Устройство для защиты подземных кабелей от грозовых воздействий

 

Изобретение относится к области электротехники. Сущность изобретения: контур молниезащиты, содержащий прямоугольную рамку из металлического троса, замкнут на электрический конденсатор, прокладывается на почве слабой проводимости и обладает свойствами приемной антенны. Специфические свойства контура возникают в электромагнитном поле грозы и используются для отвода, канализации ствола молнии в плоскость контура. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам защиты от атмосферного электричества, например, кабелей, проложенных в земле.

Передать потоки информации (отдельные сообщения) можно через линии связи, обладающие высокой надежностью. Отсутствие временных пауз на любой линии является непременным условием доставки до получателя речевого оригинала, телеграммы или электронной почты без искажений.

Работа связей прекращается при стихийном явлении природы при грозовых разрядах в землю. Атмосферное электричество, огромный ток и напряжение в стволе молнии сжигает подземный кабель, повреждает связную аппаратуру.

Междугородные кабельные линии, как наиболее ответственные по числу каналов, от ударов молнии защищаются устройствами (1): особо прочным типом кабеля с повышенной проводимостью защитного покрытия, прокладываемыми в земле металлическими шинами, проводами или тросами, заземлениями, подключенными к металлическим покровам кабеля, воздушной линией, сооружаемой над кабелем, оборудованной искровыми разрядниками.

Перечисленные средства защиты обладают общим свойством снижают величину электромагнитной волны атмосферного электричества, непосредственно воздействующую на цепи кабеля при грозах.

Известны защитные тросы, провода или шины, выбранные в качестве прототипа, представляющие собой металлические проводники, прокладываемые на половине глубины залегания кабеля и параллельно ему.

Для увеличения степени защиты подземных сооружений над ними прокладываются один, два или три провода.

Недостатки известного устройства в том, что провод, располагаясь в земле на пути токов молнии, идущих к кабелю, практически не выполняет функции защиты кабеля от прямых ударов молнии в кабель; малое экранирующее действие металлических проводов в электромагнитном поле атмосферного электричества не спасает кабельную линию от поражения волной напряжения молнии; в малопроводящих грунтах (ρ ≥ 500 Ом) резко уменьшается проводимость металлических тросов, а повреждаемость кабеля, наоборот, возрастает.

Задачей изобретения является повышение надежности защиты подземных кабельных линий от грозовых воздействий.

Эта задача решается таким образом, что заземленный металлический трос располагается вдоль кабеля, прокладывается на поверхности грунта в виде разомкнутой прямоугольной петли, часть углов которой подняты над поверхностью с образованием острий, причем в рассечку петли включен конденсатор, являющейся приемной антенной.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: электрического конденсатора постоянной емкости, металлического острия для самопроизвольного стекания электрических зарядов в вертикальной относительно поверхности земли плоскости.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Расположенный на поверхности земли трос, разрыв (рассечка) его, включенный в разрыв электрический конденсатор, петлеобразная форма размещения троса проводят к повышению надежности молниезащиты кабелей. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан пример выполнения устройства.

Устройство для защиты подземных кабелей от грозовых воздействий содержит последовательно включенные металлический трос 1 и электрический высоковольтный импульсный конденсатор 2. Угол 3 троса поднят на вершину дерева с оборудованием металлического острия 4. Трос заземлен на сосредоточенное заземление 5.

Трос размещен на скальной поверхности так, что две стороны петли-рамы проложены параллельно кабелю 6, длина и ширина которой значительно больше расстояния до подземного кабеля, т.к. выполняется условие: "а", "в" > l.

Благодаря тому что трос находится на поверхности, углы и острия возвышаются над местностью, на металле устройства накапливаются электрические заряды грозового облака, ускоряется разряд молнии в трос и далее ток ее стекает в ту отдаленную от кабеля точку земли, где устроен заземлитель. Перехват и канализация тока молнии повышает надежность кабеля при прямых ударах в землю атмосферного электричества.

В зоне индукционного влияния тока молнии распределенная индуктивность троса и электрическая емкость конденсатора образуют электрическую антенну, направленные свойства которой являются электромагнитным экраном защищаемого кабеля. В этом случае действие устройства повышает надежность работы подземного кабеля связи в отличие от прототипа, поскольку встречное направление электрических векторов индуктивного и емкостного сопротивлений ведет к уменьшению общего сопротивления антенны, повышению проводимости троса, и вследствие этого растет экранирующее действие устройства.

Формула изобретения

Устройство для защиты подземных кабелей от грозовых воздействий, содержащее заземленный металлический трос, расположенный вдоль кабеля, отличающееся тем, что металлический трос проложен на поверхности грунта в виде разомкнутой прямоугольной петли, часть углов которой подняты над поверхностью грунта с образованием острий, а в рассечку петли, являющейся приемной антенной, включен конденсатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1