книги / Направляющие системы электросвязи. Т. 2 Проектирование, строительство и техническая эксплуатация
.pdf182 |
Г л а в а 4 |
15.Какова последовательность выполнения земляных работ при устранении аварий на ВОЛП?
16.Каковы общие требования по прокладке временных оптических кабельных вставок?
17.Как осуществляется прокладка и монтаж одноэлементных ВОКВ?
18.Как осуществляется прокладка и монтаж многоэлементных ВОКВ?
19.Как производится восстановление поврежденной ВОЛП по постоянной схеме?
20.Назовите основные критерии выбора длины ПОКВ.
21.Перечислите возможные варианты включения ПОКВ.
22.Как осуществляется переход от ВОКВ к ПОКВ без перерыва действия свя зей?
23.Назовите основные этапы локализации места повреждения оптического ка беля.
24.Какова технология контроля качества соединения ОВ при монтаже кабель ной вставки?
25.Каков порядок измерения затухания сростков ОВ при монтаже ПОКВ?
26.Как выполняется идентификация деградирующих соединений ОВ кабель ной вставки?
Г л а в а |
5 |
Основные положения обеспечения надежности эксплуатируемых линейно-кабельных сооружений ВОЛП
Под надежностью ЛКС подразумевают свойство линейно-ка бельных сооружений в течение заданного времени сохранять в уста новленных пределах заданные технические параметры. Таким об разом, надежность в таком понимании связана с повреждаемостью и ремонтопригодностью элементов ЛКС, а также уровнем техниче ского обслуживания.
Надежность работы ЛКС ВОЛП в значительной степени зави сит от воздействия внешних факторов: влияние молнии; воздействие коррозии; механические напряжения в грунтах; температурные и ме ханические нагрузки, действующие на кабели; вскрытые работы сто ронних организаций; ошибки при проектировании; нарушения техно логии при строительстве и др.
Для обеспечения высокой надежности ЛКС ВОЛП необходимо для каждой конкретной ВОЛП разрабатывать требования к показа телям надежности и мероприятия по её повышению в процессе экс плуатации. Надежность — важнейший технический параметр ОК, его свойство, имеющее не меньшее значение, чем электрические и опти ческие характеристики, обычно нормируемые техническими услови ями. Поэтому весьма важными являются количественные характе ристики надежности, которые позволяют оценивать эффективность работы ВОЛП, как на этапе проектирования, так и на этапе тех нической эксплуатации.
5.1. Требования по надежности ЛКС ВОЛП
Требования, предъявляемые к строительным длинам оп тических кабелей. Для строительных длин ОК основными пока зателями надежности являются срок службы строительной длины кабеля и сохраняемость строительной длины кабеля.
184 Г л а в а 5
Срок службы строительной длины кабеля — календарная про должительность работоспособного состояния строительной длины кабеля с момента ввода в эксплуатацию до момента времени, при ко тором стоимость технического обслуживания и ремонта данной стро ительной длины кабеля становится сопоставимой с прокладкой но вой строительной длины кабеля.
Сохраняемость строительной длины кабеля — свойство строи тельной длины кабеля сохранять в заданных пределах электриче ские, оптические и механические параметры в течение срока транс портировки и хранения в оговоренных технических условиях. Ми нимальный срок службы строительной длины ОК должен быть не менее 25 лет. Срок службы строительных длин ОК соответствует заданным значениям только при условии, что при строительстве и эксплуатации ЛКС соблюдались нормативы к соответствующим тре бованиям параметров оптических кабелей. Минимальный срок со храняемости строительных длин ОК при хранении в отапливаемых помещениях составляет 25 лет, в полевых условиях под навесом — 10 лет. Срок сохраняемости строительных длин ОК соответствует за данным значениям только при условии, что при транспортировании
ихранении соблюдались нормативы к соответствующим требовани ям параметров оптических кабелей.
Поэтапный состав испытаний строительных длин ОК и перечень испытываемых параметров, а также методики испытаний устанавли ваются конкретной программой испытаний на заводе-изготовителе при сертификации ОК.
Соответствием нормам показателей надежности строитель ных длин ОК является гарантия завода-изготовителя.
Требования, предъявляемые к ЛКС ВОЛП. В процессе технической эксплуатации ЛКС важнейшее значение имеет готов ность (работоспособность) ЛКС в любой произвольный момент вре мени, которая определяется как частостью повреждений ЛКС, так
ивременем восстановления. Частость повреждений в литературе по ЛКС обычно называется плотностью повреждений (отказов).
Для обеспечения качественного функционирования ЛКС и оцен ки их технического уровня и экономичности вводится следующая но менклатура показателей надежности и готовности:
•срок службы ЛКС;
•коэффициент готовности К г;
•наработка между отказами средняя (наработка на отказ) Т, час;
•среднее время восстановления Тв, час.
Строго говоря, для однозначной оценки готовности достаточно задать любое сочетание двух показателей — К Ти Т, либо КГ и Тв
Надежность линейно-кабельных сооружений |
185 |
Готовность ЛКС носит случайный характер и зависит от длины линии. Поэтому показатели готовности определяют для всей длины конкретной линии передачи, для отрезка линии эксплуатируемого отдельным производственным подразделением, для длин эталонных гипотетических цепей (ЭГЦ), а также для условной длины 100 км — длины однородного участка линии, на котором географические, гео логические и климатические условия можно считать одинаковыми.
Для участка линии длиной 100 км задается плотность отказов т и рассчитываются показатели надежности.
Показатели готовности определяют также статистической обра боткой данных об отказах и времени восстановления при эксплуа тации.
5.2. Расчетные соотношения для определения показателей надежности
При расчете показателей надежности рекомендуется пользовать ся следующими соотношениями [76, 80]:
|
|
^ |
8760 - |
Твт |
т |
Кг100Тв |
|
||
|
|
й г100 — |
------7 ^ 7 ------; |
-1100 — |
1 - К ,гЮО |
|
|||
|
|
|
8760 |
|
|
|
|||
|
^ |
876000 -m L T B |
Т/Г |
|
Ть |
„ |
f r |
„ |
|
|
J-L |
= --------- — ----------> |
J^rL |
— |
_ j , i |
Л г„ |
— | | A |
riooi, |
|
|
|
mb |
|
|
|
|
|
i= 1 |
|
|
|
^■Vp — 1 |
_ ^-гЬнормJ |
—K j |
|
г/норм i ’ |
|
||
где |
Kr]QQ — коэффициент готовности однородного участка линии |
||||||||
длиной |
100 км; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7'юо — средняя наработка между отказами для однородного |
||||||||
участка линии длиной 100 км; |
|
|
|
|
|
||||
ной |
TL — средняя наработка между отказами для всей линии дли |
||||||||
L; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кть — коэффициент готовности линии длиной L; |
|
|||||||
|
Ктп— коэффициент готовности линии, состоящий из последова |
||||||||
тельного соединения п однородных участков линии; |
|
||||||||
|
« г р |
— коэффициент готовности при параллельном взаимном ре |
|||||||
зервировании N линий между двумя оконечными пунктами; |
|||||||||
ной |
/бг/.порм — норма для коэффициента готовности всей линии дли |
||||||||
L; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КГ1ИОрм— норма для коэффициента готовности относительно ко |
||||||||
роткого участка линии; |
|
|
|
|
|
|
186 |
Г л а в а 5 |
Та — среднее время восстановления;
m — плотность отказов на однородном участке линии длиной
100км;
L — общая длина линии, км;
I — длина относительно короткого участка линии (/ < L).
5.3. Требования к показателям надежности ЛКС ВОЛП
Требования к показателям надежности ЛКС ВОЛП следует фор мировать на основе следующих принципов:
•показатель надежности — срок службы должен быть существен но больше срока окупаемости данной линии передачи и, как пра вило, не менее 25 лет;
•на участках линии с различными условиями должны применять ся разные марки кабеля, соответствующие географическим, гео логическим и климатическим особенностям трассы с тем, что бы готовность однородных участков линии длиной 100 км была практически одинакова;
•в исключительных случаях для участков трассы с особо тяже лыми условиями, где обеспечение усредненных показателей го товности требует очень высоких экономических затрат, допус кается снижение коэффициента готовности, если оно компенси руется повышенными значениями коэффициента готовности на остальных участках линии;
•гарантированное обеспечение высоких показателей готовности может быть обеспечено взаимным резервированием линий свя зи разных типов;
•показатели надежности элементов ЛКС: муфт, оконечных уст ройств, цистерн необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП), мачтовых креплений оптических кабелей в грозозащит ном тросе — должны быть не хуже показателей надежности оп тических кабелей;
•показатели готовности линии передачи следует задавать как об щие — для канала связи, так и раздельные — для аппарату ры и для ЛКС;
•в оптических кабелях следует предусматривать резервные оп
тические волокна.
При проектировании ЛКС и разработке мероприятий по повы шению их надежности следует учитывать, что снижение плотности отказов увеличивает капитальные, а снижение времени восстановле ния — эксплуатационные расходы.
Надежность линейно-кабельных сооружений |
187 |
Требования к показателям надежности ЛКС должны опреде ляться исходя из требований готовности основного цифрового кана ла (ОЦК) перспективной цифровой сети. Для ОЦК протяженностью 13900 км (без резервирования) на перспективной цифровой первич ной сети показатели готовности по отказам должны соответствовать значению коэффициента готовности не менее 0,98.
Учитывая высокую готовность современной аппаратуры ЦСП, целесообразно принять значение коэффициента готовности ЛКС равное 0,985, а оконечного оборудования — 0,995.
Заданный коэффициент готовности ЛКС можно обеспечить при разных соотношениях между значениями плотности отказов и вре менем восстановления. В районах с относительно легкими усло виями эксплуатации время восстановления следует задавать не бо лее 5 часов. При этом плотность отказов должна быть не более 0,2381...0,1905. В районах с тяжелыми условиями эксплуатации, а также для ОК, подвешенных на опорах высоковольтных ЛЭП, время
ВОССТ^НОВЛбЫИЛ С Л бД у бТ НС более 6 часов. При этом плот
ность отказов должна быть не более 0,1905...0,1587. Столь малое время восстановления достигается за счет резервных обходов, воз можностей переключения, монтажа временных вставок и т.п. Время восстановления следует более конкретно определять технологически ми картами для каждого из регенерационных участков.
5.4.Мероприятия по повышению надежности ЛКС ВОЛП
Мероприятия по повышению надежности ВОЛП проводятся как в процессе разработки и изготовления кабеля, так и в процессе про ектирования, строительства и эксплуатации ЛКС. Рекомендации по повышению надежности в процессе разработки и изготовления ОК общеизвестны, поэтому рассмотрены мероприятия второй группы.
М ероприятия по повыш ению надежности при проектиро вании Л К С . При проектировании ВОЛП следует учитывать основ ные особенности ВОК, влияющие на его надежность — чувствитель ность ОВ к механическим нагрузкам, чувствительность ОВ к влаге, малые габариты кабеля. Как показывает практика эксплуатации за рубежных и отечественных ВОЛП, мероприятия по повышению на дежности при проектировании ЛКС крайне необходимы, так как ина че все последующие технические решения по снижению вероятности повреждений окажутся неэффективными.
При выборе трассы линии важно соблюдать минимально допу стимые расстояния до других сооружений. В приложении 4 представ
188 Г л а в а 5
лены минимально допустимые расстояния от трассы кабелей связи до других сооружений.
На участках сближения с ЛЭП, с электрифицированными желез ными дорогами, в районах с повышенной грозодеятельностью ОК с металлическими элементами рекомендуется прокладывать в защит ных трубопроводах для исключения пробоев оболочки ОК. В таких районах более эффективна прокладка ОК без металлических элемен тов (но с гидрофобным заполнением). Однако ОК, имеющие толь ко полимерные защитные покровы, не защищены от грызунов. При подземной прокладке кабелей без металлических элементов возни кают проблемы их поиска.
Актуальной задачей при проектировании является защита ВОЛП, проложенных в районах, заселенных грызунами. Практика показывает, что суслики перегрызают ОК без металлических эле ментов в течение 30 мин. Для таких районов целесообразно исполь зовать ОК с гофрированной стальной лентой «зетабон» или с про волочной оплеткой.
Мероприятия по повышению надежности при эксплуа тации Л КС. Основной задачей технической эксплуатации ВОЛП является обеспечение качественной и бесперебойной их работы. Бес перебойная работа ВОЛП достигается постоянным техническим над зором за их состоянием, систематическим выполнением профилак тических мероприятий по предупреждению повреждений и аварий, своевременным устранением возникающих неисправностей и прове дением необходимых дополнительных работ.
Эксплуатационно-техническое обслуживание, направленное на повышение надежности ВОЛП предусматривает выполнение эксплу атационным персоналом следующих основных функций: охранно предупредительная работа; техническое обслуживание и профилак тика; контроль за техническим состоянием; ремонт; аварийно-восста новительные работы; реконструкция; измерение параметров; защита ОК с металлическими покровами от внешних влияний.
Техническое обслуживание и профилактика ВОЛП направлена на своевременное выявление и устранение неисправностей и повре ждений оптической линии связи с целью недопущения нарушения действия или ухудшения качества связи. Причинами повреждения ОК в процессе эксплуатации помимо внешних механических воздей ствий являются микротрещины в ОВ. Места этих дефектов мож но определить методом оптической рефлектометрии и затем осуще ствить профилактические работы по повышению надежности функ ционирования ВОЛП.
Надежность линейно-кабельных сооружений |
189 |
5.5. Оптимизация способов повышения надежности ВОЛП
Для получения необходимых показателей надежности ВОЛП можно использовать широкий спектр мероприятий, при этом целесо образно учитывать экономический фактор. Для учета эффективно сти мероприятий, повышающих надежность работы ВОЛП, следует проводить оценку качества функционирования всей системы связи.
С течением времени ВОЛП претерпевает изменение своих состо яний из-за старения входящих в ее состав элементов (отказы муфт, OB, ОК в целом). Каждая реализация процесса перехода ВОЛП из состояния нормы в состояние неисправности может быть охарактери зована вполне определенным условным показателем эффективности функционирования. Этим показателем может быть, например, объ ем пропускаемой информации за единицу времени. Так, при обрыве одного ОВ снизится количество пропускаемой информации, хотя и не наступит полного прекращения работы ВОЛП. Кроме необходимости определения таких параметров, как время наработки на отказ, вре мя восстановления, коэффициент готовности становится желатель ным знать такие параметры ВОЛП, как показатель эффективности функционирования линии и связанные с ним экономические показа тели ВОЛП при возникновении повреждений.
В процессе эксплуатации под воздействием различных факто ров происходит изменение параметров ВОЛП, возникают обрывы, повреждения оболочек ОК, оптические волокна обламываются из-за остаточной усталостной коррозии, увеличиваются потери на стыках ОВ в муфтах и т.д. ВОЛП из состояния, характеризующегося но минальными значениями основных параметров (затухание, диспер сия), переходят в процесс эксплуатации с худшими качественными характеристиками, в результате чего снижается пропускная способ ность, возрастает количество ошибочно переданных символов в ин формации. В итоге возникает необходимость ремонта ВОЛП. Это связано с вполне определенными затратами. Затраты также появ ляются из-за необходимости проведения профилактических работ по замене или контролю качества отдельных элементов ВОЛП. Кроме того, повреждения и отказы часто носят скрытый характер, так что для их выявления требуются сложные и дорогостоящие технологии (например, Бриллюэновская рефлектометрия), что опять приводит к дополнительным затратам.
Перед специалистами возникает вопрос: либо продолжать экс плуатировать ВОЛП, если эффективность ее функционирования сни зилась до предельно допустимого уровня (или возникло подозрение,
190 |
Г л а в а 5 |
что подобное снижение могло произойти), либо проводить специаль ные мероприятия по повышению надежности.
В большинстве случаев существует возможность разработать мо дель проведения профилактических мероприятий, которая позволит свести к минимуму суммарные потери, учитывающие затраты на про филактику и потери в результате ухудшения эффективности функ ционирования системы.
Контрольные вопросы
1.Каковы основные показатели надежности строительных длин ОК?
2.Что подразумевают под термином «надежность ЛКС ВОЛП»?
3.Перечислите показатели надежности ЛКС ВОЛП.
4.Каковы основные требования к показателям надежности?
5.Назовите основные мероприятия по повышению надежности ЛКС ВОЛП.
6.Каковы основные функции персонала по обеспечению надежного эксплуа тационно-технического обслуживания ЛКС ВОЛП?
7.Как можно оптимизировать способы повышения надежности ЛКС ВОЛП?