光缆线路防雷接地技术论文
摘要：通过对光缆线路遭受雷击原因的分析，简要介绍了光缆线路的几种防雷方法。
关键词：光缆线路；防雷；接地
随着光纤通信技术的迅猛发展，光纤通信被应用在了通信行业的各个角落。在广泛应用的同时，由于光缆具有良好的绝缘性能，使光缆防雷的重要性往往被忽视。而光缆线路的防雷是从光缆线路路由勘察设计到工程施工安装的全过程中都应切实注意的一项关系到线路安全的关键技术。本文以下就光缆雷击故障的原因及防护方法做简要的介绍。
1 光缆线路落雷的原因及造成的影响
虽然光导纤维的主要成分为SiO2具有不导电性，不受雷电电磁脉冲的影响。但为了使光纤能够承受机械拉伸负荷、以及免受外界环境的影响(如腐蚀、鼠咬、岩石挤压碰撞等)，埋地光缆必须有缆芯钢丝金属加强构件和金属外防护铠装层，这些防护构件都是金属导体。当埋设光缆附近的地方落雷时，由落雷点向大地流散的雷电流，使光缆埋设点的地电位升高，而光缆延伸到很远的地方，其金属构件电位应视为零电位。这样落雷点与光缆金属构件之间形成极大的电位差，这一电位差若超过光缆防护层的耐压强度，便会击穿外防护层，形成从落雷点到金属构件的电弧通道，使相当强的雷电流泻放到光缆，会在其外防护铠装层及缆芯金属加强件上产生感应电流，出现冲击电压，使金属构件熔化、外护层击穿、光纤结构变形。
2 光缆线路宜采取防雷措施的位置
在雷暴日大于20天以及10m深处的土壤电阻率大于100Ωm的地区，光缆线路遇到下列处所时，宜采取以下防雷保护措施：①地质结构发生突变的地方。②在石山与水田、河流交界处，矿藏边界处，进出森林边界处等具有边界效应的地方。③面对广阔水面的山岳向阳坡或迎风坡，地形较高或突出孤立的山顶。④曾遭雷击的地点。⑤光缆距孤立的10m以上的大树、高于地面6.5m以上的电杆(包括拉线)或高耸建筑物及其保护接地装置小于下表的净距规定时。
直埋通信光缆与孤立大树等的防雷最小间距
注：表中数据是按雷电流幅值取100kA，并另考虑了一些富余度。距大树比电杆多5米是考虑树根半径取5米。
3 光缆线路的防雷措施
3.1 架空光缆线路
在架空光缆线路施工中，一般采用7/2.0mm镀锌钢绞线作为光缆的吊线，为了减少雷电对架空光缆线路的影响，光缆吊线应每隔300～500m利用电杆避雷线或拉线接地，每隔1km左右加装绝缘子进行电气断开。在光缆接头处将光缆内金属构件前后断开，不做电气连通，并且不作接地处理。在新架光缆选择路由时，应尽量避免与高压输电线和交流电气化铁道平行接近，与其相交时交越角度应在30°以上。对于雷害特别严重地段的架空光缆线路可采用非金属加强芯或无金属构件的结构形式，在架空光缆线路上方还可架设架空防雷地线(架空地线采用4.0mm镀锌铁线，架设在高出电杆顶端30～60cm的位置上。
3.2 直埋光缆线路
直埋光缆线路从勘察设计到施工敷设全过程都应选择合理的光缆径路，尽量避开可能发生雷击的区域，如光缆线路敷设位置必须经过落雷地段的，在设计及施工中应采取有效的防雷措施。如，防雷排流线、消弧线、避雷针等。
3.2.1 防雷排流线
根据实验室实验以及实际运用，在直埋光缆线路的诸多防护措施中，敷设防雷排流线是最为有效的防雷措施。
在年平均雷暴日大于20及土壤电阻系数土壤电阻率大于100Ωm的地区，地下通信线路无法绕避上述区段时，可按以下原则设防雷排流线(又称地下防雷线、防雷屏蔽线)：
(1)土壤电阻率为100～500Ωm的地段设一条排流线；
(2)土壤电阻率大于500Ωm的地段设二条排流线(有塑料管防护时设一条)。
在敷设防雷排流线中常用的做法为，采用两条7/2.2镀锌钢绞线或者两条φ6.0mm镀锌钢筋，有些地区为保证防雷效果和防雷地线的使用寿命，也有采用两条φ4.0mm铜包钢线作为排流线。防雷排流线的敷设方法及埋深如下图所示：
3.2.2 消弧线
当光缆线路附近有独立的大树或电杆、高耸建筑物等单独的引雷物体时，光缆遭到直击雷的可能性较小，但是如果高目标被击中时，雷电流通过树根或避雷针接地体泄漏到光缆，或击穿土壤产生电弧击伤光缆，仍是非常有可能的事情。防护的`最有效的方法就是把防雷排流线做成消弧线的形式。消弧线是防雷排流线，但不是直线型的，而是面向光缆以便环绕大树形成半圆弧形。消弧线两端均需做接地装置，接地装置距离光缆15m以上，接地电阻要求不大于10Ω。但应注意的是光缆线路距引雷目标间距小于5m时，不宜采用消弧线(因此时光缆很可能处于电弧区)，可采用钢管防护。消弧线的敷设方法如下图所示：
3.2.3 避雷针
避雷针是人们常见的一种应用较为广泛的防止直击雷的装置，它可以把雷电放电引向自身，防止被保护物受到直接雷击。采用避雷针防雷的适用范围和采用消弧线方法防雷的地方相同，还可用于两山之间风口地带以及其他地形有利之处。
避雷针的防雷作用比消弧线方法好，效能较高，做法简单。可利用木杆或树木等做支持物，不宜用水泥电杆做支持物，因为水泥杆内有钢筋，对地绝缘很低不可利用。在支持物的顶端安装避雷针，针长在1m以下，可用直径不小于12mm圆钢或直径不小于20mm钢管作为避雷针；针长1～2m时，可用直径不小于16mm圆钢或直径不小于25mm钢管作为避雷针。避雷针引下线可采用40mm*4mm热镀锌扁钢或12mm镀锌圆钢。引下线入地点必须距离光缆15m以上，所以线下线要在背对光缆方向架空横向引开，不能顺避雷针支持物的杆身入地。如果需用拉线固定架设避雷针的木杆，那么固定拉线的地锚也必须与光缆有15m以上的距离，否则不能用拉线，只能用撑杆。避雷针的接地电阻要求做到：土壤电阻率小于100Ωm时，接地电阻不大于5Ω；土壤电阻率大于100Ωm时，接地电阻不大于10Ω。
以上是本人结合工作实践和学习心得对光缆线路防雷接地技术的总结，鉴于知识水平有限文中难免出现错误之处，恳请大家指教。
参考文献
[1] 李立高主编. 《光缆通信工程》.人民邮电出版社，2004年8月出版.
[2] 邮电设计技术《雷电与静电》专辑.《邮电设计技术》编辑部，2002年出版.
[3] YD5102-2003《长途通信干线光缆传输系统线路工程设计规范》.
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