| 标题 | 长途光缆线路雷击影响与防护措施 |
| 范文 | 张瑞戌 摘要：光缆中的光纤主要材料是石英，由于石英是一种非金属材料，所以光信号在传输的过程中不受外界电磁场的干擾。但绝大多数在用光缆并不是无金属光缆，其内部结构中的金属加强芯、金属护套都会受到雷电的影响，尤其是直埋光缆，一旦遭受雷击，抢修比较困难，造成的损失往往无法估量。随着光纤光缆在现代通信领域的地位越来越重要，搞清雷击对光缆的影响，认识雷击光缆的规律，探索光缆防雷电安全措施，在日常光缆通信线路维护工作中显得非常必要。 Abstract： The main material of the optical fiber in the optical cable is quartz. Since quartz is a non-metallic material， the optical signal is not interfered by the external electromagnetic field during the transmission process. However， the vast majority of optical cables in use are not metal-free optical cables. The metal reinforcement core and metal sheath in the internal structure will be affected by lightning， especially direct buried optical cables. Once lightning strikes， it is difficult to repair and it may cause incalculable loss. With the increasing importance of fiber optic cables in the field of modern communications， it is necessary to understand the impact of lightning strikes on optical cables， understand the rules of lightning cables， and explore the safety measures for lightning protection of optical cables. 关键词：长途光缆;雷击规律;防护措施 Key words： long-distance optical cable;lightning strike law;protective measures 中图分类号：TN913.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2020）12-0241-02 1? 光缆遭受雷击影响 当雷云闪击大地时，雷电流为寻找最小阻抗泄放通道时，遇到独立的树、杆、塔和埋于大地中有与大地接触良好的金属导线类物体（如光缆中的金属构件），能够及时输送雷云电荷至大地，完成一次雷电活动。 1.1 直击雷影响 带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做"直击雷"。由于光缆埋设过程中缆沟土壤发生松软变动，其土壤电阻率比其周围地带的土电阻率要低，在高土壤电阻率的地方，如果存在一块低的电阻率区域，则该地区极易遭受直接雷击。光缆一旦遭受雷击，高强度的雷电流会直接击穿光缆塑料外护层的绝缘层而进入金属护套，并沿金属护套-大地回路传播，光缆金属护套和缆芯间出现冲击电压，直接灼烧击穿护套绝缘层。由于金属护套与大地的电位差，在光缆遭受雷击的同时，伴随雷电流的电磁场力、动能、声波和热膨胀等强大机械应力的冲击和挤压，造成塑料外护层、金属护套、金属导体弯曲变形熔化，光纤折断造成通信中断。 1.2 间接雷影响 通信光缆的间接雷击多由直接雷击引起。雷电闪击附近大地或建筑物时，落雷点与光缆之间形成极大的电位差，若电位差超过落雷点与光缆之间土壤、光缆外护层间的耐压强度便会被击穿，从而形成落雷点与光缆间的电弧通道，雷电流通过电弧通道涌向光缆，造成光缆严重损坏。光缆遭受间接雷击会承受以下三种破坏性的机械损害：一是雷电在入地通道产生的高温，光缆周围土壤内水分急剧蒸发成气体而产生的汽垂效应，瞬时间产生巨大的膨胀压力，冲击光缆，使光缆弯曲、变形、乃致折断，光纤芯线破损断裂，中断通信。二是雷电流通过光缆金属构件进入大地而产生的雷击热效应，使光缆中信号铜线、金属加强件和金属护层之间产生过电压，绝缘防潮层被击穿造成短路，引起整个通信系统信号中断。三是巨大的雷电流沿光缆金属护层传导，光缆接头处的跨接线被熔断，且在熔断的一瞬间产生火花，使接头破坏，引起通信中断。 1.3 雷电感应影响 当雷电击中光缆线路附近其他物体或在上空发生云间放电时，在光缆金属外护套等金属构件上产生感应过电压的静电感应，由于电压低，电流较小，能量也较小，对光缆影响不大。 2? 光缆遭遇雷击规律 2.1 年均雷暴日天数多的地方易遭受雷击 雷暴日是一年中有雷电的天数。河北、山西等地区，雷暴日天数均在24～46天，雷暴日天数多，遭受雷击的概率较大。 2.2 大地电阻率较低的地方易遭受雷击 在大地电阻率较低的地方，地面容易产生与雷电相反的异种电荷，易遭受雷击，如有金属矿床的地区、河岸、湖面等。 2.3 地表突出而尖锐的地方易遭受雷击 地面总是不平坦的，有许多突出地面的物体，如树木、烟囱、高大的建筑物等。光缆线路如果距离这些突出物较近，则更容易遭受雷击。 2.4 电阻率突变地段易遭受雷击 光缆路由上电阻率突变的地段，容易聚集感应电荷，即在土地壤电阻率普遍比较大，个别土壤电阻率小的地方容易遭受雷击。如山坡与土地接壤处，陆地与水面交接处等。 2.5 光缆本身原因导致遭受雷击 ①由于施工后回填土壤没有夯实，出现深沟，土壤松软耐压力降低的光缆。 ②由于生产、储存、运输的不当，造成金属护套损坏、加强芯对地绝缘较低的光缆。 ③由于施工操作不当或鼠咬等原因导致光缆绝缘护套损坏的光缆。 ④有铁帽或金属线对的监测标石容易引雷，进而导致光缆遭受雷击。即因为监测标石被雷击中后，电流又通过加强芯进入光缆，产生雷击。 3? 光缆防雷击措施 光缆线路经过平原、山区、盆地，地形复杂，土壤电阻率普遍较高，且存在不少过河地段，易遭受雷击。针对这一现状，在光缆线路防雷击方面，主要做好以下几方面工作： ①新建光缆线路时，要充分了解当地的气象资料，尽量避开历史雷击区，当收集掌握的资料不足时，尽量敷设在雷击活动相对较少的平原或整体土壤电阻率较低的地域。山区尽可能走山阴，避开山顶和山脊，绕开丘陵地区，不穿越矿区。光缆应与地面塔、杆、独立树以及建筑物保持一定的净距离。 ②加强光缆的对地绝缘。新敷设的光缆，尽量采用加厚PE层的无金属加强芯光缆。已有的金属加强芯光缆，敷设时断开加强芯，并进行短接;接头盒宜采用绝缘性能良好的接头盒，实施机械连接而在电气上断开。敷设完毕后，先用30cm厚细沙覆盖光缆，再进行回填。 ③设置消弧线。当光缆线路无法避开的地面突出物，如电杆、独立树、塔等孤立的建筑物时，在光缆线路与孤立物之间设置消弧线，消弧线是面向光缆以便环绕独立物。消弧线由2根钢绞线做成，一根埋深与光缆相同，另一根埋深为光缆一半，两根消弧线应焊接在地网，接地电阻要求不大于10Ωm，接地装置距离光缆15m以上。但应注意的是光缆线路距地面突出物间距小于5m时，不宜采用消弧线。 ④设置防雷线。按照每年100km光缆通信线路外护套发生针孔击穿次数和土壤电阻率，每年0.5～2.5次，土壤电阻率高于100Ωm的地区，设置1根防雷线，每年2.5次以上，土壤电阻率高于500Ωm的地区，设置2根防雷线。防雷线使用发直径8mm镀锌圆钢或厚度不小于4mm的镀锌扁钢在光缆上方30cm处平行设置，长度不小于2000m。另一种作法是：敷设方法同上，但在排流线的两端及中间，每隔100m焊接一条横连线，每隔200m埋设一条地线，并与横连线焊接在一起。要求接地装置离开光缆15m以上。 ⑤做好间隔接地。当前架空光缆线路，其承重钢绞线即为良好的防雷体，可间隔1000m左右设置良好的接地体，将雷电引入地下，保护光缆不受雷击。 ⑥安装避雷针。在个别雷击重点地方，如靠近光缆的电杆、高塔、单棵大树，必要时可采取避雷针防雷。其作法是：利用现有的高耸物作为支撑物，在支撑物的顶端，用直径为6-8mm，长度1.5m的圆钢或40×4mm扁钢作为引雷体，上端高于支撑物1.5m左右。在离开光缆15m以外的地方做专门的接地。引雷体和接地体间用7/2.2mm钢绞线连通焊接起来。当大树、电杆、高塔等与光缆之间的隔距较大（如超过10m）時，避雷针可直接引雷入地;当大树、电杆等与光缆之间的距离较小（不足10m）时，避雷针应通过辅助杆延伸接地点。 4? 结束语 随着信息技术的发展，高速数据业务、图像业务的迫切需求，促使光纤传输信息的能力越来越大，光纤传输网的稳定性要求越来越高，线路维护标准越来越高，光缆线路防雷击工作应该被引起足够重视。应该根据光缆线路地形地貌等实际情况，选取各种防雷技术，降低事故发生概率，圆满完成通信保障任务。 参考文献： [1]李立高.光缆线路施工，光缆通信工程. [2]孙青华.光缆线路维护，光缆线务工程. [3]程毅.光缆线路的维护，光缆通信工程设计、施工与维护. |
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