光纜中繼段綜合防雷接地技術

張維東

（中國電信股份有限公司重慶網絡監控維護中心，重慶 400042）

隨著“寬帶中國”戰略的實施，光纖從中繼層面延伸到用戶終端，光纜的大量采用后，在給通信業帶來快速發展的同時，如何保證光纜線路安全運行免遭雷擊損壞將是我們必須面臨的課題，本文將對光纜線路的防雷接地保護技術進行分析。

1 光纜引雷原理分析

通信光纖由非金屬石英玻璃制成，不導電，可以防止電流。然而，為了保護高容量光纖免受環境影響并適應電纜敷設過程中的拉伸，應力和摩擦力，電纜必須具有裝甲部件，主要是金屬鎧裝層，增強芯，這是金屬導體。當接近電纜線的電源線引起電纜線的金屬部件上的短路或雷擊時，引起交流電或浪涌電流，導致人身傷害或損壞電纜線裝置。

雷電傾向于找到最小阻抗路徑以使雷云電荷放電并中和地下電荷。當雷擊到地面或建筑物時，雷電點的電位上升，電纜延伸很遠，遠端電位可以視為0，因此雷擊點附近的電纜電位也可以視為0，使閃電點和電纜形成很大的電位差。如果電位差超過雷擊點與電纜外護套之間的耐受電壓，則外護套將斷裂，形成從雷電點到金屬構件的電弧通道，從而產生大量的雷電流，插入電纜，嚴重損壞電纜。

2 光纜中繼段綜合防雷接地技術

光纜中繼段端到端線路一般包括入局光纜線路、管道光纜線路、架空光纜線路、直埋光纜線路。光纜中斷段端到端防雷接地技術需要全面考慮在一個中繼段中各種敷設方式的光纜線路，綜合運用各種防雷接地技術措施，從而保障整個光纜中繼段的安全運行。

2.1 直埋光纜防雷接地技術措施

直埋光纜線路主要防雷接地措施有：光纜接頭金屬構件電氣斷開，敷設屏蔽線、消弧線、避雷針、架空防雷線，特殊地段采用無金屬光纜等。

2.1.1 光纜接頭金屬構件電氣斷開

在光纜接頭處斷開金屬加強芯、金屬鎧裝護套等金屬構件；光纜內金屬構件分連通和斷開兩種，目前在工程施工規范中要求進行斷開處理，這樣確保當本纜段光纜發生雷擊時雷電流不影響前后纜段。

2.1.2 敷設屏蔽線

在光纜上方30cm敷設單條或雙條屏蔽線（又稱排流線），屏蔽線一般采用7/2.2mm鋼絞線或鍍鋅鋼線，雙條排流線相距為0.4～0.6m，采取平行鋪設，并將兩端引伸到大地電阻率較小的地方，其敷設長度一般要求不少于2000m。在雷擊嚴重地區，可在排流線的兩端及中間每隔200m裝設接地裝置，將排流線通過接地裝置入地，要求接地裝置距光纜至少保持15m以上，對于土壤電阻率大于100Ω.m的地段，敷設單條排流線；電阻率小于100Ω.m或有銅導線光纜的地段敷設雙條排流線。其接地電阻要求如圖1所示：

2.1.3 敷設消弧線

雷擊大地時，雷擊點和該點附近的地下光纜間將產生很大的電位差。該電位差超過雷擊點和光纜間土壤絕緣強度時，土壤就會被擊穿，產生電弧，雷電流經過擊穿的土壤流入光纜。當在光纜路徑附近有單獨的閃電采集物體，如大樹或高桿時，電纜不太可能被雷擊，但如果高目標被擊中，則閃電電流通過根部或避雷針進入地面。線路通常會泄漏到電纜上或破壞土壤并產生電弧以損壞電纜。具體保護方法是：在防雷目標和光纜之間，用兩條金屬線制作半圓弧形防雷目標，其中一條與光纜埋深相同，另一個埋在光纜中。一半的電線焊接到接地裝置。接地裝置應遠離電纜側面，距離電纜不小于15m，接地電阻應不大于10歐姆。如圖2所示：

如果獨立大樹、桿塔與光纜的距離小于5米，即使敷設了消弧線也難減少雷擊損害光纜的可能性。因為消弧線距離光纜不足2.5米時，消弧線上通過雷電流產生的高電位也可能把土壤擊穿，向光纜跳弧。因此，這種情況下可砍伐獨立大樹的措施或安裝避雷針方式避雷，但是，如果大樹是屬于保護之列而不能砍伐，那么只能改變光纜路由以避開獨立大樹。

2.1.4 安裝避雷針

避雷針是一種廣泛使用的設備，可以防止直接雷擊。它可以將雷電放電到自身，并防止受保護電纜線上的直接雷擊。避雷針的保護范圍和避雷針的數目、高度、相互位置，雷云高度和雷云對避雷針的位置有關。雷電放電高度H與避雷針的高度h的比值越大，避雷針的保護作用就越強，其保護范圍是直徑3h-5h的圓面積。避雷針防雷的應用范圍與消弧防雷相同。它還可以用于兩座山脈之間的風口和其他地形優勢，如能將避雷針設置在光纜與雷云發源地之間的雷云活動的路徑上，或設置在光纜附近的高處攔截雷電，使雷電未到達光纜附近就入地，防雷效果就更顯著一些。避雷針的防雷作用比消弧線方法好，效能較高，做起來比較簡單，但它有對空暴露點，安裝時要注意地形、地物有利處或加以偽裝后使用。

2.1.5 安裝架空防雷線

架空防雷地線也是直埋光纜防止雷擊損害的措施之一，它適用于需要防雷地段較長的地方。優點是防直擊雷效果較好，施工方法比較簡單；缺點是對空暴露，影響環境。

架空防雷地線的做法：沿著光纜路由，與光纜相距3～8m處設置木桿桿路，架設架空防雷地線線路。架空防雷地線可以吸引兩側寬度為3～5h（h為架空防雷地線距地面的高度）地帶的雷擊，只要防雷導線上所產生的雷電壓不超過木桿的絕緣擊穿強度，敷設在該地區內的光纜就可以免遭直接雷擊。如果防雷導線上所產生的雷電壓超過木桿的絕緣擊穿強度，那么雷電流將經過木桿注入光纜附近的地下，從而擊壞光纜，使光纜發生故障。為了減少木桿遭受雷擊的損壞，在木桿上裝設避雷針（與防雷線線材相同），避雷針應該與防雷地線相連并接地。接地裝置和光纜的距離應不小于15m，一般每隔150～200m做一次防雷線接地。在空曠地方，不妨礙耕作或人們活動的情況下，架空防雷地線與接地裝置之間也可以直接用拉線連接，但應保證光纜與拉線在地上終端距離不小于15m。

2.1.6 特殊地段采用無金屬光纜

光纜利用光纖作為通信介質可以免受電流的損害，但光纜中加強件、防潮層和鎧裝層都是金屬構件，仍可能遭受雷電沖擊，從而損壞光纜，嚴重時使通信中斷。因此，在雷暴日較多、土壤電阻率急劇變化的地段，應采取無金屬光纜。

2.2 架空光纜防雷接地

架空光纜線路主要防雷接地措施有：光纜接頭金屬構件電氣斷開，吊線接地及電氣斷開，電桿接地，敷設架空防雷線，特殊地段采用無金屬光纜，桿路應盡量避開容易遭受雷擊的地段等。

2.2.1 光纜接頭金屬構件電氣斷開

與直埋光纜相同，在架空光纜接頭處斷開金屬加強芯、金屬鎧裝護套等金屬構件；光纜內金屬構件分連通和斷開兩種，目前在工程施工規范中要求進行斷開處理，這樣確保當本纜段光纜發生雷擊時雷電流不影響前后纜段。

2.2.2 吊線接地及電氣斷開

架空光纜一般采用7/2.0mm鍍鋅鋼絞線做吊線，只要對吊線做適當的接地處理，便是一條很好的架空地線。電纜懸掛線應每隔300-500米通過防雷或拉絲接地。絕緣子應每1千米安裝一次，以便斷開電源。架空電纜應安裝在架空電纜上方，特別嚴重的雷電損壞。

2.3 管道光纜防雷接地

管道光纜相對較安全，所處地形不易受雷擊損壞。管道光纜線路主要防雷接地措施有：光纜接頭金屬構件電氣斷開，特殊地段采用無金屬光纜等。

2.4 入局光纜防雷接地

光纜進入局（站）的防雷接地總的思路，首先是要把纜線受到雷電感應所帶的雷電感應電壓攔截在局外；其次是做好局內的

接地。

2.4.1 光纜入局方式

根據規定，在所有類型的電纜入口處使用垃圾填埋場和管道，并盡可能避免進入空中。當引入帶有金屬護套/層的電纜時，金屬護套/層應接地。沒有金屬外護套的電纜應埋在鋼管內，鋼管的兩端應接地。

2.4.2 入局光纜防雷接地措施

所有入局光纜在機房ODF架進行成端固定，其光纜金屬加強芯和金屬護套在ODF架接地排上可靠固定和接地處理，并將光纜金屬加強芯接地排引入到機房ODF架光纜金屬加強芯防雷專用地排，ODF機架保護地與光纜金屬加強芯防雷地排分設，以防止雷電感應電壓經光纜金屬加強芯損壞機房內設備。ODF架及光纜金屬加強芯防雷接地應符合以下要求，如圖3所示：

圖3 機房ODF架和入局光纜金屬加強芯防雷接地示意圖

ODF架外殼設備保護地應采用16mm2以上的多股銅電線接到機房設備專用地排；光纜增強芯的接地線和金屬屏蔽層首先連接到ODF框架中的特殊防雷接地，然后將16mm2以上的多股銅線連接到ODF專用接地。專用接地的ODF地排應該和機房設備的地排分開，最后才匯接到機房總地排；機房0DF內光纜金屬加強芯固定裝置應與ODF絕緣。

3 結束語

為避免光纜中繼段線路遭受雷擊損壞對通信造成影響，要統籌考慮中繼段端到端的防雷技術，結合中繼段光纜具體的敷設方式，綜合運用從機房ODF架成端開始整個中繼段光纜線路各種敷設方式的防雷接地措施，從而保障整個光纜中繼段端到端的安全運行。