Оптикалық кабель бойынша электромагниттік тербелістердің

146 
5.4.1.1 Найзағай разрядтарының сипаттамасы. Найзағай пайда болу 
сипаты бойынша жылу және фронтальды болады. Жылу найзағайы жергілікті 
сипатқа ие және әдетте төбелік жерлерде немесе тау бөктерінде пайда болады. 
Төбенің төбесін күнмен қыздырғанда жылы ауа жоғары көтеріледі (5.12 
сурет), ал оның орнына суық ауа ағады, бұл ретте суық және жылы ауаның 
жанасу аймағында ылғал конденсациясы болады. 
Электростатика тұрғысынан жер теріс зарядталған шар болып 
табылады. Шамамен 60-70 км биіктікте атмосфераның иондалған қабаты 
(кейде Кеннели-Хивисайд қабаты деп аталады), оң зарядталған. Бұл қабат 
күннің ультракүлгін сәулеленуінің нәтижесінде пайда болады. Солай, шарлы 
конденсатор және иондалған қабаттан жер бетіне бағытталған электр өрісі 
пайда болады. 
5.12 сурет - Ылғал конденсациясы бар ауаның жоғары шығатын терінің 
пайда болуы 
Жер бетіндегі өріс кернеулігінің шамасы шамамен 120 В / м тең, алайда 
кіші өрістің қуаты тірі организмдерге зиян келтірмейді, бірақ найзағай 
бұлтының қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Ауа ағынындағы тамшылар 
электрлендіріледі, ұсақталады, ауадағы бос электрондарды басып алады. 
Ауыр оң иондар жер бетіне жатады. Нәтижесінде пайда болатын бұлт, әдетте, 
теріс зарядқа ие. Жерден бұлтқа бағытталған электр өрісі пайда болады, оның 
шамасы бірнеше жүз кВ/м жетеді. Кейбір нүктелерде бұлттың аздаған үздіксіз 
деформациясы салдарынан, өріс шамасы барынша жоғары, жерге қарай бағыт 
бойынша разрядты дамыту процесі басталады. 
Бұл процесс сатылы сипатқа ие: күшті өрістің әсерінен электрондар 
жылдамдайды, қозғалыс бағытына шығады, біртіндеп құйылатын жаңа 
иондалған аймақтар пайда болады. Арна бұлттың жақын аймақтарынан 
зарядпен толтырылады. Осылайша, секіру разряды жерге қарай жылжиды. Ол 
жер бетіне жеткен кезде зарядтарды бейтараптандырудың қарқынды процесі 
басталады, ол энергияның бөлінуімен, жарқын шаммен және арнаны бірнеше 
мың градусқа дейін қыздырумен бірге жүреді. Арна көлемінде қыздырылған 
газдар дыбыстан жоғары жылдамдықпен кеңейтіледі, бұл дыбыстың себебі 
болып табылады. Ток арнасы бойынша ағатын түрі 5.13- суретте көрсетілген. 

147 
5.13 сурет - Найзағайдың бір реттік разрядты токтың түрі 
5.4.1.2 
Найзағайдың конструкциядағы металл элементтері бар 
оптикалық байланыс кабеліне әсері. Оптикалық кабельдер тас, жартасты 
немесе қатып қалған топырақтарда төселген кезде механикалық 
зақымданулардан қорғау үшін металл қабығы немесе броньы, берік металл 
элементтерді, сондай-ақ қашықтықтан қоректендіру желілері болуы мүмкін. 
Найзағайдың жерге немесе ағашқа жер асты кабелінің трассасына 
жақын жерден соққан кезде найзағайдың бір бөлігі немесе бүкіл тогы 
кабельдің металл қабатына түсуі мүмкін. Бұл ретте соққы нүктесі мен кабель 
арасында туындайтын доғалық разряд бірнеше ондаған метр қашықтықты 
жабады. Разряд арнасының көлеміндегі ылғал іс жүзінде бірден буланады, 
себебі разряд арнасының температурасы жүздеген және тіпті мың градус. 
Шығарылатын жердегі кеңейтілетін булар мен газдардың алдыңғы жағы
1000 кг / см2 қысым жасайды, ол найзағай тогы кіргенге дейін кабель қабығын 
жояды. Бұл жағдайда тіпті балқудың ең кішкентай іздері де қабықта пайда 
болмауы мүмкін. Бұл электро-гидравликалық эффект деп аталады. Ол токтың 
амплитудасына, оның беріктігіне және топырақтың ылғалдылығына қатты 
байланысты. Ток импульсі таяз болған жағдайда жылу қабылдағыш пайда 
болады және қабықты ерітуге болады. Кабельдің металл қабығынан өтетін 
найзағай тогы жердің және қабықтың жер тізбегі бойымен импульстардың 
таралу параметрлерінің айырмашылығына байланысты, амплитудасы бірнеше 
мың вольге жететін жердегі оптикалық кабель мен жер арасында кернеу пайда 
болады. Нәтижесінде сыртқы шланг немесе кабель конструкциясының металл 
элементтері арасында оқшаулама сынамасы болады. Шуды немесе доғалы 
тесу кезінде қатар орналасқан талшықтар зақымдануы мүмкін, ал тесіктің 
пайда болған тесігі арқылы ылғал біртіндеп өтеді. Пайда болатын кернеудің 
амплитудасы қабықтың электрлік кедергісінің шамасына және қоршаған 
жердің меншікті кедергісіне байланысты. Жалпы алғанда, металл элементтері 
бар оптикалық кабельдің зақымдалу механизмі қарапайым металл желілері 
бар электр кабелінің найзағай кезінде зақымдалу тетігінен айырмашылығы аз. 
Сыртқы пластмасса шлангының механикалық зақымдалу нүктесіне 
жақын жерде ғана емес, кабель бойымен (бірнеше километрге дейін), әсіресе 
оқшауланған әлсіз жерлерде немесе одан едәуір қашықтықта болуы мүмкін. 
Бір ғана найзағайдың соққысы кезінде бір-бірінен жүз метрге дейінгі 
қашықтықта және кабель қабықшасына ток кіретін нүктеден кабель 
оқшауламасының ондаған зақымданулары болуы мүмкін. 

148 
Найзағай, геологиялық және географиялық жағдайларға, кабель түріне, 
орнату әдісіне және т.б. байланысты металл қабықтағы электр байланыс 
кабельдерін найзағайдың орташа зақымдауы орташа алғанда шамамен 10% - 
13% құрайды. Металл өзегі мен қабығы бар оптикалық сымдарға найзағайдың 
зақымдануы да шамамен бірдей болады. Егер кабельде қашықтан өткізгішсіз 
металл қабық болса, онда түтікке зақым келуі мүмкін, содан кейін құрылымға 
ылғалдың біртіндеп енуі басталады. Бұл байланыстың үзілісімен кабельдің 
дереу істен шығуын талап етпейді, бірақ оның сенімділігін айтарлықтай 
төмендетеді. 
Жерге найзағайдан соққы беру нүктесінен кабельге электр доғасының 
пайда болуына және зақымданудың пайда болуына әкеп соқтыратын ең аз 
найзағай тогы J бар. Бұл ток кабель төселген жердегі жердің үлестік 
кедергісіне, топырақ құрылысының біртектілігі мен электр өрісінің 
біркелкілігіне, кабельге дейінгі қашықтықтарға, сондай-ақ кабельдің өзінің 
қасиеттеріне байланысты. 
Нақты жағдайда найзағай тогы кабельге қоршаған инфрақұрылым 
элементтері арқылы да енуі мүмкін: монтаж қондырғылары мен 
байланыстырушы элементтер немесе сыртқы металл конструкциялары. Іс 
жүзінде, ең көп таралатын доғалар биік ағаштарға найзағай соққаннан кейін 
және одан әрі жер бетінде (бетінің бұзылу кернеуі көлемнен аз болғандықтан) 
немесе кейде ағаштың тамырлары арқылы кабельге дейін пайда болады. Бұл 
қашықтық орташа 25-30 метрді құрайды, бірақ 50-75 метрге жетеді. 
Ағаш немесе металл тіректерде ілінген ауа оптикалық кабелінің 
зақымдануы металл кабель өзегінде немесе қабығында болған жағдайда да 
мүмкін. Аспалы оптикалық кабельдердің жер асты кабельдерінен 
айыырмашылылығы, ашық әсеріне сыртқы факторлардың әсерін тезірек 
қабылдайды, және олардың металлдық элементтерінде ЭҚК немесе ток болуы 
мүмкін. Қабықтағы найзағай тогы қабықша пен өзегі арасында сынама 
тудыруы мүмкін. Егер талшықтар доға немесе ұшқын тесігінің жанында 
немесе жолында болса, оптикалық талшықтың бұзылуы мүмкін. Ауа кабеліне 
найзағайдың тікелей соққысының жиілігі осы жерде жылына бір шаршы км 
найзағай соққысының тығыздығына, желінің биіктігі мен ұзындығына 
байланысты. 
Найзағай соққысы үлкен амплитудасы бар ток кабеліне жерге 
қосылмаған ауа кабеліне түссе, найзағай тогының едәуір бөлігі (J) тіреуіш 
немесе оқшаулағыш беті бойымен доғаны (қабаттасуды) құрайды. Егер 
әуедегі оптикалық кабельдің металл қабығы жерге тұйықталған болса, 
зақымданудың пайда болуы жерге тұйықталған нүктелер арасындағы 
қашықтыққа және жердегі кедергілердің мәніне байланысты болады (желінің 
найзағайға қарсы тұру деңгейі). Жерге қосылыстар арасындағы кіші 
қашықтықта (100 м-ге жуық) және жердің кедергісінің шамалы мәні (20 Ом-
дан аз) жерден шағылысқан теріс толқын кабель қабығындағы потенциалды 
төмендетеді. Егер жерге қосу арасындағы қашықтық үлкен болса (300 м-ден 
астам), және жерге қосу кедергісі де үлкен болса (100 Ом-ға тең), онда жерге 

149 
тұйықталудан көрінетін толқынның қабықтағы потенциалдың өсуіне жол 
бермеуге уақыты болмайды, ал жерлендіру арасындағы бөліктің ортасында 
сыну пайда болады. 
Жоғары вольтты электр желілерінің найзағайдан қорғаныс кабеліне 
салынған оптикалық кабельдер, әдетте найзағайдан қорғайтын кабельдің 
дұрыс таңдалған дизайнын қолдана отырып, жоғары вольтты желінің қысқа 
тұйықталуы кезінде найзағай кезінде және температураның қызуы кезінде 
мүмкін болатын зақымданудан алдын-ала қорғалған. 
Оптикалық кабельдерді найзағайдан қорғау және зақымдану 
ықтималдығын 
есептеу 
сұрақтары 
ХЭО-Т 
К-25 
ұсынымдарында 
қарастырылады. Конструкцияда металл элементтері бар жер асты оптикалық 
кәбілдерді қорғау сұрақтары «оптикалық кабельдерді найзағайдың 
соққысынан қорғау жөніндегі нұсқаумен» регламенттелген. Бұл жағдайда 
оптикалық кабельдің құрылымы мен металл қабықшасының түріне 
тәуелділігін ескере отырып, оптикалық кәбілдер найзағайдың соққысына 
төтеп бере алатын ең жоғары токпен анықталатын найзағайға төзімділіктің 
төрт санатына бөлінеді. Нұсқауда найзағайдың қауіпті соққысының рұқсат 
етілген саны (кабельдің мақсаты мен төсеу ауданын ескере отырып, жылына 
трассаның 100 км 0.1-ден 0.5-ке дейін) және отандық оптикалық кабельдердің 
базалық конструкцияларының найзағайлығының деңгейі, сондай-ақ әртүрлі 
жағдайларда оптикалық кабельдердің зақымдануының ықтимал санының 
кестесі келтіріледі. Егер найзағайға төзімділік деңгейі төсемнің шарттарына 
сәйкес келмесе немесе қауіпті соққылардың ықтимал саны рұқсат етілген 
деңгейден асып кетсе, көрсетілген басшылық металл найзағайдан қорғау 
сымдарының немесе тростардың кәбілінің жанында төсеуді ұсынады. 
Осыған ұқсас оптикалық кабельдердің металл элементтеріне ЭБЖ қысқа 
тұйықталу токтарының әсер ету мәселелері қарастырылады. 
5.4.1.3 Найзағайдың конструкцияда металл элементтері жоқ толық 
диэлектрлік оптикалық кабельге әсері. Диэлектрлік кабель найзағай 
электрмагниттік өрісіне ұшырамайды деген қате пікір бар, бірақ бұл дұрыс 
емес. Жарық электромагниттік табиғатқа ие және сыртқы электромагниттік 
өріске жауап береді. Көлденең электр немесе бойлық магнит өрістерінің 
әсерінен талшықта таратылатын толқынның поляризация жазықтығы 
бұрылады. 
Сонымен қатар, бұл әсер кабельдің зақымдалуына алып келмейді, тек 
бірнеше 
ғана 
толқын 
поляризациясын 
өзгертеді 
және 
қосымша 
поляризациялық модалық дисперсияны (ПМД) жасайды. Желінің кейбір 
элементтері ПМД сезімтал болады, осыған байланысты бұл мәселені 
толығырақ қарастырайық. Көлденең электр (Керр әсері) және бойлық магнит 
(Фарадей әсері) өрістеріндегі жарықтың поляризациясы жазықтығының 
айналу құбылыстары ХІХ ғасырда ашылды. 
Сыртқы электромагниттік өрістің әсерімен талшықпен жарықтан өту 
кезінде жарық толқынының тербеліс (поляризация) жазықтығының бұрылуы 

150 
болады. Жарықтың поляризацияланған толқындары жалпақ бетке түскен 
кезде Френель коэффициенттерінің әртүрлі шамалары болады. Оптикалық 
талшықтағы Жарық поляризациясының жазықтығының өзгеруі, сондай-ақ екі 
сәуле жарықшақтың пайда болуына және екі ортогоналды толқынның пайда 
болуына әкелуі мүмкін, олардың арасында сигналдың бастапқы энергиясы 
үлестіріледі. Әрбір құрамдас бөлік бір-біріне қарамастан таратылады.
Ось 
арқылы өтетін әртүрлі жазықтықтар бойындағы талшықтың параметрлері 
біршама өзгеше болуы мүмкін, нәтижесінде геометриялық біркелкіліктері жоқ 
поляризация режимінің дисперсиясына ұқсас сигналдың дисперсиясы мен 
түсуі жоғарылауы мүмкін. 
Керр әсері көлденең сыртқы өрістің кернеулігінің квадратына 
пропорционал және температураның ұлғаюымен азаяды. Поляризация 
жазықтығы бұрышқа бұрылады: 
2
2
1

жүктеу/скачать 3,44 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: