光纜的強電和雷電防護

齊三田

光纜良好的防護性能，使它的防強電和防雷工作不像同軸電纜和明線電路那樣明顯，因而在光纜線路迅速發展的過程中，安全接地往往被誤解，甚至被遺忘。隨著光纜的大量采用，近幾年光纜線路遭強電和雷擊的情況時有發生。光纜線路具有很大的通信容量，一旦發生障礙，將會造成巨大損失。本文結合國內對通信線路的防強電和防雷規范，談談光纜線路的防強電和防雷保護。

一、強電對光纜的影響和防護措施

1、光纜受強電影響主要有三個方面。（1）短期影響。強電線路發生接地短路故障時，在光纜的金屬構件上產生感應電動勢，擊穿絕緣介質，瞬間高溫可能損傷光纜，甚至中斷通信。（2）長期影響。不對稱運行的強電線路在正常工作狀態下，在光纜的金屬構件上產生電動勢，在超過安全電壓的規定值時會危及人身安全。（3）干擾影響。不對稱運行的強電線路在工作狀態下，在光纜的銅線上會產生電動勢，對銅線回路（如區間聯絡，遠供回路等）產生雜音、噪聲等干擾。對于無銅線的光纜線路來說，強電影響的允許值可由光纜外護層（PE層）對地絕緣強度確立。光纜PE層的厚度一般等于或大于2mm，其工頻絕緣強度要求等于或大于20000V。按CCITT建議K13規定光纜金屬護套上短期危險影響的縱電動勢不超過其直流試驗電壓的60%，即為20000×60%=12000V。光纜金屬構件上長期影響的縱電動勢允許值，按CCITT《關于通信線路防止電力線路有害原則》和國家標準“GB 6830-86”《電信線路遭受強電線路危險影響的允許值》中關于人身安全的規定為60V。

2、防強電措施。（1）光纜線路與強電線路之間保持一定的隔距，使光纜金屬構件的短期和長期危險縱電動勢分別不大于12000V和60V。（2）在接近交流電氣化鐵道的地段進行光纜施工和檢修時，將光纜中金屬構件臨時接地，以保證人身安全。（3）在接近發電廠、變電站等地電位高的區域，不將光纜的金屬構件接地，以免將高電位引上光纜。（4）采用非金屬加強芯光纜或非金屬光纜，但直埋光纜除外（因為這種光纜對潮氣滲透的抗力較低，而且在維護工作中難于確定光纜位置）。（5）增加光纜PE外層厚度，以提高光纜護套的絕緣和耐壓強度。

二、雷電對光纜的影響和防護措施

1、光纜線路雷擊的原因。光纖具有不導電性，可以免受沖擊電流。但為了使高容量的光纖免受環境事件的影響，光纜必須有鎧裝元件，主要有金屬鎧裝層、加強芯和業務銅線等，它們都是金屬導體。當雷擊金屬構件時，會感應出交流電或浪涌電流，傷害人身安全，破壞線路設備。雷電具有尋找阻抗最小路徑以泄放雷云電荷與地下異性電荷中和的趨勢。當雷擊附近大地或建筑物時，落雷點的電位升高，而光纜延伸到很遠，遠端電位可視為O，所以雷擊點附近的光纜電位也視為O。這樣落雷點與光纜之間形成極大的電位差，這一電位差若超過落雷點與光纜外護層間的耐壓強度，便會擊穿外護層，形成從落雷點到金屬構件的電弧通道，使大量雷電流涌向光纜，造成光纜嚴重損壞。

2、光纜受雷電影響主要有以下幾個方面。（1）金屬構件熔化。雷電流進入金屬護套，纜芯導體與金屬護套將出現沖擊電壓，擊穿金屬構件間介質而發生電弧，使金屬構件熔化，外護層被擊穿。（2）針孔擊穿。雷擊大地產生地電位升高，使光纜塑料外護套發生針孔擊穿，土壤潮氣和水通過針孔侵蝕光纜金屬護套，從而降低光纜使用壽命。（3）形成孔洞。雷電流通過雷擊針孔擊穿金屬護套從而形成孔洞，進而損傷光纖。（4）結構變形。雷擊大地造成光纜的放電而引起的壓縮力會壓扁光纜，引起結構變形，增大傳輸損耗，乃至中斷通信。

3、防雷電措施。（1）在選擇光纜線路路由時，應與高大的樹木、獨立建筑電桿、古塔等保持一定的間距。（2）在光纜上方敷設防雷線。當大地電阻率小于500Ω·m時，敷設一條防雷線；當大地電阻串大于500Ω·m時，敷設兩條防雷線。（3）采用架空光纜吊線間隔接地，一般500-1000m接地一次。（4）在強雷區采用非金屬加強芯光纜，或者是超厚PE外護層的光纜。

三、光纜防強電和防雷電技術的發展

第一種防護措施，是在光纜接頭處將纜內金屬構件在接頭處前后斷開，不作電氣連接和接地處理，且在直埋光纜的上方設置屏蔽線。第二種防護措施，是在光纜接頭處將纜內金屬構件作電氣連通，并作接地處理，在直埋光纜的上方不設屏蔽線。由于我國山地以及宕石多，埋設一組合格的地線十分困難，采用第一種防護措施，光纜接頭處不接地，可以減少很多接地裝置，從而可大大減少工程費用和維護工作量。

四、我國光纜的防強電和防雷電措施

（1）在光纜選型上不采用有銅線光纜。在強電和雷電嚴重的地區埋設較為完整的地線設施，如經濟允許可適當采用非金屬加強芯光纜或非金屬光纜。（2）在新架光纜選擇路由時，應盡量避免與高壓輸電線、交流電氣鐵道平行接近，與其相交時，交越角度應在30度以上。（3）在現有明線桿路上架設光纜時，一般可不考慮強電和雷電的影響。為了減少雷電對架空光纜的影響，光纜吊線每隔一公里接地一次，接地體的接地電阻要符合規定要求。（4）在光線接頭處將纜內金屬構件前后斷開，不作電氣連通，并不作接地處理。（5）在接近高壓輸電線、交流電氣的地段進行光纜施工或檢修時，作臨時保護接地，以保人身安全。endprint