CC BY
19
Выбор грозостойкого кабеля по экономическим критериям в условиях неопределенности
Ключевые слова: грозостойкость, вероятное количество повреждений, оптический кабель, капитальные затраты, чистая текущая стоимость.
Сравниваются оптические кабели различных категорий грозостойкости в условиях прокладки в районе с повышенной грозовой активностью. В качестве критерия выбора кабеля используется показатель чистой текущей стоимости (ЫРУ). Особое место в оценке занимает определение вероятности повреждений шланговых покровов оптического кабеля. Приведены результаты расчетов, проводится анализ результатов, даны рекомендации по выбору оптического кабеля для вновь проектируемых и строящихся оптических кабельных магистралей в районе с повышенной грозовой активностью.
Сиднев С.А., к.т.н., доцент кафедры Менеджмент, МТУСИ Зубилевич А.Л., к.т.н, доцент кафедры НТ, МТУСИ Царенко В.А., аспирант кафедры Менеджмент, МТУСИ
Введение
Современный этап развития общества характеризуется высокими темпами роста объема передаваемой информации. Поэтому к вновь строящимся линиям и сетям связи предъявляются все более жесткие требования по их надежности и живучести.
При реальном проектировании очень редко удается осуществить все рекомендации, связанные с обеспечением оптимального проектирования или нахождения наилучших и наиболее эффективных решений проектных задач. В связи с этим оценка качества и эффективности проектов, как правило, осуществляется путем сравнения по основным критериям данного проекта со средними показателями по аналогичным или ранее выполненным проектам. Проведение расчетов по нескольким вариантам проектных решений способствует принятию оптимального из возможных решений.
При проектировании оптических кабельных магистралей принятие наилучшего решения из существующих возможных требует учета множества факторов, способных повлиять на проект. Одним из таких факторов является грозоповреждаемость оптической кабельной линии (ОКЛ).
Повреждаемость подземных ОКЛ при грозовых разрядах - одна из причин существенного снижения доходов и прибыли телекоммуникационной компании. Как известно, гроза, попадая в оптический кабель (ОК), может вызывать повреждения, как с перерывом, так и без перерыва связи. Повреждения оболочки кабеля могут достигать сотен метров! 1,4,5]. Длительность восстановительных работ велика и требует больших материальных затрат.
Определение ожидаемых параметров грозоповреждаемо-стп на ОКЛ в исследуемом районе позволит решить задачу оптимального выбора кабеля и экономии денежных средств при проектировании оптических кабельных магистралей. Поэтому вопрос выбора кабеля с учетом его грозостойкости является актуальным.
Воздействие внешних факторов
на оптические кабельные линии
При проектировании оптических кабельных магистралей необходимо учитывать, что цепи и тракты линий связи по-
стоянно находятся под воздействием сторонних факторов, влияющих на реализацию проекта. Одним из таких факторов является воздействие электромагнитных полей и токов на ОКЛ. Наиболее мощным источником опасных влияний на оптические кабельные линии связи являются грозовые разряды.
Опасному воздействию атмосферного электричества подвержены как воздушные, так и подземные кабельные линии связи (ЛС). Высокое напряжение на металлических элементах конструкции ОК при грозовых разрядах появляется или вследствие индукции от разряда облака на землю, разряда облако - облако, или в результате непосредственного разряда в линию связи (прямой удар).
Опасность повреждения кабельной линии существенно зависит от состояния грунта и проводимости кабельной оболочки (если такая имеется в ОК). В грунтах с большим удельным сопротивлением (песке, скале, глине, граните и т.д.) и при больших сопротивлениях оболочки опасность повреждения кабеля возрастает [5].
Учитывая, что указанные повреждения выявляются в процессе эксплуатации, при учете грозо повреждаем ости будем принимать во внимание только опасные удары, вследствие которых возникают простои связи.
Критерий оптимального выбора
оптоволоконного кабеля
В настоящее время волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) начинают широко проникать в районы Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, наиболее подверженные грозовому воздействию. Для анализа результатов воспользуемся конкретным случаем. I [ри проектировании линии связи в исследуемом районе требуется обосновать правильность решения по выбору типа кабеля. О районе нам известно, что он наиболее подвержен [розовому воздействию. У организации-заказчика имеется две альтернативы, выбрать относительно дешевый, но повреждаемый кабель, или же грозостойкий и достаточно дорогой. Исходные данные представлены в табл. 1.
Таблица I
Исходные данные
Фактор Ел. ¡им. Значение 1
Кабель категории IV (40 [кА]) тыс,руб,/км 40 ООО
Кабель категории 11 (95 [кА]) тыс,руб,/км 75 ООО
При проектировании линий связи в исследуемых районах выбор марок оптических кабелей связи осуществляется по результатам анализа данных инженерных изысканий трассы прокладки кабеля. При этом, проектные решения по выбору кабеля сегодня принимаются по итогам оценки их экономической эффективности. Организации-заказчику проекта требуется предоставить максимальную информацию, которая позволит обосновать правильность выбора.
Оценку эффективности предлагается осуществлять с помощью экономического показателя чистой текущей стоимости NPV (Net Present Value) \2, 3j:
mv _ f U, - Jp, - А, -Ш, ХI - //.„)+ A, (1J
(l + d)
где Д - доходы, создаваемые ВОЛ С в /-ом году;
Эр,- расходы на производство и реализацию услуг (эксплуатационные расходы) в /-ом году (без амортизационных отчислений);
А,- - амортизационные отчисления в /-ом году; Ш, - величина потерь в /-ом году, вызванная простоями BOJIC из-за грозовых повреждений;
Нп - величина налога на прибыль, выраженная в относительных единицах (Нп — 0,2);
Ко - капитатьные затраты на создание ВОЛ С; d - дисконт-фактор.
Величина капитальных затрат в формуле (1) во многом определяется стоимостью выбранного ОК. Стоимость ОК напрямую зависит от его грозостойкости. Оптические кабели, содержащие металлические элементы, классифицируются по категориям стойкости к ударам мол пин, представленным в табл. 2.
Таблица 2 Классификация оптических кабелей ио стойкости к ударам молнии
Категории капели L, |к*А|
I > 105
II 80...105
III 55...80
IV <55
= + ^ <4)
где А-, - амортизационные отчисления в 1-ом году для кабеля с большей грозостой костью, определяется как А, = К0 -НА\ А* - амортизационные отчисления в /-ом году для кабеля е меньшей грозоетойкостью, определяется как А*-К'й-Нл\ Кц - капитальные затраты на создание ВОЛС в случае использования кабеля меньшей грозостойкости; Кп - капитальные затраты на создание ВОЛС в случае использования кабеля большей грозостой кости, определяется как К*0={К0+АК).
После ряда преобразований и упрощений выражения (4) принимает вид:
м (1 + ¿0 щ (1 +
Применяя к 3-му слагаемому в выражении (5) формулу суммы членов убывающей геометрической прогрессии, мы получаем формулу для сравнения 2-х альтернативных проектов:
* Г (
п Ш.-Ш. , "
ШРУ= I—1-
(=1
(1+rf)
п
)-
ДАТ-
]--
НПНА
]--
1
О Щ
Кабели, выдерживающие ток молнии 105 [кА] и выше, относятся к первой категории, 80 [кД] и выше, но не превышающие 105 [кА] - ко второй категории, 55 [кА] и выше, но не более 80 [кА] - к третьей категории по грозостой кости. Оптические кабели, выдерживающие ток молнии менее 55 ¡kAJ, относятся к четвертой категории.
Выбор О К предлагается осуществлять путем сравнения кабелей разных категорий грозостой кости. Для этого случая, расемсприм разность показателей NPV 2-х различных кабелей:
bNPV = NPV2~NPVr (3)
где NPVi - чистая текущая стоимость при решении применять кабель меньшей грозостойкости; NPV¡ - чистая текущая стоимость при решении применять кабель большей грозостойкости.
С учетом равенства доходов и эксплуатационных расходов (без амортизационных отчислений) формула (3) примет вид:
(6)
где Ш/ — величина потерь в случае использования кабеля меньшей грозостойкости в /-ом году; Щ - величина потерь в случае использования кабеля большей грозостойкости в 1-ом году; ИА - норма амортизационных отчислений (НА = 0,04); АК - разница между стоимостью кабелей разной грозостойкости;
Ш^МрТф-с (?)
где Д'р - количество повреждений за год; Тср - среднее время простоя ВОЛС; с— потери за один час.
Особое место в оценке эффективности выбора типа ОК занимает определения ожидаемых параметров грозоповреж-даемости кабеля. Ожидаемое вероятное число повреждений ОК от ударов молнии характеризуется плотностью повреждений, под которой понимается общее число отказов связи, отнесенных к 100 км трассы кабельной линии в год.
Количество повреждений за год определяется, согласно действующей рекомендации К.25 МСЭ-Е «Защита волоконно-оптических кабелей от ударов молнии», по формуле:
^Р^^гФ1^ <8)
где ки - коэффициент поправки числа повреждений (для расчета берется равный 3); Л^ - общее вероятное среднегодовое количество всех ударов молний величиной от 1 до 250 кА в оптический кабель; Р (> 1„) — вероятность амплитуды тока молнии; /„ - ток повреждения [кЛ], соответствующий минимальной величине амплитуды тока молнии, вызывающего возникновение прямой дуги к кабелю и возникновение первичного повреждения.
Эффект от применения кабеля с повышенной грозоетойкостью (ANPV) представлен на рис. I. Видно, что уже через 5 лет эффект от снижения потерь из-за грозы перекроет эффект от разницы стоимости кабелей. В результате через 25 лет организация-заказчик получить дополнительный чистый доход в размере 4 млн. руб.
Selecting a thunderstorm resistant cable on economic criteria under uncertainty
Sidnev SA, Ph.D., Associate ProfessorofManagement, MTUCI Zubilevich A.L., Ph.D., assistant professor of NTS MTUCI Carenko V.A., graduate student management, MTUCI, Moscow, Russia
Abstract
Compared optic cables of different categories grozostoykosti under installation in areas with increased storm activity. As a criterion for the selection of the cable used the net present value (NPV). A special place in the assessment takes determination of the probability of damage hose covers optical cable. The calculation results, the analysis of the results, recommendations on the choice of optical cable for the newly designed and constructed optic cable lines in an area with high lightning activity.
Keywords: thunderstorms resistance, probable amount of damage, optical cable, capital expenditures, net present value.
References
1. Kolesnikov O.V. Features lightning effects on the optical cable lines and measures for their protection in relation to the Far North of the European part of Russia. Abstract for the degree of candidate of technical sciences. Moscow: 2006, 19, p.
2. K. Walsh .Key Management Ratios: How lo analyze, compare and control dala defining the value of the company; Trans. from English. 2nd ed. Moscow: Case, 2001. 360 p.
3. Sidnev S.A., Zubilevich A.L. Economic indicator - the basis of selecting the type of fibers for fiber optic links / CABLE - news, 2012. No 2. Pp. 46-48.
4. Guidelines on the Protection of underground communication cables from lightning strikes. Moscow: "Communication", 1975.
5. Guidelines on the Protection of optical cables from lightning strikes. Moscow: CNIIS, 1996.
