電力系統光纖通信的強電保護

賀明輝

（國網湖南省電力有限公司婁底供電分公司，湖南 婁底 417000）

0 引言

近些年來各行各業在突飛猛進的發現，在現代通信業中，信息傳輸方式在不斷地改進，光通信成為了被廣泛應用的技術。光纖通信技術基于光通信的基礎上，目前已經成為現代通信的關鍵技術之一，也為了現代通訊事業的發展起到了很大的推動作用。較其他通信技術而言，光纖通信作為新興技術，其發展速度快且應用范圍廣泛，促進了通訊事業的發展。同時也是目前新技術革命下的產物，并促進了信息的傳遞，是信息時代的一個重要標志。而它在電力系統中也被廣泛的應用，本文就電力系統光纖通信的強電保護部分進行分析，并總結降低強電對光纖通信影響的方法[1]。

1 電力系統和光纖通信

電力系統的運行較為復雜，且涉及面廣泛，其中包括發電、輸電及用電等重要過程構成，且電能運營生產與消費共存。電力系統運行目的在于為了能夠使得一次能源經過發電設備轉換成有效電能，再經過配電等過程，將電能產品運送到用電用戶。電力系統為了提升輸電效率，在系統內部的各個環節中都設置了對應的信息控制管理系統，并加強了電能生產管理，完善了其測量及調節等一系列生產內容，在最大程度上保證了電能的安全性[2]。

對于光纖通信來說，其主要的信息載體是光波，同時也是將光纖作為主要傳輸方式的新興通信技術手段。光纖通信的工作原理是把需要傳送的信息轉變為電信號，并通過激光器的激光束進行調整，能夠使得光強度發生對應的變化，最終將光纖成功輸送。而在接收端，一般在檢測器受到光信號之后，就會將其轉換為電信號，并經過內部轉換與調節還原信息。近些年來光纖的發展要比電氣通信發展快，主要原因是由于它具有傳輸頻帶寬、通信容量大，傳輸損耗低、中繼距離長，線徑細、重量輕，采用石英原料節省金屬材料，提升了資源使用率，而且抗干擾性能較強，同時還具有一定的抗腐蝕性[3]。此外其保密性能強并在使用過程中無電火花等，所以使得其在最近幾年發展迅速，且應用廣泛。

2 電力系統光纖通信強電防護的防護要點

雖然光纖在近些年來發展較為迅速，但是光纖采用的材料大致都相同，主要是金屬材料和非金屬材料，而這兩種材料主要區別就在于光導纖維中是否含有銅金屬。一般情況下，在應用非金屬材料過程中，主要是光纜防護裝置以及光纜裝置部分，而這些裝置中是基本不含有銅金屬，在無銅的光纜通信電路中，基本可以不考慮強電設施的干擾與影響，但是還是需要加強防護。而在應用金屬材料過程中，大部分光纜傳輸都采用金屬材質，這些裝置中會含有銅金屬，而強電影響的防護措施和電纜通信線路基本相同，所以銅線不會是主要的傳輸通信信號回路，因此需要進行防治維護。其次就是距離，接觸距離的長短會造成不同程度的影響，也需要注意。以2010年山東省級維保平臺出現故障事例來看，傳輸網管顯示京滬320G波分系統、奧運波分系統濟南至泰安之間出現故障警報，據了解，是光纜傳輸線路出現故障，但是光纜線路在鐵路禁區，無法及時處理影響火車接收信號[4]。同樣的還有國網滁州公司通信系統多次發生光纜故障，暴露出廠站內光纜單溝道、通信光纜與強電電纜防火隔離等明顯存在的安全隱患，修維護人員在對公司包括中心站在內的40余座變電站的站內光纜隱患排查中，排查出光纜施工絕緣不滿足施工要求，電壓范圍均不在要求范圍之內，多根光纜都未做防護處理，而經排查這些光纜都為我公司主干環網光纜目前處于運行狀態。這些光纜工程是由于多年前，安裝工藝規范不夠細致完善，導致這些運行的光纜不能夠滿足目前通信十八項反措的安全需求。

3 電力系統光纖通信強電防護的危害分析

3.1 短期影響

所謂的短期影響是在強電線路發生故障的同時，會出現接地短路的現象，而這個時候光纜的金屬構件會產生感應電壓，電壓會釋放高溫能量擊穿絕緣介質，使得光纜遭到破壞，嚴重時將會中斷信號傳輸，導致通信中斷。通常發生這種情況是電力系統本身在受到不可抗力的瞬間故障狀態沖擊，發生瞬間故障狀態沖擊現象是不可能提前預測到的，而這種沖擊力在電纜本身的承受力之上，由于發生時會伴隨著短路現象發生，同時會伴隨著巨大的電動勢能產生，這種電動勢能的能量會非常大，那么就會導致絕緣度和絕緣設計不過關的通信電纜被擊穿，嚴重的時候會直接影響電纜的壽命[5]。

3.2 長期影響

一般來說，在正常運行情況下的不對稱強電線路在光纜的金屬構件上多會出現電壓，通常這種電壓會大大超出安全電壓范圍，這個電壓值人體是無法承受的，它會嚴重威脅到人類的生命健康，也會造成不同程度的光纜損壞。也就是說在電力系統強電部分工作的時候，部分光纜中會含有金屬元素，而含有金屬元素的光纜會和強電線路的電動勢產生感應，這會讓整個電纜線路產生電壓，而這個電壓限額的上限值會超過電纜線路本身能承受的范圍之內，電壓的大部分改變就使得光纜通信系統的正常運行受到影響和波動，最后會影響電纜的正常運行和使用。光纜線路受強電影響的限值為表1所示。

表1 光纜通信線路受強電影響允許的縱電動勢光纜通信線路受強電影響Table 1 Longitudinal Electromotive Force Allowed by Strong film noise in optical cable communication lines

3.3 干擾影響

大多數強電運行的過程中都會伴隨著不對稱的強電運行，而在正常工作狀態下，不對稱運行的強電線路會產生感應電壓，對有銅線的光纜回路來說會產生干擾，期間會伴隨著雜音、噪音等現象。在針對光纜金屬配件感應的情況中，就會發生這種現象，它會直接導致整個電纜內部的通信系統電壓值受到干擾并伴隨著劇烈波動的現象，而這種波動的情況是不正常的，它會使得整個光纜系統運行受到影響，其中部分系統單元的工作無法繼續進行，這樣整個電纜系統就處于癱瘓狀態，無法正常工作，因此，要保證金屬電壓的范圍值在正常范圍之內。而對于無銅線的光纜回路來說，強電影響允許值是通過光纜外保護層對地的絕緣強度來決定的，通常情況下，光纜PE層的厚度大于或者等于兩毫米，它的工頻絕緣強度在技術要求上要大于或者等于兩萬伏，按照CCITT中的建議來看，K13規定的光纜金屬護套上短期影響的縱電壓不能超過它在直流實驗電壓的百分之六十范圍之內，也就是說，總體的電壓范圍應該在一萬兩千伏內，而在光纜金屬構件上長期影響的縱電壓允許值也是要符合規定的，這樣才能符合人身安全的規定，正常情況下，人身安全的規定值應該在六十伏左右。

4 電力系統光纖通信強電防護危害的防護措施

為了能更好的確保電纜通信工程的正常運行，就要保證電力系統中光纜通信系統不受強電影響，做好強電保護工作，而減少強電對光纜通信工程的影響，可以通過選擇最優的強電保護材料，并在施工過程中根據是否含有金屬材料進行改良等措施來降低危害。

4.1 選擇最合適的光纖通信材料

在工程施工過程中，我們首先要保證的是經濟效益，要確保工程施工成本最低，還要滿足工程施工要求，即整個工程施工經濟效益最優化。而在電力系統光纖通信的強電保護施工中，在設計時就要優先選擇金屬材料的光纖通信材料，這樣能加強對強電的保護，但是如果是電力系統中必須要采用直埋式光纜施工時，為了保證纜材料能夠準確有效的尋找和辨別方向，就需要采用非金屬材料，這是由于非金屬材料在強電運行的過程中能減少干擾，以便光纜通信工程能正常運行。

4.2 有銅線光纜通信工程

通過前文的分析來看，光纖通信線路對強電影響的考慮關鍵就在于電纜內有無銅線，而對于有銅線的光纜工程來說，光纜通信傳輸就會難以發揮它的回路作用，因此在施工過程中，為了能減少強電運行的影響，施工時盡最大可能增大與強電線路的隔距，減少與其接近的長度，具體長度的距離可以根據具體的計算公式計算出長度。其次，還可以采取在銅線上安裝放電器，并在銅線遠供回路中接入防護濾波器的措施降低影響。最后可以通過調整遠供段的組成的方法，有效縮短強電影響的積累段的長度[6]。

4.3 無銅線光纜通信工程

在進行無銅光纜通信系統防護過程中，為了能在最大可能性下減少受到強電的干擾，應該做到以下幾點：一、在灌籃材料中添加一定的金屬構件，通常操作是將光纜的金屬加強心、護套或者鎧裝，在接頭處不將相鄰的光纜作電氣連通，以縮短強電影響的積累段長度，或者在絕緣保護處理的絕緣層和進行光纜材料加固的加強構件處添加，這樣能有效降低感應的縱電動勢。二、在接近電流電氣鐵道的地段進行光纜施工或者檢修時侯，需要將光纜中的金屬構件作臨時接地處理，這樣能確保人身安全，避免發生意外。三、在接近發電廠、變電站的地網時，施工時尤其要注意不將光纜的金屬構件接地，避免將高電位引上光纜，發生危險。

5 結論

在電力系統中，為了保證光纖通信系統能穩定的運行，必須減少強電對其的影響，加強對強電的保護，在設計強電防護系統時選擇最適合的光纖材料，并能根據不同類型的材料做出不同的防護措施，確保在強電運行的過程中，所產生的電壓都在正常范圍內，從而確保光纖通信系統正常運行，這樣才能保證電力系統能夠穩定運行，人們的正常生活才不會受到影響[7]。