eng
Выпуск #5/2011
Д.Терентьев
АВАРИИ НА ОБЪЕКТАХ СВЯЗИ. Причина – опасные электромагнитные влияния. Часть 3
АВАРИИ НА ОБЪЕКТАХ СВЯЗИ. Причина – опасные электромагнитные влияния. Часть 3
Просмотры: 4772
В предыдущих частях статьи* мы рассмотрели наиболее известные аварии последнего десятилетия, которые тем или иным образом связаны с телекоммуникациями. В части 3 предложена наглядная модель возникновения аварий и проанализирована на ряде примеров. Рассмотрено заземляющее устройство, как причина появления перенапряжений. Кроме того, продолжен разговор о системах коммутации – на этот раз квазиэлектронных и электронных АТС.
ПИРАМИДА АВАРИЙ
От устойчивости объекта связи к опасным электромагнитным влияниям непосредственно зависит его надежность – свойство сохранять в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и в требуемых условиях применения. Количественно надежность оборудования – это величина, обратная интенсивности отказов на заданном интервале времени [24].
Так же, как и для расчета надежности, для оценки устойчивости к опасным электромагнитным влияниям применяются статистические методы, например, описанные в рекомендации ITU-T K.39 [25]. Все инструкции по молниезащите содержат методики расчета вероятности удара молнии и других параметров, например, вероятного числа повреждений оптических кабелей [26]. Накоплен большой объем инструкций, методик, статистических данных, создан развитой математический аппарат, которые могут быть применены для расчета вероятности аварий на объектах связи. Тем не менее, мне не известны случаи, когда подобные расчеты делались в комплексе для всех систем объектов связи, а тем более для сетей в целом.
Предлагаю использовать для понимания проблемы электромагнитной безопасности простую и наглядную модель "пирамида аварий" (рис.6) [27]. В соответствии с моделью, множество опасных условий и ненадежных процессов порождает сотни небольших аварий и ситуаций, чреватых сбоями. Если на них не обращать внимания, результатом могут стать десятки случаев имущественного ущерба и травматизма персонала. Следующая ступень пирамиды – серьезные аварии, несчастные случаи. Если в масштабах крупного предприятия, отрасли ничего не предпринимается, то рано или поздно произойдет крупная авария с тяжелыми последствиями, а если рассматриваются промышленные, энергетические или транспортные объекты с повышенным уровнем опасности, то и катастрофа.
Для снижения вероятности аварий и предотвращения катастроф нужно уменьшать площадь пирамиды, что можно сделать двумя путями:
сокращением числа опасных технических решений, процессов и оборудования на уровне 2 (будем считать, что на внешние источники перенапряжений влиять мы не можем);
уменьшением угла при основании пирамиды: предпринимаются дополнительные меры, чтобы не допустить развития аварии. Например, эту функцию на некоторых опасных производственных объектах выполняют пожарные или горноспасательные части.
Рассмотрим пирамиду аварий применительно к теме аварий на объектах связи. Первопричиной аварий (первый уровень) служат опасные электромагнитные влияния природного и промышленного характера (гроза, помехи от ЛЭП, низкое качество электроэнергии). Применение ошибочных технических решений, недостаточно устойчивого к помехам оборудования, нарушение технологической дисциплины приводят к сбоям и мелким авариям. Кроме того, второй уровень пирамиды может сам стать источником опасных или мешающих влияний. Например, источником помех может стать собственная электроустановка объекта.
Множество незначительных событий предвещает более крупные неприятности. Например, многократное повторение незначительных повреждений кабеля стало предвестником крупного пожара на АТС, который произошел, когда определенным образом совпали ряд факторов (см. пример 2, часть 2). Каждая ступень пирамиды служит основанием для следующего уровня, и на самой ее вершине – крупная авария или катастрофа. Применительно к телекоммуникациям крупная авария – происшествие на Замоскворецком телефонном узле 14 февраля 2003 года, а авария на грани катастрофы – это пожар на Останкинской телебашне 27 августа 2000 года (оба случая описаны в части 1).
К сожалению, если систематизированные данные о всех уровнях пирамиды аварийности у крупных отечественных операторов связи и имеются (в чем я сомневаюсь), то они в любом случае недоступны. Однако технические системы подчиняются общим закономерностям и поэтому можно обратиться к опыту других отраслей. Так как попытки найти какую-либо информацию по России оказались безрезультатными, будем использовать данные по промышленности США в целом.
Так, в США на каждые 300 аварий без травм приходится приблизительно 30 аварий, сопровождающихся незначительными травмами, и одна крупная авария, влекущая тяжелые травмы или смертельный исход. По итогам анализа 1,7 млн. аварий и несчастных случаев, сведения о которых были предоставлены 297 организациями, на каждые 600 аварий без ущерба или травм приходится около 30 аварий, сопровождающихся имущественным ущербом, 10 аварий с незначительными травмами и одно увечье, приводящее к потере работоспособности [27]. Наблюдается устойчивая закономерность – множество мелких несчастных случаев предвещает более крупные, что позволяет ориентировочно оценить вероятность крупных аварий.
ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КАК ПУТЬ ДЛЯ ОПАСНЫХ ВЛИЯНИЙ
Основание пирамиды аварий может быть сложено из множества "кирпичиков", но зачастую бывает и так, что фундаментом ее служит крупная ошибка, заложенная при проектировании технической системы, и без ее исправления крупные и мелкие неприятности будут периодически повторяться. Это правило действует как для отдельно взятого объекта, так и для технологических решений, тиражируемых в серийном оборудовании. Показателен пример потенциальной аварийности, заложенной на этапе разработки оборудования АТСКЭ "Квант" и ЦАТС МТ 20/25. К ним мы вернемся чуть позже, а пока рассмотрим три случая из моей практики, когда причиной повреждений и аварий стало... заземляющее устройство.
Во многих источниках, рекламирующих "грозозащиту", популярно объясняется, что: 1. Без хорошего заземления защита от перенапряжений невозможна (на самом деле, нередко приходится обеспечивать защиту не просто при "плохом" заземлении, но и при полном его отсутствии). 2. Помехи "сливаются" на "землю".
В целом, это почти соответствует истине, хотя очень важно понять, что же такое "земля" и "хорошее" заземление. Сегодня такое понимание у многих специалистов присутствует, а вот лет 10–15 назад, когда внедрение современного оборудования резко повысило требования к ЭМС, "земля" стала terra incognita (земля неизведанная, лат.) до тех пор, пока не накопились и не стали доступными информация и опыт. Статьи [28–30] написаны уже давно, но и сегодня могут быть полезны, так как в них проблемы заземления и уравнивания потенциалов рассматриваются с точки зрения инженера-связиста.
Пример 3
Электрифицированная железная дорога – мощный источник помех, особенно если она работает на переменном токе [22]. И если операторы связи прокладывают или подвешивают свои кабели рядом с ней лишь по необходимости, то связистам-железнодорожникам и специалистам службы СЦБ (сигнализация, централизация и блокировка) приходится обеспечивать работу систем связи и автоматики на объектах, которые сами являются источником опасных воздействий (вдобавок к молниям, которые часто ударяют в контактные опоры и провода).
В середине 1990-х годов я принимал участие в строительстве крупной железнодорожной станции – наша фирма занималась монтажом и наладкой систем технологической связи, позднее нам передали монтаж линейно-аппаратных залов волоконно-оптической связи. Профильный железнодорожный институт (Гипротранссигналсвязь) к проектированию привлечен не был, раздел проекта "связь" напоминал многократно переписанный студентами-двоечниками курсовик, изначальный вариант которого был сдан много лет назад. Длины многочисленных кабелей были указаны с точностью до полуметра, приведены их марки, но многие квадратики, обозначавшие оборудование, идентификации не поддавались, причем часть оборудования к тому времени просто перестала выпускаться.
Сегодня кажется невероятным, но тогда практически за месяц удалось совместными усилиями найти правильные решения, выбрать оборудование, договориться с поставщиками. В итоге связь заработала почти вовремя, даже системы уплотнения, которые мы не успели заменить (правда, пришлось собирать одну рабочую стойку из двух-трех, полученных с завода и хранения).
Приближался срок сдачи объекта, но к заземляющим устройствам даже не приступали. Оказывается, их не было не только в проекте, но и в смете на строительство. Недели за две до приезда приемочной комиссии работу по заземлению все-таки начали. С одной стороны здания станции был перрон и железнодорожные пути, с другой, в нескольких десятках метров, – заболоченный лес. Казалось бы, именно с противоположной стороны – подальше от железнодорожных путей – и нужно монтировать заземляющие устройства. Но позади станции были разбиты альпийские горки, посажены цветы и проложены дорожки. Вероятно, кто-то распорядился не портить всю эту красоту, иного объяснения тому, что произошло,
От устойчивости объекта связи к опасным электромагнитным влияниям непосредственно зависит его надежность – свойство сохранять в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и в требуемых условиях применения. Количественно надежность оборудования – это величина, обратная интенсивности отказов на заданном интервале времени [24].
Так же, как и для расчета надежности, для оценки устойчивости к опасным электромагнитным влияниям применяются статистические методы, например, описанные в рекомендации ITU-T K.39 [25]. Все инструкции по молниезащите содержат методики расчета вероятности удара молнии и других параметров, например, вероятного числа повреждений оптических кабелей [26]. Накоплен большой объем инструкций, методик, статистических данных, создан развитой математический аппарат, которые могут быть применены для расчета вероятности аварий на объектах связи. Тем не менее, мне не известны случаи, когда подобные расчеты делались в комплексе для всех систем объектов связи, а тем более для сетей в целом.
Предлагаю использовать для понимания проблемы электромагнитной безопасности простую и наглядную модель "пирамида аварий" (рис.6) [27]. В соответствии с моделью, множество опасных условий и ненадежных процессов порождает сотни небольших аварий и ситуаций, чреватых сбоями. Если на них не обращать внимания, результатом могут стать десятки случаев имущественного ущерба и травматизма персонала. Следующая ступень пирамиды – серьезные аварии, несчастные случаи. Если в масштабах крупного предприятия, отрасли ничего не предпринимается, то рано или поздно произойдет крупная авария с тяжелыми последствиями, а если рассматриваются промышленные, энергетические или транспортные объекты с повышенным уровнем опасности, то и катастрофа.
Для снижения вероятности аварий и предотвращения катастроф нужно уменьшать площадь пирамиды, что можно сделать двумя путями:
сокращением числа опасных технических решений, процессов и оборудования на уровне 2 (будем считать, что на внешние источники перенапряжений влиять мы не можем);
уменьшением угла при основании пирамиды: предпринимаются дополнительные меры, чтобы не допустить развития аварии. Например, эту функцию на некоторых опасных производственных объектах выполняют пожарные или горноспасательные части.
Рассмотрим пирамиду аварий применительно к теме аварий на объектах связи. Первопричиной аварий (первый уровень) служат опасные электромагнитные влияния природного и промышленного характера (гроза, помехи от ЛЭП, низкое качество электроэнергии). Применение ошибочных технических решений, недостаточно устойчивого к помехам оборудования, нарушение технологической дисциплины приводят к сбоям и мелким авариям. Кроме того, второй уровень пирамиды может сам стать источником опасных или мешающих влияний. Например, источником помех может стать собственная электроустановка объекта.
Множество незначительных событий предвещает более крупные неприятности. Например, многократное повторение незначительных повреждений кабеля стало предвестником крупного пожара на АТС, который произошел, когда определенным образом совпали ряд факторов (см. пример 2, часть 2). Каждая ступень пирамиды служит основанием для следующего уровня, и на самой ее вершине – крупная авария или катастрофа. Применительно к телекоммуникациям крупная авария – происшествие на Замоскворецком телефонном узле 14 февраля 2003 года, а авария на грани катастрофы – это пожар на Останкинской телебашне 27 августа 2000 года (оба случая описаны в части 1).
К сожалению, если систематизированные данные о всех уровнях пирамиды аварийности у крупных отечественных операторов связи и имеются (в чем я сомневаюсь), то они в любом случае недоступны. Однако технические системы подчиняются общим закономерностям и поэтому можно обратиться к опыту других отраслей. Так как попытки найти какую-либо информацию по России оказались безрезультатными, будем использовать данные по промышленности США в целом.
Так, в США на каждые 300 аварий без травм приходится приблизительно 30 аварий, сопровождающихся незначительными травмами, и одна крупная авария, влекущая тяжелые травмы или смертельный исход. По итогам анализа 1,7 млн. аварий и несчастных случаев, сведения о которых были предоставлены 297 организациями, на каждые 600 аварий без ущерба или травм приходится около 30 аварий, сопровождающихся имущественным ущербом, 10 аварий с незначительными травмами и одно увечье, приводящее к потере работоспособности [27]. Наблюдается устойчивая закономерность – множество мелких несчастных случаев предвещает более крупные, что позволяет ориентировочно оценить вероятность крупных аварий.
ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КАК ПУТЬ ДЛЯ ОПАСНЫХ ВЛИЯНИЙ
Основание пирамиды аварий может быть сложено из множества "кирпичиков", но зачастую бывает и так, что фундаментом ее служит крупная ошибка, заложенная при проектировании технической системы, и без ее исправления крупные и мелкие неприятности будут периодически повторяться. Это правило действует как для отдельно взятого объекта, так и для технологических решений, тиражируемых в серийном оборудовании. Показателен пример потенциальной аварийности, заложенной на этапе разработки оборудования АТСКЭ "Квант" и ЦАТС МТ 20/25. К ним мы вернемся чуть позже, а пока рассмотрим три случая из моей практики, когда причиной повреждений и аварий стало... заземляющее устройство.
Во многих источниках, рекламирующих "грозозащиту", популярно объясняется, что: 1. Без хорошего заземления защита от перенапряжений невозможна (на самом деле, нередко приходится обеспечивать защиту не просто при "плохом" заземлении, но и при полном его отсутствии). 2. Помехи "сливаются" на "землю".
В целом, это почти соответствует истине, хотя очень важно понять, что же такое "земля" и "хорошее" заземление. Сегодня такое понимание у многих специалистов присутствует, а вот лет 10–15 назад, когда внедрение современного оборудования резко повысило требования к ЭМС, "земля" стала terra incognita (земля неизведанная, лат.) до тех пор, пока не накопились и не стали доступными информация и опыт. Статьи [28–30] написаны уже давно, но и сегодня могут быть полезны, так как в них проблемы заземления и уравнивания потенциалов рассматриваются с точки зрения инженера-связиста.
Пример 3
Электрифицированная железная дорога – мощный источник помех, особенно если она работает на переменном токе [22]. И если операторы связи прокладывают или подвешивают свои кабели рядом с ней лишь по необходимости, то связистам-железнодорожникам и специалистам службы СЦБ (сигнализация, централизация и блокировка) приходится обеспечивать работу систем связи и автоматики на объектах, которые сами являются источником опасных воздействий (вдобавок к молниям, которые часто ударяют в контактные опоры и провода).
В середине 1990-х годов я принимал участие в строительстве крупной железнодорожной станции – наша фирма занималась монтажом и наладкой систем технологической связи, позднее нам передали монтаж линейно-аппаратных залов волоконно-оптической связи. Профильный железнодорожный институт (Гипротранссигналсвязь) к проектированию привлечен не был, раздел проекта "связь" напоминал многократно переписанный студентами-двоечниками курсовик, изначальный вариант которого был сдан много лет назад. Длины многочисленных кабелей были указаны с точностью до полуметра, приведены их марки, но многие квадратики, обозначавшие оборудование, идентификации не поддавались, причем часть оборудования к тому времени просто перестала выпускаться.
Сегодня кажется невероятным, но тогда практически за месяц удалось совместными усилиями найти правильные решения, выбрать оборудование, договориться с поставщиками. В итоге связь заработала почти вовремя, даже системы уплотнения, которые мы не успели заменить (правда, пришлось собирать одну рабочую стойку из двух-трех, полученных с завода и хранения).
Приближался срок сдачи объекта, но к заземляющим устройствам даже не приступали. Оказывается, их не было не только в проекте, но и в смете на строительство. Недели за две до приезда приемочной комиссии работу по заземлению все-таки начали. С одной стороны здания станции был перрон и железнодорожные пути, с другой, в нескольких десятках метров, – заболоченный лес. Казалось бы, именно с противоположной стороны – подальше от железнодорожных путей – и нужно монтировать заземляющие устройства. Но позади станции были разбиты альпийские горки, посажены цветы и проложены дорожки. Вероятно, кто-то распорядился не портить всю эту красоту, иного объяснения тому, что произошло,