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光纜線(xiàn)路防雷接地技術(shù)論文
摘要：通過(guò)對(duì)光纜線(xiàn)路遭受雷擊原因的分析，簡(jiǎn)要介紹了光纜線(xiàn)路的幾種防雷方法。
關(guān)鍵詞：光纜線(xiàn)路；防雷；接地
隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖通信被應(yīng)用在了通信行業(yè)的各個(gè)角落。在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，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(xiàn)路的防雷是從光纜線(xiàn)路路由勘察設(shè)計(jì)到工程施工安裝的全過(guò)程中都應(yīng)切實(shí)注意的一項(xiàng)關(guān)系到線(xiàn)路安全的關(guān)鍵技術(shù)。本文以下就光纜雷擊故障的原因及防護(hù)方法做簡(jiǎn)要的介紹。
1 光纜線(xiàn)路落雷的原因及造成的影響
雖然光導(dǎo)纖維的主要成分為SiO2具有不導(dǎo)電性，不受雷電電磁脈沖的影響。但為了使光纖能夠承受機(jī)械拉伸負(fù)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(qiáng)構(gòu)件和金屬外防護(hù)鎧裝層，這些防護(hù)構(gòu)件都是金屬導(dǎo)體。當(dāng)埋設(shè)光纜附近的地方落雷時(shí)，由落雷點(diǎn)向大地流散的雷電流，使光纜埋設(shè)點(diǎn)的地電位升高，而光纜延伸到很遠(yuǎn)的地方，其金屬構(gòu)件電位應(yīng)視為零電位。這樣落雷點(diǎn)與光纜金屬構(gòu)件之間形成極大的電位差，這一電位差若超過(guò)光纜防護(hù)層的耐壓強(qiáng)度，便會(huì)擊穿外防護(hù)層，形成從落雷點(diǎn)到金屬構(gòu)件的電弧通道，使相當(dāng)強(qiáng)的雷電流瀉放到光纜，會(huì)在其外防護(hù)鎧裝層及纜芯金屬加強(qiáng)件上產(chǎn)生感應(yīng)電流，出現(xiàn)沖擊電壓，使金屬構(gòu)件熔化、外護(hù)層擊穿、光纖結(jié)構(gòu)變形。
2 光纜線(xiàn)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(xiàn)路遇到下列處所時(shí)，宜采取以下防雷保護(hù)措施：①地質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jìn)出森林邊界處等具有邊界效應(yīng)的地方。③面對(duì)廣闊水面的山岳向陽(yáng)坡或迎風(fēng)坡，地形較高或突出孤立的山頂。④曾遭雷擊的地點(diǎn)。⑤光纜距孤立的10m以上的大樹(shù)、高于地面6.5m以上的電桿(包括拉線(xiàn))或高聳建筑物及其保護(hù)接地裝置小于下表的凈距規(guī)定時(shí)。
直埋通信光纜與孤立大樹(shù)等的防雷最小間距
注：表中數(shù)據(jù)是按雷電流幅值取100kA，并另考慮了一些富余度。距大樹(shù)比電桿多5米是考慮樹(shù)根半徑取5米。
3 光纜線(xiàn)路的防雷措施
3.1 架空光纜線(xiàn)路
在架空光纜線(xiàn)路施工中，一般采用7/2.0mm鍍鋅鋼絞線(xiàn)作為光纜的吊線(xiàn)，為了減少雷電對(duì)架空光纜線(xiàn)路的影響，光纜吊線(xiàn)應(yīng)每隔300～500m利用電桿避雷線(xiàn)或拉線(xiàn)接地，每隔1km左右加裝絕緣子進(jìn)行電氣斷開(kāi)。在光纜接頭處將光纜內(nèi)金屬構(gòu)件前后斷開(kāi)，不做電氣連通，并且不作接地處理。在新架光纜選擇路由時(shí)，應(yīng)盡量避免與高壓輸電線(xiàn)和交流電氣化鐵道平行接近，與其相交時(shí)交越角度應(yīng)在30°以上。對(duì)于雷害特別嚴(yán)重地段的架空光纜線(xiàn)路可采用非金屬加強(qiáng)芯或無(wú)金屬構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，在架空光纜線(xiàn)路上方還可架設(shè)架空防雷地線(xiàn)(架空地線(xiàn)采用4.0mm鍍鋅鐵線(xiàn)，架設(shè)在高出電桿頂端30～60cm的位置上。
3.2 直埋光纜線(xiàn)路
直埋光纜線(xiàn)路從勘察設(shè)計(jì)到施工敷設(shè)全過(guò)程都應(yīng)選擇合理的光纜徑路，盡量避開(kāi)可能發(fā)生雷擊的區(qū)域，如光纜線(xiàn)路敷設(shè)位置必須經(jīng)過(guò)落雷地段的，在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)采取有效的防雷措施。如，防雷排流線(xiàn)、消弧線(xiàn)、避雷針等。
3.2.1 防雷排流線(xiàn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際運(yùn)用，在直埋光纜線(xiàn)路的諸多防護(hù)措施中，敷設(shè)防雷排流線(xiàn)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(shù)土壤電阻率大于100Ωm的地區(qū)，地下通信線(xiàn)路無(wú)法繞避上述區(qū)段時(shí)，可按以下原則設(shè)防雷排流線(xiàn)(又稱(chēng)地下防雷線(xiàn)、防雷屏蔽線(xiàn))：
(1)土壤電阻率為100～500Ωm的地段設(shè)一條排流線(xiàn)；
(2)土壤電阻率大于500Ωm的地段設(shè)二條排流線(xiàn)(有塑料管防護(hù)時(shí)設(shè)一條)。
在敷設(shè)防雷排流線(xiàn)中常用的做法為，采用兩條7/2.2鍍鋅鋼絞線(xiàn)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(xiàn)的使用壽命，也有采用兩條φ4.0mm銅包鋼線(xiàn)作為排流線(xiàn)。防雷排流線(xiàn)的敷設(shè)方法及埋深如下圖所示：
3.2.2 消弧線(xiàn)
當(dāng)光纜線(xiàn)路附近有獨(dú)立的大樹(shù)或電桿、高聳建筑物等單獨(dú)的引雷物體時(shí)，光纜遭到直擊雷的可能性較小，但是如果高目標(biāo)被擊中時(shí)，雷電流通過(guò)樹(shù)根或避雷針接地體泄漏到光纜，或擊穿土壤產(chǎn)生電弧擊傷光纜，仍是非常有可能的事情。防護(hù)的最有效的方法就是把防雷排流線(xiàn)做成消弧線(xiàn)的形式。消弧線(xiàn)是防雷排流線(xiàn)，但不是直線(xiàn)型的，而是面向光纜以便環(huán)繞大樹(shù)形成半圓弧形。消弧線(xiàn)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(yīng)注意的是光纜線(xiàn)路距引雷目標(biāo)間距小于5m時(shí)，不宜采用消弧線(xiàn)(因此時(shí)光纜很可能處于電弧區(qū))，可采用鋼管防護(hù)。消弧線(xiàn)的敷設(shè)方法如下圖所示：
3.2.3 避雷針
避雷針是人們常見(jiàn)的一種應(yīng)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(hù)物受到直接雷擊。采用避雷針?lè)览椎倪m用范圍和采用消弧線(xiàn)方法防雷的地方相同，還可用于兩山之間風(fēng)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(xiàn)方法好，效能較高，做法簡(jiǎn)單�？衫媚緱U或樹(shù)木等做支持物，不宜用水泥電桿做支持物，因?yàn)樗鄺U內(nèi)有鋼筋，對(duì)地絕緣很低不可利用。在支持物的頂端安裝避雷針，針長(zhǎng)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(zhǎng)1～2m時(shí)，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(xiàn)可采用40mm*4mm熱鍍鋅扁鋼或12mm鍍鋅圓鋼。引下線(xiàn)入地點(diǎn)必須距離光纜15m以上，所以線(xiàn)下線(xiàn)要在背對(duì)光纜方向架空橫向引開(kāi)，不能順避雷針支持物的桿身入地。如果需用拉線(xiàn)固定架設(shè)避雷針的木桿，那么固定拉線(xiàn)的地錨也必須與光纜有15m以上的距離，否則不能用拉線(xiàn)，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(shí)，接地電阻不大于5Ω；土壤電阻率大于100Ωm時(shí)，接地電阻不大于10Ω。
以上是本人結(jié)合工作實(shí)踐和學(xué)習(xí)心得對(duì)光纜線(xiàn)路防雷接地技術(shù)的總結(jié)，鑒于知識(shí)水平有限文中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)大家指教。
參考文獻(xiàn)
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