直埋光纜的防雷電防護(hù)探討

任中勝

中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司重慶分公司，重慶 400000

直埋光纜的防雷電防護(hù)探討

任中勝

中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司重慶分公司，重慶 400000

光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的一種通信方式，它不受外界電磁波的干擾影響。但由于光纜內(nèi)存在金屬加強(qiáng)芯、金屬擋水層以及鋼帶鎧裝層，這些金屬構(gòu)件在強(qiáng)電及雷電波的影響下，仍將產(chǎn)生感應(yīng)耦合影響。當(dāng)感應(yīng)電壓超過它的耐壓指標(biāo)，對地絕緣就可能被擊穿而影響光纜的使用壽命，甚至損壞光纜。因此，研究光纜線路的防雷電具有十分重要的意義。

雷電；光纜線路；防護(hù)措施

引言

隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入一個嶄新的時期，它逐漸被應(yīng)用到了通信行業(yè)的各個角落[1]。在廣泛應(yīng)用的同時，通信光纜的防雷電問題越來越引起重視。特別是近幾年光纜線路遭雷擊的情況時有發(fā)生，通信光纜線路故障輕者帶來硬件損毀、系統(tǒng)癱瘓，重者所有的網(wǎng)絡(luò)系都會停滯。對防雷電措施進(jìn)行研究有利于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，減少損失。

1 雷電對光纜通信線路的危害

（1）光纜金屬部件間的介質(zhì)擊穿而發(fā)生電孤時（金屬護(hù)套與中心加強(qiáng)件或銅線對之間）會損壞位于電弧通道中或電弧通道附近的光纖。

（2）金屬護(hù)套因雷擊而形成孔洞，孔洞附近的光纖受到損傷（雷電流通過雷擊針孔或光纜的接地，流過光纜的金屬護(hù)套或鎧裝裝，可能導(dǎo)致光纜內(nèi)金屬護(hù)套緣絕的擊穿）。

（3）光纜被雷電放電而引起的壓縮力壓扁，引起光纜結(jié)構(gòu)變形，增大傳輸損耗乃至中斷通信。

2 針對直埋地下的光纜線路的防雷措施

直埋通信線路遭受雷擊影響的途徑比較多，而且一旦發(fā)生雷擊故障，所造成的后果也比較嚴(yán)重并且恢復(fù)比較困難。因此，對地下直埋通信線路的防雷電措施也比較復(fù)雜，主要有以下幾點：

2.1 新建光纜線路的路由選取措施

由于地面的地貌、地質(zhì)狀況不同，被雷擊的概率也不同，所以首先在設(shè)計光纜系統(tǒng)前從路由的選擇上做好工作，選擇雷擊率低的路線，避開雷擊率高的路線，選擇的方法如下：

（1）如光纜必須經(jīng)過山地，線路路由選擇在山嶺的陰面坡（北坡或西北坡），避免走山頂或山脊。

（2）線路通過土山時，最好選擇在山腳通過；通過石山時，最好選擇在山腰通過。

（3）路由應(yīng)盡量避開石山與水田、河流的交界處，金屬礦藏邊界處，某些地質(zhì)斷層地帶，以及進(jìn)山森林的邊界處。

（4）如果在一整片都是土壤電阻率較高（例如在500 Ω·m以上）的地方，當(dāng)中局部地方的土壤電阻率比較低（例如小于 100 Ω·m），則這局部地方落雷可能性反而較大，必須避開。

有些地方，表層（深度2m以內(nèi)）的土壤電阻率雖然低，但深層（深度10m以內(nèi)）的土壤電阻率很高，深層比表層土壤電阻率大 4倍以上，則這些地方不宜作為光纜的路由。原因是當(dāng)這里落雷時，雷電流在流散過程中將遇到電阻率較高的深層土壤的阻礙，使表層土壤電流密度增大，光纜易遭受雷害。

（5）要注意光纜路由經(jīng)過的地方，要與高于地面10m的孤立的大樹、古塔、高聳建筑物以及高于地面6.5m的孤立電線桿等保持安全距離。相關(guān)防雷隔距要求見表1所規(guī)定的數(shù)值。

表1 直埋線路與孤立大樹、高聳建筑物及孤立電線桿的防雷凈距離

在充分的調(diào)查研究基礎(chǔ)上，包括對每一具體地點歷年來的雷害情況加以了解之后，才能確定一條合理的光纜路由。對于重要的干線，還需在對初步設(shè)計提出的路由，進(jìn)行全線土壤電阻率測量及比較之后，才能確定下來。

2.2 消弧線

當(dāng)直埋光纜與單棵大樹、電桿、高聳建筑、礦泉、地下水出口處的距離不能滿足表 2的要求時，可以采取消弧線對光纜進(jìn)行保護(hù)。采用消弧線，可以降低光纜與高大物體之間的電位差，當(dāng)雷擊大樹等高大物體時，雷電流通過大樹等物體向大地放電，由于有消弧線的存在，大量雷電流將通過消弧線泄放入地，從而可避免因雷擊發(fā)生電弧擊穿對光纜造成危害。消弧線可用兩根 7/2.2鋼絞線做成，其中一根與光纜埋深相同，另一根為光纜埋深的一半，兩根金屬線的兩端都應(yīng)焊接在接地網(wǎng)上。接地網(wǎng)應(yīng)在遠(yuǎn)離光纜的一側(cè)，與光纜相距大于15m，接地網(wǎng)的接地電阻一般要求為5 Ω；當(dāng)土壤電阻率大于100 ?· m時，接地電阻要求為10 Ω。當(dāng)光纜與大樹等物體相距不足5m時，消弧線難以達(dá)到防雷保護(hù)作用，這時光纜就應(yīng)該繞道敷設(shè)。

表 2 光纜與、弱電線路電桿、3k V 以下電桿及高聳建（ 構(gòu)） 筑物、單棵大樹的安全距離

2.3 其他防雷措施

（1）雷擊嚴(yán)重地區(qū)盡可能采用無金屬構(gòu)件的光纜或采用加厚 PE（聚乙烯）層的光纜。

（2）做好光纜的施工，保證光纜外護(hù)層的完整無損，使金屬外護(hù)套對地絕緣保持良好，可提高光纜PE護(hù)套的瞬間耐壓能力，也提高了光纜的抗雷電浪涌的能力。

（3）光纜敷設(shè)應(yīng)逐步實現(xiàn)管道化，敷設(shè)時應(yīng)采用低摩擦系數(shù)的塑料管。當(dāng)光纜布放在塑料管道內(nèi)時，塑料管為光纜提供了一層外加的保護(hù)，將增加光纜的耐壓能力，對防雷、防機(jī)械損傷、防鼠、蛀蝕都有好處。

3 架空光纜的雷電防護(hù)方法

對于架空光纜，可充分利用原金屬明線和桿路的防雷措施，如采用避雷針、架空防雷線等措施。同時可將架空吊線電氣連接并每隔 2km 進(jìn)行一次接地處理。接地時可通過合適的浪涌保護(hù)裝置或直接接地，這樣吊線具有架空地線的保護(hù)作用。將光纜中的金屬部件在接頭處全部做電氣斷開。就地取用電源時，應(yīng)做好電源的防雷保護(hù)，如采用隔離變壓器或接上氧化鋅避雷閥片等。

4 結(jié)語

雷電對于直埋地下或者架空的光電纜線路都會造成危害。要防止雷電的危害，應(yīng)在通信線路的設(shè)計、施工中采取相應(yīng)的防雷電措施將雷電破壞影響情況降到最低。

[1]文武.感應(yīng)雷電磁干擾及其防護(hù)研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2004.

Lightning Protection of Buried Cable

Ren Zhongsheng
China Mobile Communication Group Design Institute Co., Ltd., Chongqing Branch, Chongqing 400000

Optical fiber communication is a communication mode of information transmission in the optical fiber in the use of light, it is not disturbed by external electromagnetic waves, but as the cable to strengthen the core memory in the metal, metal barrier layer and steel tape armoring layer, the metal components in the influence of high voltage and lightning wave, will still produce induction coupling effect when the induction voltage exceeds the voltage indicator.It may be, the insulation breakdown and affect the service life of the optical cable, or even damage the cable, therefore, has very important significance of lightning protection research of optical fiber cable line.

lightning; optical fiber cable; protection measures

TN913.33；TM862

A

1009-6434（2017）3-0049-02