光纤防雷技术的探讨

摘 要：随着社会经济和科技的飞速发展，越来越多的城市都在大量的使用通信光纤，然而由于不少农村地区雷电活动十分频繁，近几年光缆线路及光通讯设备遭雷击的情况时有发生，对通信设备造成了较大的危害，常常致使通讯中断。因此，应当重视光纤通信设备的防雷保护。只有采取科学的防护措施，才能最大限度地减少或避免光通信设备遭受雷击。本文主要介绍了雷电对光缆通讯的影响，并提出了光缆通信防雷措施。

关键词：结构；特点；措施；防雷技术；光缆

Abstract ：With the rapid development of social economy and science and technology, more and more city in the use ofoptical fiber communication a lot, however, many rural areasof lightning activities are frequent in recent years, fiber optic cable and optical communication equipment from lightninghappens, the communication equipment caused great harm,often resulting in communication interrupt. Therefore, more attention should be paid to the lightning protection of optical fiber communication systems. Only by scientific protection measures, in order to minimize or avoid the optical communication equipment from lightning. This paper mainly introduces the influence of lightning on optical cablecommunication cable communication, and puts forwardmeasures for lightning protection.

Key : Structure; Characteristics; Measures; Lightning protection technology; Cable

中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：

引言

在微波通信、卫星通信、光纤通信三大传输手段中,由于光纤通信具有传输频带宽,通信容量大,而且不受环境的电磁干扰,因此光纤通信成为了当今通信传输最重要的手段之一。而含金属构件光缆与电缆一样,也会遭受雷电的侵害。但光缆遭受雷击的概率比电缆小得多,因为光中继采用当地供电,光缆线路自身的抗雷能力大约是电缆的7倍。因此容易引起人们对光缆线路防雷的松懈。但光缆也有防雷的弱点:光缆纤芯线径小,金属外护层较薄。由于光纤通信密集波分复用(DWDM)的应用,光通信容量不断增大,一旦因雷击造成光缆中断事故,查找、维修比较困难,将造成巨大的经济损失,影响通信传输。因此，应当重视光纤通信设备的防雷保护，采取积极、有效的措施，做到“防患于未然”。

1、光缆的结构

光纤介质是玻璃，直径在8～50μm。光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。为增加光缆的抗拉强度，光缆中心多以单根钢丝作为加强构件，周围紧密排列着内含多芯光纤及油膏的松套管，松套管的间隙充满阻水油膏，外包阻水包带，再包轧纹钢带铠装，外护套则采用聚乙烯塑料等。

2、雷电活动的特点

雷电的形成与环境条件有密切关系,我国各地雷电活动基本符合随纬度增加而逐渐减弱的趋势。根据调查发现,易遭雷击的地方有如下特点:①地形的突变或导电率突变的地区易遭雷击,其导电率小的地方比导电率大的地方易遭雷击;②地质构造上的断层地带,不同质岩的分界地带,岩石区的冲积层;③矿泉、沼泽地、河流岸地滩部分,地下出水口处,以及地下水沟通过的地带;④临海边、河床一面的山坡上,孤树及森林边缘;⑤地下含有导电性的矿物质较多的地区,在山区山的朝阳坡,大地导电率较大的山的山腰和山脚部分,大地导电率较小的山的山腰和山顶部分。

3、雷电对光缆通讯的影响

从光缆的结构可以发现，光缆内除了光纤还有金属加强丝和金属铠装护套，通过调查发现，雷电破坏光缆通信设备主要有3种：一是雷电直接对光缆的金属铠装护层（或金属加强钢丝）发生作用，从而造成光缆损坏，此种情况多见于光缆架空场合，也有地埋光缆被雷击的事例。如造成光缆金属构件熔化，使外护层被击穿。或使光缆塑料外护套发生针孔击穿，从而降低光缆使用寿命。二是雷电袭击光缆附近的金属件，即雷电对地放电，造成雷电流在光缆周围大地流过，致使土中产生巨大的热能，并形成一股巨大的冲击力，使光缆变形造成损坏，此种情况多见于埋地光缆场合，如造成光缆传输损耗增大乃至中断通信。三是雷电感应电压通过光缆的金属构件传到光通信收发设备端，导致这些设备被雷电过电压击穿损害，这也是常见的一种破坏形式。

4、光缆通信防雷措施

1）光缆接头处两侧金属构件实施机械连接,电气断开。进局站内光缆的金属构件,相互连通并就近人地。当雷电流进人光纤或高压线路的电场在金属构件上感应出纵向电动势,若光缆各盘间电气连通,则雷电流会在光纤中进行流通、将会使光缆非金属构件受压增大,出现绝缘击穿,甚至损坏光纤。而感应纵向电动势也会各段叠加积累,出现很高过电压,对维护人员和设备都不安全,严重时会损坏光纤。光缆中的金属构件对大地处于悬浮状态时,雷击大地所产生的“漏斗电位”区既不受其电位影响,也不对电位施加影响,彼此不会发生电弧击穿。若光缆金属构件接地,虽然有利于雷电流的及时排泄,但由于接地电阻的存在,当有雷击时雷电流将通过接地体反击到光缆金属构件回路上,若雷电流达到一定的幅值时,光纤有可能被损坏的危险。

2）易遭雷击或光缆附近有单颗大树、电杆,高耸建筑、矿泉、地下水出口处的间距不足25米时,采用消弧线保护光缆。通过埋设消弧线,降低光缆与高大物体间的电位差,当雷击大树等高大物体时,雷电流通过大树等物体向大地放电,由于有消弧线存在,大量雷电流将通过消弧线泄放人地,从而可避免因雷击发生电弧击穿对光缆造成危害。消弧线可用两根钢绞线做成,其中一根与光缆埋深相同,另一根为光缆埋深的一半,两根金属线的两端都应焊接在接地网上,地网的接地电阻小于10Ω,与光缆相距大于15米。当光缆与大树等物体相距不足5米时,消弧线难以起到防雷保护作用,应采取其它防协雷措施。

3）采用地下防雷线。地下防雷线是直埋光缆普遍采用的防雷措施,应用在直埋光缆所经过路由土壤电阻率大于100Ω.M需要保护的地段较长,采用镀锌钢绞线或甲6毫米镀锌钢筋来制作。方法是:在光缆上方距光缆30厘米处,平行敷设两条防雷线,相距40厘米。并将两端引伸到大地导电率低的地方,其敷设长度要求每处不少于2000米。也可在排流线的两端及中间每隔200米段做一次接地。

4）雷击严重地区尽可能采用无金属构件的光缆或采用加厚PE层的光缆。

5）架空光缆宜架设在有长途明线线条的下方,光缆吊线一般每隔1公里进行一次接地处理,在雷击严重的地区可架设架空防雷地线,架空防雷线应架设在光缆上方,其保护角应不大于25°。在个别雷击重点杆路,可采取避雷针装置进行防雷。

6）做好光缆的施工,保证光缆外护套层的完整无损,使金属外护套对地绝缘保持良好,可提高光缆PE护套的瞬间耐压能力,相应也提高了光缆的抗雷电的浪涌能力。

7）光缆敷设应逐步实现管道化,敷设时应采用低摩擦系数的塑料管。当光缆布放在塑料管道内时,塑料管为光缆提供了一层外加的保护,将增加光缆的耐压能力,对防雷、防机械损伤、防鼠、蛀蚀都有好处。

5、结论

综上所述，光缆良好的防护性能使它的防雷工作不像金属通讯线那样明显，安全接地等防雷措施往往被误解，甚至被遗忘。在光通信技术逐步普及的今天，其雷电防护工作理应引起足够的重视，对于光缆通信的防雷问题，因地制宜，灵活运用各种技术，只有采取科学的防护措施，才能最大限度地减少或避免光通信设备遭受雷击。