2.7 Розрахунок кабельних мереж

Кабельні мережі пристроїв СЦБ служать для з’єднання жилами кабелю поста централізації і польових пристроїв ЕЦ: світлофорів, стрілочних приводів, приладів рейкових кіл, релейних шаф і т.д.

Кабельні мережі проектуються по двонитковому плану станції, на якому розставлені світлофори, стрілочні приводи, апаратура рейкових кіл, зазначена відстань їх від поста ЭЦ.

Проектування кабельних мереж рекомендується виконувати в наступній послідовності:

1)Вибирають трасу магістрального кабелю і місця установки розгалужуючих муфт;

Для зручності розрахунків кабельних мереж рекомендується розробити трасу прокладки кабелю. Траса кабелю для станції, що проектується, наведена на рисунку 36.

Для розробки траси прокладки кабелю на схематичному плані показують місця розміщення стрілочних електроприводів, світлофорів, ДТ, трансформаторних шухляд з вказівкою їхніх ординат. Потім, вибирають трасу прокладки магістрального кабелю і умовною лінією ( - N - ) показують її на плані.

Траса магістрального кабелю повинна проходити по узбіччю крайньої колії, або в міжколіях малодіяльних колій, вона повинна бути по можливості прямолінійною і паралельною найближчій залізничній колії.

При необхідності колії перетинаються під прямим кутом, при цьому слід уникати прокладення кабелю під вістряками і хрестовинами стрілочних переводів.

Розрізняють кабельну мережу світлофорів, рейкових кіл, стрілочних електроприводів.

Потім, роблять розміщення розгалужуючих муфт.

За планом станції проводиться угруповання однотипних об’єктів і визначаються місця установки розгалужуючих муфт.

Для економії міді при угрупованні об’єктів варто вибирати таке місце установки розгалужуючих муфт, при якому виключалося б, як правило, повернення кабеля в бік поста ЕЦ.

Розгалужуючі муфти встановлюються в районі найбільшого зосередження об’єктів у найближчого до поста ЕЦ об’єкта в даній групі.

Від групової муфти до кожного приладу прокладаються окремі кабелі. До приладів, розташованих на відстані більше 15м, кабелі можуть об’єднуватись для декількох приладів.

У кабельних мережах стрілок і світлофорів допускається послідовна обв’язка трьох, чотирьох об’єктів.

У кабельних мережах живлячих і релейних трансформаторів кількість приладів, що послідовно обв’язуються, визначається числом вільних клемних затисків у трансформаторних шухлядах.

При складанні кабельних мереж необхідно враховувати, що збільшення числа розрізів ланцюгів, що йдуть до окремих приладів, небажано.

В кабельних мережах для групування однотипних об’єктів використовуються разгалужуючі муфти РМ; кінцеві і проміжні УКМ-12, УПМ-24, а також трансформаторні шухляди ТЯ. Від посту до РМ прокладається груповий кабель, а від РМ до кожного об’єкту (об’єктам)– індивідуальні кабелі, місця прокладки яких наносяться на план.

При розділці кабелів в РМ на ізолюючих колодках кожний провід індивідуального кабелю з’єднується з проводом групового кабелю. Тому при виборі муфт РМ слід враховувати число отворів у муфті і число затискачів для кріплення проводів кабелю. Основні параметри муфт РМ, УКМ-12; УПМ-24 і ТЯ наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 – Основні дані муфт

Муфта або шухляда	Число отворів		Число затискачів для підключення жил кабелю
	Вхідних	Вихідних
РМ4-28 РМ7-49 РМ8-112	1 1 2	4 7 8	28 49 112
УКМ-12 УПМ-24 ТЯ-1 ТЯ-2	1 2 4 4		14 28 9 (сборка1) 15 (сборка2) 9

Нумерація розгалужуючих муфт залежить від горловини станції. Так у непарній горловині станції муфти однотипних об’єктів (стрілок, світлофорів, РК) нумерують непарними номерами, що зростають в міру наближення до поста ЕЦ ( С2; С4).

2)Проводять обчислення довжин кабелю між об’єктами.

Довжина кабелю L_k1, м між постом ЕЦ і розгалужуючою муфтою, а також між розгалужуючими муфтами L_k2, м, визначаються по формулам:

L_К=1.03(L+6n+L_В+1,5+1), (1)

L_К=1.03(L+6n+2(1,5+1)), (2)

де L – відстань між об’єктами ЕЦ по визначеним ординатам на однонитковому плані станції, м;

L_В – довжина кабелю для введення в пост ЕЦ, м;

6n – відстань переходу під коліями (6 м – колія і міжколія, n – кількість колій, що перетинаються), м;

1.5 – підйом кабелю із дна траншеї і розділка, м;

1 – запас у муфти на випадок перерозділки, м;

1.03 – коефіцієнт, що враховує збільшення на 3% довжини кабелю на загиби в траншеї.

Отримані результати при підрахунку округляються до числа кратного п’яти.

3) Складають кабельні мережі;

При кресленні кабельних мереж великих станцій, масштаб і порядок розташування приладів на плані станції не дотримується. Дотримується тільки послідовність розташування розгалужуючих муфт.

Кабелі на кабельних мережах зображуються суцільними лініями. Над лінією вказується довжина і жильність кабелю, поруч з жильністю в дужках вказується число запасних жил. Марка кабелів вказується в примітці.

Під лінією вказується число проводів, яке визначається по принциповим схемам. На кабельній мережі біля розгалужуючих муфт, релейних шаф, куди заводиться кабель, в дужках вказується ордината, що відповідає місцю розташування на двонитковому плані. Результати обчислень наносять на кабельний план.

4) Визначають жильність кабеля;

Потрібна кількість проводів у кабелях, визначається по схемах включення об’єктів централізації, а перетин проводів живлення (кількість жил у проводі) з розрахунку.

Кабелі до 10 жил повинні мати одну запасну жилу, від 10 до 20 жил – дві запасні жили, понад 20 жил – три запасні жили (ТУП-СЦБ).

Види кабелю.

Сигнально-блокувальні кабелі (СБ) мають струмопровідні мідні жили з поліетиленовою ізоляцією в пластмасовій оболонці діаметром 1 мм і перетином 0,785 мм². Електричний опір постійному струму при довжині кабелю 1 км і температурі 20⁰С складає не більш 23,5 Ом. Для зниження витрат кольорового металу випускають сигнально-блокувальний кабель діаметром 0,9 мм, перетином 0,636 мм² і опором 1 км довжини не більш 29 Ом. Випуск кабелю з діаметром жил 1 мм поступово припиняється.

Розрізняють кабелі з простою скруткою жив ємністю 3, 4, 5, 12, 16, 30, 33 і 42 жили і кабелі парної скрутки – 1(2 (2), 3(2 (6), 4(2 (8), 7(2 (14), 10(2 (20), 12(2 (24), 14(2 (28), 19(2 (38), 24(2 (48), 27(2 (54) і 30(2 (60); кабель називають, наприклад десятипарником.

Кабельна мережа світлофорів включає такі кола:

1)вихідних, маршрутних і маневрових світлофорів;

2)релейних шаф вхідних світлофорів (керування і контролю вхідного світлофора, живлення шафи, роз’єднувача ВВЛ АБ, ув’язування пристроїв електричної централізації з АБ, живлення рейкових кіл ділянки наближення і станційних, що граничать з перегінними).

Кількість проводів до світлофора залежить від типу світлофора, наявності запрошувального сигналу, відстані від поста ЕЦ і визначається по схемах типових рішень.

Граничне віддалення вихідних, маршрутних і маневрових світлофорів з лампами 15 Вт, 12 В і сигнальними трансформаторами СТ-4 при живленні з поста централізації через вплив ємності кабелю обмежено 3,0 км (по кабелю).

Дублювання жил у проводах до сигнальних трансформаторів не робиться.

Для керування маневровим світлофором потрібно три жили, для керування вихідним світлофором чотиризначним – шість жил, п’ятизначним – сім жил.

Жильність кабелю від поста ЕЦ до релейних шаф вхідних світлофорів визначається схемою включення світлофорів і схемою ув’язування пристроїв електричної централізації з перегінними пристроями.

При віддаленні релейної шафи вхідного світлофора від поста централізації, більш ніж на 4,5 км по кабелю, провода НАО, ОНАО повинні бути дубльовані. Інші керуючі і контрольні провода без дублювання до 6 км.

Кабельна мережа світлофорів наведена на рисунку 37.

Кабельна мережа стрілок.

Кількість жил кабелю, що іде до стрілочного електропривода складається із:

- Живлячого кабелю, що іде на керування (перша цифра);

- На обдування (друга цифра);

- На електрообігрів (третя цифра).

1) Розрахунок кількості жил кабелю для керування стрілками.

Кількість проводів до стрілочного електропривода визначається по типових схемах. Жильність кабелю до стрілочного приводу залежить від: схеми керування стрілкою, системи живлення, типу електродвигуна стрілочного приводу, довжини кабелю.

Для полегшення розрахунку кількості жил кабелю в проводах управління стрілками, розроблені таблиці взаємозалежності між максимально допустимою довжиною кабелю і кількістю жил в ньому. Ці розрахунки враховують зусилля переводу вістряків (Р, Н), струм, що споживає електропривід (І, А), час переведення стрілки (t, с), та опір лінійних проводів (R, Ом).

Для двопровідної схеми управління стрілочним електроприводом СП-6 з електродвигуном постійного струму МСП-0,15 і робочою напругою 160 В, взаємозалежність між максимально допустимою довжиною кабелю і кількістю жил в ньому діаметром 1 мм і площею поперечного перетину 0,785 мм², а також діаметром 0,9 мм і перетином 0,636 мм² наведена в таблиці 3.

Таблиця 3 – Залежність між максимально допустимою довжиною кабелю і кількістю жил для двопровідної схеми

Характе- ристика приводу і стрілочного переводу	Перетин жил кабелю, мм2	Максимально допустима довжина кабеля, м, в залежності від кількості жил кабеля до привода окремої або першої із спарених стрілок (між спареними стрілками)
2(5)3(6)4(8)5(9)6(11)7(12)8(14)9(15)10(17)
-----318027202330204016301360910680Окремий 2700 2480 2170 1860 1630 1300 1090 730 540 Р65 1/9, 1/11

0.78

Перевищення максимально допустимих довжин кабелю до електропривода стрілки, визначених в таблиці 3, приводить до непрацездатності контрольної схеми управління стрілкою, із-за ємнісного впливу кабельної лінії. Якщо знайдена довжина кабелю до стрілки перевищує максимально допустиму довжину кабелю і жильність, приведені в таблиці 3, то необхідно застосовувати схему управління стрілкою з магістральним живленням.

Для п’ятипровідної схеми управління стрілочним електроприводом СП-6 з електродвигуном змінного трифазного струму МСТ-0,3-190/110 при центральному живленні напругою 230 В взаємозалежність між максимально допустимою довжиною кабелю і кількістю жил в ньому наведена в таблиці 4.

Таблиця 4 – Залежність між максимально допустимою довжиною і

кількістю жил для п’ятипровідної схеми

Характе- ристика приводу і стрілочного переводу	Перетин жил кабелю, мм2	Довжина кабелю, м, в залежності від кількості жил
568101113151618
37703450317027002380212015801260660Окремий 3020 2760 2540 2160 1900 1700 1260 1010 850 Р65 1/9, 1/11

0.78

Наприклад, для визначення числа жил, призначених для керування з’їздом 2/4 складаються усі відрізки кабелю (555+160+105=820м). По таблиці 3 – визначаємо, що до електропривода стрілки 4, ближньої до поста ЕЦ , прокладається 3 жили, а до електропривода стрілки 2 - 6 жил.

2) Автоматичне очищення стрілок від снігу;

Для великих станцій, як правило, застосовується багатопрограмна система керування ЕПК.

Дальність керування ЕПК L, м, (електропневматичний клапан) без дублювання жил:

L= U_K1/2IR, (3)

де U_К=60 В – допустиме спадання напруги в кабелі;

І =0,055 А – струм спрацьовування ЕПК;

R =23,5 Ом – опір1 км жили кабелю.

Т.ч. L =60/2*0,055*23,5=23 км;

При одночасному включенні двох ЕПК – 11,5 км.

Між колійною шухлядою стрілочного електропривода і ЕПК потрібно 4 жили, довжина кабелю для стрілок з маркою хрестовини – 1/9; 1/11 - 5 м.

Від розгалужуючої муфти до електропривода прокладається по 1 прямому проводу 1 зворотньому, ЕПК спарених стрілок включаються паралельно в шухляді першої із спарених стрілок, тобто 2 жили від 7 муфти до першої із спарених стрілок і 2 жили між спареними стрілками.

Кількість жил кабелю від розгалужуючої муфти до поста ЕЦ вираховується так: необхідно передбачити по одній прямій жилі до одиночної чи першої із спарених стрілок і одну загальну зворотню жилу.

Наприклад: від муфти СТ2 до поста ЕЦ у кабелі для автоматичного очищення передбачено 5 жил (по 1 прямій до 14, 8, 4, 12 стрілки і 1 загальної зворотньої).

3) Електрообігрів;

Електроприводи СП-3 і СПГ-3 випускаються з вмонтованими всередині приводу пристроями електрообігріву (два опори ПЭВ-25-56 Ом включені паралельно; напруга на опорах не повинна перевищувати 26 В; споживаюча потужність двома опорами 25 Вт).

Живлення пристроїв електрообігріву подається з поста ЕЦ перемінним струмом частотою 50 Гц, напругою 220 В, з наступним зниженням напруги на трансформаторах типу ПОБС-5А, встановлених в районі розташування стрілочних приводів.

На один трансформатор ПОБС-5А, для електрообігріву, підключається не більш 5 стрілочних електроприводів.

Для одержання на резисторах обігріву напруги U_K, В, не більш 26 В з поста ЕЦ на первинну обмотку ПОБС-5А подається перемінний струм напругою 220 чи 237 В. Допустиме спадання напруги в кабелі приймають відповідно 70 В чи 87 В.

U_K, В, визначається по формулі

U_K=2L_KrI_P, (4)

де L_K – довжина кабеля до колійноої коробки, м;

І_Р - розрахунковий струм у первинній обмотці ПОБС-5А ; визначається по таблиці 5, А;

r =0.0235 опір жил кабеля Ом/м.

Таблиця 5 - Розрахункові струми, що споживаються первинною обмоткою трансформатора ПОБС-5А

Кількість стрілок	1	2	3	4	5
Розрахунковий струм, А	0,21	0,35	0,57	0,83	1,1

Якщо на первинну обмотку трансформатора ПОБС-5А приходить від 190 до 220 В, то спарені електроприводи до трансформатору підключаються по двом жилам паралельно, (до першої стрілки прокладається 2 жили і між спареними стрілками прокладається дві жили).

Якщо напруга на первинній обмотці трансформатора ПОБС-5А від 150 до 180 В, то резистори кожної стрілки включаються по окремим жилам (до першої із спарених стрілок прокладається 4 жили, а між спареними - 2).

Наприклад: на ПОБС-5А, до якого підключені стрілки № 14, 6, 8 при двох жилах кабелю надходить напруга:

U_n- U_K=220-2*560*0.0235*0.57=204.9В

При такої напрузі 6 і 8 стрілки підключаються до трансформатора паралельно.

Після визначення кількості жил кабелю для керування, очищення, обігріву стрілок данні підсумовують і визначають, з урахуванням запасних жил, найближчу жильність типового кабелю.

Кабельна мережа стрілочних електроприводів наведена на рисунку 38.

Кабельна мережа релейних трансформаторів.

При складанні кабельної мережі релейних трансформаторів керуються тим, що гранична довжина кабелю без дублювання жил у проводах між шляховим реле і трансформаторною шухлядою, чи ДТ при будь-якому виді тяги складає 1500 м, тобто до кожної трансформаторної шухляди, чи ДТ прокладається по 2 жили. Кабельна мережа релейних трансформаторів не повинна сполучатися з іншими кабельними мережами.

На великих станціях релейні трансформатори підключаються по двох кабелях – релейні трансформатори головних колій відокремлюють від бічних.

Кабельна мережа релейних трансформаторів наведена на рисунку 39.

Кабельна мережа живлячих трансформаторів.

Живлячі трансформатори рейкових кіл об’єднуються в кола живлення, таким чином, щоб вихід із ладу одного кола живлення приводило б до порушення нормальної дії найменшого числа маршрутів. Кола живлення повинні бути навантажені рівномірно. Максимальний струм одного кола живлення рейкових кіл повинен бути 1,2А.

Максимально допустима довжина кабелю без дублювання жил між живлячим трансформатором і постом ЕЦ при електротязі постійного струму рівна 1500м, при електротязі змінного струму і автономній тязі - 3000м.

Станцію, яка проектується, потрібно розділити на дві частини. В одне коло підключаються живлячі трансформатори головної колії по прийому і бокових колій з цього боку, в друге коло - по відправленню і бокових колій з цього ж боку. На станції, яка наведена в якості приклада, в одні муфти заведені різні промені живлення – в один підключені живлячі кінці рейкових кіл ЧП, 4 СП, 6-10 СП, 12 СП, 4 П, 2п; в другий - ЧДП, 2 СП, 8-14 СП, 3 П, 1 П. Кабельна мережа живлячих трансформаторів наведена на рисунку 39.

Рекомендована література: 1 стор.310-331;

2 стор.44-57.