隨著光纖通信技術的迅速發展,在加緊建設光纖通信的同時,光纜的防護,應當在光纜建設和維護工作中引起重視。
一、強電和雷電對光纜的影響
光纜中的光纖是非金屬材料,傳輸的光信號不受外界電磁場的干擾,所以在光纖部分可以不考慮強電和雷電的影響。但由于絕大多數在用光纜并不是無金屬光纜,其中包含有金屬材料,如金屬加強芯、金屬護套等。因此有金屬構件的光纜(簡稱金屬光纜)線路會受到強電和雷電的影響。
1、強電對光纜的影響和防護的措施
強電線路靠近金屬光纜時,會在光纜內銅線、金屬加強芯、金屬防潮層、金屬護套等金屬構件上產生感應電動勢和電流,當其達到一定強度時就會損壞光纜,危及人身安全。光纜受強電影響主要有三個方面:
(1)短期影響。強電線路發生接地短路故障時,在光纜的金屬構件上產生感應電動勢,擊穿絕緣介質,瞬間高溫可能損傷光纜,甚至中斷通信。
(2)長期影響。不對稱運行的強電線路在正常工作狀態下,在光纜的金屬構件上產生電動勢,在超過安全電壓的規定值時會危及人身安全。
(3)干擾影響。不對稱運行的強電線在工作狀態下,在光纜的銅線上會產生電動勢,對銅線回路(如區間聯絡,遠供回路等)產生雜音、噪聲等干擾。對于無銅線的光纜線路來說,強電影響的允許值可由光纜外護層(PE層)對絕緣強度確立。光纜PE層的厚度一般等于或大于2mm,其工頻絕緣強度要求等于或大于20000V。按CCITT建議K13規定光纜金屬護套上短期危險影響的縱電動勢不超過其直流試驗電壓的60%,即為20000X60%-12000V。光纜金屬構件上長期影響的縱電動勢允許值,按CCITT《關于通信線路防止電力線路有害原則》和國家標準“GB6830-86”(電信線路遭受強電線路危險影響的允許值)中關于人身安全的規定為60V。
防強電措施:
(1)光纜線路及強電線路之間保持一定的隔距,使光纜金屬構件的短期和長用危險縱電動勢分別不大于12000V和60V。(2)在接近交流電氣化鐵道的地段進行光纜施工和檢修時,將光纜中金屬構件臨時接地,過免將高電位引上光纜。(3)在接近發電廠、變電站等地電信高的區域,不將光纜的金屬構件接地,過免將高電位引上光纜。(4)采用非金屬加強芯光纜或非金屬光纜,但直埋光纜除外(因為這種光纜對潮氣滲透的抗力較低,而且在維護在工作中難于確定光纜位置)。(5)增加光纜PE外層厚度,以提高光纜護套的絕緣和耐壓強度。
2、雷電對光纜的影響和防護措施
金屬光纜在雷電的作用下,會在其金屬構件上產生感應電流,縱電動勢,使金屬構件熔化,外護層擊穿,甚至中斷通信。
光纜受雷電影響主要有以下方面:
(1)金屬構件熔化。雷電流進入金屬護套,纜芯導體與金屬護套將出現沖擊電壓,擊穿金屬構件間介質而發生電弧,使金屬構件熔化外護層被擊穿。
(2)針孔擊穿。雷電大地產生地電位升高,使光纜塑料外護套發生針孔擊穿,土壤潮氣和水通過針孔侵蝕光纜金屬護套,從而降低光纜使用壽命。
(3)形成孔洞。雷電流通過雷擊針孔擊穿金屬護套會而形成孔洞,進而損傷光纖。
(4)結構變形。雷擊大地造對光纜的放電而引起的壓縮力會壓扁光纜,引起結構變形,增大傳輸損耗乃至中斷通信。
防雷電措施:
(1)在選擇光纜線路路由時,應與高大的樹木、獨立建筑電桿、古塔等保持一定的間距。(2)在光纜上方敷設防雷線。當大地電阻率小于500歐姆米時,敷設兩條防雷線。
(3)采用架空光纜吊線間隔接地,一般500-1000米接地一次。
(4)在強雷區采用非金屬加強芯光纜,或者超厚PE外護層的光纜。
二、光纜防強電和防雷電技術的發展
目前光纜的防強電、防雷電問題已經引起有關方面極大的重視,進行了不同程度的研究,并提出兩種不同的防護措施。
第一種防護措施,在是光纜接頭處將纜內金屬構件在接頭處前后斷開,不作電氣連接,不作接地處理,且在直埋光纜的上方設置屏蔽線。
第二種防護措施,是在光纜接頭處將纜內金屬構件作電氣連通,并作接地處理,在直埋光纜的上方沒反屏蔽線。
對這兩種防護措施雖然有爭議,但資料表明這兩種防護措施都很效。由于我國山地以及宕石多,埋設一組合格的地線十分困難,采用第一種防護措施,光纜接頭處不接地,可以減少很多接地裝置,從而可大大減少工程費用和維護工作量。另外,光纜接頭處纜內金屬構件不連通,相當于加了分割濾波器,限制了感應縱電動勢在光纜中長距離的積累。
三、我國光纜的防強電和防雷電措施
我國光纜線路一般均為直埋光纜,大多都是在距公路較近地直埋設,部分架在明線桿路上,并都與高壓輸電線、交流電氣鐵道、地面各種建筑物形成了相互合理的關系,保持有一定間隔距離,并在線路上采取了相應的防護措施。根據國家現行的光纜防強防雷電措施,結合線路的實際情況,主要應采用以下防強電、防雷電措施:
(1)在光纜選型上不采用有銅線光纜。在強電和雷電嚴重的地區埋設較為完整的地線設施,如經濟允許可適當采用非金屬加強芯光纜或金屬光纜。(2)在新架光纜選擇路由時,應盡量避免與高壓輸電線、交流電氣鐵道平行接近,與其交相時,交越角度應在30度以上。(3)在現有明線桿路上架設光纜時,一般可不考慮強電和雷電的影響。在與35千伏以上的電力線交越時,交越處的光纜吊線應設接地保護裝置。為了減少雷電對架空光纜的影響,光纜吊線每隔一公里接地一次,接地體的接地電阻要符合規定要求。(4)在光線接頭處將纜內金屬構件前后斷開,不作電氣連通,并不作接地處理。(5)在接近高壓輸電線、交流電氣鐵道地段進行光纜施工或檢修時,作臨保護接地,以保人身安全。