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通信光缆线路的防雷保护措施探究

发表时间：2021/3/16 来源：《建筑科技》2020年8月下作者：朱玉玲

[导读] 现代光纤通信技术的发展进入了一个新时期。光纤通信是一种利用光波传输光纤信息的通信方法。来自外部电磁波。但是，由于光缆中的金属强化芯、金属密封层和钢质装甲层，这些金属构件在强烈电击和雷电波的影响下仍可能具有感应耦合作用。超过其耐压参数的感应电压可能导致接地绝缘失效，可能会影响缆线长度，甚至损坏光纤缆线。因此，研究光缆雷电防护非常重要。

南京欣网通信科技股份有限公司朱玉玲 210032

摘要：现代光纤通信技术的发展进入了一个新时期。光纤通信是一种利用光波传输光纤信息的通信方法。来自外部电磁波。但是，由于光缆中的金属强化芯、金属密封层和钢质装甲层，这些金属构件在强烈电击和雷电波的影响下仍可能具有感应耦合作用。超过其耐压参数的感应电压可能导致接地绝缘失效，可能会影响缆线长度甚至损坏光纤缆线。因此，研究光缆雷电防护非常重要。
关键词：光纤通讯；光缆线路；防雷
        一、光缆线路雷击的原因
        光纤通信是一种利用光波传输光纤信息的通信方法。来自外部电磁波。但是，光缆中有金属强化层、金属密封层和钢加固层。在雷电作用下，这种光缆可能产生感应电流和电压，或者在雷电的直接冲击下，光缆的金属元件之间、金属部件和地面之间可能产生电弧，导致光纤熔融、外皮破坏、光纤传输系统整体损坏。
对光缆造成影响的雷击大致有：
        1.光缆遭受直接雷击
        在这种情况下，雷击电流将进入金属护套并沿金属护套接地回路传播。光缆芯线和护套之间会产生冲击电压，使金属熔化，使塑料护套破裂。严重时会造成纤维断裂。
        2.光缆遭受间接雷击
        在这种情况下，雷电电流通过光缆附近的雷电物体流到地面，然后沿地面的各个方向传播，形成导电的半球，使附近地面的电位上升，影响光缆。
        二、防雷方法的选择
       （一）新建光缆线路时的路由选取
        1.总体路由的选择要有利于防雷与防强电
要根据信息通信传输线路的目标和需求，广泛研究气象资料，特别是雷暴日分布和电网规划。雷暴日观测资料不准确或者不详细的，应当优先选择平原地区，不得已应选择山区，尽量避开丘陵地区，矿区走廊和高压电网完全不应交叉。
        2.光缆线路位置要从防雷与防强电的要求去安排
        （1）避开有雷击历史的点（区）：雷云袭击地球时，雷击点的重复性特别明显，即雷击有择地的规律。当雷云在空气中出现时，随着云中电荷的积累，会出现前兆放电。它会随着大气中电场强度的变化而任意前进，只有离开地面H（定位高度）才能确定雷击目标，从几十米到几百米不等。这取决于雷暴累积的电荷量。地表露头、地下矿藏等地形地貌有利于主要放电电荷的快速积累。
       （2）远离发电厂、电站、天线区等。
       （3）减小土壤变异面积(或土壤电阻率)。
       （4）如果光缆路由在山区，光缆的位置应选择山的阴坡而不是阳坡，狭窄的山谷而不是开阔的平地。
       （5）避免与高压电线长距离平行接近。
        （二）对已有光缆线路防雷维护原则
        1.在光缆线路的两侧各设置10m-15m的安全通道(这里土壤Q10值发生变化)。如果是重要的光缆线路，就必须进一步扩大安全通道)。禁止埋设人工接地线、建设铁塔、竖立管道、在通道内植树。
        2.对于光缆遭受雷击的区段，应查明光缆的损坏部位、损坏的严重程度、雷击电流进入的方向，是否有一处或多处被雷击。当雷击是由周围环境引起时，应先清理环境。如果是雷区，可以采取两种防雷措施：一是雷区面积较大时，可以将现有的带金属构件的埋地光缆改为非金属光缆；二是雷区明显局地，必要时可在埋地光缆（1/3~1/2）上方增设一根或两根光缆，光缆线路上方可设架空避雷线。
        三、光缆线路防雷的主要措施
        （一）架空光缆线路防雷
        创建新的光纤电路时，工作人员必须步行测量整个线路，充分了解穿越道路的构成及其对通信线路安全的潜在影响，并根据地形和地质资料制定光纤线路建设路线和方案。在插入严重的地区，必须改变通信杠杆的方向；在其他安装批次中，应采取适当措施提高超高光纤电杆的机械强度，如在电杆根部安装横杆，增加双向和四向牵引电缆等，以加固石笼并减小钢筋间距，同时根据地表移动变形情况，预留光缆长度，充分考虑沉降后悬索线的垂度和该段电杆的高度，以保证以后发生沉降时，电缆和悬索线不受外力破坏。

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在日常维护中，要经常观察电杆回路的变化，随位移、沉陷而回退、升高电杆，确保架空电杆处于良好状态。
        1.光缆线路间隔接地改进
        采用悬挂式光缆线路，光缆悬挂线路必须隔开间隔接地。一般来说，吊线每隔300-500m接地一次，或者用电线接地一次，每隔1km安装一个绝缘孔进行电气隔离。架空地线必须设置在雷击严重的地区。考虑到轻、中负荷，每16根电缆设置一个防冰角撑条，将电缆端部接地。接地体采用2根12×1000mm接地棒，接地导体采用4.0f，悬索线与接地导体之间采用单目地线夹板连接。
        2.空旷区域的光缆防雷合理措施
        防雷装置安装在水泥头上，用4.0mm镀锌钢丝连接到水泥上，拖到轴附近，比轴高10cm作为避雷针。同时，4.0mm镀锌钢丝从杆顶向下拉至杆底，3.0mm镀锌钢丝固定四圈，3.0mm镀锌钢丝从杆中部每50cm固定四圈。根据接地电阻的要求，将接地线延伸到阀杆底部后，连接不同类型的接地体。
        （二）直埋光缆线路的改进措施
        1.消弧线
        当光缆线路周围有高楼大厦、单极或大树等单一雷击物体时，光缆被闪电击中的可能性微乎其微。击中目标后，闪电电流通过闪电或树根进入地面，然后从光缆中流出，对光缆造成电弧损坏。此时，更改防雷排水线并将原始直线形状更改为指向光缆的半圆更为有效。弧的两端用作接地装置。接地装置与光缆之间的距离应大于15米，接地电阻不应大于10 ω。但是，当光缆与闪电目标之间的距离小于5m时，不要使用抑制弧，因为在弧区，而要使用钢管。
        2.防雷排流线
        在直接植入光缆线路的防护措施中，要根据实验室的试验数据和实际应用情况，铺设防雷排水线路是最有效的防雷措施之一。在土壤电阻率大于100Ω·m、年平均时间超过20天、地下通信线路无法避开的地区，可使用以下方法布设地雷排水线路：
        （1）土壤电阻率小于100Ω·M时，请勿设置雷电接地线；
        （2）土壤电阻率100-500Ω·M地段设一排线路；
        （3）土壤电阻率大于500ωΩ·M段设置两条排水管道(由塑料管保护)。。
        3.避雷针的合理选择
        避雷针是最常用的防雷装置之一。为了防止和减少闪电对光缆的影响，可以将跳线、灭弧、排水线、钢管、接地、放电器、避雷针、架空地线等光缆的保护措施用于设计和施工。由于光缆中金属部件的组合、金属部件的使用、金属护套和铜电缆的屏蔽性能的不同，在一定条件下可以简化防护措施。
        接地是一种常用于镀铜塑料电缆的接地措施。在一定距离集中接地可提高护套的屏蔽效果。良好的接地环直接影响电缆中感应电压的大小和电缆外部电磁场的损坏。光缆结构一般为金属护套和塑料外罩当电线被闪电直接击中时，光缆的金属护套能抵抗强雷击电流的冲击。原则上，将电流释放到光缆上是有用的，电缆的金属护套的电气连接也有助于减少电弧损坏。
        在光缆与地面绝缘，光缆外皮接地电位上升的状态下，光缆内部的金属处于浮动电位状态，因此光缆的金属护套与地面的电位差实质上小于地面电位的上升。光缆金属护套在接地电位增高的区域外接地时，塑料护套两侧的电压与土壤电位(相对于远距离)大致相等。如果该电位超过外皮的破坏电压，外皮将被破坏，从而发生故障。
        结束语：
        光缆金属护套的接地有利于降低直击雷引起的电弧破坏，但不利于间接雷击引起的塑料护套的针孔破坏，接地线可以将雷击电流导向附近的金属护套。在我国光缆线路的设计和施工中，光缆通常是与地面绝缘而不是接地。连接器部的光缆的金属护套(或护套)金属加强芯不带电地连接，光缆的金属部件不带电地连接，以减少雷电电流的引入和感应电位的积累。在光缆的金属元件未用于电气用途时，它们之间的横向连接有助于减小电缆芯和护套导体之间的电位差，降低电弧冲击。
参考文献:
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[2]陈维俊.通信基站防雷保护要点分析与探讨[J].数字通信世界,2016,(7):10.
[3]赵俊星.浅谈通信光缆线路维护的重要性和具体方案[J].大科技,2020,(7):217-218.