Влияние атмосферного электричества.

 

Опасному воздействию атмосферного электричества подвержены как воздушные, так и кабельные линии связи.

Вероятное число повреждений кабелей от ударов молнии характеризуется плотностью повреждений, под которой понимается общее число отказов в связи отнесенных к 100 км трассы кабельной линии в год. Ее можно определить по формуле N = (N*100)/KL,

Рис. 5.2. Вероятность повреждения кабеля при различных сопротивлениях оболочки и грунта

где N - общее число повреждений, равное числу опасных ударов молнии; К - период, за который произошло N повреждений, лет; L - длина трассы, км.

Опасность повреждений кабельной линии существенно зависит от состояния грунта и проводимости кабельной оболочки. На рисунке приведен график вероятности числа повреждений кабеля на 100 км в год в зависимости от удельного сопротивления грунта Р_з и сопротивления металлической оболочки R_об.

 

Из графика видно, что в грунтах с большим сопротивлением (песке, скале, глине, грунте и др.) и при больших сопротивлениях оболочки опасность повреждения кабеля возрастает. Грозоповреждаемость кабелей в алюминиевой оболочке, имеющей малое сопротивление, существенно меньше, чем в свинцовой и стальной оболочках.

Молния - это электрический разряд через воздух. Путь, образованный разрядом атмосферного электричества, называется каналом молнии. Канал молнии обладает примерно следующими параметрами: напряжение 1 - 10 млн. В; ток молнии 20-30 кА; длительность удара молнии 0,3- 0,5 с; число разрядов за один удар 3-10; время одного разряда 100- 200 мкс; основная частота колебаний 5-10 кГс; фронт нарастания волны молнии 10-40 мкс; фронт спадания 40-120 мкс; длина канала молнии _2-3 км; скорость движения лидера 100 км/с; температура в канале молнии 20 000°С.

Рис. 5.3. Характерная форма разряда молнии: tф=10-40 мкс – нарастание фронта, t1/2=40-120 мкс – спадание до половины

На рисунке 5.3 показана характерная форма разряда молнии.

Высокое напряжение на проводах линий связи (ЛС) при грозовых разрядах появляется или вследствие индукции от разряда облака в землю, или в результате непосредственного разряда в линию связи (прямой удар).

Молния может ударить и в ровную поверхность земли, устремляясь в область большей электропроводности почвы.

Рис. 5.4. Удар молнии: а-непосредственно в кабель, б-через дерево

Повреждения кабеля от токов молнии весьма разнообразны: так, от сильного нагрева расплавляется свинцовая оболочка, сгорает джутовая оплетка, обгорает изоляция, расплавляются жилы кабеля и т. д.

Повреждения в подземном кабеле могут возникнуть от токов молнии, попадаемых в кабель через корни близко растущих деревьев. При прохождении кабеля вблизи лесных массивов вероятность повреждения существенно меняется, так как деревья по краю леса будут принимать на себя удары молнии с некоторой полосы, прилегающей к лесу.

Помимо грозового электричества, на работу цепей связи могут оказывать неблагоприятные воздействия магнитные бури.