光纜線路防雷接地技術論文

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光纜線路防雷接地技術論文

  摘要:通過對光纜線路遭受雷擊原因的分析,簡要介紹了光纜線路的幾種防雷方法。

光纜線路防雷接地技術論文

  關鍵詞:光纜線路;防雷;接地

  隨著光纖通信技術的迅猛發(fā)展,光纖通信被應用在了通信行業(yè)的各個角落。在廣泛應用的同時,由于光纜具有良好的絕緣性能,使光纜防雷的重要性往往被忽視。而光纜線路的防雷是從光纜線路路由勘察設計到工程施工安裝的全過程中都應切實注意的一項關系到線路安全的關鍵技術。本文以下就光纜雷擊故障的原因及防護方法做簡要的介紹。

  1 光纜線路落雷的原因及造成的影響

  雖然光導纖維的主要成分為SiO2具有不導電性,不受雷電電磁脈沖的影響。但為了使光纖能夠承受機械拉伸負荷、以及免受外界環(huán)境的影響(如腐蝕、鼠咬、巖石擠壓碰撞等),埋地光纜必須有纜芯鋼絲金屬加強構件和金屬外防護鎧裝層,這些防護構件都是金屬導體。當埋設光纜附近的地方落雷時,由落雷點向大地流散的雷電流,使光纜埋設點的地電位升高,而光纜延伸到很遠的地方,其金屬構件電位應視為零電位。這樣落雷點與光纜金屬構件之間形成極大的電位差,這一電位差若超過光纜防護層的耐壓強度,便會擊穿外防護層,形成從落雷點到金屬構件的電弧通道,使相當強的雷電流瀉放到光纜,會在其外防護鎧裝層及纜芯金屬加強件上產生感應電流,出現沖擊電壓,使金屬構件熔化、外護層擊穿、光纖結構變形。

  2 光纜線路宜采取防雷措施的位置

  在雷暴日大于20天以及10m深處的土壤電阻率大于100Ωm的地區(qū),光纜線路遇到下列處所時,宜采取以下防雷保護措施:①地質結構發(fā)生突變的地方。②在石山與水田、河流交界處,礦藏邊界處,進出森林邊界處等具有邊界效應的地方。③面對廣闊水面的山岳向陽坡或迎風坡,地形較高或突出孤立的山頂。④曾遭雷擊的地點。⑤光纜距孤立的10m以上的大樹、高于地面6.5m以上的電桿(包括拉線)或高聳建筑物及其保護接地裝置小于下表的凈距規(guī)定時。

  直埋通信光纜與孤立大樹等的防雷最小間距

  注:表中數據是按雷電流幅值取100kA,并另考慮了一些富余度。距大樹比電桿多5米是考慮樹根半徑取5米。

  3 光纜線路的防雷措施

  3.1 架空光纜線路

  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,為了減少雷電對架空光纜線路的影響,光纜吊線應每隔300~500m利用電桿避雷線或拉線接地,每隔1km左右加裝絕緣子進行電氣斷開。在光纜接頭處將光纜內金屬構件前后斷開,不做電氣連通,并且不作接地處理。在新架光纜選擇路由時,應盡量避免與高壓輸電線和交流電氣化鐵道平行接近,與其相交時交越角度應在30°以上。對于雷害特別嚴重地段的架空光纜線路可采用非金屬加強芯或無金屬構件的結構形式,在架空光纜線路上方還可架設架空防雷地線(架空地線采用4.0mm鍍鋅鐵線,架設在高出電桿頂端30~60cm的位置上。

  3.2 直埋光纜線路

  直埋光纜線路從勘察設計到施工敷設全過程都應選擇合理的光纜徑路,盡量避開可能發(fā)生雷擊的區(qū)域,如光纜線路敷設位置必須經過落雷地段的,在設計及施工中應采取有效的防雷措施。如,防雷排流線、消弧線、避雷針等。

  3.2.1 防雷排流線

  根據實驗室實驗以及實際運用,在直埋光纜線路的諸多防護措施中,敷設防雷排流線是最為有效的防雷措施。

  在年平均雷暴日大于20及土壤電阻系數土壤電阻率大于100Ωm的地區(qū),地下通信線路無法繞避上述區(qū)段時,可按以下原則設防雷排流線(又稱地下防雷線、防雷屏蔽線):

  (1)土壤電阻率為100~500Ωm的地段設一條排流線;

  (2)土壤電阻率大于500Ωm的地段設二條排流線(有塑料管防護時設一條)。

  在敷設防雷排流線中常用的做法為,采用兩條7/2.2鍍鋅鋼絞線或者兩條φ6.0mm鍍鋅鋼筋,有些地區(qū)為保證防雷效果和防雷地線的使用壽命,也有采用兩條φ4.0mm銅包鋼線作為排流線。防雷排流線的敷設方法及埋深如下圖所示:

  3.2.2 消弧線

  當光纜線路附近有獨立的大樹或電桿、高聳建筑物等單獨的引雷物體時,光纜遭到直擊雷的可能性較小,但是如果高目標被擊中時,雷電流通過樹根或避雷針接地體泄漏到光纜,或擊穿土壤產生電弧擊傷光纜,仍是非常有可能的事情。防護的最有效的方法就是把防雷排流線做成消弧線的形式。消弧線是防雷排流線,但不是直線型的,而是面向光纜以便環(huán)繞大樹形成半圓弧形。消弧線兩端均需做接地裝置,接地裝置距離光纜15m以上,接地電阻要求不大于10Ω。但應注意的是光纜線路距引雷目標間距小于5m時,不宜采用消弧線(因此時光纜很可能處于電弧區(qū)),可采用鋼管防護。消弧線的敷設方法如下圖所示:

  3.2.3 避雷針

  避雷針是人們常見的一種應用較為廣泛的防止直擊雷的裝置,它可以把雷電放電引向自身,防止被保護物受到直接雷擊。采用避雷針防雷的適用范圍和采用消弧線方法防雷的地方相同,還可用于兩山之間風口地帶以及其他地形有利之處。

  避雷針的防雷作用比消弧線方法好,效能較高,做法簡單?衫媚緱U或樹木等做支持物,不宜用水泥電桿做支持物,因為水泥桿內有鋼筋,對地絕緣很低不可利用。在支持物的頂端安裝避雷針,針長在1m以下,可用直徑不小于12mm圓鋼或直徑不小于20mm鋼管作為避雷針;針長1~2m時,可用直徑不小于16mm圓鋼或直徑不小于25mm鋼管作為避雷針。避雷針引下線可采用40mm*4mm熱鍍鋅扁鋼或12mm鍍鋅圓鋼。引下線入地點必須距離光纜15m以上,所以線下線要在背對光纜方向架空橫向引開,不能順避雷針支持物的桿身入地。如果需用拉線固定架設避雷針的木桿,那么固定拉線的地錨也必須與光纜有15m以上的距離,否則不能用拉線,只能用撐桿。避雷針的接地電阻要求做到:土壤電阻率小于100Ωm時,接地電阻不大于5Ω;土壤電阻率大于100Ωm時,接地電阻不大于10Ω。

  以上是本人結合工作實踐和學習心得對光纜線路防雷接地技術的總結,鑒于知識水平有限文中難免出現錯誤之處,懇請大家指教。

  參考文獻

  [1] 李立高主編. 《光纜通信工程》.人民郵電出版社,2004年8月出版.

  [2] 郵電設計技術《雷電與靜電》專輯.《郵電設計技術》編輯部,2002年出版.

  [3] YD5102-2003《長途通信干線光纜傳輸系統(tǒng)線路工程設計規(guī)范》.

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