通信光缆遭受雷击的影响及防护措施

通信光缆遭受雷击的影响及防护措施

2007年6月10日 来源：中国电线电缆网

普遍观点认为，光缆中的光纤是非金属材料，传输的光信号不受外界电磁场的干扰，因此不会受到雷击的袭击。光缆内的光纤是可以不考虑雷击的影响，但是，考虑通信光缆在管道、直埋以及架空等施工方式下要经受各种拉伸、挤压、弯曲、扭转和气候温差的影响，以及光缆应用于不同的环境，因此，在制造光缆时，要在光缆内增加金属铠装和加强芯。有金属构件的光缆（简称金属光缆）线路会受到大自然的影响。金属光缆在雷击的作用下，会在其金属构件上产生感应电流和纵电动势，使金属构件熔化、外护层击穿，甚至中断通信。
    1.光缆受雷击的主要影响
(1)金属构件熔化。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。当光缆附近大地或建筑物遭受雷击时，落雷电的电位升高，而光缆延伸到很远，电位可视为零。这样落雷点与光缆之间形成极大的电位差，若超过落雷点与光缆外护层间的耐压强度，便会击穿外护层，造成光缆严重损坏。
（2）针孔击穿。大地电位升高，会使光缆塑料外护套发生针孔击穿，土壤潮气和水通过针孔侵蚀光缆金属护套，从而降低光缆使用寿命。多次雷击这些针孔会形成孔洞，进而损伤光纤。
（3）结构变形。大地遭雷击会使光缆放电，引起的压缩力压扁光缆，造成光缆结构变形，增大传输损耗甚至中断通信。
    例如，某线直埋光缆遭受雷击。雷击点距中继站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。中继站终端盒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。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紧。经分析认为雷电是通过树木或其他途径引入大地击穿土壤，再由光缆外护套破损点引入金属护套和加强芯。
    资料表明，在以下情况下，光缆线路容易受雷击；金属护套、加强芯或铜线对地绝缘强度较低的光缆；地形突变、土壤电阻率变化较大的地带；光缆与单棵大树或高耸建筑物间距较近时。
    2.防护措施
(1)在选择光缆线路路由时，应与高大的树木、独立建筑电杆、古塔等保持一定的间距，与高压电力线路的交叉跨越角度不小于30°；距电厂、变电站的接地装置一般情况下大于200m；距高压杆塔的接地装置一般情况下大于50m。
（2）在直埋光缆的上方敷设屏蔽排流线。施工中无法避开电厂、变电所和高压杆塔时，可在光缆上方30cm左右处敷设屏蔽排流线（采用6～8mm的镀锌钢线）。当大地电阻率小于500Ω•m时，敷设一条排流线，当大地电阻率大于500Ω•m时，在光缆上方的两侧敷设两条排流线。排流线的作用是降低电位，屏蔽减弱光缆附近的感应电动势，从而达到分流的目的。
（3）根据雷电环境选择光缆。雷电多发地区的通信线路，应注意选择具有高强度绝缘介质的、放雷特性较好的光缆。一般线缆绝缘强度达到20KV以上时，才能保持5s不被雷电击穿。在强雷区采用非金属加强芯光缆，或者是超厚PE外护层加强芯为高强度尼龙线的光缆。
（4）架空光缆悬挂在钢绞线下，要注意光缆与吊线间采用绝缘线绑缚，且要将吊线作接地处理。为了减少雷电对架空光缆的影响，架空光缆吊线间隔接地，一般500～1000m接地一次，接地体的接地电阻要符合规定要求。
（5）光缆接头处的缆内金属构件不作电气连接和接地处理。即在光缆施工过程中防止加强芯与其它金属构件搭碰，避免雷电对加强芯线的放电而损坏光缆。光缆接头处不接地，可以减少很多接地装置，大大减少工程费用和维护工作量。另外，光缆接头处缆内金属构件不连通，相当于加了滤波器，限制了感应纵电动势在光缆中长距离的积累。