哈 尔 滨 学 院 答 题 纸
课程: 光纤通信 2013－2014学年第 1 学期 课程代码: 专业班级: 姓名: 学号: 成绩: 评阅人:
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光纤通信线路的避雷防护
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摘要：现代光纤通信技术的迅速发展，使得光缆被广泛采用，同时使得光缆线路遭雷击的情况也经常发生，而
光缆线路一旦发生障碍，将会造成巨大损失，因此光缆线路的防雷工作变得越来越重要。本文通过对光缆线路遭受雷击原因的分析，介绍了光缆线路防雷措施的位置选择，以及几种常见的光缆线路防雷方法。
关键字：光纤通信；光缆线路；位置选择；防雷措施
1 引言
随着现代信息的发展，光纤通信的应用越来越广泛，因此光纤通信电路的安全和维护问题也成为一个日益突出的问题。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，安全接地往往被错误理解，甚至被忘却。随着光缆的广泛采用，近几年光缆线路遭受雷击的情况经常发生。光缆线路有很大的通信容量，而且最容易受到雷击的是直埋线路，抢修非常困难，因此线路一旦发生障碍，将会造成巨大的损失。本文结合国内对通信线路的防雷规范，谈谈光缆线路的避雷防护。
2 光缆线路雷击的原因
光导纤维的主要成分是Si02，具有不导电性，因而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、免受外界环境的影响(如岩石、架空金属构件的碰撞，猎枪损害，鼠蚁的啮咬以及其它物理的和人为的事件等)的影响，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，主要有金属铠装层、加强芯，这些防护构件都是金属导体。当雷击金属构件或电力线接近短路时，会感应出浪涌电流或交流电，破坏线路设备或伤害人身安全。
雷电具有寻找阻抗最小路径来泄放雷云电荷和地下异性电荷中和的趋势。当雷击附近建筑物或大地时，落雷点的电势升高，而光缆延伸到很远，远端电势可视为0，所以雷击点附近的光缆电势也视为0。这样落雷点与光缆之间形成极大的电势差，这一电势差若超过落雷点和光缆外护层之间的耐压强度，将会击穿外护层，形成从落雷点到金属构件的电弧通道，使大量雷电电流涌向光缆，会在缆芯金属加强件及其外防护铠装层上产生感应电流，进而产生冲击电压，使光纤结构变形、金属构件熔化、外护层击穿，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，另外外力、鼠咬等均可能造成光缆中金属元件的暴露。这些暴露点容易将雷电荷或强电引入缆中，使其造成损害。在以下情况下，光缆线路一般容易受雷击： （1）铜线、金属护套或加强芯对地绝缘较低的光缆； （2）土壤电阻率变化较大、地形突变的地带； （3）高耸建筑物或单棵大树与光缆隔距不够时。
3 光缆线路宜采取防雷措施的位置
在10m深处的土壤电阻率大于100Ω ? m以及雷暴日大于20天的地区，光缆线路遇到下列情形时，可以采取以下防雷保护措施： （1）曾遭雷击的地点；
（2）地质结构发生突变的地方；
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（3）面对广阔水面的山岳迎风坡或向阳坡，突出孤立或地形较高的山顶；
（4）在进出森林边界处，河流交界、水田与石山处，矿藏边界处等具有边界效应的地方； （5）高于地面6.5m以上的电杆（包括拉线）、光缆距孤立的10m以上的大树或高耸建筑物及其保护接地装置小于下表的净距规定时（表1）。
表1 直埋通信光缆与孤立大树等的防雷最小距离
4 光缆线路的防雷措施
当今社会通信系统的防雷技术的处理手段和措施主要采用接地、分流、屏蔽、过电压和等电位保护五种方法。
（1）接地：在通信的各系统中，为保证解决环境电磁干扰及静电危害，为保证其可靠稳定的工作、保护通信设备和人身安全，需要一个良好的接地系统。
（2）分流：用避雷带、避雷网和避雷针等将雷电流沿下引线安全地流入大地，防止雷电直接击在通信光缆线路和设备上。
（3）屏蔽：建筑物内所有的金属导线，包括通信光缆、信号线和电力电缆均采用穿金属管屏蔽或屏蔽线，其金属屏蔽层应接地一次。雷暴多的地区应该改善屏蔽接地电阻值或缩短接地间隔，用来防止外来电磁波（含雷电的静电感应和电磁波）干扰。
（4）过电压保护：电子设备的电源线、信号线上安装相应的过电压保护器，利用非线性效应，把线路上过高的脉冲电压滤除掉，保护设备不被过电压损坏。常用的保护器件为二极或三极放电管、氧化锌压敏电阻、快速箝位二极管等，根据具体需要进行组合，从而形成完整的防雷保护器。 （5）等电位连接：局内所有金属物体，包括通信设备外壳、光缆缆屏蔽层、光缆加强芯等金属构件进行电气连接，用来均衡电位。
4.1架空光缆线路防雷
新建光缆线路时，工作人员必须徒步勘测全程杆路，全面了解通信杆路途经地段的沉陷情况以及其可能对通信杆路安全造成的影响，根据地形、地质资料制订光缆线路的路由走向以及施工方案。沉陷严重的地段，必须改变通信杆路的路由；其他沉陷地段的架空光缆杆路应该采取相应措施以提高其机械强度，如电杆根部加装横木、增加双方和四方拉线、石笼加固、缩短杆距等，同时根据地表移动变形充分考虑光缆预留长度吊线垂度、沉陷后该地段的杆线高度及光缆预留长度等问题，保证未来发生沉陷时光缆、吊线不受外力拉断。在平时维护中，要经常观察杆路的变化情况，对发生位移下沉和下沉的电杆进行归位和起高，确保架空杆处于良好的状态。
4.1.1光缆线路间隔接地
光缆线路采用架空方式时，若使用吊挂式，应该对光缆吊线做间隔接地处理，一般光缆吊线每隔300-500m需要利用拉线接地或电杆避雷线，每隔1km左右需要加装绝缘孔对其进行电气断开，雷击特别严重地段应该装设架空地线。光缆吊线应该全程连通，按轻中负荷考虑，每隔16
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根设置防凌四方拉线杆，光缆吊线尾端处接地。接地体用两根Ф12×1000mm地线棒，接地导线用4.0F，光缆吊线与接地导线之间使用单眼地线夹板连接。
4.1.2空旷区域的光缆防雷措施
避雷装置安装在杆路顶端，即水泥杆杆头处，用水泥钢筋与4.0mm镀锌钢线连接，在紧贴杆身向上引出高过电杆10cm做避雷针。同时将避雷线在距杆顶向下处，用4.0mm镀锌钢线引下，杆身中间往下每个50cm用3.0mm镀锌钢线缠绕4圈固定一次，上边用3.0mm镀锌钢线缠绕4圈固定。避雷线贴杆身延伸至杆底后，根据接地电阻的要求，连接不同类型式的接地体。
4.2 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该选择合理的光缆路径，尽可能避开发生雷击的区域，例如必须经过雷击地段的光缆线路敷设位置，在设计和施工中应该采取有效的防雷措施，如消弧线、防雷排流线、避雷针等。
4.2.1 消弧线
当有单独的电杆或大树、高耸建筑物等单个的引雷物在光缆线路附近时，光缆受到雷击的可能性较小。但是当目标被击中时，雷电流通过避雷针或树根进入地线进而泄漏到电缆，或击穿土壤，产生电弧损坏光缆。最有效的防护办法就是把防雷排流线做成消弧线的形式。消弧线采用防雷排流线，并将原来的直线形改成面向光缆的半圆弧形。消弧线两端均需要做接地装置。接地装置距离光缆15m以上，要求接地电阻不大于10Ω。但应当注意的是光缆线路距离引雷目标间距小于5m时，应采用钢管，不应采用消弧线(因为其在电弧区)防护。消弧线的敷设方法如图3所示。
图3 消弧线的敷设方法示意图
4.2.2 防雷排流线
根据实验室的实验以及实际运用，在诸多直埋光缆线路的防护措施中，最有效的防雷措施是敷设防雷排流线。在土壤电阻率大于100Ω ? m及年平均雷暴日大于20天的地区，地下通信线路无法避开上述区段时，可按照以下原则设置防雷排流线(又称防雷屏蔽线、地下防雷线)： （1）土壤电阻率小于100Ω ? m的地段可以不设置防雷地线； （2）土壤电阻率为100～500Ω ? m的地段设置一排线条；
（3）土壤电阻率大于500Ω ? m的地段设置两条排流线（有塑料管防护设设一条）。
常用的敷设防雷排流线做法为：采用两条6.0mm镀锌钢筋或者两条7 /2.2镀锌钢绞线，有些
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地区为保证防雷地线的使用寿命和防雷效果，也可以采用两条4.0mm铜包钢线作为排流线。防雷排流线的敷设方法及埋深如图2所示。
图2 防雷排流线的敷设方法及埋深示意图
4.2.3避雷针
避雷针是一种应用较为广泛的防止雷击的装置，它通过把雷电放电引向自身，来防止直接雷击被保护物。避雷针防雷的适用范围和消弧线方法防雷的地方基本相同，此外还可用于两山之间的风口地带以及其他有利的地形。避雷针的防雷作用比消弧线好，做法简单，效能较高。同时可利用树木或木杆等做支持物，而不用水泥电杆做支持物，因水泥杆内有钢筋，对地绝缘效果不好。
在支持物的顶部安装避雷针，避雷针长在1m以下，可用直径不小于20mm钢管或直径不小于12mm圆钢作避雷针；避雷针引下线可采用Φ12mm镀锌圆钢或40mm×4mm热镀锌扁钢，小型避雷针用Φ8mm镀锌圆钢。引下线入地点必须距离光缆15m以上，所以导流线不能顺避雷针支持物的杆身入地，要在背对光缆方向架空横向引开。如果需要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，否则只能用撑杆，不能用拉线。要求避雷针的接地电阻如下：土壤电阻率大于100Ω ? m时，接地电阻不大于10Ω；土壤电阻率小于100Ω ? m时，接地电阻不大于5Ω。
5 具体线路的防雷保护
5.1电源设备防雷保护
通信电源设备的防雷是一个系统工程，必须从市电交流电网超高压开始逐级采取措施。在对电力线入局前电力变压器的低压侧开始至通信机房的屏蔽和防雷地线，采取一系列的防雷措施后，再按照规定对通信电源设施采取措施，通信安全就能达到满意的效果。电源设备的防雷保护的具体措施如下：
(1) 380V交流线在电源室应与接地母线相连接；
(2) 直流电源“+”极在通信设备侧和电源侧均应直接接地；
(3) 直流电源“-”极对地之间在通信设备侧和电源侧均应接压敏电阻。压敏电阻的起始动 作电压小于等于直流电源电压最大值的1.4倍。
(4) 各种电源设施的各类接地线应该分别与下部电缆沟内铜排连接，铜排应与机房环形接 地母线连(焊) 接。楼内各层屏蔽分层与该层的接地铜排连接。
(5) 建议楼内电源线用金属管敷设，金属管与各层地线相连。
5.2通信站供电线路防雷保护
一般而言，建在山上以及郊外孤立的通信站与地处雷暴日较多、雷暴强度较强的通信局（站）雷击事故概率较大，所以防雷保护应该采用比那些雷击事故概率小地区更为有效的措施。通信站
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光纤通信线路的避雷防护
