光缆线路防雷技术.docx

光缆线路防雷技术初探龙栋华 1 ， 梁永量 2（1 .吉安市气象局 ， 江西 吉安 343000 ； 2. 永新县气象局 ， 江西 永新 343400） 摘要：基于目前社会上对光缆防雷问题的错误认识，阐明了光缆线路遭雷击的原因，重 点介绍了雷击对光缆线路的影响，并用实例说明光缆线路遭雷击的现象；另外，针对光缆的 防雷提出了相应的具体措施关键词：通信光缆 雷击形式 雷电防护 技术引言：随着通信技术的高速发展，光缆在信号传输中被大量采用近几年来，光缆线路 遭受雷击的情况时有发生，尤其是埋地光缆，一旦遭受雷击，抢修较为困难，造成的损失往 往无法估量文章结合本人的实际工作经验，以及对通信线路防雷规范的理解，探析光缆线 路的防雷问题1 光缆线路遭雷击的原因：光缆是传输光信号而不是电信号，它的传输介质是以玻璃纤维（SiO2）为原料的光纤， 其绝缘性能很好，况且光信号的频率远远高于雷电电磁波的频率，因此光信号不会受到雷电 电磁波的干扰基于此原因，光缆的安全接地也就往往被人们所忽略甚至遗忘实践证明， 光缆同样会遭受雷电的毁坏，原因是一般光缆的挡潮屏蔽层，加强芯，和接头都是采用金属 构件，雷电会通过这些部件袭击光缆。

2 光缆遭受雷击的形式2．1 雷电对光缆的直击：（以埋地光缆为主）众所周知，直击雷对地中通信线缆常会造成不利影响，光缆也不例外轻则形成干扰， 降低通信质量;重则烧毁光缆，造成通信中断实践证明，在埋有光缆的地方，其落雷概率要比其他地方高尤其是光缆埋设在土壤电阻率较高的地方，这是由于在土壤中埋下一条光缆就相当于土壤 中有一条电阻率较低的带我们知道，雷击具有选择性，在高土 壤电阻率的地方，如果中间存在一块低电阻率的区域，则该地区 受雷击率特别高，这便是雷电直击光缆的原因如图1 所示光 缆一旦遭受直接雷击，雷电流就会直接击穿塑料外护层的绝缘层 而进入金属护套（挡潮层），此时金属护套与大地的电位相均衡， 而光缆的电位与远离雷击地点的大地电位接近，此时光缆的点对 地电压将大大减小，但是光缆在遭受雷击的同时，伴随雷电流的电磁场力，动能，声波和热膨胀等强大的机械应力会对光缆产生冲击和挤压，将光缆挤扁或压弯曲导致变形，严重时造 成通信中断2．2 间接雷击对光缆的影响2．2．1 雷击附近大地时对地中光缆的影响当雷击附近大地时，落雷点的电位显著升高，由于光缆敷设距离很长，其金属构件远端 的电位可视为零电位，所以雷击点附近的光缆金属构件的电位也可视为零电位。

这样一来，国2生击丈抱对地中光瓊的脣响落雷点与光缆金属构件之间便出现极大的电位差，若这一电位差超 过了落雷点和光缆之间土壤的耐受强度，便可击穿土壤，形成雷击 点至光缆间的电弧通道，如图2 所示，大量雷电流经该通道涌入雷击点可能对光缆放电的距离R为：R=K （Ip ）1/2 （1）式中： I---雷电流 ， KAp ―-土壤电阻率，Q・mK―-常数 (随p的变化而变化p W100Q・m时，取0.056； p三1000Q・m 时，取0.04)当I=20KA (常见雷电流的幅值)，p取100Q・m时，R=2.5m,即雷电可能对 半径2.5m范围内的光缆产生破坏当光缆中的金属构件对地处于浮空时，由于光纤对雷电无诱导作用，即使光缆在雷击大 地时所产生的“漏斗电位”区域内，也不会发生电弧击穿雷击大地时，落雷点的电位随着距离渐远， 其电位也逐渐下降，若土壤电阻率均匀，则土壤 击穿后将形成导电半球体，如图3 所示：该导电半球体的电位(落雷点的电位)为：U= (p IE/2n ) 1/2 (2)00式中：p ―-土壤电阻率 ， Q・mI---雷电流 ， KAE0---土壤临界击穿场强 ， KV/m一般当p W100Q • m时，土壤的击穿电场强 度E=250KV/m； p三1000Q・m时，土壤的击穿电 场强度 E=500KV/m。

随着与落雷点距离r的改变，地中各点的电位U为：rUr=Ip /2n r (3)式中：r为与落雷点的距离(m),随着r的增大，地电位呈漏斗状急骤下降假设位于电位漏斗区内的光缆，其塑料外护层的耐压为UD,当护套所在的地电位U三 DrUD时，便可能将外护套击穿，根据式(3)，如U=UD时，则可得出导致发生击穿的这种距 D r D离r‘为：r =Ip /2n UD (4)式中：十----击穿点至落雷点的距离 ，mUD 塑料外护层的耐压 ， kv 一般光缆的塑料外护层的击穿电压为100kv假若在土壤电阻率为500Q・m的地方，离光缆16m左右范围内落一个20KA的雷(常见 雷电流峰值为20〜50KA)，护套绝缘层就有击穿的可能2.2.2 雷电感应对光缆的影响对光缆线路造成危害的雷电感应主要是感应过电压和静电感应这种雷电感应由云间放电在光缆金属外护层等金属构件上产生感应电压所致如 图4所示，由于其电压较低，电流较小，能量也不大，通 常对光缆本身不会造成危害，但是雷击放电所形成的瞬变 磁场对与之相连的终端设备产生电磁干扰，影响这些设备 的正常工作2.2.3 雷电对架空光缆的影响对采用架空敷设的光缆，雷电可能击中其金属挂钩或钢绞线。

一旦发生雷击，挂钩或钢绞线电位突升，容易形成挂钩和钢绞线与光缆塑料外护层内的金属护层，金属加强芯等部件间的击穿放电而烧断光缆，造成通信中断3 光缆遭雷击案例3.1 福建德化—-永春二级埋地光缆遭雷击 该段光缆于1992 年5 月敷设完成，到当年8 月还未验收时，就在离永春县城方向大约10km处遭受雷击，导致数据光纤烧断，雷击点两 侧 300〜400m 长的光缆塑料外护层被击成许多小孔，最后不得不更换长距离被烧断的光缆3.2 某基站架空光缆遭雷击 2004 年夏季的一场雷雨，位于江西安福县境内的某基站架空 通信光缆，因其从山下沿着山脊直通山顶基站，被雷直接击中，一段约百米长的光缆数根光 纤被熔断，光缆的外皮多处地方被雷电流的热效应烧出黑色的小的砂眼，终端设备被毁，造 成通信中断4 光缆线路的防雷措施 由于各地气象条件不同，地域差异较大，不同地域的土壤电阻率大小也不一样，故雷 击的概率也不相同，而光缆的敷设总是选择雷击概率低的地方4.1 埋地光缆的防雷措施4.1.1 尽量敷设在雷电活动相对较少或土壤电阻率相对较低的地域，避免敷设在山顶或山脊 等易遭雷击的地方4.1.2 应与引雷物保持一定的距离，见表 1：表 1 光缆与引雷物的距离土壤电阻率（Q • m）< 100100~500>500距电杆，古塔等（m）101520距单棵树（m）1520254・1・3敷设排流线。

在土壤电阻率100〜500Q・m时，应在埋地光缆上方同沟敷设一根排流 线；在土壤电阻率大于500Q・m时，应在埋地光缆上方同沟敷设两根排流线排流线使用 0 8mm的镀锌圆钢或厚度不小于4mm的镀锌扁钢平行布放在光缆上方30cm处，单根时应布 放在光缆正上方；双根时应布放在光缆正上方两侧，间距30〜50cm4.2 架空光缆的防雷措施4.2.1 应采用挂线间隔接地的措施，挂线和铁脚固定件应与斜拉线形成可靠电气连接，并通 过斜拉线入地4.2.2 在雷电灾害频繁的地区，安装防直击雷效果较好的架空避雷线，也可使用无金属结 构的光缆或导电塑料外护层光缆4.2.3 在光缆接头处，防潮层金属构件应作电气断开处理，且都不接地，对地呈绝缘状态 实践证明，这种方法既简单又有效5 结语 作为国家支柱网之一的光缆通讯，其使用越来越走近我们用户，在今后的网络建设中， 光缆占有绝对的地位光缆线路的防雷问题，理应引起我们的重视有些人认为，光缆线路 只要埋地敷设，光纤又是不导电的，所以不会遭受雷击，殊不知，这样的认识是不全面的， 也是很肤浅的埋地敷设，对雷电流的确有一定的削弱，但并不能完全解决雷电对其的破坏 作用对于光缆线路的防雷问题，国内目前尚无统一的理论和模式，这就更待于我们从事防雷 的工程技术人员在以后的实践中进一步摸索，因地制宜，灵活运用各种技术，只有这样，解 决光缆的防雷问题，我们才能收到好的效果。

参考文献：[1] 林秋望 通信防雷技术 人民邮电出版社 1989[2] 苏邦礼，崔秉球，吴望平，苏宇燕 雷电与避雷工程 中山大学出版社 1996[3] 防雷技术规范汇编 关象石，李银生，王凤山，李谡，李亚奇编，1999 增订本Primary exploration on thunder and lightning protective techniques of optical cableLONG Dong-hua1, LIANG Yong-liang2(1. Weather Bureau of Ji'an City, Ji'an 343000 , Jiangxi, China; 2. Weather Bureau of YongXin County, Ji'an 343400, Jiangxi , China )Abstract: Based on the wrong understanding about optical cable's thunder-and-lightning protection at present, it had expounded the reasons for lightning strike on fiber cable , introduced with emphasis influences on strike by lightning to fiber cable, and explained the phenomena of fiber cable which is struck by lightning with the examples; Moreover, it proposed the corresponding concrete measures in view of the optical cable thunder and lightning protection. Key word: Correspondence optical cable Form of lightning strike Thunder-and-lightning protection Technology收稿日期：2005 年10 月 8 日 作者简介：龙栋华（1967—），男，助理工程师，主要从事网络管理工作。