防雷技术

光缆线路的避雷防护


光缆良好的防护性能使它的防雷工作不像同轴电缆和明线电路那样明显，因而在光缆线路迅速发展的过程中，安全接地往往被误解，甚至被遗忘。随着光缆的大量采用，近几年光缆线路遭雷击的情况时有发生。光缆线路具有很大的通信容量，而且最容易受雷击的是直埋线路，抢修较为困难，因此一旦发生障碍，将会造成巨大损失。本文结合国内对通信线路的防雷规范，谈谈光缆线路的防雷保护。


1、光缆线路落雷的原因

光纤具有不导电性，可以免受冲击电流。但为了使高容量的光纤免受环境事件（如动物的啮咬，岩石、架空金属附件的碰撞损害以及其它自然的和人为的事件等）的影响，光缆必须有铠装元件，主要有金属铠装层、加强芯和业务铜线等，它们都是金属导体。当电力线接近短路或雷击金属构件时，会感应出交流电或浪涌电流，伤害人身安全或破坏线路设备。

　　雷电具有寻找阻抗最小路径以泄放雷云电荷与地下异性电荷中和的趋势。当雷击附近大地或建筑物时，落雷点的电位升高，而光缆延伸到很远，远端电位可视为0，所以雷击点附近的光缆电位也视为0。这样落雷点与光缆之间形成极大的电位差，这一电位差若超过蒋雷点与光缆外护层间的耐压强度，便会击穿外护层，形成从落雷点到金属构件的电弧通道，使大量雷电流涌向光缆，造成光缆严重损坏。 光缆线路在施工中难免损伤PE（聚乙烯）护套，另外鼠咬、外力等均可能造成光缆中金属元件暴露。这些暴露点易将强电或雷电荷引入光缆中，造成损害。

笔者曾参加过一次省内干线直埋光缆雷击故障的抢修工作。该光缆雷击点距中继局800m，相距20m有两处雷击点，损伤情况基本相同，光缆外皮和护套被烧毁，光纤被全部烧断。中继局终端盒（该线路光缆接头处金属构件作电气断开处理）中固定加强芯和金属护套的螺母被部分熔化，光纤的涂覆层被全部烧掉，纤芯暴露，其中6根纤芯已经被烧断。从落雷点的地形看，该地区属丘陵地带，距光缆10m左右有一条河平行接近，河边有一排大树距光缆很近。经分析认为雷电是通过树木或其它途径引入大地击穿土壤，由光缆外护套破损点引入金属护套和加强芯（该光缆结构为加强芯位于光缆两侧）。 资料表明，在以下情况下，光缆线路容易受雷击：

①金属护套、加强芯或铜线对地绝缘较低的光缆。

②地形突变、土壤电阻率变化较大的地带。

③光缆与单棵大树或高耸建筑物隔距不够时。

2、 防雷的主要措施

对光缆线路进行防雷保护，可以针对当地的天气和地形等自然条件，有针对性地进行。通过对几例光缆雷击故障的分析，我们发现在光缆线路的施工和维护中应注意以下几个问题。

2.1对于架空光缆

① 接头盒通常具有加强芯可断可连的结构，无论采用电气连接还是断开方式，金属压板连接结构要优于螺栓连接，而螺栓横向开孔优于纵向开槽结构，这是选用接头盒时应注意的问题。

②架空吊线应电气连接并每隔2km进行一次接地，接地时可直接接地或通过合适的浪涌保护装置接地。这样吊线具有架空地线的保护作用。


2.2对于理式光缆线路的防雷：

①局内接地方式，光缆中的金属件在接头部位均应连通，使中继段光缆的加强芯、防潮层、铠装层保持连通状态。在两端局（站）内错装层，加强件应接地，防潮层应通过避雷器接地。

②对于无业务铜线的光缆，依照YDJ14-91的规定，在光缆接头处防潮层、铠装层和加强芯应作电气断开处理，且都不接地，对地呈绝缘状态，可避免光缆中感应雷电流的积累，也可避免由于防雷排流线和光缆金属构件对地回路阻抗差异而导致大地中雷电流由接地装置引入光缆。实践证明这种方法简单有效，因为通常情况下，光缆（无绝缘不良点和接头进水）中的金属构件对地绝缘值较高，雷电流不易进入光缆。


③终端盒的接地装置一定要良好，接地电阻要符合要求。因为终端接地，同② 中分析相反，光缆中的金属护套对地电位为零，若室外光缆有护层破损点，相同条件下雷电流易进入光缆，如果接地装置不好，雷电流不能迅速放掉，就起不到保护作用。




　　另外，埋设排流线和消弧线也是一种较好的防雷方法。根据落雷规律，在易雷击地段按要求（原理和实施方案不再论述）埋设一定长度的排流线（消弧线），并作良好接地，同是排流线（消弧线）要尽量选用阻抗小、耐腐蚀的金属。实践证明，这种保护方法防雷效果较好，缺点是成本较高。