пробоя изоляции любых протяженных объектов хорошо описывается так называемой моделью "олабого звена"" [33] • При этом исследуемый, объект представляется как система, независимых последовательно соединенных групп элементов,. Электрическая прочность изоляции кабеля зависит от длины. Резко выраженный спад величин пробивных напряжений с ростом первоначальной' длины сменяется медленным стремлением к установившемуся значению, определяемому прочностью наиболее слабого звена. Так как вероятность пробоя этого элеглента - величина, при заданном напряжении, конечвая,. обусловленная уровнем технологии изготовления, прокладки и эксплуатации кабеля, то после того, как на какой-то длине с какой-то вероятностью появится такой элемент, далжнейшее снижение электрической прочности будет соответствовать еще меньшей вероятности пробоя. На пракиже вероятности, порядка единиц процента, являются уже достаточно малыми, что позволяет Ограничиться при задании уровня прочности величиншли, соответствующими 1шенно этим вероятностям.Для дальнейшего анализа' процессов грозопоражземости реальных. кабельных магистралей и получения конкретных результатов при оце>нке их эксплуатационной надежноати необходимы данные по импульсной прочности изоляции кабельных магистралей связи. Для получения таких данных в- следующей главе будет проведено исследование параметров шшульсных пробивных напряжений изоляции всех основных элементов линейного оборудования кабельных магистралей, Выводы I* Анализ: работы кабельных магистралей в грозоопасных районах показал значительное расхождение между эксплуатационным! показателями, показателями, намечаемыми при проектировании магистрали. и требуемыми по нормам, EACG, Проведенные расчеты свидетельствуют о том, что у таких параметров, как плотность повреждений кабельНОИ магист^рали от ударов молнии и среднее врегля восстановлеьша^ их эксплуатационные значения в 2 3 раза хуже нормируемых.2, Существующие нормы грозостойкости, заданные без учета требуемого коэффициента, готовности линии, не стимулируют снижение простоев магистралей» Нормирование грозостойкости необходимо производить с учетом таких показателей, как допустимое время восста— новленин и коэффициент готовности линии. Анализ полученных фор^лул свидетельствует, что существующие нормы грозостойкости м,агут быть ужесточены до 0,05 повреждений на 100 км магистрали в год при Кр=0,9993. Это позволит снизить удельный вес грозовых повреждений до 5 - 7 ^ при довольно значительных допустшшх величинах времени восстановления.3. Теоретическое исследование вероятности повреждения кабельных глагистралей: от ударов молний позволило получить инженерные формулы для оценки вероятности повреждешш в зависимости от электрических параметров кабеля и условий его прокладки, Анализ полученных форл1ул и графиков позволил установить, что параметром^ в основном, определяющим: грозостойкость кабельной магистрали!, является импульсная электрическая прочность поясной изоляции кабеля,Показано, что ухудшение уровня импульсной прочности изоляции на 20 - 25 % пр]?1Водит к увеличению ожидаемого числа повреждений кабельной линии, в 1,5 - 2 раза, »;)'.j.V'P"»*«"'*|

Заключение диссертации по теме «Электротехнические материалы и изделия», Хабибулин, Валерий Мунирович

Основные результаты проведенных исследований могут быть сформулированы следующим образом.

I» Установлено, что действующие в настоящее время нормы допустимого вероятного числа повреждений магистралей связи от ударов молний не соответствуют показателям надежности ЕАСС, получены выражения, позволившие определить допустимые нормы основных эксплуатационных показателей кабельных магистралей связи в грозоопасных районах [30].

2. Анализ взаимосвязи между нормируемыми показателями грозостойкости кабельных магистралей и параметрами грозостойкости кабелей связи показал, что грозостойкость кабельной магистрали в значительной степени определяется состоянием импульсной прочности изоляции кабельного оборудования. Так, например, при понижении пробивного напряжения на 20 - 25 % в 1,5 - 2 раза возрастает вероятность повреждений кабеля грозовыми разрядами [83].

3. Впервые получены данные по импульсной прочности изоляции всех основных элементов современных кабельных магистралей связи» Получены вольт-секундные характеристики и интегральные функции распределения импульсных пробивных напряжений изоляции наиболее распространенных типов кабелей междугородной связи, образцов соединительных муфт, вводных устройств [7, 92, 95, 100]- Разработана методика расчета импульсных пробивных напряжений изоляции строительных длин кабеля по параметрам, экспериментально определенным на его коротких образцах [85] .

4. Исследования показали, что импульсная прочность только что изготовленных кабелей достаточно высока. Основными причинами снижения реальной грозостойкости изоляции проложенных магистралей являются разного рода механические повреждения изоляции кабельного сердечника в результате несоблюдения допустимого радиуса изгиба кабелей, его многократных перегибов, механических деформаций оболочки кабелей, некачественного монтажа муфт. Проведенные сравнительные испытания кабелей постоянным и импульсным напряжением выявили недостаточность контроля изоляции испытанием только на постоянном напряжений. Импульсные испытания обладают лучшей де-фектовыявляющей способностью и, в то же время, меньше нагружают здоровую изоляцию [7].

5. Предложена, вероятностная модель усилительного участка кабельной магистрали, проанализированы влияния на уровень грозостойкости усилительного участка его структуры и конкретных параметров интегральных функций распределения импульсных пробивных напряжений изоляции элементов, составляющих усилительный участок. Разработан метод расчета допустимого импульсного воздействия на изоляцию усилительных участков кабельных магистралей [101].

6. Доказана необходимость введения высоковольтных импульсных испытаний магистралей связи в грозоопасных районах. Установлены параметры испытательных импульсов, разработана и при участии автора внедрена методика проведения испытаний грозостойкости кабельных магистралей [7]. Выработаны исходные данные, использованные при разработке высоковольтного импульсного генератора для проведения таких испытаний [96] ►

7. Разработана и при участии автора внедрена методика повышения электрической прочности изоляции действующих кабельных магистралей с помощью закачки в кабели электроотрицательных газов. Показано, что заполнение кабеля воздушно-фреоновой смесью в 1,5-2 раза повышает его электрическую прочность, позволяет оперативно восстанавливать работоспособность магистрали. В грунтах с удельным сопротивлением меньшим 1000 Ом-м эффективность такого мероприятия примерно эквивалентна защите с помощью одного металлического троса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Опыт эксплуатации свидетельствует о недостаточной эксплуатационной надежности кабельных магистралей связи, работающих в грозоопасных районах* Обследование ряда магистралей, проведенное на. начальном этапе настоящей работы, показало, что почти, у половины из них не выдерживается основной нормируемый, показатель магистрали в грозоопасном районе — допустимое число повреждений от ударов молнии на. 100 км магистрали в год. Последующий анализ показал, что намечаемые при проектировании кабельных магистралей нормы их повреждаемости от ударов молнии не соответствуют показателям надежности, предъявляемым к ЕАСС, поэтому, действующие нормы повреждаемости нуждаются в пересмотре.

Абсолютное большинство аварий, вызванных ударами молнии в кабельные. магистрали, связано с нарушением электрической прочности изоляции их элементов. Имевшиеся до последнего времени данные по электрической прочности изоляции, кабелей связи относились к воздействиям. постоянного или переменного напряжений. Сведения об импульсной прочности кабелей — определяющем параметре, при расчете грозостойкости магистралей, связи, былж явно недостаточными и в значительной степени устарели. Отсутствие достоверных сведений, об. импульсной электрической прочности изоляции современных типов междугородных кабелей связи приводила к неточной, оценке степени гро-^ зостойкости при проектировании магистралей, а также к недостаточно эффективному контролю состояния грозостойкости при строительстве. и эксплуатации магистралей связи.

В связи с этим в настоящей работе были поставлены следующие задачи:, исследование аналитической связи параметров грозостойкости. кабелей с нормируемыми показателями грозостойкости кабельной магистрали, выработка оптимальных норм, их грозостойкости, комплексного исследования параметров импульсной электрической прочности изоляции элементов кабельной магистрали, определение уровня грозостойкости изоляции усилительного участка, разработка рекомендаций по повышению эксплуатационной надежности кабельных магистралей связи в грозоопасных районах.

Для решения поставленных задач в работе рассмотрены следующие вопросы:.

- проанализированы статистические данные о повреждениях изоляции кабельных магистралей связи от ударов молнии, на основании чего произведен расчет и сравнение эксплуатационных показателей надежности кабельных магистралей связи в грозоопасных районах с показателями, намечаемыми при проектировании; проанализирована взаимосвязь между вероятностью повреждения кабельной магистрали связи в грозоопасном. районе с основными параметрами грозостойкости кабелей связи;

- проведено комплексное исследование влияния грозовых перенапряжений на изоляцию магистралей связи: в частности, систематизированы результаты проводившихся в последнее время исследований процессов импульсного пробоя диэлектриков и воздействия импульсных перенапряжений на кабели связи, выработаны исходные данные и разработана методика определения параметров импульсной электрической прочности изоляции кабелей связи, проведено детальное исследование этих параметров для основных элементов кабельных магистралей: строительных длин кабелей,, соединительных муфт, вводных устройств;

- исследовано влияние вида воздействующего напряжения на электрическую прочность комбинированной изоляции междугородных кабелей связи, проведены испытания электрической прочности изоляции проложенных в грунт кабелей, рассмотрены причины снижения импульсной прочности изоляции смонтированных кабельных линий;

- проанализировано влияние на уровень грозостойкости изоляции усилительного участка структуры и параметров импульсной электрической прочности изоляции составляющих его элементов: строительных длин кабеля, соединительных муфт, вводных устройств;

- рассмотрены вопросы, связанные с практическим внедрением рекомендованных в работе высоковольтных импульсных испытаний изоляции кабельных магистралей в грозоопасных районах; разработана методика их проведения, выбраны параметры испытательных импульсов и испытательных установок;

- исследована возможность восстановления и повышения электрической прочности изоляции действующих кабельных магистралей с помощью содержания кабелей под давлением электроотрицательных газов;

- проведено опытное внедрение разработанных в работе мероприятий, повышающих эксплуатационную надежность кабельных магистралей в грозоопасных районах, произведена их технико-экономическая оценка.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хабибулин, Валерий Мунирович, 1984 год

1. Архангельский Г.А.,ЕфремовВ.Л.,Михайличенко В.Я. Эксплуатационная надежность кабельных линий связи и пути ее повышения.-Сборник научных трудов КОНЙИС,I976,вып.6,с.36-44.

2. Гроднев И. И. Научно-технический совет по защите кабельных линий связи,- Электросвязь, 1979,1£2, с.59.

3. Хабибулин В.М. Устройства для определения мест повреждений в кабельных линиях связи.-Проектирование и строительство сооружений связи.Сер.Строительство сооружений связи. Зкспресс-информа+г ция, 1982, вып.4, с.4-9.

4. Исследование электрической прочности изоляции междугородных кабелей связи. /Калинин Н.Д.-Отчет.Тема 112,инв.®559143, МЭИС-М.;1974, 19,5 е., ил.

5. Руководство по защите подземных кабелей связи от ударов молнии -М.: Связь,1975. 62 е., ил.

6. Хабибулин В.М. Импульсные испытания изоляции кабелей связи,-Вестник связи, 1979,J8, с.29-30.

7. Сканави Г,И. Физика диэлектриков /область сильных полей/.М.: Физматгиз, 1958. 907с., ил.

8. Михайлов М.И., Соколов С.А. К вопросу о снижении затрат на защиту кабельных магистралей от прямых ударов молнии.- Электросвязь, 1965, Л 6, с.66-69.

9. Pcuuad IblyyhortL CCML RLC-IMI^^ Т&сЬъ. JLiwtdb J96J,

10. Михайлов М.И., Разумов Л.Д. Защита кабельных линий связи от влияния внешний электромагнитных полей.-М.:СвязьД976.-346 с»

11. CCITT-thz pmyttotuyyv of iim oubcL sg^p^ra сщлииИ, Og^tning. diicPw^gei PuSmd fy CCITT; Mrs.

12. Уточнение методики расчета вероятности попадания токов молнии в кабель, /Сланов А.К. Отчет.Тема 65-76-27 Ц0ИИС,М.:1979.

13. Разевиг Д.В. Методы теории вероятностей в технике высоких напряжений. М.: МЭИД975. - 259 е., ил.

14. Захаров Г.П. Проблемы создания перспективной сети связи /Долгосрочный прогноз/. Вопросы радиоэлектроники. Техника проводной связи, 1972, вып.5, с.II - 16.

15. Гуревич А.С. Курбатов Н.Д. Надежность кабелей связи. М.: Связь, 1968. - 136 е., ил.

16. Федоров С.А. Исследование надежности линейных сооружений кабельных магистралей связи.-Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук Л.: ЛЭИС, 1970, 19с.

17. Некрасов В.П. Исследование эксплуатационной надежности кабельных линий связи ГТС и пути ее повышения /на примере Московской городской телефонной сети/.- Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук.-М. :МЭИСД975, 19 е., ил.

18. Под ред. Абрамовича М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979.33» Ллойд Д., Липов М. Надежность. М.; Советское радио. 1964.686 е., ил.

19. Левин: Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники.-М»: Советское радио, 1966, 728 е., ил,

20. Тиходеев Н.Н., Шур С.С, Изоляция электрических сетей. Л.: Энергия, 1979. - 304 е., ил.

21. Кириченко ВЛ», Громова. Е.А. Учет эксплуатационной надежности при проектировании грозозащиты магистралей связи. — Электросвязь, 1979, № 9, с. 56-59.

22. Волков НЛ. Защита от опасных напряжений транзисторных усилителей в многоканальных системах связи. М.: Связь, 1976,-Г09 е., ил.

23. Киселев Ю.В., Черепанов В,П. Искровые разрядники. М»: Советские радио, 1976. - 69 е., ил.

24. Полех Н.А. Характеристики импульсных перенапряжений и токов от грозовых разрядов в подземных кабелях связи. Электросвязь, 1976, № 5, с. 18 - 2Г»

25. Белов ЮЛ» Исследование электрической прочности изоляции коаксиальных кабелей связи» Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - М»: ВНИИКП, 1979, 20 е., ил.

26. Лиманский Н»С» Исследование электрической прочности изоляции междугородных симметричных кабелей связи. Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - М.: ВНИИКП, 1979, 21 е., ил.

27. Калинин Н.Д» Электрическая прочность изоляции междугородных кабелей связи. М»: Связь, 1979. - 86. е., ил.

28. Козырев Н.А» Изоляция электрических машин.и методы ее испытания. М.: Госэнергоиздат, 1962. - 263 е., ил.

29. Харитонов Е.В. Диэлектрические материалы с неоднородной структурой. -М.: Радио и связь, 1983- 128 е., ил.

30. Электрические разряды в воздухе при напряжении высокой частоты / Аронов М.А. и др.; Под ред. В.П. Ларионова.- М.: Энергия, 1969. 176 с.

31. Батин В. А. Импульсная электрическая прочность твердых диэлектриков. -Труды Читинского политехнического института, 1975, №4, с. 20 35.

32. Методы расчета кратковременной электрической црочности эпоксидной изоляции./Гельман М.З., Мурович В.И. в сб. Электрофизические проблемы применения твердых и комбинированных диэлектриков в технике высоких напряжений.-Новосибирск: Наука, 1974, с. 87 -99.

33. Расквин В. Расчет пробивных напряжений газообразных, жидких и твердых изоляционных материалов.-М.: Перевод ГПНТБ Щ-46750, 1975.- 31 е., ил.

34. Мик Дк., Крэгс Дк. Электрический пробой в газах. -М.: изд-во иностранной литературы, I960. 603 е., ил.

35. Бортник И.М. К выбору рабочих и испытательных напряженностей высоковольтного оборудования с изоляцией. -Электричество, 1974, №19, с. 20- 27.

36. Колесов С.Н. Структурная электрофизика полимерных диэлектриков.-Ташкент: Узбекистан, 1975.- 205 е., ил.

37. Лехт Ю.И. Исследование импульсного электрического пробоя полимеров и двухкомпонентных диэлектрических систем при температурах от 40 до + 90°С. - Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - ТПИ,1969. 20 е., ил.

38. Сажин Б.И. Электрические свойства полимеров.-Л.:Химия,1977.-387 е., ил.56'*. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М»: Энергия, 1973, — 256 е., ил. "

39. Козырев Н.А. и др. Исследование электрической прочности электроизоляционных материалов при импульсном напряжении*-Электротехника, 1976, № 5, с. 14 25.

40. Хромова Г.К. и др. Электрическая прочность высоковольтных кабельных бумаг при постоянном, переменном и импульсном напряжениях. Электротехническая промышленность. Серия Кабельная техника* 1976, вып. 10, с. 7 - 9.

41. Кучине кий Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы. Л.: Энергия, 1973* - 175 с.г ил.

42. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Гос. изд-во физ:»-мат. литературы, 1963. - 1100 с. . .

43. Михайлов М.И. Метод ограничения участка повреждения кабельной линии при ударах молнии в кабель. Электросвязь, 197Q № 7, с» 17 - 22.

44. Техника высоких напряжений. Под ред. Костенко М.В. М.: Высшая школа, 1973* - 528 е., ил.

45. Высшей Л.В* Волновые процессы в линиях передачи и трансформаторах. М.*Л*: ОНТИ, 1938. - 287 е., ил.

46. Монтажные.' провода для радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Кранихфельда Л.И. М»: Энергия, 1973. - 296 е., ил.

47. Митропольокий А.К., Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971. - 580 е., ил» ■ (

48. Шмидт Э.П. Натурные испытания электронных приборов. М.: Советское радио, 1976. - 136 с.,, ил.

49. Статистические оценки параметров асимметричных распределений. /Пе.рлик В.И., Савчук В.П. В кн. Надежность и прочность технических систем. Киев, 1976, с. 57 - 77, ил.

50. Разработка ускоренного способа контроля электрической прочности изоляции кабелей связи. Отчет.! Гос. per. 73030923.-М.: ССКТБ,, 1975, 32 е., ил.

51. Гельман М.З. Статистический метод расчета электрической прочности твердой изоляции. Электричество, 1973, & 5,с.27-33.

52. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. Пер. с нем.-М.: Мир, 1965, 450 е., ил.

53. Быков Е.В., Кранихфельд Л.И. Оценка вида распределения значений прочностных параметров кабельных изделий. -Электро-техн. пром-сть. Сер- Кабельная техника, 1977, Л» Г0, с.7-8.

54. Шор г Я.Б., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надежности. М.: Советское радио, Г968. - 288 е., ил.

55. Один И.М. Определение параметров распределения Вейбулла методом наименьших квадратов. Надежность и контроль качества, 1975, & 7, с. 24 - 28.

56. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. М.: Советское радио, 1962. - 552 е., ил.

57. Один И.М. Параметры логарифмически нормального распределения, как функции параметров выборки. -Надежность и контроль качества, Г973, № 4, с. 45 49.

58. Гольдштейн А.И. Формула зависимости пробивного напряжения от площади электродов и от неоднородности диэлектрика в однородном электрическом поле. ЖТФ, 1934, т. 4,, вып.2, с.292-298.

59. Зингерман А.С» Определение пробивного напряжения по испытаниям: образцов. Электричество, 1950, № 3, с» 47 - 50.

60. Братин С»М. Исследование электрической прочности воздушно-стирофлексной изоляции кабеля статистическим методом. Электричество, 1959, * 9, с. 80- - 83.

61. Смирнов Н.В, Дунин-Барковский И.В. Бурс теории вероятностей и математической статистики. М.:Наука, 1963. - 511 е., ил.

62. Исследование электрической прочности изоляции: муфт междугородных кабелей связи. /Калинин Н.Д. Отчет. Тема 112, инв-Jfc 556247, МЭИС, 1978, 120 с.

63. Докопулос П. Вероятность пробоя высоковольтной изоляции. -М.; Пер. ГПНТБ, 1970, Jfc Ц 7381,, 36: с.

64. Гарднер М.Ф., Берне Дж. Л. Переходные процессы в линейных системах. М»: Гос. изд-во физ. мат. литературы. 1961. -551 с., ил.

65. Ламеранер Р., Штафль П. Вихревые токи.- М.; Энергия, 1968, 219 е., ил.

66. Гелшпвили Р.И., Калюжный В.Ф. Расчет параметров передачи несимметричных цепей "жила-оболочка" по номинальным допускам. -"Проектирование сооружений связи", сер. Проводная связь и радиофикация. 1975, № 2, с.6 9.

67. Хабибулин В.М. Импульсная электрическая прочность изоляциикабелей связи. Электротехническая пром-сть. Сер. Кабельная техника, 1975, ВЫП. 12 /130/, с.5 а.

68. ЮГ. Мирошниченко- В.К. , Хабибулин В.М. Импульсные испытания электрической прочности изоляции междугородных кабелей связи. Сб. Системы и узлы электрической связи. Вып. 307, Ташкент, с.51 59.1. Примечание

69. В 83. автором выдвинут и обоснован тезис об определяющей роли импульсной прочности изоляции кабельного оборудования и необходимости учета ее вероятностных характеристик при оценке грозостойкости магистрали.

70. В 85. приведены статистические данные о повреждаемости некоторых магистралей ударами молний, полученные соватором . Эти материалы в настоящей работе не использованы.

71. В92,95.соавтору, научному руководителю Калинину И.Д. принадлежит постановка общей задачи исследования, обсуждение полученных результатов, формулировка выводов. Автором выполнена разработка методики исследования, вывод формул, экспериментальная часть.