陳洪昌

【摘要】隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纜被大量采用。本人曾參與多條通信光纜項(xiàng)目的施工，按照通信線路的防雷規(guī)范，結(jié)合工作中的學(xué)習(xí)總結(jié)和施工經(jīng)驗(yàn)方法，本文對(duì)通信光纜線路的防雷保護(hù)進(jìn)行深入分析。

【關(guān)鍵詞】光纜線路防雷防護(hù)

一、光纜線路落雷的原因

（1）架空光纜線路雷擊原因。架空光纜是架掛在電桿上使用的光纜。這種敷設(shè)方式的光纜線路隨著天氣、地形、季節(jié)的不同，受到外界的影響也不同，其中雷害問(wèn)題一直是影響其安全的關(guān)鍵問(wèn)題。一是通過(guò)雷電直接擊中直頂物，導(dǎo)致電桿等物體直接劈斷，從而引起通信終端受損。二是光纜的金屬防潮層、金屬護(hù)套等金屬構(gòu)件受到雷電的影響，產(chǎn)生高電位差，造成光纜的掛鉤和鋼絞線與光纜塑料外護(hù)套層的金屬護(hù)層、金屬加強(qiáng)芯等部件間擊穿而燒斷光纜，引起通信中斷。（2）直埋光纜線路雷擊原因。直埋光纜外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝，直接埋設(shè)在地下，要求有抵抗外界機(jī)械損傷的性能（如巖石擠壓碰撞等）和防止土壤腐蝕的性能。同時(shí)根據(jù)不同的使用環(huán)境和條件選用不同的護(hù)層結(jié)構(gòu)，例如在有蟲(chóng)鼠害的地區(qū)，要選用有防蟲(chóng)鼠咬嚙的護(hù)層的光纜。直埋光纜的鎧裝元件，主要有金屬鎧裝層、加強(qiáng)芯和業(yè)務(wù)銅線等，這些防護(hù)構(gòu)件都是金屬導(dǎo)體。當(dāng)埋設(shè)光纜附近的地方落雷時(shí)，由落雷點(diǎn)向大地流散的雷電流，使光纜埋設(shè)點(diǎn)的地電位升高，而光纜延伸到很遠(yuǎn)的地方，其金屬構(gòu)件電位應(yīng)視為零電位。這樣落雷點(diǎn)與光纜金屬構(gòu)件之間形成極大的電位差，這一電位差若超過(guò)光纜防護(hù)層的耐壓強(qiáng)度，便會(huì)擊穿外防護(hù)層，形成從落雷點(diǎn)到金屬構(gòu)件的電弧通道，使相當(dāng)強(qiáng)的雷電流瀉放到光纜，會(huì)在其外防護(hù)鎧裝層及纜芯金屬加強(qiáng)件上產(chǎn)生感應(yīng)電流，出現(xiàn)沖擊電壓，使金屬構(gòu)件熔化、外護(hù)層擊穿、光纖結(jié)構(gòu)變形，使光纜嚴(yán)重受損。

筆者曾參加過(guò)濟(jì)南至青島鐵路干線直埋光纜雷擊故障的搶修工作。該光纜雷擊點(diǎn)距青州站和濰坊站區(qū)間，光纜外皮和護(hù)套被燒毀，光纖被全部燒斷。中繼段終端盒（該線路光纜接頭處金屬構(gòu)件作電氣斷開(kāi)處理）中固定加強(qiáng)芯和金屬護(hù)套的螺母被部分熔化，光纖的涂覆層被全部燒掉，纖芯暴露，其中24根纖芯已經(jīng)被燒斷。從落雷點(diǎn)的地形看，該區(qū)段屬丘陵地帶，光纜距離路基較遠(yuǎn)，距光纜8m左右有幾顆大樹(shù)，經(jīng)分析認(rèn)為雷電是通過(guò)樹(shù)木引入大地?fù)舸┩寥溃晒饫|外護(hù)套破損點(diǎn)引入金屬護(hù)套和加強(qiáng)芯。

二、光纜線路防雷的主要措施

通過(guò)對(duì)以往光纜雷擊事故分析和施工經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為對(duì)光纜線路的防雷保護(hù)可以針對(duì)當(dāng)?shù)氐奶鞖夂偷匦蔚茸匀粭l件，有針對(duì)性地進(jìn)行。主要可采用分流、接地、屏蔽、等電位和過(guò)電壓保護(hù)五種方法。（1）分流：用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在設(shè)備和通信光纜線路上。（2）接地：在通信各系統(tǒng)中，為保證其穩(wěn)定可靠的工作、保護(hù)通信設(shè)備和人身安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，需要一個(gè)良好的接地系統(tǒng)。（3）屏蔽：建筑物內(nèi)所有的金屬導(dǎo)線，括電力電纜、通信光纜和信號(hào)線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽，其金屬屏蔽層應(yīng)接地一次。雷暴多的地區(qū)應(yīng)縮短接地間隔或改善屏蔽接地電阻值，用以防止外來(lái)電磁波（含雷電的電磁波和靜電感應(yīng)）干擾。（4）等電位連接：局內(nèi)所有金屬物體，包括光纜纜屏蔽層、光纜加強(qiáng)芯、通信設(shè)備外殼等金屬構(gòu)件進(jìn)行電氣連接，以均衡電位。（5）過(guò)電壓保護(hù)：電子設(shè)備的信號(hào)線、電源線上安裝相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)器，利用其非線性效應(yīng)，將線路上過(guò)高的脈沖電壓濾除保護(hù)設(shè)備不被過(guò)電壓破壞。主要的保護(hù)器件為氧化鋅壓敏電阻、二極或三極放電管、快速箝位二極管等，根據(jù)需要進(jìn)行組合，形成完整的防雷保護(hù)器。

1、架空光纜線路

（1）架空光纜線路電桿防雷保護(hù)。①保護(hù)范圍及避雷針安裝要求。避雷針是光纜桿路防止雷擊的重要措施之一。安裝時(shí)避雷線上端高出保護(hù)物體，下端直接買(mǎi)于地下或接在接地裝置上，當(dāng)有雷電時(shí)，直接將雷電引入大地進(jìn)行放電。良好地避雷線，還應(yīng)當(dāng)負(fù)荷放電迅速，導(dǎo)體電阻、接地電阻要小的特點(diǎn)。②電桿安裝避雷線的方法。避雷線應(yīng)伸出桿路0.1m，避雷線在距桿稍15cm處用3.0mm鐵線扎四圈固定。避雷線接地電阻應(yīng)符合如表1。

（2）架空光纜線路吊線防雷保護(hù)。對(duì)于高電位雷擊區(qū)桿路或者架空光纜可能被雷電擊中的區(qū)域，應(yīng)對(duì)吊線裝設(shè)地線。其方法是將地線夾板夾住吊線，再把夾板連接至地線上。對(duì)于雷害不太嚴(yán)重且接地電阻小于5歐姆的區(qū)域可以采用將夾板通過(guò)4.0 mm的鐵線與拉線抱箍連接起來(lái)。對(duì)于雷害較為嚴(yán)重的區(qū)域，或者接地電阻較大的區(qū)域可采用延伸式法，必要時(shí)可在電桿頂部加裝與鋼絞線平行4.0 mm鐵線，減少高電位擊穿光纜的損害。架空吊線接地電阻要求如表2。

（3）架空光纜線路光纜防雷保護(hù)。在架空光纜線路施工中，一般采用7 /2.0mm鍍鋅鋼絞線作為光纜的吊線，為了減少雷電對(duì)架空光纜線路的影響，光纜吊線應(yīng)每隔300-500m利用電桿避雷線或拉線接地，每隔1km左右加裝絕緣子進(jìn)行電氣斷開(kāi)。在光纜接頭處將光纜內(nèi)金屬構(gòu)件前后斷開(kāi)，不做電氣連通，并且不做接地處理。在新架光纜選擇路由時(shí)，應(yīng)盡量避免與高壓輸電線盒交流電氣化鐵道平行接近，與其相交時(shí)交越角度應(yīng)在30b以上。對(duì)于雷害特別嚴(yán)重地段的架空光纜線路，可采用非金屬加強(qiáng)芯或無(wú)金屬構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，在架空光纜線路上方還可架設(shè)架空防雷地線（架空地線采用4.0mm鍍鋅鐵線），架設(shè)在高出電桿頂端30-60cm的位置上。

2、直埋式光纜線路

（1）設(shè)置防雷保護(hù)系統(tǒng)接地。對(duì)有絕緣外護(hù)套的埋式光纜，每隔2km左右，其金屬屏蔽層應(yīng)接地一次。雷暴多的地區(qū)應(yīng)縮短接地間隔或改善屏蔽接地電阻值，接地電阻應(yīng)不大于10Ω。

（2）局內(nèi)接地方式。光纜中的金屬件在接頭部位均應(yīng)連通，使中繼段光纜的加強(qiáng)芯、防潮層、鎧裝層保持連通狀態(tài)。在兩端局（站）內(nèi)錯(cuò)裝層，加強(qiáng)件應(yīng)接地，防潮層應(yīng)通過(guò)避雷器接地。endprint

（3）對(duì)于無(wú)業(yè)務(wù)銅線的光纜，依照YDJ14-91的規(guī)定，在光纜接頭處防潮層、鎧裝層和加強(qiáng)芯應(yīng)作電氣斷開(kāi)處理，且都不接地，對(duì)地呈絕緣狀態(tài)，可避免光纜中感應(yīng)雷電流的積累，也可避免由于防雷排流線和光纜金屬構(gòu)件對(duì)地回路阻抗差異而導(dǎo)致大地中雷電流由接地裝置引入光纜。實(shí)踐證明這種方法簡(jiǎn)單有效，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，光纜（無(wú)絕緣不良點(diǎn)和接頭進(jìn)水）中的金屬構(gòu)件對(duì)地絕緣值較高，雷電流不易進(jìn)入光纜。

（4）終端盒接地。終端盒的接地裝置一定要良好，接地電阻要符合要求。因?yàn)榻K端接地，同（3）中分析相反，光纜中的金屬護(hù)套對(duì)地電位為零，若室外光纜有護(hù)層破損點(diǎn)，相同條件下雷電流易進(jìn)入光纜，如果接地裝置不好，雷電流不能迅速放掉，就起不到保護(hù)作用。

（5）光纜上方敷設(shè)防雷線。對(duì)年平均雷暴日數(shù)大于20的地區(qū)，以及有雷擊歷史的地段，光纜線路應(yīng)采取防雷保護(hù)措施。無(wú)金屬線對(duì)，有金屬構(gòu)件的直埋光纜線路的防雷保護(hù)可選用下列措施：防雷線的設(shè)置應(yīng)符合下列原則：

①ρ10<100Ω·m的地段，可不設(shè)防雷線。②ρ10為100Ω·m～500Ω·m的地段，設(shè)一條防雷線。③ρ10>500Ω·m的地段，設(shè)兩條防雷線。④防雷線的連續(xù)布放長(zhǎng)度應(yīng)不小于2km。

當(dāng)光纜在野外長(zhǎng)途塑料管道中敷設(shè)時(shí)，可參照下列防雷線設(shè)置原則：①ρ10<100Ωm的地段，可不設(shè)防雷線。②ρ10≥100Ωm的地段，設(shè)一條防雷線。③防雷線的連續(xù)布放長(zhǎng)度應(yīng)不小于2km。

在雷擊區(qū)的直埋光纜，應(yīng)在其上方30cm處采用截面積不小于50mm2的導(dǎo)體材料平行敷設(shè)作為排流線。排流線一般采用截面積50mm2的7/2.2mm鋼絞線或鍍鋅鋼導(dǎo)體，對(duì)于雷暴日較多、雷害較嚴(yán)重的地段，排流線截面積可適當(dāng)增大。

（6）光纜附近有引雷體時(shí)，光纜線路應(yīng)盡量繞避雷暴危害嚴(yán)重地段的孤立大樹(shù)、桿塔、高聳建筑、行道樹(shù)、樹(shù)林等易引雷目標(biāo)。在無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)采用消弧線、避雷針等措施對(duì)光纜線路進(jìn)行保護(hù)。光纜附近有孤立大樹(shù)、桿塔、高聳建筑、行道樹(shù)、樹(shù)林等引雷體時(shí)，光纜線路與孤立大樹(shù)的凈距要滿足表3的要求；光纜與接地體根部的凈距要滿足表4的要求；光纜防雷保護(hù)接地裝置的接地電阻要滿足表5的要求。

（7）特殊地段采用無(wú)金屬光纜。光纜線路雷害嚴(yán)重地區(qū)應(yīng)采用特殊結(jié)構(gòu)的防雷光纜，無(wú)金屬光纜適用于雷區(qū)和電力線感應(yīng)嚴(yán)重的地區(qū)，能減少和防止損傷，但由于沒(méi)有防潮層，在有水的地區(qū)潮氣容易滲透。由于沒(méi)有金屬件，維護(hù)中發(fā)生故障時(shí)，地下探測(cè)極為困難，因此僅限于特殊地段才采用無(wú)金屬光纜。

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