книги / Направляющие системы электросвязи. Т. 2 Проектирование, строительство и техническая эксплуатация

182	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?