15406

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ И ВНУТРИЗОНОВЫХ ВОЛП

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Проектирование магистральных и внутризоновых ВОЛП Учебное пособие по курсовому проектированию направлено на углубление и обобщение знаний полученных студентами в результате изучения дисциплины Направляющие системы электросвязи. Выполнение курсового проекта явл

Русский

2013-06-13

571.5 KB

141 чел.

Проектирование магистральных и внутризоновых ВОЛП

Учебное пособие по курсовому проектированию направлено на углубление и обобщение знаний, полученных студентами в результате изучения дисциплины «Направляющие системы электросвязи». Выполнение курсового проекта является итоговой работой  по указанной дисциплине.

В учебном пособии приводится систематизированный материал, необходимый для проектирования студентами современных магистральных и внутризоновых Волоконно-Оптических Линий Передач (ВОЛП). В приложениях пособия приведены технические характеристики современных систем передачи, исходные данные для проектирования, примеры оформления графической части курсового проекта, образец локальной сметы на прокладку оптического кабеля.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы» и 210401 Физика и техника оптической связи»


Оглавление

Введение

1 Общие указания по выполнению курсового проекта

2 Задание на проектирование

3 Выбор трассы проектируемой ВОЛП и способа прокладки ОК

3.1 Выбор трассы на загородном участке

3.2 Выбор трассы в населенных пунктах

3.3 Выбор способа  прокладки  ОК

4 Определение необходимой пропускной способности проектируемой ВОЛП

5 Выбор системы передачи и определение емкости оптического кабеля

6 Расчет оптических и передаточных характеристик ОК

6.1 Расчет оптических характеристик

6.2 Расчет затухания

6.3 Расчет дисперсии

7 Выбор оптического кабеля

7.1 Выбор марки  и конструкции оптического кабеля

7.2 Расчет механических нагрузок на оптический кабель

8 Разработка схемы организации связи

8.1 Расчет длины участка регенерации ВОЛП и размещение регенерационных пунктов

8.2 Схема организации связи

9 Расчет параметров надежности проектируемой ВОЛП

10 Расчет технико-экономических показателей

11 Строительство, монтаж и измерения  проектируемой   ВОЛП

11.1 Прокладка оптического кабеля в специальные (защитные пластмассовые) трубы

11.2 Прокладка оптического кабеля в грунт и через водные преграды

11.3 Подвеска оптического кабеля

11.4 Прокладка оптического кабеля внутри зданий, в туннелях и коллекторах

11.5 Монтаж оптического кабеля

12 Защита ОК с металлическими элементами от опасных внешних электромагнитных влияний

12.1 Основные понятия и определения

12.2 Источники и допустимые величины опасных влияний

12.3 Защита оптических кабелей связи с металлическими элементами от опасных влияний линий электропередачи (ЛЭП)

12.4 Методы защиты от влияния электрифицированных железных дорог переменного тока

12.5 Защита ОКС от ударов молнии

12.6 Проектирование заземлений

13 Безопасность жизнедеятельности

13.1 Основные положения по охране труда и технике безопасности при строительстве, монтаже и измерениях ВОЛП

13.2 Охрана окружающей природной среды

13.3 Оценка воздействия запроектированных сооружений на окружающую среду

13.4 Расчет выбросов загрязняющих веществ при строительстве ВОЛП

Рекомендуемая литература

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение И                                                                                                                                                                                               

 


Введение

Концепция дальнейшего развития первичной Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации предусматривает ее осуществление  в основном за счет нового строительства ВОЛП с применением волоконно-оптических систем передачи и оптических кабелей, прокладываемых на магистральных и внутризоновых сетях.   

Данное учебное пособие с руководством по выполнению курсового проекта разработано в соответствие с требованиями Программы курса «Направляющие системы электросвязи». Курсовой проект является итоговой работой, способствующей глубокому изучению теоретического материала. Для выполнения курсового проекта требуется предварительно изучить все основные разделы курса «Направляющие системы электросвязи». Полученные в процессе работы над проектом знания способствуют усвоению и закреплению материала программы и позволяют в дальнейшем перейти к дипломному проектированию магистральных и внутризоновых ВОЛП.  

1 Общие указания по выполнению курсового проекта

Курсовой проект выполняется в соответствие с номером варианта, который  задается преподавателем. При составлении пояснительной записки студент должен активно использовать рекомендуемую и дополнительную литературу, творчески подходить к вопросам проектирования, проявлять самостоятельность в принятии решений.

При выполнении расчетов в пояснительной записке должны быть приведены в общем виде расчетные формулы с расшифровкой всех входящих в них буквенных обозначений и ссылкой на  литературу, из которой взяты эти расчетная формулы или входящие в них исходные данные. Результаты расчета сопровождаются выводами и анализом полученных результатов.

Пояснительная записка должна содержать, кроме основных, такие разделы, как «Содержание», «Введение», «Заключение», «Библиография».

2 Задание на проектирование

Используя исходные данные по проектированию в соответствие с номером варианта (Приложение А) в курсовом проекте необходимо:

2.1 Выбрать и обосновать трассу ВОЛП. Привести ситуационную   схему трассы прокладки оптического кабеля (ОК). Выбрать и обосновать способ прокладки ОК.

2.2 Определить необходимую пропускную способность проектируемой ВОЛП.

2.3 Выбрать систему передачи и определить требуемое число оптических волокон (ОВ) в кабеле.

2.4 Рассчитать оптические и передаточные характеристики оптического кабеля.

2.5 Выбрать марку ОК, привести его эскиз и основные технические параметры.

2.6 Рассчитать длину регенерационного участка.

2.7 Привести схему размещения ОРП и НРП на трассе.

2.8 Разработать схему организации связи на основе выбранной системы передачи.

2.9 Рассчитать параметры надежности ВОЛП.

2.10 Рассчитать технико-экономические показатели.

2.11 Рассмотреть вопросы строительства, монтажа  и измерений параметров ВОЛП (кратко). В рамках данной главы подробно раскрыть тему индивидуального задания (по указанию руководителя проекта).  

2.12 Рассмотреть вопросы защиты  ОК с металлическими элементами от внешних опасных  электромагнитных влияний. Дать рекомендации для проектируемой ВОЛП.

2.13 Рассчитать величину сопротивления вертикального заземлителя. Дать рекомендации по организации заземлений (при несоответствии нормам).

2.14 Произвести оценку воздействия запроектированных сооружений на окружающую среду и привести расчет выбросов загрязняющих веществ.

3 Выбор трассы проектируемой ВОЛП и способа прокладки ОК

При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконно- оптического кабеля (ВОК) исходят из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при проектировании особое внимание должно быть обращено на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линий связи, эффективную и надежную ее работу.

3.1 Выбор трассы на загородном участке

Для выбора трассы проектируемой ВОЛП на загородном участке необходимо воспользоваться географическими картами и Атласом автомобильных дорог.

В зависимости от конкретных условий на загородном участке трасса прокладки ОК выбирается на различных земельных участках, в том числе в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог.

Трассы магистральных и внутризоновых ОK выбираются, как правило, вдоль автодорог общегосударственного или республиканского характера, а при их отсутствии — вдоль автодорог областного и местного значений.

При отсутствии дорог трассы ОК, при соответствующем обосновании, должны проходить по землям несельскохозяйственного назначения или по сельскохозяйственным угодьям худшего качества. При этом необходимо обходить места возможных затоплений, обвалов, промоин почвы, с большой плотностью поселения грызунов.

Если возникает необходимость в выборе трассы по пахотным землям, то в проекте организации строительства следует учитывать ограничение времени производства строительно-монтажных работ на период между посевом и уборкой сельскохозяйственных культур.

В проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению повреждений пересекаемых подземных коммуникаций при строительстве. В условиях Сибири, Дальнего Востока и Севера, где дорожная сеть развита слабо, оптические кабели допускается прокладывать в отдалении от дорог.

Выбор трассы прокладки магистрального и внутризонового ОК на загородном участке следует проводить в следующей последовательности:

  •  по географическим картам или атласу автомобильных дорог необходимо наметить возможные варианты трассы;
  •  нанести на чертеж варианты трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автомобильные и железнодорожные дороги, населенные пункты, реки и др.);
  •  сравнить варианты по следующим показателям: длина, количество переходов через препятствия, удобство строительства и эксплуатации.

К проекту прилагается ситуационный чертеж трасс прокладки ОК, на который наносятся все возможные варианты трасс, а в пояснительной записке (ПЗ) приводятся их сравнение и обоснование выбранного варианта. Основные показатели сравниваемых вариантов рекомендуется свести в таблицу 3.1.

Данные для заполнения таблицы 3.1 определяются на основании изучения картографического материала и природных условий районов прохождения трассы. Ориентировочный объем прокладки кабеля в канализации берется в пределах 3-4 км на каждый областной центр, расположенный по трассе с населением примерно 500 тыс. жителей. При более крупных и менее крупных населенных пунктах соответственно изменяется и протяженность канализации.

В проекте предусмотреть прокладку ОК в существующей кабельной канализации.

Таблица 3.1 - Характеристика вариантов трассы

Характеристика трассы

Ед.

измер.

Количество единиц по вариантам

вариант № 1

вариант

№ 2

вариант

№ 3

  1.0бшая протяженность трассы:

  •  вдоль автомобильных дорог;
  •  вдоль грунтовых дорог, бездорожье.

Км

2.Способы прокладки кабеля:

  •  кабелеукладчиком;
  •  вручную;
  •  в канализации.

Км

3. Количество переходов:

  •  через судоходные реки; через    несудоходные реки;
  •  через железные дороги; через   автомобильные дороги.

1 пер

 4. Число обслуживаемых регенерационных пунктов

1 пункт

При расчете необходимого количества прокладываемого ОК необходимо предусмотреть запас с учетом неровности местности, выкладки кабеля в котлованах, колодцах и др. Норма расхода ОK на 1 км трассы приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Нормы расхода волоконно-оптического кабеля 

Способ прокладки ОК

Количество кабеля на

1 км трассы, км

В грунт

Через водные преграды

В кабельной канализации

Подвеска ОК

1,04

1,14

1,057

1,057

Глубина прокладки подземных ВОК в грунте 1-4 группы должна быть не менее 1,2 м. При пересечениях автомобильных и железных дорог прокладка ОК проектируется в асбестоцементных трубах с выводом по обе стороны от подошвы насыпи или полевой бровки на длину не менее 1 м.

В проекте допускается возможность выбора любого способа прокладки ОК при том условии, что студент приведет обоснование выбранного метода строительства ВОЛП с учетом геолого-географического анализа региона проектирования (см.п.п.3.3). Пример графического изображения трассы проектируемой ВОЛП приведен в Приложении В.

3.2 Выбор трассы в населенных пунктах

В городах и крупных населенных пунктах ОК, как правило, прокладывается в телефонной кабельной канализации или в коллекторах. При наличии метро кабели могут прокладываться в его тоннелях.

При отсутствии в канализации свободных каналов в проекте нужно предусмотреть строительство новой или докладку каналов в существующей кабельной канализации.

При выборе трассы кабельной канализации нужно стремиться к сокращению числа пересечений с уличными проездами, с автомобильными и железными дорогами. Трасса кабельной канализации должна проектироваться на уличных и внутриквартальных проездах с усовершенствованным покрытием.

Минимально допустимое заглубление трубопроводов кабельной канализации в середине пролета представлено в таблице 3.3. 

Таблица 3.3 - Минимальные значения заглубления трубопроводов

Материал труб

Под пешеходной частью улиц, м

Под проезжей частью улиц, м

Под электр., железнодорожн., трамвайн. путями, от подошвы рельс, м

Асбоцемент

Полиэтилен

Сталь

0,4

0,4

0,2

0,6

0,6

0,4

1,0

1,0

-

Смотровые устройства (колодцы) кабельной канализации проектируются:

  •  проходные — на прямолинейных участках трасс, в местах поворота трассы не более чем на 15 градусов, а также при изменении глубины заложения трубопровода;
  •  угловые — в местах поворота трасс более чем на 15 градусов; разветвительные — в местах разветвления трассы на два (три) направления;
  •  станционные — в местах ввода кабелей в здания телефонной станции.

Типы смотровых устройств (колодцев) определяются емкостью вводимых труб или блоков с учетом перспективы развития сети. Расстояние между колодцами не должно превышать 150 м. В проектах рекомендуется предусматривать типовые железобетонные колодцы.

При необходимости размещения контейнеров НРП в проекте нужно предусмотреть дополнительные колодцы для НРП в непосредственной близости от кабельной канализации (не далее 10 м от существующих колодцев). Прокладка ОК в кабельной канализации проектируется в свободном канале, причем общее число кабелей в одном канале не должно превышать трех.

Практикуется также прокладка кабелей в полиэтиленовых трубах марки ПНД-32-Т, которые предварительно прокладываются в свободный канал. Допускается проектирование прокладки ВОК в занятом электрическими кабелями канале в трубе ПНД-32-Т, которую следует затягивать в канал каждого пролета.

3.3 Выбор способа прокладки ОК

В курсовом проекте на основании анализа климатических и геолого-географических условий региона проектирования необходимо осуществить выбор способа прокладки оптического кабеля и дать обоснование выбранного способа. Вопросы строительства, монтажа и измерений проектируемой ВОЛП кратко рассмотреть в главе 11 «Строительство, монтаж и измерения  проектируемой   ВОЛП». При этом подробно раскрыть тему  индивидуального задания (Приложение Б).

4 Определение необходимой пропускной способности проектируемой ВОЛП

Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения в РФ. Обычно перепись населения осуществляется один раз в пять лет. Поэтому при перспективном проектировании следует учесть прирост населения. Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения:

, чел.,                                         (4.1)

где: Н0 - народонаселение в период переписи населения, чел. (берется из статистического справочника);

р - средний годовой прирост населения в данной местности, % (определить самостоятельно);

t - период, определяемый как разность между назначенным  годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.

Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперед по сравнению с текущим временем. В курсовом проекте следует принять 5 лет вперед. Следовательно, t = 5+(tm - t0), где tm — год составления проекта;

t0 - год, к которому относятся данные Н0.

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основании статистических данных, полученных предприятием связи за предшествующие проектированию годы. Практически эти взаимосвязи выражают через коэффициент тяготения f1, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%).

Учитывая это, а также то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородной связи имеют превалирующее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используют приближенную формулу:

nтф = 11y [(m a*m б) (m a+ m б)]+ 1 ,                      (4.2)

где 1 и f1 — постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются 5%, тогда

1 = 1,3; 1= 5,6;

f1 - коэффициент тяготения, f1 = 0,01÷0,12;

y - удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,05Эрл;

mа и mб - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным (0,3÷0,7), количество абонентов в зоне АМТС:

m = (0,3÷0,7) Ht  ,                                             (4.3)

где Нt - из формулы (4.1).

Таким образом, можно рассчитать число каналов для телефонной связи между заданными оконечными пунктами. Но по кабельной магистрали организуют каналы и других видов связи. Общее число каналов между двумя междугородными станциями заданных пунктов

nаб = nтф+ nтг+ nпв+ nпд+ nпг+ n видеоконф.,          (4.4)

где  nтф - число двухсторонних каналов для телефонной связи;

nтг - то же для телеграфной связи;

nпв  - то же для передачи проводного вещания;

nпд  - то же для передачи данных;

nпг  - то же для передачи газет;

n видеоконф. - то же для видеоконференцсвязи

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, например: 1 ТГ кан. = 1/24 ТФ кан.; 1 ПВ кан. = 3 ТФ кан. и т.д., целесообразно общее число каналов между заданными пунктами выразить через телефонные каналы. Для курсового проекта можно принять

nтф  nтг +nпв + nпд +nпг+n видеоконф.,            (4.5)

Тогда общее число каналов по упрощенной формуле:

nаб   2nтф,                                                       (4.6)

где nтф - число двухсторонних телефонных каналов, определяется по (4.2).

Современное состояние сетей связи характеризуется внедрением дополнительных услуг, бурным ростом сетей Интернет. Поэтому кроме телефонной, необходимо учесть нагрузку пользователей Интернет. Принято считать, что количество каналов выделяемых для доступа в Internet составляет 10 - 20% от количества телефонных каналов. В городах число жителей, пользующихся Internet  составляет в среднем 3,8 %. Из них доля обычных модемных пользователей при нагрузке 0,04 Эрл в час  наибольшей нагрузки (ЧНН) и скорости передачи 56 Кбит/с составляет 80%.

В курсовом проекте необходимо произвести расчет пользователей Internet для каждого населенного пункта по формуле (4.7).

Нагрузка (в единицах измерения скорости передачи) рассчитывается по формуле:

,                                            (4.7)

где - скорость передачи, бит/с (принять 56 Кбит/с для обычных модемных пользователей и 128 кбит/с – 20 Мбит/с для «продвинутых» пользователей);

- удельная нагрузка в ЧНН, (принять 0,04 Эрл. для обычных            модемных пользователей  и  0,3 Эрл.  для «продвинутых» пользователей);

- количество пользователей.

Для расчетов процент жителей, пользующихся Internet, принять в соотношении:

- обычные пользователи - (20-50)% от числа абонентов;

- «продвинутые» пользователи

128 кбит/с - 1,5 Мбит/с – (1-10)%  от числа абонентов;

1,5 - 10,0 Мбит/с – (0,1-1)% от числа абонентов.

Тогда нагрузка от пользователей Интернет составит:

P = V * Э * N = 5,6*103 *0,04 * Nмп + 1,5*106 * 0,3 * Nпп,бит/с,        (4.8)

где: Nмп - численность обычных модемных пользователей, чел.;

Nпп -  численность «продвинутых» пользователей, чел.

Зная нагрузку, можно пересчитать ее в основной цифровой канал (ОЦК). Скорость ОЦК составляет  64 кБит/с. Тогда общее количество каналов  для Интернет:

nинт = P / 64*103  , кан.                                    (4.9)

Для определения общего числа каналов (nобщ), требуемого для организации связи между заданными пунктами, кроме рассчитанного числа телефонных каналов (nаб) и каналов Интернет (nинт) необходимо учесть количество каналов аренды (nар), транзита (nТр), каналы(nвыд), выделяемые в промежуточных пунктах и др.

Тогда результирующая формула для определения nобщ:

nобщ. = n аб. + n Инт. + n ар. +  n Тр. +  n выд. ,   кан          (4.10)

Рассчитаем число первичных 2 Мбит потоков исходя из соотношения:

30 кан.ТЧ = 1поток Е1.

Тогда число 2 Мбит потоков равно:   Е1 = nинт / 30, потоков.

При необходимости передачи цифрового канала телевидения предусмотреть использование одного потока Е3 (34 Мбит/с). В этом случае дать обоснование и учесть при разработке схемы организации связи.

Далее необходимо определить требуемую пропускную способность выбираемой системы передачи, учитывая перспективу развития сети. В курсовом проекте дать соответствующие рекомендации.

Затем в курсовом проекте следует выбрать систему передачи, порекомендовать и обосновать необходимое число оптических волокон в ОК.

5 Выбор системы передачи и определение емкости  оптического кабеля

Система передачи и емкость кабеля и выбираются исходя из рассчитанной ранее (гл. 4) требуемой пропускной способности ВОЛП. Тип кабеля и система передачи выбираются так, чтобы при соблюдении необходимых качественных показателей проектируемая линия была наиболее экономичной как по капитальным затратам, так и по эксплуатационным расходам. Система связи по оптическому кабелю предусматривает передачу информации оп одному оптическому волокну, а прием по другому, что эквивалентно четырехпроводной однокабельной схеме организации связи.

В волоконно-оптических системах передачи (ВОСП) применяется, как правило, цифровая импульсная передача. Это обусловлено тем, что аналоговая передача требует высокой степени линейности промежуточных усилителей, которую трудно обеспечить в оптических системах. Используя модуляцию интенсивности излучения света проще использовать цифровые системы передачи (ЦСП). Сегодня выпускается достаточно много ВОСП как отечественных, так и зарубежных. Большой интерес представляет аппаратура Синхронной Цифровой Иерархии (SDH). Системы передачи SDH разработаны специально для ВОЛП и имеют следующие преимущества:

  •  высокая скорость передачи;
  •  упрощенная схема построения и развития сети связи;
  •  малые габариты и энергопотребление;
  •  высокая надежность сети;
  •  полный программный контроль за состоянием сети;
  •  гибкая система маршрутизации потоков;
  •  высокий уровень стандартизации технологии SDH.

В настоящее время наибольшее распространение на магистральных и внутризоновых сетях связи находят системы передачи синхронной цифровой иерархии (SDH). Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy), определяемая комитетом по стандартизации IТU-Т, объединяет европейский стандарт ETSI (Европейского института стандартов в области телекоммуникаций) и американский стандарт ANSI (Американского института национальных стандартов).

Синхронное мультиплексирование, стандартизированное комитетом по стандартизации IТU-Т, определяет пять иерархических синхронных уровней.

Таблица 5.1 - Уровни иерархии SDH

Уровни иерархии

Скорость цифрового потока

SТМ-1

155,520 Мбит/с

SТМ-4

622,080 Мбит/с

SТМ-16

2488,320 Мбит/с

SТМ-64

9953,280 Мбит/с

SТМ-256

39813,280 Мбит/с

Использование иерархии SDH позволяет достичь трех важных целей:

  1.   простоты процедур мультиплексирования и демультиплексирования сигналов;
  2.   так называемой "горизонтальной (поперечной) совместимости аппаратуры;
  3.   надежной защиты телефонного трафика.

Новая структура цикла передачи позволяет извлекать из сети и вводить в нее низкоскоростные цифровые потоки без использования сложных процедур мультиплексирования и демультиплексирования, характерных для действующей плезиохронной (асинхронной) сети.

В аппаратуре SDH, благодаря особой структуре цикла передачи и сообщениям внутри цикла о направлении следования потока, можно непосредственно выделять из потока 155,520 Мбит/с сигналы со скоростью 2,048 Мбит/с или 34,368 Мбит/с.

Сети SDH строятся из четырех типов функциональных модулей (сетевых элементов): регенераторы, терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода/вывода и кросс-коннекторы. Регенератор используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети путем восстановления входящих сигналов SDH. Это расстояние зависит от степени затухания сигнала в передающей среде и параметров приемо-передающего оборудования.

В курсовом проекте необходимо выбрать ВОСП и емкость ОК. Следует учесть, что двухсторонняя связь осуществляется по двум ОВ: по одному ОВ передаются сигналы в прямом направлении, а по другому – в обратном. В обоих направлениях сигналы передаются на одной и той же длине волны.

С учетом ранее рассчитанного количества цифровых потоков и перспективы дальнейшего увеличения услуг связи необходимо выбрать систему передачи соответствующего уровня (информацию о них можно получить в дополнительной литературе, а также в Приложении Е данного учебного пособия).

При выборе оборудования  необходимо дать обзор аппаратуры различных фирм-изготовителей. Пояснительная записка должна содержать обоснование сделанного выбора и основные технические характеристики выбранного интерфейса.

6 Расчет оптических и передаточных характеристик ОК

Для закрепления материала, изучаемого в курсе «Направляющие системы электросвязи», в курсовом проекте студенты должны рассчитать оптические и передаточные характеристики волоконно-оптических кабелей. Расчет оптических характеристик включает определение числовой апертуры, нормированной частоты, количества мод, критической частоты и критической длины волны ОВ. По результатам расчетов студентом должен быть сделан вывод о  режиме работы оптических волокон. При расчете передаточных характеристик определяется затухание и дисперсия.

6.1 Расчет оптических характеристик

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую апертуру:

,                                      (6.1)

где: n1 – показатель преломления сердцевины ОВ;

n2 – показатель преломления оболочки ОВ.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

                                     (6.2)

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

,                                      (6.3)

где: а – радиус сердцевины ОВ;

- длина волны, мкм.

Определим критическую частоту ОВ:

,                                                     (6.4)

где: с – скорость света, км/с;

- длина волны, мкм.

Определим критическую длину волны ОВ:

,                                           (6.5)

где: d – диаметр сердцевины ОВ, мкм;

NA – числовая апертура ОВ.

6.2 Расчет затухания

Собственное затухание ов зависит от , n1 и рассчитывается по формулам:

с=п+р+пр ,                                          (6.6)

где: п - затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию, дБ/км.

,                              (6.7)

где: tg - тангенс диэлектрических потерь ОВ (в курсовом проекте принять tg =10-11).

- длина волны, км.

р – затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления, дБ/км;

, дБ/км,                                   (6.8)

где: Kр – коэффициент рассеяния (0,6 – 0,8 мкм4дБ/км ); или 0,8 для кварца пр – затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце  ионов различных металлов и гидроксильных групп, дБ/км.

В окне прозрачности пр=0, тогда с=п+р , дБ/км.

кабельное затухание к – обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей. кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих (к=i):

1затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

2затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

3затухание на микроизгибах ОВ;

4затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

5затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

6затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

7затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

В курсовом проекте к следует принять в соответствии с таблицей 6.1

Таблица 6.1 - Кабельное затухание к 

№ вар.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 к, дБ/км

0,07

0,08

0,12

0,14

0,11

0,16

0,09

0,15

0,13

0,1

Расчетное суммарное затухание:

=с +к ,  дБ/км                                  (6.9)

6.3 Расчет дисперсии

Дисперсия – рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. В системах дальней связи в настоящее время применяется только одномодовое волокно. В большинстве городских сетей связи также используется одномодовое волокно.

Хотя в одномодовом волокне распространяется только одна пространственная мода, в нем все же остаются два источника расширения световых импульсов: хроматическая дисперсия и поляризационная модовая дисперсия (ПМД).

Физическая природа хроматической дисперсии коренится в различии групповых скоростей распространения разных спектральных компонент светового сигнала. Хроматическая дисперсия зависит от спектральной ширины Δλ входного светового импульса

,                                     (6.10)

где D – коэффициент хроматической дисперсии волокна.

Следовательно, для уменьшения величины хроматической дисперсии необходимо использовать узкополосные источники излучения.

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.

Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длиной волны.

мат=М(), пс/км ,                                        (6.11)

где: М() – удельная дисперсия материала,;

 -  ширина спектра источника излучения, нм (для выбранной СП).

волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны:

вол=В(), пс/км ,                                     (6.12)

где: В() – волноводная дисперсия, .

профильная дисперсия  обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

пр=П(), пс/км,                                (6.13)

где: П() – удельная профильная дисперсия, .

В современных оптических волокнах (высокое качество изготовления) профильную дисперсию не учитывают.

для определения М(),В(),П() воспользуемся таблицей 6.2.

Таблица 6.2 -Значения М(),В(),П()

Длина волны ,мкм

0,6

0,8

1,0

1,2

1,3

1,4

1,55

1,6

1,8

М(), пс/(кмнм)

400

125

40

10

-5

-5

-18

-20

-25

В(), пс/(кмнм)

5

5

6

7

8

8

12

14

16

П(), пс/(кмнм)

0

1,5

5

2,5

4

5

5,5

6,5

7,5

Результирующая хроматическая дисперсия:

, пс/км.                              (6.14)

В одномодовых ОВ имеет место только хроматическая дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения. В многомодовых волокнах мод>>хр.

7 Выбор оптического кабеля

7.1 Выбор марки  и конструкции оптического кабеля

Российскими кабельными заводами ОК производятся в основном двух типов: с модульной конструкцией сердечника (сердечник с центральным силовым элементом, преимущественно из стеклопластикового стержня, вокруг которого находятся трубки-модули с расположенными в них оптическими волокнами (ОВ)), емкостью до 288 ОВ, и трубчатой конструкции (в виде центрального модуля-трубки), емкостью до 24 ОВ.

Основной тип ОВ, используемых в современных конструкциях ОК – одномодовые ОВ, характеризующиеся низкими потерями (так, километрическое затухание на длине волны 1,55 мкм у ОВ по рекомендации G.652 составляет 0,22дБ/км). Многомодовые ОВ применяются практически только в ОК для локальных сетей, в частности, в структурированных кабельных системах, что определяется в основном технико-экономическими причинами.

Допустимые условия прокладки ОК:

• прокладка в кабельную канализацию и специальные (защитные пластмассовые) трубы;

• прокладка в грунтах различных категорий;

• прокладка в грунтах, характеризующихся мерзлотными   явлениями;

• прокладка в болотах, на речных переходах, на глубоководных участках водоемов (озера, водохранилища);

• прокладка на прибрежных и на глубоководных участках морей;

• подвеска на опорах воздушных линий связи, опорах ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог;

• прокладка внутри зданий, в коллекторах и туннелях.

В зависимости от исполнения ОК условия прокладки могут быть и расширенными (например, для прокладки в кабельную канализацию, специальные трубы, для подвески).

Основными особенностями конструкций ОК, определяющими область их прокладки, являются:

• состав элементов конструкции ОК (наличие или отсутствие гидрофобного заполнения, металлических элементов);

• механические характеристики (в основном допустимые растягивающие и раздавливающие усилия);

• материал наружной оболочки.

Характерными особенностями конструкций ОК по сравнению с медно-жильными кабелями связи являются:

• малые размеры и масса;

• большая строительная длина (4 - 6 км и более);

• малая величина километрического затухания;

• отсутствие необходимости содержания ОК под избыточным воздушным давлением;

• стойкость к электромагнитным (гроза, ЛЭП и др.) воздействиям (металлические конструктивные элементы используются только в качестве бронепокровов и/или для предотвращения поперечной диффузии влаги (оболочки «АЛПЭТ», «СТАЛПЭТ»)).

Прокладка ОК производится с использованием технологий, виды которых определяются проектом, условиями прокладки, типами используемых ОК, используемым оборудованием и др.

Во всех случаях при прокладке не должны превышаться нормируемые нормативно-технической документацией на кабели механические воздействия (в первую очередь усилия растяжения и сжатия), климатические условия (нижняя предельная температура прокладки, как правило, составляет минус 10 °С), допустимые радиусы изгиба ОК (радиус изгиба не должен быть менее 20 наружных диаметров ОК) и т.д.

В Приложении Ж приведены технические характеристики некоторых ОК, используемых на междугородных линиях. Воспользовавшись дополнительной литературой и возможностями Интернет, в курсовом проекте необходимо выбрать марку кабеля, привести эскиз и основные параметры выбранного ОК. Длина волны проектируемой ВОСП должна соответствовать длине волны, на которой работает выбранный ОК.

7.2 Расчет механических нагрузок на оптический кабель

Благодаря тому, что волоконно-оптические кабели имеют небольшой вес и высокую гибкость при относительно малом диаметре по сравнению с кабелями с металлическими проводниками, для их прокладки не требуется специальная техника.

При любом способе прокладки минимальный радиус изгиба должен быть не меньше соответствующих величин, указанных в техническом паспорте каждого кабеля.

Конструкция кабеля должна быть в конечном счете спроектирована так, чтобы при правильном выборе конструктивных элементов и их размеров механические, тепловые и химические воздействия не вызывали остаточных изменений передаточных характеристик. В любом случае необходимо применять по возможности самые большие длины, чтобы было возможно свести к минимуму затраты и дополнительное затухание, обусловленное неразъемными соединениями (сростками).

В некоторых случаях, а именно тогда, когда с гарантией можно исключить превышение максимального допустимого усилия растяжения, волоконно-оптические кабели могут прокладываться вручную благодаря своему малому весу.

Для оценки предполагаемого усилия растяжения при прокладке можно исходить из того, что это усилие при прямых горизонтальных кабельных трассах возрастает линейно по мере увеличения прокладываемой длины кабеля. При наличии поворотов следует обратить внимание на то, что угол поворота и коэффициент трения обусловливает экспоненциальное увеличение тягового усилия.

7.2.1 Расчет тяговых усилий при прокладке ОК в кабельной канализации

В курсовом проекте предварительно должна быть выбрана марка ОК, приведены его технические характеристики и эскиз кабеля.

При затягивании в телефонную кабельную канализацию оптический кабель испытывает растягивающие нагрузки, которые могут оказывать влияние на его оптические параметры и физические свойства. Поэтому необходимо знать величину этой нагрузки и ограничивать максимально допустимое тяжение. В общем случае допустимое тяжение зависит от многих факторов: длины кабеля и его массы, коэффициента трения между оболочкой кабеля и каналом трубопровода, от профиля и трассы канализации, наличия на трассе поворотов и разности уровней.

Растягивающее усилие Т оптического кабеля, прокладываемого в кабельной канализации можно определить по следующим формулам:

для прямолинейного участка

Тп0× L × Кт , кг,                                              (7.1)

на изгибе трассы

Тизг  = Тп exp (α × Кт), кг,                                      (7.2)

где α - угол поворота трассы, рад;

Р0 -  масса кабеля, кг/км;

Кт  -  коэффициент трения;

L - длина кабеля, км. 

Для сокращения числа соединений и потерь на сростках используются большие строительные длины ОК, что создает при их прокладке дополнительные  нагрузки.

Коэффициент трения зависит от материала труб канализации и оболочки оптического кабеля. Для кабеля в полиэтиленовой оболочке Кт  составляет:   

0,38 – в бетонных трубах;

0,32 – в асбоцементных трубах;

0,29 – в полиэтиленовых трубах.

Необходимо помнить, что 1 кгс ~10 Н.

Предельная длина кабеля для затяжки в каналы трубопроводов рассчитывается по формуле:

L = Fmax / F , км  ,                                                     (7.3)

где Fmax – максимально допустимое растягивающее усилие для прокладываемого кабеля, кгс.

Длину прокладываемого кабеля можно вдвое увеличить, применяя двухсекционный барабан с разделительной перегородкой по середине шейки барабана. На барабан наматывается кабель длиной вдвое большей максимальной длины, прокладываемой обычным способом. Барабан устанавливается у колодца, находящегося посередине участка, между крайними колодцами которого необходимо проложить кабель. Концы кабеля заводят в канал противоположного направления и с помощью тяговых лебедок одновременно и синхронно затягивают обе половины строительной длины кабеля.

Перед монтажом производится приемка проложенного кабеля, в процессе которой проверяется герметичность оболочки от проникновения влаги, правильность размещения кабелей в канализации, а также целостность оптических волокон с помощью рефлектометра.

Таблица 7.1 - Исходные данные к расчетам

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Коэффициент трения, fT

0,29

Длина кабеля, км

2,2

3

1,7

1,9

2,1

1,5

2,7

1,8

2,9

1,8

Угол поворота трассы,α, рад

0,54

0,69

0,785

1,047

1,22

1,57

0,61

0,59

0,69

1,48

На всех участках прокладки оптического кабеля величина растягивающего усилия не должна превышать норму. После выполнения расчетов следует дать рекомендации по прокладке ОК на заданном участке.

  1.   Расчет тяговых усилий при прокладке кабеля кабелеукладчиком

При определении величины растягивающих усилий на ОК при прокладке кабелеукладчиком в грунт, следует иметь в виду следующие обстоятельства. Кабель, как правило, не испытывает заметных напряжений, так как применяются принудительное вращение барабана и другие меры, обеспечивающие свободную размотку кабеля и поступление его в кассету кабелеукладчика. Однако в процессе прокладки могут быть неожиданные остановки при встрече препятствий, посторонних предметов в грунте и нарушении синхронности работы нескольких тракторов, тянущих кабелеукладчик. Динамические нагрузки также резко возрастают за счет рывков тракторов и при разгоне барабана  в момент начала движения, а также при крутых поворотах и наклонах кабелеукладчика. В результате в кабеле могут создаваться растягивающие усилия, превышающие норму.

При расчете усилий, испытываемых ОК при прокладке в грунт, следует учитывать: массу и длину кабеля, динамическое действие и вертикальное давление слоя земли, находящейся над кабелем. Расчет усилия тяжения при прокладке ОК в земле кабелеукладчиком можно производить по формуле:

Т = (Р + Q) × f × m × L , кгс,                                        ( 7.4 )

где Р – масса единицы длины кабеля, кг/км;

f – коэффициент трения в кассете кабелеукладчика;

Q – вертикальное давление слоя земли над кабелем, кг/км;

m - динамический коэффициент (при расчетах берется 2…3);

L – длина прокладываемого кабеля в земле, км.

Результаты расчетов следует сравнить с величиной допустимого тягового усилия из технических данных на ОК.

Таблица 7.2 - Исходные данные к расчетам

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Вертикальное давление слоя земли, Q

50

70

60

45

53

64

75

52

48

66

Коэффициент трения, f

0,3

0,28

0,32

0,34

0,4

0,29

0,33

0,39

0,45

0,42

Примечание* Строительная длина оптического кабеля (Lстр, км) выбирается самостоятельно исходя из технических данных завода-изготовителя кабельной продукции.

8 Разработка схемы организации связи

8.1 Расчет длины участка регенерации ВОЛП и размещение регенерационных пунктов

При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (L) и длина участка регенерации по широкополосности (LB), так как причины, ограничивающие предельные значения L и LB независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величины длины участка регенерации по затуханию:

L макс – максимальная проектная длина участка регенерации;

L мин  минимальная проектная длина участка регенерации.

      Для оценки величин длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:

, км ,                                             (8.1)

 , км,                                              (8.2)

 , км ,                                                (8.3)

где:  Амакс, Амин (дБ) – максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 10-10;

ок (дБ/км) – километрическое затухание выбранного ОК;

анс (дБ) – среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

Lстр – среднее значение строительной длины на участке регенерации;

арс (дБ) – затухание  мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;

n число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

() – суммарная дисперсия одномодового ОВ  в выбранном ОК;

 (нм) – ширина спектра источника излучения для выбранной СП;

В (МГц) – широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной СП;

М (дБ) – системный запас на участке регенерации.

Если по результатам расчетов получено: LВ< L макс , то для проектирования должны быть выбраны аппаратура или кабель с другими техническими данными (,), обеспечивающие больший запас по широкополосности на участке регенерации. Расчет должен быть проведен снова. Критерием окончательного выбора аппаратуры или кабеля должно быть выполнение соотношения:LВ> L макс с учетом требуемой способности ВОЛП (В) на перспективу развития.

Максимальное значение перекрываемого затухания (Амакс) определяется как разность между уровнем  мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника для ВОЛП на базе ЦСП ПЦИ. Минимальное значение перекрываемого затухания (Амин) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем перегрузки приемника для ВОЛП на базе ЦСП ПЦИ. Амакс и Амин для ВОЛП на базе ЦСП ПЦИ должны определятся в соответствии с ОСТ 45.104.

Параметры оптических волокон и кабелей в выражениях (8.1) (8.2) и (8.3) приведены в технических характеристиках на поставляемый оптический кабель (ок, ) или определяются условиями и технологией прокладки (анс, Lстр).

Системный запас М учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменение характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОЛП исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора. Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2 дБ (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6 дБ (наихудшие условия эксплуатации).

Максимальное значение перекрываемого затухания определяется:

                                      (8.4)

где pпер.min – минимальная мощность оптического излучения передатчика,

pпр.min  – гарантированная чувствительность приемника.

Минимальное значение перекрываемого затухания определяется:

                               (8.5)

где: pпер.max – максимальная мощность оптического излучения передатчика,

pперегр.max – уровень перегрузки приемника.

В курсовом проекте принять n=4; арс и анс  в соответствии с таблицей 8.1

Таблица 8.1 - Значения арс и анс

№ вар.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

арс, дБ

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,14

0,16

0,17

0,18

0,19

анс, дБ

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

После расчетов привести схему размещения регенераторов с указанием расстояния между ними и способы организации питания НРП.

Размещение НРП производится с учетом полученных допустимых длин усилительных участков для выбранных ЦСП и характеристик кабеля с учетом допустимого количества питаемых необслуживаемых РП между двумя ОРП, которое ограничивает расстояние между ними. ОРП, как правило, располагается в населенных пунктах, где они могут быть обеспечены электроэнергией, водой, топливом, культурно-бытовыми условиями для обслуживаемого персонала. НРП оборудуются на возвышенных, незатопляемых местах с возможностью организации к ним подъезда  и минимальным ущербом для плодородных земель, лесных массивов и так далее.

В результате расчета и уточнения длин РП по секциям между ОРП определяется число НРП на каждой секции и составляется скелетная схема кабельной линии. Счет РП ведется от административного  центра большего значения к меньшему.

8.2 Схема организации связи

На схеме организации связи указываются оконечные и транзитные пункты, где предусмотрено выделение потоков, все мультиплексоры, установленные в этих пунктах, а также соединения между ними. В оконечных пунктах устанавливаются терминальные мультиплексоры (ТМ), которые имеют два оптических входа/выхода, называемых агрегатными. Два входа/выхода используются для повышения надежности, которая обеспечивается схемой резервирования 1+1. Кроме того, возможно резервирование частичное и стопроцентное отдельных групповых трактов, предоставляемых для каналов доступа.

В транзитных пунктах устанавливаются мультиплексоры ввода-вывода (ADM). Они отличаются от ТМ наличием 4-х оптических агрегатных входов/выходов при том же числе каналов доступа, что и в ТМ. При этом у ADM различают западный и восточный агрегатные порты (интерфейсы).

Мультиплексор ADM может выполнять функции кроссового коммутатора для цифровых потоков определенных ступеней мультиплексирования.

Примеры схем организации связи приведены в Приложении Г.

9 Расчет параметров надежности проектируемой ВОЛП

Требуемая быстрота и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством работы всех звеньев сети электросвязи: предприятий, линий связи, технических средств. Обобщающим показателем работы средств связи является надежность.

Надежность – комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров. Надежность ОК – свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

При проектировании должна быть произведена оценка показателей надежности. В курсовом проекте необходимо рассчитать коэффициент готовности (Кг) и время наработки на отказ (То ).

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) – вероятность того, что кабель (ВОЛП) окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю.

Наработка на отказ – среднее значение времени наработки между двумя последовательными отказами.

Время восстановления ОК – продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или нескольких ОВ.

Требуемые показатели надежности для внутризоновой первичной сети (ВзПС) и магистральной первичной сети (СМП) ВСС РФ с максимальной протяженностью Lм  (без резервирования) приведены в таблицах 9.1 и 9.2 в соответствии с РД 45.047 – 99.

Таблица 9.1 – Показатели надежности для ВзПС, LМ = 1400 км

Показатель надежности

Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи

Канал ОЦК на перспективной цифровой сети

АЛТ

Коэффициент готовности

>0,99

>0,998

0,99

Среднее время между отказами,час

>111,4

>2050

>350

 Время восстановления,час

<1,1

<4,24

см.

   примечание

Таблица 9.2 – Показатели надежности для СМП, LМ = 12500 км

Показатель надежности

Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи

Канал ОЦК на перспективной цифровой сети

АЛТ

Коэффициент готовности

>0,92

>0,982

0,92

Среднее время между отказами,час

>12,54

>230

>40

 Время восстановления,час

<1,1

<4,24

см.

   примечание

 Примечание:  Для оборудования линейных трактов на ВзПС и СМП должно быть:

  •  время восстановления НРП - Тв нрп < 2,5 час (в том числе время подъезда-

          2 часа);

  •  время восстановления ОРП, ОП -Тв орп < 0,5 час;
  •  время восстановления ОК- Тв ок < 10 час (в том числе время подъезда 3,5 часа)

Расчет параметров надежности в курсовом проекте будем производить для канала ОЦК на перспективной цифровой сети.

Среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км. кабеля в год:

 = 0,34

Тогда  интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП  (L)

определится как:

,                                           (9.1)

где: L – длина проектируемой магистрали;

8760 – количество часов в году.

При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии) коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле:

 ,                                         (9.2)

где: Тв – время восстановления (из табл. 9.1 и 9.2), а коэффициент готовности:

                                     (9.3)

При длине канала (магистрали) L не равной Lм среднее время между отказами определяется как:

 ,                                           (9.4)

где: L – длина проектируемой ВОЛП, км;

Т0 – средне значение времени между отказами, ч.;

Т0    и  Lм – из табл. 9.1 и 9.2.

Для случаев эксплуатации ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления, начинающегося с обнаружения предотказного состояния       объектов технической эксплуатации (ОТЭ), т.е. повреждения, необходимо для инженерных расчетов показателей надежности использовать выражение:

    ,                                                    (9.5)

где: t1 – время подъезда (из табл. 10.2).

В курсовом проекте необходимо сравнить полученные значения параметров надежности с нормативными показателями, сделать выводы.

10 Расчет технико-экономических показателей

В данном разделе курсового проекта студент должен составить локальную смету на прокладку и монтаж оптического кабеля, объектную смету на строительство линейных сооружений на участке ОП – ОП, определить количество муфт по трассе, длину оптического кабеля с учетом эксплуатационного запаса. Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы. В методических указаниях приведены расценки в ценах 1984 года. Пересчет сметной стоимости в цены текущего года осуществляется по коэффициентам пересчета, которые являются постоянно меняющимися и согласовываются между заказчиком и подрядчиком. В курсовом проекте коэффициент пересчета задается руководителем проекта.

Таблица 10.1 - Локальная смета на прокладку и монтаж оптического кабеля

Наименование работ и материалов

Един.

Изм.

Количество на всю линию

Стоимость материалов и работ, руб

Зарплата, руб.

На ед. изм.

На всю линию

На ед. изм.

На всю линию

1

2

3

4

5

6

7

Кабель

км

Прокладка кабелем кабелеукладчиком

км

66

17,01

Прокладка кабеля вручную (с учетом рытья и засыпки траншеи)

км

630

580

Строительство телефонной канализации

км

1020

300

Протягивание кабеля в канализации

км

137

74,2

Устройство переходов через шоссейные и железные дороги

Один переход

275

139

Устройство переходов через реки шириной:

  •  До 100 м
  •  До 200 м

Один переход

80,6

105

21

36

Монтаж, измерение и герметизация муфт

шт.

288

102

Итого

1

2

Заработная плата

2

Накладные расходы на заработную плату 87% от 2

0,872

Итого (1+1,872)

3

Плановое накопление 8% от 3

0,083

Всего по смете (1+0,08) 3

Р

По заданию руководителя расчет сметы  может осуществляться по Таблице 10.1 или в соответствии с Приложением Д.

В таблице 10.2 приведена приблизительная стоимость отечественного оптического кабеля в зависимости от числа ОВ (в ценах 1984 г).

Таблица 10.2 - стоимость оптического кабеля

Число волокон

4

6

8

12

16

24

Стоимость,тыс.руб./км

7,3

9,9

12,6

15,2

17,4

21,3

Расчет сметы производить с учетом коэффициента пересчета (задается преподавателем) или используя реальные данные на виды работ, кабельную продукцию и материалы (в руб. или у.е).

Для расчета локальной сметы необходимо определить длину кабеля с учетом эксплуатационного запаса (). В курсовом проекте примем =4%, тогда длина кабеля определится следующим образом:

Lкаб=(Lб+ Lм+ Lвр)1,04+ Lкан  ,                      (10.1)

где:Lб – длина трассы при бестраншейной прокладке (кабелеукладчиком);

Lм – длина трассы, разрабатываемой мехспособом (экскаватор);

Lвр – длина трассы, разрабатываемой вручную;

Lкан – количество кабеля прокладываемого в канализации.

Рекомендуемое процентное соотношение в способах производства работ по прокладке кабеля:

бестраншейная прокладка – 75 85%;

прокладка в траншею, разрабатываемую мехспособом – 15 10%;

прокладка в траншею, разрабатываемую вручную – 10 5%;

прокладка в канализации – 3 4 км на город.

Стоимость зарплаты при устройстве перехода через крупные судоходные реки принять в 10 – 15 раз больше, чем стоимость прокладки кабелеукладчиком через мелкие несудоходные реки.

После составления локальной сметы составляется объектная смета  (объединяющая в своем составе данные из локальных смет в целом на объект) на строительство линейных сооружений на участок ОРП – ОРП.

Для оценки экономичности проекта определяются показатели единичной стоимости, т.е. стоимости 1 канало-километра и 1 км трассы проектируемой магистрали. Эти показатели определяются по формулам:

                                   (10.2)

                                              (10.3)

Сравнивая полученные показатели аналогичных объектов, можно судить о правильности принятых в проекте решений. Нормативная трудоемкость в чел–час и сметная заработная плата в рублях рассчитывается и используется для планирования деятельности строительных организаций.

Примечание:

  1.  количество муфт по трассе:

nтр = Lтр / L сд – 1,                                      (10.4)

где: Lтр – протяженность ВОЛП на загородном участке, км;

L сд - строительная длина ОК, прокладываемого на загородном участке,км.

  1.  количество муфт в колодцах кабельной канализации:

nкк = Lкк / L сд – 1;                                (10.5)

где: Lкк –протяженность кабельной канализации в каждом населенном пункте, км;

L сд – строительная длина ОК, прокладываемого в кабельной канализации, в курсовом проекте принять L сд =2 км.

  1.  Общее количество муфт:

n=nтр+nкк                                                   (10.6)

В курсовом проекте необходимо составить объектную смету в соответствии с таблицей 10.3.

Таблица 10.3 - Объектная смета на строительство линейных сооружений на участке ОП – ОП

№ п/п

Наименование работ и затрат

Сметная стоимость, тыс.руб.

1

    Прокладка и монтаж кабеля       Р

2

Временные здания и сооружения     3,2%

3

Зимнее удорожание                            4,5%

4

Непредвиденные расходы                  1,5%

Итого по смете                                     Собщ

Далее рекомендуется привести спецификацию оборудования в соответствии с Приложением И.

11 Строительство, монтаж и измерения проектируемой ВОЛП

В данной главе необходимо кратко рассмотреть вопросы строительства, монтажа и измерений проектируемой ВОЛП. При этом следует подробно раскрыть тему  индивидуального задания (Приложение Б).

В курсовом проекте должны быть даны рекомендации по использованию конкретных сварочных аппаратов, рефлектометров, муфт для ОК, кроссового оборудования (технические характеристики и рисунки приводятся в приложениях к курсовому проекту).

Прокладка оптического кабеля производится с использованием технологий, виды которых определяются проектом, условиями прокладки, типами используемых оптических кабелей, используемым оборудованием и др.

Во всех случаях при прокладке не должны превышаться нормируемые нормативно-технической документацией на кабели механические воздействия (в первую очередь усилия растяжения и сжатия), климатические условия (нижняя предельная температура прокладки, как правило, составляет минус 10 °С), допустимые радиусы изгиба оптического кабеля (радиус изгиба не должен быть менее 20 наружных диаметров оптического кабеля) и т.д.

В отличие от медно-жильных кабелей связи, предназначенных для применения на определенных участках сети (первичная, внутризоновая, местная сети связи), оптические кабели связи отличаются практически только допустимыми условиями их прокладки:

  •  прокладка оптического кабеля в кабельную канализацию и специальные (защитные пластмассовые) трубы,
  •  прокладка оптического кабеля в грунтах различных категорий,
  •  прокладка оптического кабеля в грунтах, характеризующихся мерзлотными явлениями,
  •  прокладка оптического кабеля в болотах, на речных переходах, на глубоко водных участках водоемов (озера, водохранилища),
  •  прокладка оптического кабеля на прибрежных и на глубоководных участках морей,
  •  подвеска оптического кабеля на опорах воздушных линий связи, опорах ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог,
  •  прокладка оптического кабеля внутри зданий, в коллекторах и туннелях.

11.1 Прокладка оптического кабеля в специальные (защитные пластмассовые) трубы

Защитная полиэтиленовая труба (ЗПТ) – современная альтернатива традиционной асбестоцементной трубе кабельной канализации. ЗПТ может быть использована как для увеличения емкости традиционной кабельной канализации с одновременным приданием ей новых характеристик (путем прокладки ее в каналы существующей кабельной канализации), так и для прокладки непосредственно в грунт, фактически выполняя функции междугородной кабельной канализации.

Учитывая, что ЗПТ обеспечивает эффективную механическую защиту и защиту от грызунов прокладываемого в нее оптического кабеля, к кабелям не предъявляются высокие требования по механическим характеристикам. Поэтому для прокладки в ЗПТ наиболее целесообразно использовать недорогие легкие (небронированные) оптические кабеля, в том числе диэлектрические. С целью облегчения работ по поиску трассы рекомендуется один из оптических кабелей, прокладываемых в пакет из ЗПТ, использовать с металлическим конструктивным элементом (например, оболочкой типа "АЛПЭТ").

Прокладка оптического кабеля в ЗПТ, как правило, осуществляется методом пневмопрокладки с использованием специализированного оборудования, обеспечивающим возможность "задувки" в ЗПТ максимальных строительных длин оптического кабеля (величиной 4…6 км), без необходимости их разрезания и перемотки на участках пересечения с подземными сооружениями.

Прокладка оптического кабеля в ЗПТ является основным способом прокладки оптического кабеля в Европе. В последние годы с успехом она применяется и в России.

11.2 Прокладка оптического кабеля в грунт и через водные преграды

При прокладке оптического кабеля в скальных грунтах, в грунтах с мерзлотными явлениями, на переходах через судоходные реки используются оптический кабель с наиболее высокими значениям допускаемого растягивающего усилия – до 80 кН.

При прокладке оптического кабеля на сложных участках трассы (речные переходы, болота, овраги, участки с большим количеством подземных сооружений – газо- и нефтепроводы и др.) используется метод горизонтально-наклонного бурения, позволяющий осуществить бурение горизонтально-наклонной скважины (с последующим затягиванием в нее защитной трубы и оптического кабеля) на длине до 1,2 км на глубине нескольких метров под пересекаемыми препятствиями.

При прокладке кабелей, имеющих металлические конструктивные элементы, следует предусматривать меры защиты от электромагнитных воздействий (гроза, ЛЭП, электрифицированные железные дороги) в соответствии с действующими нормативными документами.

Прокладка оптического кабеля на морских и прибрежных участках (как правило, начиная с глубин 6 м) осуществляется специализированных кабельным судном. Конструкция оптического кабеля определяется его назначением и условиями прокладки, в частности, на протяженной линнии связи оптического кабеля содержит медные жилы для обеспечения дистанционного электропитания усилителей (регенераторов).

Учитывая, что при прокладке оптического кабеля на прибрежном участке имеется высокая вероятность повреждения кабеля из-за приливных воздействий и жизнедеятельности человека, к оптическому кабелю для прокладки на этом участке предъявляются наиболее высокие требования по механической стойкости, а сама прокладка оптического кабеля производится преимущественно с заглублением оптического кабеля в грунт, с применением подводных кабелеукладчиков.

Прокладка оптического кабеля на глубоководных участках мирового океана осуществляется непосредственно на поверхность дна, механические требования к оптического кабеля определяются конкретными условиями прокладки.

11.3 Подвеска оптического кабеля

Для подвески на опорах воздушных линий связи, опорах ЛЭП и опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог преимущественно используются диэлектрические самонесущие оптического кабеля, с целью обеспечения их стойкости к электромагнитным воздействиям (гроза, стационарные и аварийные режимы работы ЛЭП и электрифицированных железных дорог и т.д.). Основным конструктивным элементом оптического кабеля, обеспечивающим его стойкость к растягивающим нагрузкам при подвеске на опорах, являются арамидные (на основе высокопрочного углеродного волокна, используемого, в частности, для изготовления бронежилетов) нити, в связи с чем для крепления оптического кабеля на опорах используется преимущественно спиральная натяжная и поддерживающая арматура, обеспечивающая предотвращение воздействия на оптический кабель чрезмерных усилий сдавливания при одновременно высоких значениях обеспечиваемой прочности крепления в части стойкости к растягивающим нагрузкам.

При подвеске оптического кабеля на опорах воздушных линий связи как вариант подвески может использоваться оптический кабель с креплением к внешним несущим элементам (например, отдельному несущему тросу).

Альтернативой диэлектрическому оптическому кабелю при подвеске оптического кабеля на ЛЭП высокого напряжения (110 кВ и выше) является оптический кабель, встроенный в грозотрос (ОКГТ), выполняющий одновременно функции и оптического кабеля для передачи информации, и грозозащитного троса линии электропередачи.

Подвеска оптического кабеля осуществляется в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документацией, при этом при применении ОКГТ осуществляются меры по обеспечению выполнения им функций грозозащиты, стык же его с оборудованием системы передачи, как правило, реализуется путем применения вставки из диэлектрического оптического кабеля.


11.4 Прокладка оптического кабеля внутри зданий, в туннелях и коллекторах

На этих участках осуществляется прокладка оптического кабеля, имеющих оболочку из не распространяющих горение материалов – поливинилхлорид, специальные композиции полиэтилена (см. выше).

Если не осуществляется переход линейного оптического кабеля на станционный оптический кабель с оболочкой из не распространяющего горение материала, оптический кабель на всем участке прокладки внутри объекта связи помещается в трубу из металла, поливинилхлорида или другого трудно возгораемого материала, или же обматывается поливинилхлоридной лентой.

При вводе оптического кабеля в объект связи осуществляется заземление металлических конструктивных элементов на щиток заземления объекта связи в соответствии с нормативно-технической документацией (РД 45.155-2000), с обеспечением электрического разрыва между металлическими элементами линейного и станционного участков ОК.

11.5 Монтаж оптического кабеля

Типовые значения строительных длин оптического кабеля составляют в настоящее время 2, 4 и 6 км. В связи с этим только при сооружении локальных оптических сетей с использованием оптического кабеля, а также при сооружении коротких соединительных оптических линий можно обойтись без монтажа соединительных муфт на стыках строительных длин оптического кабеля, ограничиваясь только концевой заделкой оптического кабеля.

Так же, как и в традиционных сетях связи на основе медно-жильных кабелей, в оптических сетях используются неразъемные и разъемные соединения оптического волокна.

12 Защита оптических кабелей с металлическими элементами от опасных внешних электромагнитных влияний

12.1 Основные понятия и определения

При защите оптических кабелей связи (ОКС) с металлическими элементами от опасного внешнего электромагнитного влияния следует различать два типа кабелей.

Первый тип - кабели без металлических жил внутри сердечника, имеющие только металлические покровы различной конструкции и обязательно наружный полиэтиленовый шланг.

Второй тип - кабели с металлическими жилами (проводниками) внутри сердечника и металлическими покровами.

Здесь возможны два варианта:

кабель с пучком стальных проводников (стальным тросом), расположенным в центре сердечника и используемым только при прокладке как силовой элемент; медные проводники отсутствуют.

Кабель с медными жилами диаметром 1,2 мм в полиэтиленовой изоляции, используемый для передачи дистанционного питания регенерационных пунктов.

ОКС с металлическими жилами на магистральных ВОЛП не применяются, защита таких кабелей достаточно четко регламентирована действующими правилами и руководствами. Наибольшее широкое применение на магистральных ВОЛП получили ОКС без металлических жил, но с металлическими элементами конструкции (оболочка, броня).

В некоторых конструкциях в наружной полиэтиленовой оболочке запрессованы стальные проволоки, служащие для повышение механических свойств кабеля.

Во всех конструкциях металлические покровы защищены полиэтиленовым шлангом.

Первый тип кабеля требует защиту от пробоя наружного шланга. Должны быть приняты меры по защите оборудования, к которому подключаются металлические покровы на промежуточных и оконечных станциях, а также меры по защите обслуживающего персонала при работах на линии. Должны быть обеспечена надежность проведения измерений сопротивления изоляции наружного шланга для чего могут быть использованы переносные заземлители.

На кабелях второго типа с медными жилами требуется обеспечение защитного действия металлопокровов, для чего они по концам участка сближения должны заземляться, то есть на этих ОКС можно применять такие же меры защиты, какие применяются на металлических кабелях с наружным полиэтиленовым шлангом.

Основным возможным видом повреждения ОКС с металлическими элементами в результате внешних электромагнитных влияний является электрический пробой наружного шланга на кабелях первого и второго типов, пробой изоляции между жилами и землей в кабелях вторичного типа. Любой пробой может сопровождаться повреждением или недопустимым изменением свойства и характеристик оптического волокна. Возможно возникновение помех через цепь дистанционного питания, если в ней возникает переменный ток, превышающий допустимое значение. При этом вводное оборудование аппаратуры дистанционного питания должно иметь электрическую прочность по отношению к земле - не ниже электрической прочности жил.

12.2 Источники и допустимые величины опасных влияний

Источники, создающие опасные влияния на ОКС, можно разделить на естественные и искусственные. Среди известных естественных источников для ОКС важны грозовые разряды (атмосферное электричество). Естественные источники глобального, солнечного и космического происхождения не представляют особую опасность.

Искусственными источниками электромагнитных влияний считаются все процессы при нормальных, вынужденных и аварийных режимах высоковольтных линий, подстанций, электрифицированных железных дорог постоянного и переменного тока. К ним же относятся электромагнитный импульс высотного и наземного ядерного взрыва.

Допустимые индуктируемые напряжения по отношению к земле на металлических покровах ОК первого и второго типа или на металлических жилах ОК второго типа, обусловленные опасностью поражения электрическим током обслуживающего персонала при совместном магнитном и гальванических влияниях (или их раздельном воздействии) не должны превышать значений, приведенных в таблице 12.1.

Таблица 12.1 - Максимально допустимые индуктируемые напряжения на металлических элементах ОК, при которых обеспечивается безопасность эксплуатации ОК.

Время действия напряжения (с)

До 0,1

До 0,15

До 0,3

До 0,6

До 1,2

До 2,0

Длительно

Допустимое напряжение (В)

500

450

310

160

120

100

36

Суммарное (от магнитного и гальванического влияний) напряжение, кратковременно индуктируемое в металлических покровах кабеля первого и второго типов при однофазных коротких замыканиях трехфазной ВЛ или коротком замыкании на рельсы (землю) контактного провода эл.ж.д., не должно превышать испытательное напряжение между металлическими покровами и землей.

Величины испытательных напряжений, прикладываемых в течение 5 с для кабелей, содержащих металлические элементы, приведены в таблице 12.2.


Таблица 12.2 - Величины испытательных напряжений для кабелей, содержащих металлические элементы, при их изготовлении.

Испытательные напряжения (кВ) между

Металлическими покровами и землей

Жилами и металлическими элементами

Жилами

На постоянном токе

10

20

5,0

На переменном токе 50 Гц

10

10

2,5

Суммарное напряжение, длительно индуктируемое на металлических покровах кабелей первого и второго типов при нормальном режиме работы 3-х фазной ВЛ, переведенной на работу в длительный неполнофазный режим, а также при вынужденном режиме работы эл.ж.д., не должно превышать рабочего напряжения, которое длительно может выдержать изоляция без повреждения и уменьшения своего сопротивления. Если данные о величине рабочего напряжения отсутствуют, то его можно принять равным 20% от испытательного напряжения.

Продольная ЭДС, индуктируемая в медных жилах, используемых для дистанционного питания аппаратуры передачи, не должна превышать: длительно - 150Вэфф, кратковременно - 650 Вэфф на участке любой длины в пределах регенерационного участка.

Так как указанные выше допустимые индуктируемые напряжения и продольные ЭДС значительно превышают величины напряжений, определяемых безопасностью эксплуатации ОК, то на линиях с такими индуктируемыми напряжениями обязательно должны применяться специальные меры по технике безопасности.

Приведенные выше нормы допустимых индуктируемых напряжений и продольных ЭДС относятся к длине гальванически неразделенного участка (ГНУ) металлических покровов или цепи ДП, т.е. участка, на длине которого металлические покровы или жилы цепи ДП не прерываются и не содержат каких-либо элементов, препятствующих прохождению электрического тока.

12.3 Защита оптических кабелей связи с металлическими элементами от опасных влияний линий электропередачи (ЛЭП)

При коротком замыкании на линиях электропередачи, имеющих сближение и пересечение с волоконно-оптическим кабелем, на металлической оболочке индуктируются продольные ЭДС, которые могут привести к перерыву связи в случае пробоя внешней полиэтиленовой оболочки. Пробой может сопровождаться повреждением или недопустимым изменением свойств оптического волокна.

Максимальная допустимая величина индуктируемой ЭДС определяется наименьшим по величине испытательным напряжением для изоляции металлических оболочек по отношению к земле, установленным техническими условиями на кабели (с применением мероприятий по технике безопасности).

Испытательное напряжение между металлической оболочкой и землей равно 10 кВ по переменному току и 20 кВ - по постоянному.

Индуктируемая ЭДС нормируется на длине гальванически неразделенного участка металлического покрова кабеля, т.е. участка на длине которого металлический покров не прерывается и не содержит каких-либо элементов, препятствующих прохождению электрического тока вдоль металлического покрова.

Допустимая величина индуктируемой продольной ЭДС, при которой не требуется применение мероприятий по технике безопасности, составляет:

Таблица 12.3 - Допустимая величина индуктируемой продольной ЭДС

Время срабатывания защиты на ЛЭП (время отключения поврежденной фазы), с

До 0,1

До 0,15

До 0,3

До 0,6

До 1,2

До 2,0 и выше

Допустимая продольная ЭДС (В)

500

450

310

160

120

100

Волоконно-оптические кабели подвержены магнитному и гальваническому влиянию ЛЭП с заземленной нейтралью при коротком замыкании провода на землю. В этой связи с допустимыми величинами необходимо сравнивать расчетные величины индуктируемых продольных ЭДС при совместном (магнитном и гальваническом) влиянии ЛЭП в режиме короткого замыкания.

Расчет ЭДС, индуктируемых на металлических покровах волоконно-оптического кабеля при магнитном влиянии ЛЭП, не отличается от расчета ЭДС, индуктируемых на оболочках металлического кабеля и выполняется в соответствии с «Правилами защиты устройств подводной связи железнодорожной сигнализации и телемеханизации от опасного и мешающего влияний линий электропередачи», ч.1, 1969 г.

Расчет гальванического влияния сводится к определению потенциалов точек земли, примыкающих к полиэтиленовой оболочке (а через нее приложенных к внешнему металлическому покрову ВОК), которые создаются влияющим током, поступающим в землю через заземляющее устройство подстанции ЛЭП при коротком замыкании фазы на землю.

Величина потенциала Uг точки М земли, создаваемого влияющим током, поступающим в землю через заземляющее устройство подстанции ЛЭП, в общем виде определяется по формуле:

В,                                                  (12.1)

где Uгм - потенциал точки М без учета защитного действия соседних подземных металлических сооружений;

Uг - коэффициент защитного действия соседних подземных металлических сооружений от гальванического влияния (приложение 4).

При этом учитываются имеющиеся подземные металлические сооружения, которые имеют непосредственный контакт с землей: тросы (например, ПС-70), кабели с наружным джутовым покрытием или голые освинцованные и т.п.

Суммарное напряжение на металлических покровах ВОК, подверженного совместному магнитному и гальваническому влиянию ЛЭП.

Uрез = Uгм + Uг , В,                                          (12.2)

где Uм - напряжение, индуктируемое в результате магнитного влияния на металлической оболочке кабеля (совпадающие по величине с продольной ЭДС) в точке кабеля, расположенной против точки М земли, для которой определяется потенциал в результате гальванического влияния, В;

Uгм - величина потенциала точки М земли, примыкающей к точке на металлическом покрове кабеля, для которой определяется магнитное влияние.

К мерам защиты, которые могут быть применены как на ОК первого типа, так и на ОК второго типа относятся:

прокладка кабеля на таком расстоянии от ЛЭП, при котором
индуктируемые в ОК напряжения и продольные ЭДС не превышают
допустимых значений;

прокладка заземленных хорошо проводящих тросов;

применение кабелей с повышенной электрической прочностью
наружного полиэтиленового шланга; требования к электрической прочности наружного шланга могут быть определены в процессе проектирования, ОК с повышенной электрической прочностью могут быть изготовлены по специальному заказу;

включение  разрядников  между  металлическими  покровами  и землей по концам участка сближения для защиты от кратковременного влияния ЛЭП в аварийном режиме.

На кабелях первого типа помимо указанных выше в качестве меры защиты может применяться разделение покровов по длине.

Разделение металлических покровов по длине с помощью разделительных защитных устройств (РЗУ) позволяет уменьшить индуктируемую в них ЭДС, а следовательно, и напряжение, пропорционально уменьшению расстояния между смежными пунктами включения РЗУ.

Если n - количество равномерно включенных РЗУ на длине подверженного влиянию ГНУ, то коэффициент защитного действия этих устройств

                                              (12.3)

В качестве разделительного устройства рекомендуется включать контрольно-измерительный пункт второго типа (КИП-2), на клеммный щиток которого выводятся металлические покровы смежных разделительных участков и остаются на изоляции.

Места установки КИП-2 определяются необходимостью защиты ОК от магнитного влияния. Заземляющее устройство у КИП не оборудуется. При необходимости измерения сопротивления изоляции наружного шланга используется переносной заземлитель - штырь.

Выводы металлических покровов ОК до зажимов на щитке КИП должны осуществляться изолированными проводами, испытательное напряжение которых должно быть не ниже испытательного напряжения

изоляции наружного полиэтиленового шланга. Если таких проводов нет, то можно использовать провода с любой изоляцией, заключив их в полиэтиленовые трубки.

При монтаже разделительных муфт и выводов от металлических покровов необходимо следить за сохранностью изоляции как на муфтах, так и на проводах внутри столбика КИП.

При оборудовании КИП следует учитывать «Руководство по строительству линейных сооружений местных сетей связи» (министерство связи РФ-АООТ «ССКТБ-ТОМАСС», М., 1995г.).

Разделение металлических покровов на кабелях первого типа должно быть выполнено таким образом, чтобы индуктируемое напряжение на каждом отдельном участке не превышало величин, приведенных в таблице 40.3, а если это технически или экономически не выгодно, то не более 1000 В.

Величина 1000 В определяется требованиями техники безопасности. При более высоких напряжениях эти требования значительно усложняются.

Чтобы не ухудшать защиту от ударов молнии за счет включения РЭУ, на участках их установки следует дополнительно применять тросовую защиту в виде прокладки одного троса. Если по условиям защиты от ударов молнии прокладка троса требуется независимо от включения РЭУ, от следует проложить второй трос (больше двух тросов не прокладывать).

На кабелях второго типа помимо указанных выше необходимо в качестве меры защиты обеспечить защитное действие металлических покровов путем оборудования заземлений. На участках повышенной грозоопасности следует пользоваться другими средствами защиты от влияния ЛВН или усиливать грозозащиту тросами. На участках с низкой грозоопасностью (удельное сопротивление земли меньше 100 Ом*м, колическтво грозовых часов менее 10 в год) усиление грозозащиты не требуется.

При пересечении кабеля с ЛЭП расстояние от него до ближайшего электрода, заземляющего контура опоры ЛЭП должно быть не менее величин, приведенных в таблице 12.4.

Указанные в таблице 12.1 расстояния относятся к ненаселенной местности.

В населенной местности при напряжении ЛЭП до 35 кВ расстояние до ближайшего электрода заземляющего контура опоры (или до железобетонной или металлической опоры) должно быть не менее 3 м, а до незаземленной деревянной опоры (или деревянной опоры с железобетонными вставками) - не менее 2 м.

Таблица 12.4 - Минимально допустимые расстояния между ОК и ближайшим электродом заземляющего контура опоры ЛЭП (или железобетонной и металлической опорой)

Удельное сопротивление земли, Ом·м

Минимальное допустимое расстояние (м) при напряжении ЛЭП (кВ):

До 1

До 35

110-500

750

До 100

5

10

10

15

101-500

10

15

25

25

501-1000

15

20

35

40

Свыше 1000

20

30

50

50

При прохождении ОК около опоры ЛЭП с напряжением 110 кВ и выше на расстояниях, меньших указанных в таблице 40.4 для защиты от токов короткого замыкания ЛЭП необходимо покрыть ОК швеллером или уголковой сталью. Металлические покровы ОК со швеллером или стальным уголком не соединять.

Вместо швеллера или уголка можно прокладывать кабель в полиэтиленовой трубе закрытой с обеих сторон от попадания земли. Можно также использовать два троса ПС-70, прокладываемые симметрично на расстоянии не более 0,5 м от кабеля. Тросы должны быть продлены с обеих сторон пересечения под углом 45° к трассе кабеля в сторону опоры ЛЭП и заземлены на сопротивления 20 ... 30 Ом. Соотношения между длиной отвода I и сопротивлением R заземления приведены в таблице 12.5

Таблица 12.5 - Длина отвода и пересечения заземлителей тросов на пересечении с ЛЭП> 110кВ.

Параметры

Значения параметров

Удельное сопротивление земли, Ом·м

До 100

101-500

Больше 500

Длина отвода L, м

20

30

50

Сопротивление заземлителя R, Ом

30

30

50

12.4 Методы защиты от влияния электрифицированных железных дорог переменного тока

Наибольшие трудности при прокладке вблизи электрифицированных железных дорог вызывает оптические кабели связи с пассивными и активными металлическими элементами (жилами для передачи служебных информационных сигналов и дистанционного питания), так как больших металлическими элементами и выход ОКС из строя.

Существуют косвенные воздействия на оптические волокна (ОВ):

воздействие электрического поля на диэлектрические элементы ОКС и их разрушение во времени;

электрический пробой в виде дуги между металлическими элементами и разрушение ОВ;

перегрев металлических элементов при протекании больших токов, повышение температуры на поверхности защитных полимерных элементов ОВ выше 200°С и потери прочности;

нарушение герметичности ОВ в конструкциях ОКС, проникновение влаги и коррозия ОВ;

воздействие сильных электромагнитных полей на конструкцию с ОВ и потери механических характеристик ОК во времени.

При проектировании ОКС для прокладки вдоль электрифицированных железных дорог переменного тока возможно несколько решений:

подвеска оптического кабеля без активных металлических элементов на конструкции контактной сети (используется как чисто диэлектрическая конструкция, так и с металлическими армирующими элементами);

прокладка ОКС в теле полотна электрифицированной железной дороги;

прокладка параллельно железной дороге в зоне отчуждения или за ее пределами.

Напряжение, наводимые на металлических активных элементах ОК, представляют опасность для обслуживающего персонала, кабеля и аппаратуры. Напряжение, наводимые на пассивных элементах СК, могут представлять опасность для персонала и кабеля.

Для защиты персонала допустимые индуцированные напряжения по отношению к земле не должны превышать 36 В в нормальном режиме тяговой сети, в случае принятия специальных мер по защите и технике безопасности в вынужденном режиме тяговой сети они должны соответствовать рабочему напряжению жил кабеля связи, а в аварийном режиме - 0,6 испытательного напряжения металлических жил кабеля.

Расчеты показывают, что в каждом конкретном случае сближения с электрифицированной железной дорогой необходимо принимать меры защиты. Применяются традиционные мероприятия по защите: относ трассы, экранирование, заземление, специальные защитные устройства.

Экранирование и заземление требует больших затрат в случае наличия активных металлических элементов. В ОК при наличии только пассивных элементов проблему защиты персонала и кабеля можно решить путем заземления этих элементов с учетом проведенных расчетов или их изоляцией от земли и разрывом через определенный интервал.

По концам регенерационного участка по условиям техники безопасности персонала, аппаратуры и кабеля пассивные металлические элементы заземляются.

При пересечении ОКС с электрифицированными железными дорогами расстояние между кабелем и подошвой рельса должно быть не менее 1 м.

12.5 Защита ОКС от ударов молнии

При проектировании защиты ВОК от ударов молнии учитываются следующие факторы:

соотношение допустимого и расчетного вероятного числа опасных ударов молнии (допустимой и вероятной плотности повреждения
кабеля) на 100 км трассы за год;

интенсивность грозовой деятельности;

удельное сопротивление грунта и его геологическое строение;

молниестойкость кабеля.

Опасным ударом молнии называется такой удар, при котором возникает повреждение ОК с перерывом связи.

Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год (допустимая плотность повреждений) составляет:

0,1 - в горных районах и районах со скальным грунтом (при удельном сопротивлении грунта свыше 500 Ом*м), а также в районах вечной мерзлоты;

0,2 - в остальных районах.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется удельной плотностью ударов молнии в землю, д, 1/км2*год (ожидаемым числом ударов молнии в 1 км2 поверхности земли за год).

Таблица 12.6 – Удельная плотность ударов молнии.

Средняя продолжительность гроз Тчас/год

Удельная плотность ударов молнии в землю Q, 1/км2·год

До 10

0,5

10-20

1

20-40

2

40-60

4

60-80

5,5

80-100

7

100 и более

8,5

Среднегодовая продолжительность гроз определяется по карте среднегодовой продолжительности гроз в часах либо по данным метеостанций.

Молниестойкость кабеля определяется допустимым током молнии в металлической оболочке, при котором не возникает повреждений с перерывом связи.

Средний ток молнии характеризуется следующими данными: величина при грозовом разряде 30 кА, форма импульса 5/65 мкс.

Кабели разделяются на 4 категории по молннестойкости.

Таблица 12.7 – Категории кабелей по молниестойкости

Категория кабеля по молниестойкости

Допустимый ток молнии в металлической оболочке, кА (форма испытательного импульса 10/350 мкс)

  1.  

105 и выше

  1.  

От 80 до 105

  1.  

От 50 до 80

  1.  

Менее 55

Кабели IV категории по молниестойкости на магистральной сети связи не применяются.

Вероятное число повреждений кабеля (число опасных ударов молнии в кабель) на 100 км трассы в год, проложенного в открытой местности или сплошном лесу (при ширине просеки не более 6 м):

n0=n1q/2,                                              (12.4)

где n0-вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы за год (вероятная плотность повреждений), сравниваемое с допустимым;

q - удельная плотность ударов молнии в землю, 1/км2*год;

n1 - вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы за год (вероятная плотность повреждений) при q=2.

При заказе ОК по импорту необходимо потребовать от поставщика данные о максимально допустимом токе молнии, выдерживаемом поставляемым кабелем без повреждений, и электрической прочности изоляции между металлическими покровами и землей.

Например, оптические кабели типа 2 и 3 фирмы Siemens и типа 3 фирмы Фуджикура в соответствии с результатами испытаний на молниестойкость выдержали без повреждений ток молнии 150 кА (испытательные импульсы 150 кА с временными параметрами 40/150 мкс).

В случае приближения трассы кабеля к лесу (при прохождении по опушке леса, в просеке шириной более 6 м) необходимо учитывать увеличение вероятной плотности опасных ударов молнии по сравнению с определенной без учета леса.

Оптимальное с точки зрения грозозащиты кабеля расстояние между лесом и кабелем (Lопт) в зависимости от средней высоты деревьев (h) на краю леса определяется из следующих соотношений:

h=10м        Lопт≈1,5h

h=20м       Lопт≈1,25h

h=30 м         Lопт  h

При прохождении кабеля в просеке шириной не более 6м лес во внимание не принимается, расчет вероятной плотности повреждений производится, как для открытой местности.

Защита ОКС второго типа от ударов молнии может быть осуществлен следующими способами:

путем прокладки ОК повышенной молннестойкости;

с помощью проложенных в земле параллельно ОКС защитных проводов (тросов).

Защитное действие проложенных в земле проводов оцениваются коэффициентом защитного действия Sпр, показывающим отношение вероятного числа повреждений ОКС при наличии защитного провода к вероятному числу повреждений при его отсутствии.

Если ОКС проложен по открытой местности, а по условиям расчета выбран один защитный провод, последний прокладывается над кабелем.

Если по условиям расчета выбраны два защитных провода, последние прокладываются симметрично над кабелем с расстоянием между проводами от 0,4 до 4 м.

В каждом конкретном случае расстояние выбирается проектными организациями.

Защита наиболее эффективна при прокладке проводов на расстоянии 2 м друг от друга, если удельное сопротивление грунта не более 1000 Ом*м, и 4 м, если удельное сопротивление грунта более 1000 Ом*м.

Защита оптического кабеля с помощью проводов в количестве более двух не предусматривается.

Если ОКС проложен вдоль леса, а между ОКС и лесом по условиям расчета необходимо проложить защитный провод, последний прокладывается на расстоянии 1 м от кабеля при удельном сопротивлении грунта менее 1000 Ом*м и 2 м от кабеля при удельном сопротивлении грунта более 1000 Ом*м.

Также прокладывается защитный провод при прокладке кабеля вдоль ВЛС, ЛЭП, аллеи деревьев.

В этом случае наименьшее допустимое расстояния Lмин от кабеля до опор и деревьев, при соблюдении которых защита не требуется, составляет:

Таблица 12.8 – Допустимое расстояние от кабеля до опор и деревьев.

Удельное сопротивление грунта, Ом·м

Наименьшее допустимое расстояние, Lмин, м

До 100

5

Более 100 до 1000

10

Более 1000

15

Защитные провода прокладываются на глубине 0,4 м от поверхности земли. В грунтах V группы и выше, а также в грунтах IV группы, разрабатываемых взрывным способом или отбойными молотками, защитные провода прокладываются на глубине, равной половине глубины прокладки кабеля.

Защитные провода с бронепокровом (оболочкой) ОКС не соединяются.

Защитный провод должен заканчиваться на расстоянии не менее 25 м от регенерационного пункта (НРП, ОРП), продление защитного провода на соседний регенерационный участок мимо НРП недопустимо.

Специальные заземления по длине защитного провода не делаются.

На каждом участке защитные провода плавно (с радиусом не менее 3 м) отводятся в сторону от ВОК под прямым углом на расстояние, равное 15м.

На концах провода оборудуются заземлители с сопротивлением 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом, 50 Ом, 60 Ом при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом*м, от 100 до 300 Ом*м, от 300 до 500 Ом*м, от 500 до 1000 Ом*м, свыше 1000 Ом*м соответственно.

Диаметр защитного провода должен быть не менее 4 мм для биметаллического провода и не менее 9,4 мм для стального оцинкованного провода (соответствует проводу ПС-70).

Для замены одного провода типа ПС-70 стальными проводами другого типа необходимо применять оцинкованные провода такого диаметра и в таком количестве, чтобы общее их сечение было не менее 70 мм2.

При этом провода должны прокладываться вместе в одной траншее по возможности ближе друг к другу (пучком).

При сближении трассы ВОК с одиночными деревьями, опорами ВЛС и ЛЭП при пересечении, с другими возвышенными предметами высотой более 6 м защита осуществляется с помощью прокладки защитной шины из провода ПС-70.

Таблица 12.9 – Число проводов в зависимости от сечения и диаметра.

Тип проводов

Диаметр провода, мм

Сечение провода, мм2

Число проводов, эквивалентное по сечению ПС-70

Стальной оцинкованный

4

12,6

5-6

5

19,7

3-4

5,6 (ПС-25)

25

3

6

28,3

2-3

7,8 (ПС-50)

50

2

Мероприятия по защите ВОК от ударов молнии должны сочетаться с мероприятиями по защите от токов короткого замыкания, если имеют место сближения и пересечения с ЛЭП напряжением 110 кВ и выше.

В курсовом проекте студенты, выбравшие оптический кабель с металлическими элементами, должны предусмотреть защиту от электромагнитных влияний и дать соответствующие рекомендации.

  1.  Проектирование заземлений

Защитное заземляющее устройство предназначено для соединения с землей разрядников, экранов аппаратуры и проводов внутристанционного монтажа, металлических оболочек и бронепокровов кабеля, металлических частей силового оборудования и другого оборудования, которое нормально не находится под напряжением, но может оказаться под напряжением при повреждении изоляции токоведущих проводов. Защитные заземляющие устройства обеспечивают выравнивание потенциалов металлических частей оборудования с потенциалом земли и тем самым обеспечивают защиту обслуживающего персонала и аппаратуры от возникновения на них основной разности потенциалов по отношению к земле.

Заземление осуществляется с помощью заземлителя – металлического проводника или группы проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей и заземляющих проводников  - металлических проводников, соединяющих электроустановки с заземлителями.

При проектировании заземляющих устройств на линейных сооружениях связи следует руководствоваться требованиями и нормами ГОСТ 464-79, "Руководством по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов", Минсвязи СССР, а также "Рекомендации по вопросам оборудования заземлений и заземляющих проводок ЛАЦ и НУП Минсвязи СССР, ГОСТ - 464 - 93 «Заземления для стационарных установок проводной связи, радиорелейных станций, радиотрансляционных узлов и антенн коллективного приема телевидения».

  1.  Заземляющие устройства линейных сооружений

На волоконно-оптических кабельных линиях связи корпуса НРП должны быть подключены к специально оборудованным заземляющим устройствам, сопротивлением 10 Ом для грунтов с удельным сопротивлением 100 Ом*м и не более 30 Ом для грунтов с удельным сопротивлением более 100 Ом*м.

В качестве заземлителей, как правило, должны предусматриваться:

° металлические стержни длиной 5 м и диаметром 12 мм - в грунтах с удельным сопротивлением до 200 Ом*м;

° металлические стержни длиной 2,5 м из угловой стали 50x50x5 - в грунтах с удельным сопротивлением свыше 200 Ом*м.

Верхний конец электродов заглубляют в землю на 0,5-0,7 м. Расстояние между электродами должно быть 5 м. Число электродов в контуре заземления зависит от удельного сопротивления грунта и определяется проектом.

При числе электродов до 12 - контур заземления, как правило, должен быть однорядным, а более 12 - многорядным. Расстояние между рядами многорядного контура должно быть, не менее половины длины одного ряда. Число электродов следует уточнять по результантам измерений сопротивления заземления при последовательном наращивании устанавливаемых электродов и может отличаться от запроектированного.

Отдельные электроды (заземлители) контура соединяются между собой стальной шиной сечением 40х4, прокладываемой на ребро на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли и привариваемой к электродам.

В грунтах с высоким удельным сопротивлением (песок, супесок, песчаник, галька) и при невозможности достижения необходимого сопротивления заземления следует производить обработку котлованов для вертикальных заземлителей (предусматривается проектом).

Для обработки следует применять соли, не увеличивающие коррозию стали ¾ нитрат натрия и гидрат окиси кальция; не следует применять хлористый натрий, хлористый кальций, купоросы и т.д.

  1.  Станционные заземляющие устройства

Для устройства заземлений должны применяться:

  •  вертикальные заземлители (электроды) из угловой стали с толщиной стенки не менее 4 мм или стальные стержни диаметром 10-16 мм. Длина электродов из угловой стали 2,5-3 м, стержневых электродов 4,5-5 м;
  •  горизонтальные заземлители ¾ из круглой стали диаметром не менее 10 мм, стальных полос или листа толщиной не менее 4 мм. Заземлители для высокочастотных станционных заземлении выполняются из медной ленты или листа.

Для погружения вертикальных заземлителей и прокладки соединительных проводников по контуру заземления должна быть отрыта траншея шириной в верхней части 0,35 м, в нижней ¾ 0,25 м и глубиной 0,7-0,8 м. Заземлители должны погружаться в грунт до глубины от верхнего конца электрода до дна траншеи 0,1 м и до поверхности земли 0,6-0,7 м. Заземлители не следует располагать в местах, где грунт подсушивается, под действием трубопроводов теплоснабжения или других источников тепла.

Вертикальные заземлители следует соединять между собой стальной полосой 40х4 мм или круглой сталью диаметром 10-12 мм, привариваемыми к ним на 30 мм ниже верхнего конца.

Горизонтальные заземлители и наружные заземляющие проводники, соединяющие заземления с щитками заземлении в помещениях, должны прокладываться, на глубине не менее 0,7 м.

12.6.3 Расчет сопротивления одиночного вертикального заземлителя для линейных сооружений

В курсовом проекте необходимо рассчитать величину сопротивления вертикального заземлителя. Предварительно следует определиться с типом электрода (круглая или уголковая сталь) исходя из удельного сопротивления грунта. Далее следует сравнить полученные значения с нормами и в случае несоответствия, дать рекомендации по доведению  до допустимых значений.

Исходные данные к расчету приведены в таблице 12.10.

Таблица 12.10 – Исходные данные к расчету сопротивления вертикального заземлителя

№ вар.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ρизм,

Ом* м

70

100

80

60

90

150

300

350

250

200

h, м

0,5

0,6

0,7

0,5

0,6

0,7

0,5

0,6

0,7

0,5

k1

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1,8

1,3

1,5

1,7

Заземлители из круглой стали

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали рассчитывается по формуле:

                      (12.5)

где:

ρ – удельное сопротивление грунта, Ом*м;

l – длина заземлителя, м;

h – расстояние от поверхности земли до верхнего конца  заземлителя, м;

d – диаметр стержня, м;

k1 - коэффициент промерзания для вертикальных заземлителей


Заземлители из уголковой стали

Сопротивление вертикального заземлителя из уголковой стали  рассчитывается по формуле:

                 (12.6)

13 Безопасность жизнедеятельности

13.1 Основные положения по охране труда и технике безопасности при строительстве, монтаже и измерениях ВОЛП

В рабочих чертежах на прокладку кабеля: на планах расположения трассы кабеля должны указываться опасные места производства работ - пересечения с газопроводами, нефтепроводами и другими продуктопроводами, с силовыми кабелями и с магистральными кабелями связи, а также производиться предупреждающие надписи об осторожности проведения работ на пересечениях кабеля связи с этими подземными коммуникациями в соответствии с условиями согласований их эксплуатационных организаций или владельцев.

В данном разделе курсового проекта, воспользовавшись рекомендуемой литературой, необходимо самостоятельно рассмотреть вопросы безопасности жизнедеятельности при строительстве, монтаже и измерениях на проектируемой волоконно-оптической линии передачи.

13.2 Охрана окружающей природной среды

При проектировании строительства и реконструкции кабельных линий связи должны выполняться требования экологической безопасности и охраны здоровья населения, предусматриваться мероприятия по охране природы; рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов оздоровлению окружающей природной среды согласно экологическим требованиям, определенным в разделе VI Закона РСФСР "Об охране окружающей природной среды".

Для исключения и возмещения наносимого ущерба природной среде и возникновения нежелательных экологических воздействий, особенно в наиболее ранимых и опасных регионах (государственные заповедники в национальные природные парки, места миграции ценных животных, нерестилища рыб речных пород, береговые зоны морей, рек, районы вечной мерзлоты, горная местность с осыпными и камнепадными проявлениями и др.), в проектах строительства линейно-кабельных сооружений связи и проводного вещания должны предусматриваться природоохранные мероприятия или средства по компенсации причиненного ущерба.

При разработке траншей и котлованов для прокладки по сельскохозяйственным угодиям (пашня, пастбища и др.) и земли лесных хозяйств по согласованию с землепользователям должны предусматриваться мероприятия по рекультивации временно отводимых на период строительства земель и средства на восстановление плодородного слоя почвы.

При разработке мероприятий по рекультивации земель, нарушаемых при строительстве линейно-кабельных сооружений, необходимо руководствоваться методическим руководством "Рекультивация земель, нарушаемых при строительстве объектов связи".

В проектах строительства кабельных переходов через водные преграды должны предусматриваться мероприятия, исключающие возможность загрязнения окружающей среды; а также обеспечивающие сохранение рыбных запасов при их строительстве согласно рекомендациям методического руководства по проектированию "Кабельные переходы связи через водные преграды с учетом требований охраны окружающей среды".

13.3 Оценка воздействия запроектированных сооружений на окружающую среду

Сооружения связи являются одним из наиболее экологически чистых видов сооружений народного хозяйства. В период эксплуатации они не производят вредных выделений и промышленных отходов в окружающую среду и, в то же время, дают значительный социально-экономический эффект по оказанию услуг связи населению и народному хозяйству.

Строительство ВОЛП должно осуществляться с минимальным нанесением вреда окружающей среде. Для этого проектом могут быть предусмотрены следующие мероприятия:

- при прохождении трассы по лесным массивам технология производства работ определяется соответствии с требованиями СНиП, а вырубленный лес должен складироваться на специально выделенных площадках, расположенных вне водоохранных зон пересекаемых водоемов. После выполнения корчевки пней производится засыпка подкоренных ям и уборка строительного мусора. Вывозка леса осуществляется по вырубленной просеке и далее по существующим лесным и автомобильным дорогам. Устройство временных дорог должно быть предусмотрено проектом;

- максимально возможное использование кабелеукладчика-механизма, который практически не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду. При прокладке кабеля кабелеукладчиком траншея не разрабатывается, грунт раздвигается и уплотняется специальным ножом, установленным на кабелеукладчике и в образовавшуюся  щель прокладывается кабель. При этом нарушения структуры почвы не происходит и она не утрачивает свою первоначальную хозяйственную ценность;

- при прокладке кабеля через небольшие реки и ручьи, где предусматривается перетяжка кабелеукладчика на выброшенных тросах, работы выполняются следующим образом: кабелеукладчик с одного берега на другой перетягивается при помощи тракторной лебедки, а механизированная колонна пересекает реку по мостам. Таким образом, заход тракторов в водоемы не происходит.

- на землях, занятых пахотными угодьями, лугами и выгонами в местах разработки открытых траншей ручным и механизированным способами, а также при прокладке кабеля кабелеукладчиком по пашне, предусматривается рекультивация земель. Затраты на рекультивацию земель включают в себя внесение и стоимость органических удобрений, вспашку и боронование;

- по требованию и нормам «Методического руководства по проектированию» учитывается возмещение убытков и потерь сельскохозяйственного производства агропромышленным предприятиям за время работ на отдельных  участках трассы, проходящих по сельскохозяйственным землям, а также стоимость расходов по восстановлению лесных культур, затрагиваемых при строительстве ВОЛП в соответствии с актами технического обследования лесхозов;

- для организации быта работников, занятых на строительстве ВОЛП, с целью улучшения условий проживания работников, рекомендуется арендовать жилые или служебные помещения, при необходимости приспособив их для проживания, в населенных пунктах, расположенных по трассе ВОЛП. При отсутствии возможности аренды помещений на местах, для проживания работников предусмотрены передвижные фургоны. Места базирования передвижных механизированных колонн определяются наличием существующих предприятий связи вдоль строящейся ВОЛП, где имеется возможность стоянки техники и проведения необходимых ремонтно-профилактических работ. В связи с этим, строительство временных зданий и сооружений проектом может не предусматриваться;

- заправка передвижных механизированных колонн в процессе строительства осуществляется специальными заправочными машинами вне водоохранных зон водоемов, с исключением возможности пролива горюче-смазочных (ГСМ) материалов.

13.4 Расчет выбросов загрязняющих веществ при строительстве ВОЛП

В данном разделе курсового проекта необходимо произвести оценку воздействия запроектированных сооружений на окружающую среду и привести расчет выбросов загрязняющих веществ.

В основу расчета принято количество машин и механизмов, используемых при разработке траншей, укладке кабеля, выполнении работ по рекультивации участков трассы и общее количество отработанных часов.

Используемая техника сгруппирована по виду сжигания топлива и расходу ГСМ за час работы (Таблица 13.1).

Таблица 13.1 – Исходные данные к расчету выбросов

Группа

строит.

техники

Машины и механизмы

Количество часов работы

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1. Дизельная

(расход ГСМ -13,6 л/час)

Корчеватель

180

210

146

119

160

220

238

173

205

186

Бульдозер

70

100

65

105

80

95

60

85

75

90

Трактор

70

60

85

75

90

100

65

105

80

95

2. Дизельная

(расход ГСМ - 7,2 л/час)

Трелевоч-ный трактор

200

220

238

173

205

186

180

210

146

160

Самосвал

КРАЗ-250

49

73

55

65

52

81

43

67

40

37

Экскаватор

траншейный

20

18

23

29

31

17

15

19

26

18

Автокран

57

60

55

73

50

48

39

66

71

51

Урал 4320

9

11

15

8

10

12

16

20

7

12

Компрессор

10

6

13

7

9

11

8

12

9

14

3. Дизельная

(расход ГСМ - 4,4 л/час)

Экскаватор

ЭО 2621

35

44

42

30

45

39

51

36

42

38

4. Дизельная

(расход ГСМ - 20,9 л/час)

Прицеп тяжеловоз

84

55

73

50

48

39

66

80

68

72

5.Бензиновая

(расход ГСМ - 4,8 л/час)

Бензопила

168

238

173

205

186

210

146

119

200

220

УАЗ 3303

102

88

96

100

90

115

84

105

113

99

Топливозаправщик

12

7

10

16

6

8

9

11

14

13

Машина для разбрасыв. удобрений

2

1

3

1,5

1,5

1,5

2

2

1

1,5

Плуг секционный

2

1,5

1,5

2

2

1

3

1,5

1,5

2


Расчет выбросов за период работы техники выполняется по формуле:

Мi = Ki . Q .  ρ .  t . 10-6 , т/за период работы                        (13.1)

где: Кi - удельный выброс i - того вещества на 1 кг израсходованного топлива, г/кг;

Q - средний часовой расход топлива, л/час;

ρ - плотность топлива (для бензина - 0,74 кг/дм, для дизельного - 0,84    кг/дм);

t - продолжительность работы, часов.

В Таблице 13.2 приведены  значения удельных выбросов по  вредным веществам на 1 кг израсходованного топлива.

Таблица 13.2 – Значения удельных выбросов вредных веществ

№№

Наименование вещества

Удельный выброс

(дизельн.топл.),

Ki  , г/кг

Удельный выброс

(бензин),

Ki  , г/кг

1

Углекислый газ

30

200

2

Углеводород

6

11

3

Оксид азота

45

25

4

Сажа

6

-

5

Двуокись серы

3

0,5

6.

Соединения свинца

-

0,49

Расчет выбросов следует производить отдельно по группам строительной техники. Результаты валовых выбросов по вредным веществам за период работы  техники свести в таблицу 13.3.

Таблица 13.3 - Валовые выбросы по веществам

Наименование вещества

Валовые выбросы,

т/за период работы

1

2

Углекислый газ

Углеводороды

Оксид азота

Сажа

Двуокись серы

Соединение свинца


Список рекомендуемой литературы

1 Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. – М.: Компания «Сайрус Сиcтемс», 1999.

2 Ионов А.Д. Волоконно-оптические линии передачи, – Новосибирск: СибГУТИ, 1999г – 132 с.

3  Ионов А.Д. Волоконно – оптические линии связи.- Учебное пособие:  Новосибирск, 2003.

4 Иоргачев Д.В. Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. – М.: Эко-трендз, 2002 г. – 284 с.

5 Горлов Н. И. Микиденко А. В. Минина Е.А. Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП.- Учебное пособие.: Новосибирск, 2003.

6 Заславский К.Е. Фокин В.Г. Проектирование оптической транспортной сети.- Учебное пособие.: Новосибирск, 1999.

7 Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000 г. – 468с.

8 Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети – М: Эко-Трендз, 1998г. –270с.

9 Фокин В. Г. Оптические системы передачи, ч.1 – Новосибирск: СибГУТИ, 2002 г.

10 Фокин В. Г. Оптические системы передачи, ч.2 – Новосибирск: СибГУТИ, 2002 г.

11 Техника безопасности при строительстве кабельных линии связи и проводного вещания. Справочник. – Москва.: Радио и связь, 1991.

  1.  Портнов Э.Л. Электромагнитная совместимость оптических кабелей -  Электросвязь, 1995, №11, С. 28-29.

13 Нормативные материалы по проектированию. Линии связи с использованием аппаратуры PDH и SDH. НП.1.287-1-96 / Гипросвязь.-М.; 1996 г. – 68с.

14 Правила по ОТ при работах на кабельных линиях связи и проводного вещания. - М.: 1996.

15 Линии передачи волоконно – оптические на магистральных и внутризоновых первичных сетях ВСС России. Техническая эксплуатация. Руководящий технический материал. Издание официальное:- Минсвязи России:- Москва, 1999.   

16 Техника безопасности при строительстве кабельных линии связи и проводного вещания. Справочник. – Москва.: Радио и связь, 1991.

17 Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи. – М,: СОЛОН-Р, 2001. - 284 с.

18 Фокин В.Г. Оптические системы передачи / Методическое пособие.- Новосибирск,: СибГУТИ, 2001. – 38 с.

19 Фокин В.Г. Проектирование транспортной сети / Методическое пособие.- Новосибирск,: СибГУТИ, 2001. – 39 с.

20 Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. – М,: Радио и Связь, 1990. - 224 с.

21 Андреев В.А., Бурдин В.А. Строительство и техническая эксплуатация ВОЛС / Учебник для ВУЗов; под ред. Попова Б.В. – М,: Радио и Связь, 1995,- 200 с.

22 Lightwave Научно-технический журнал №1/2003 – 56 с.

23 В.Я.Вайспапир, Г.П.Катунин, Г.Д.Мефодьева. Единая система конструкторской документации в студенческих работах. – Новосибирск: 2004 г., - 101 с.

24 Л.В. Первушина. Расчет механических нагрузок на оптические кабели. – Новосибирск:2005 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15350. Муниципальная слуба 192 KB
  Изучить положения действующего законодательства о муниципальной службе в России. Ознакомиться с научными трудами, посвящёнными муниципальной службе. Проследить основные тенденции в развитии данного института в России. Дать оценку всей проанализированной в работе информации, сделать на её основе адекватные выводы.
15351. Анализ системы управления на предприятии ООО Конкорд 252 KB
  В этой работе представлены материалы, дающие представление и возможность для анализа системы управления организации «Конкорд». Цель работы - провести анализ существующей на предприятии системы управления, оценить её сильные и слабые стороны
15352. АНАЛИЗ ФИНАНСОВОГО СОСТОЯНИЯ ООО XYZ 1.13 MB
  Основой для проведения финансового анализа ООО XYZ стала следующая информация финансовой (бухгалтерской) отчетности...
15353. Аудит финансовых вложений 235 KB
  Содержание Введение 1. Цели и задачи аудита финансовых вложений 2. Основные законодательные и нормативные документы регулирующие объект проверки и источники информации для проверки финансовых вложений 4. План и программа аудиторской проверки учета финансовых вл...
15354. Аудиторские риски 123.5 KB
  Цель, задачи и предмет курсовой работы это - аудиторская деятельность – особая, самостоятельная форма контроля и представляет собой независимую экспертизу и анализ финансовой отчетности...
15355. Валютный контроль и нормы валютного законодательства 192 KB
  Валютный контроль: понятие цели нормативное закрепление. Проблемы валютного регулирования Виды валютного контроля Система органов валютного контроля Глава 2. Основные нормы валютного законодательс
15356. Влияние современной игрушки на развитие личности ребенка 224 KB
  Влияние современной игрушки на развитие личности ребёнка Содержание Введение 1. Возникновение и историческое развитие игрушки Игрушка элемент культуры Народная игрушка Современ...
15357. Изучение возникновения, развития и разрешения конфликта Галактика-Плюс 186.5 KB
  Целью данной работы является изучение возникновения, развития и разрешения конфликта при помощи системного подхода и анализа на примере частного предприятия «Галактика-Пресс».
15358. Исследование системы управления на предприятии ООО Весна 198.5 KB
  В работе сделана попытка анализа системы управление организацией, рассмотрен алгоритм её построения. На основе теоретических знаний проведён анализ структуры управления ООО «ВЕСНА-К», сделаны предложения по совершенствованию системы менеджмента.