光纜防雷措施
一般說來,就光纖本身而言,是可以不考慮雷電災害和強電影響,但是,作為通信線路使用的實際媒質--光纜,考慮到其在通信管道、直埋乃至架空等的施工方式,要經受各種的拉伸、沖擊、擠壓、彎曲、扭轉和高低溫的影響和各種環境下的應用,因此,在制造光纜時,就要增加金屬鎧裝或鋼絲加強芯線等工藝,同時也帶來了一定的弊端.
實踐證明:雷電也會對光纜造成破壞。究其原因,光纜被雷電破壞主要有兩種:一是雷電直接對光纜的金屬鎧裝護層(或光纜的金屬芯線)發生作用,從而造成光纜損壞,此種情況多見于光纜架空場合;二是雷電襲擊光纜附近的金屬件,即雷電對地放電,造成雷電峰值電流在光纜周圍大地流過,致使土中產生巨大的熱能,并形成一股巨大的沖擊力,使光纜變形造成損壞,此種情況多見于埋地光纜場合。
隨著通信技術的發展,將越來越多地使用光纜代替金屬線纜,特別是通信干線線纜被光纜替代是必然趨勢。因此,光纜的防雷電襲擊不可掉以輕心,也須引起足夠的重視,采取必要的防護措施。一般來說,根據光纜自身的特點,采取相應措施方能達到事半功倍的效果。
按雷電環境選光纜:
對于雷電多發地區的通信線路,應注意選擇具有高強度絕緣介質的、防雷特性較好的光纜。一般線纜絕緣強度達到20KV以上時,才能保持5S不被雷電擊穿而損壞。又如多層金屬護套結構的光纜,其防雷疏流能力明顯優于普通光纜,承受雷擊峰值電流可達100KA以上。在雷擊特別嚴重的路由,也可選用無金屬的光纜,它的加強芯是高強度的尼龍線,能防雷電,但是此類光纜抗拉防潮和防蟲咬性能不理想,所以沒有得到廣泛使用。
金屬護套接地
將直埋光纜的金屬護套在接頭處集中接地,使金屬護套連通并形成多點重復接地的模式,有助于防雷擊。一般光纜每2KM左右作一次接地,接地電阻應在10歐姆以下。另外,在每段光纜的終端,還應將光纜的金屬護套直接或通過避雷器接地。
多雷區應設避雷針天線
對于雷擊多發地區(雷暴區)適合此法。一般說來,當避雷針天線高度為H時,其保護范圍的半徑為3~5H,其避雷針天線防雷原理與普通防雷相同,但要注意避雷針天線的接地點應距離直埋光纜20M左右,以免雷電入地泄放時危及光纜。
在直埋光纜上方敷設屏蔽線
直埋光纜應盡量避開桿塔和孤立的大樹,實在避不開時,可采取在光纜上方30CM左右敷設屏蔽線(排流線),布放一條或多條6~8MM的鍍鋅鋼線或鍍鋅鋼條。在采取兩條排流線時,一般放在光纜上方的兩側。排流線的作用是降低地電位,屏蔽以減弱光纜附近的感應電動勢,達到分流目的,以減少雷電流對光纜的侵害。
架空光纜的吊線絕緣和接地
在架空光纜的使用場合,光纜懸掛鋼絞線下,由于鋼絞線與光纜相距很近,且經掛鉤與光纜接觸,因此鋼絞線遭雷擊時,也會因放電而燒毀光纜,因而要注意光纜與吊線間采用絕緣線綁縛。且要將吊線作接地處理。兩端接地或多點(間隔)接地的吊線具有架空地線的磁屏蔽作用,能減輕光纜遭雷擊的可能性和損壞程度。
光纜金屬加強芯的電氣斷開
依照YDJ-91規定,現使用光纜線路的金屬加強芯一般采用電氣斷開方式,即在光纜施工過程中防止加強芯與其他金屬構件搭碰,避免雷電對加強芯線的放電而損壞光纜。從彼德遜規則可知,雷電波對終端開路的不均勻點發生作用時,其折射波電壓比入射波電壓要高2倍,擊穿耐壓不高的絕緣。因此,還應注意選用絕緣強度高和承受機械壓力大的光纜。
篇2:空管光纜管網防雷接地技術要求
隨著現代信息的發展,光纖通信的應用越來越廣泛,因此光纖通信電路的安全和維護問題也成為一個日益突出的問題。光纜線路的避雷防護,光纜良好的防護性能使它的防雷工作不像同軸電纜和明線電路那樣明顯,因而在光纜線路迅速發展的過程中,安全接地往往被錯誤理解,甚至被忘卻。隨著光纜的廣泛采用,近幾年光纜線路遭受雷擊的情況經常發生。光纜線路有很大的通信容量,而且最容易受到雷擊的是直埋線路,搶修非常困難,因此線路一旦發生障礙,將會造成巨大的損失。
1、光纜線路雷擊的原因
光導纖維的主要成分是Si02,具有不導電性,因而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、免受外界環境的影響(如巖石、架空金屬構件的碰撞,獵槍損害,鼠蟻的嚙咬以及其它物理的和人為的事件等)的影響,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,主要有金屬鎧裝層、加強芯,這些防護構件都是金屬導體。當雷擊金屬構件或電力線接近短路時,會感應出浪涌電流或交流電,破壞線路設備或傷害人身安全。
雷電具有尋找阻抗最小路徑來泄放雷云電荷和地下異性電荷中和的趨勢。當雷擊附近建筑物或大地時,落雷點的電勢升高,而光纜延伸到很遠,遠端電勢可視為0,所以雷擊點附近的光纜電勢也視為0。這樣落雷點與光纜之間形成極大的電勢差,這一電勢差若超過落雷點和光纜外護層之間的耐壓強度,將會擊穿外護層,形成從落雷點到金屬構件的電弧通道,使大量雷電電流涌向光纜,會在纜芯金屬加強件及其外防護鎧裝層上產生感應電流,進而產生沖擊電壓,使光纖結構變形、金屬構件熔化、外護層擊穿,造成光纜嚴重損壞。光纜線路在施工中難免損傷PE(聚乙烯)護套,另外外力、鼠咬等均可能造成光纜中金屬元件的暴露。這些暴露點容易將雷電荷或強電引入纜中,使其造成損害。在以下情況下,光纜線路一般容易受雷擊:
?(1)銅線、金屬護套或加強芯對地絕緣較低的光纜;
(2)土壤電阻率變化較大、地形突變的地帶;
(3)高聳建筑物或單棵大樹與光纜隔距不夠時。
2、光纜線路宜采取防雷措施的位置
在10m深處的土壤電阻率大于100Ω?m以及雷暴日大于20天的地區,光纜線路遇到下列情形時,可以采取以下防雷保護措施:
?(1)曾遭雷擊的地點;
?(2)地質結構發生突變的地方;
?(3)面對廣闊水面的山岳迎風坡或向陽坡,突出孤立或地形較高的山頂;
?(4)在進出森林邊界處,河流交界、水田與石山處,礦藏邊界處等具有邊界效應的地方;
?(5)高于地面6.5m以上的電桿(包括拉線)、光纜距孤立的10m以上的大樹或高聳建筑物及其保護接地裝置小于下表的凈距規定時(表1)。
表1直埋通信光纜與孤立大樹等的防雷最小距離
3、光纜線路的防雷措施
當今社會通信系統的防雷技術的處理手段和措施主要采用接地、分流、屏蔽、過電壓和等電位保護五種方法。
?(1)接地:在通信的各系統中,為保證解決環境電磁干擾及靜電危害,為保證其可靠穩定的工作、保護通信設備和人身安全,需要一個良好的接地系統。
?(2)分流:用避雷帶、避雷網和避雷針等將雷電流沿下引線安全地流入大地,防止雷電直接擊在通信光纜線路和設備上。
?(3)屏蔽:建筑物內所有的金屬導線,包括通信光纜、信號線和電力電纜均采用穿金屬管屏蔽或屏蔽線,其金屬屏蔽層應接地一次。雷暴多的地區應該改善屏蔽接地電阻值或縮短接地間隔,用來防止外來電磁波(含雷電的靜電感應和電磁波)干擾。
?(4)過電壓保護:電子設備的電源線、信號線上安裝相應的過電壓保護器,利用非線性效應,把線路上過高的脈沖電壓濾除掉,保護設備不被過電壓損壞。常用的保護器件為二極或三極放電管、氧化鋅壓敏電阻、快速箝位二極管等,根據具體需要進行組合,從而形成完整的防雷保護器。
?(5)等電位連接:局內所有金屬物體,包括通信設備外殼、光纜纜屏蔽層、光纜加強芯等金屬構件進行電氣連接,用來均衡電位。
3.1架空光纜線路防雷
新建光纜線路時,工作人員必須徒步勘測全程桿路,全面了解通信桿路途經地段的沉陷情況以及其可能對通信桿路安全造成的影響,根據地形、地質資料制訂光纜線路的路由走向以及施工方案。沉陷嚴重的地段,必須改變通信桿路的路由;其他沉陷地段的架空光纜桿路應該采取相應措施以提高其機械強度,如電桿根部加裝橫木、增加雙方和四方拉線、石籠加固、縮短桿距等,同時根據地表移動變形充分考慮光纜預留長度吊線垂度、沉陷后該地段的桿線高度及光纜預留長度等問題,保證未來發生沉陷時光纜、吊線不受外力拉斷。在平時維護中,要經常觀察桿路的變化情況,對發生位移下沉和下沉的電桿進行歸位和起高,確保架空桿處于良好的狀態。
3.1.1光纜線路間隔接地
光纜線路采用架空方式時,若使用吊掛式,應該對光纜吊線做間隔接地處理,一般光纜吊線每隔300-500m需要利用拉線接地或電桿避雷線,每隔1km左右需要加裝絕緣孔對其進行電氣斷開,雷擊特別嚴重地段應該裝設架空地線。光纜吊線應該全程連通,按輕中負荷考慮,每隔16根設置防凌四方拉線桿,光纜吊線尾端處接地。接地體用兩根Ф12×1000mm地線棒,接地導線用4.0F,光纜吊線與接地導線之間使用單眼地線夾板連接。
3.1.2空曠區域的光纜防雷措施
避雷裝置安裝在桿路頂端,即水泥桿桿頭處,用水泥鋼筋與4.0mm鍍鋅鋼線連接,在緊貼桿身向上引出高過電桿10cm做避雷針。同時將避雷線在距桿頂向下處,用4.0mm鍍鋅鋼線引下,桿身中間往下每個50cm用3.0mm鍍鋅鋼線纏繞4圈固定一次,上邊用3.0mm鍍鋅鋼線纏繞4圈固定。避雷線貼桿身延伸至桿底后,根據接地電阻的要求,連接不同類型式的接地體。
3.2管道光纜線路
管道光纜線路從勘察設計到施工敷設全過程都應該選擇合理的光纜路徑,盡可能避開發生雷擊的區域,例如必須經過雷擊地段的光纜線路敷設位置,在設計和施工中應該采取有效的防雷措施,如消弧線、防雷排流線、避雷針等。
2.1.管道光纜線路防雷線的設置應符合下列原則:
1).ρ10<100Ω?m的地段,可不設防雷線。
2).ρ10為100Ω?m~500Ω?m的地段,設一條防雷線。
3).ρ10>500Ω?m的地段,設兩條防雷線。
4).防雷線的連續布放長度一般應不小于2km。
2.2.當光纜在野外塑料管道中敷設時,按下列原則設置防雷線:
1).ρ10<100Ω?m的地段,可不設防雷線。
2).ρ10≥100Ω?m的地段,設一條防雷線。
3).防雷線的連續布放長度一般應不小于2km。
2.3.光纜接頭處兩側金屬構件不作電氣連通。
2.4.雷害嚴重地段,光纜可采用非金屬加強芯或無金屬構件的結構形式。
2.5.光纜內的金屬構件,在局(站)內或交接箱處線路終端時必須做防雷接地。
3.光纜線路應盡量繞避雷暴危害嚴重地段的孤立大樹、桿塔、高聳建筑、行道樹、樹林等易引雷目標。無法避開時,應采用消弧線、避雷針等措施對光纜線路進行保護。
4.架空光纜線路可選用下列防雷保護措施:
4.1.光纜接頭處兩側金屬構件不作電氣連通。
?4.2.雷害嚴重地段,光纜可采用非金屬加強芯或無金屬構件的結構形式。
?4.3.光纜吊線間隔接地。
4.4.光纜內的金屬構件,在局(站)內或交接箱處線路終端時必須做防雷接地。
4.5.雷暴日數大于20的空曠區域或郊區,架空光纜應做系統的防雷保護接地。
1).每隔250m左右的電桿、角深大于1m的角桿、飛線跨越桿、桿長超過12m的電桿、山坡頂上的電桿等應做避雷線,架空吊線應與地線連接。
2).市郊或郊區裝有交接設備的電桿應做避雷線。
3).重復遭受雷擊地段的桿檔應架設架空地線,架空地線每隔50~100m接地一次。
4具體線路的防雷保護
4.1電源設備防雷保護
通信電源設備的防雷是一個系統工程,必須從市電交流電網超高壓開始逐級采取措施。在對電力線入局前電力變壓器的低壓側開始至通信機房的屏蔽和防雷地線,采取一系列的防雷措施后,再按照規定對通信電源設施采取措施,通信安全就能達到滿意的效果。電源設備的防雷保護的具體措施如下:
(1)380V交流線在電源室應與接地母線相連接;
(2)直流電源“+”極在通信設備側和電源側均應直接接地;
(3)直流電源“-”極對地之間在通信設備側和電源側均應接壓敏電阻。壓敏電阻的起始動
作電壓小于等于直流電源電壓最大值的1.4倍。
(4)各種電源設施的各類接地線應該分別與下部電纜溝內銅排連接,銅排應與機房環形接
地母線連(焊)接。樓內各層屏蔽分層與該層的接地銅排連接。
(5)建議樓內電源線用金屬管敷設,金屬管與各層地線相連。
4.2雷達站光纜防雷保護
一般而言,建在山上雷達站與地處雷暴日較多、雷暴強度較強的通信局(站)雷擊事故概率較大,所以防雷保護應該采用比那些雷擊事故概率小地區更為有效的措施。雷達站光纜防雷措施如下:
(1)架空線路進入機房之前,應該換為水平地埋10m以上的屏蔽電纜,屏蔽層兩端應接地;
無屏蔽電纜進入機房之前穿鐵管地埋10m以上,鐵管兩端與地網焊接。
(2)上雷達站山路的管道建設,條件允許的要在管道上方敷設引雷線,規格2.5*7多股鋼絞線。
(3)光纜引入機房局前井前,除在局前井處就地接地之外,機柜內的光纜金屬固件也要與站地網相連。
(4)機房內的電力線應該用金屬外皮或敷設在金屬管內。
(5)電纜溝中無屏蔽電纜時應該穿鐵管,每段鐵管需要用金屬連接,鐵管兩端與地網相連。
5防雷與接地
5.1機房光纖的防雷與接地
經過通信管道進入機房的光纜,光纜的金屬構件應接防雷地線。根據有關規范規定,對于非綜合地線網的通信大樓內設備保護接地,其從接地母排至通信機房接地匯接排的接地線截面不低于95mm2。
該匯接排至設備機架的接地線截面不低于35mm2,對于有綜合地線網的通信大樓,其每層樓有一接地匯接排,該匯接排至設備機架的接地線截面仍然要求不低于35mm2。
通信光纖進入機房應具有防雷擊的保護措施。沿機房房頂四周,應該敷設閉合均壓帶。
在機房外,應該圍繞機房敷設水平閉合接地帶。
在機房內,應該圍繞機房敷設環形接地母線。機房內各種設備的金屬外殼和不帶電的金屬部分、電纜的金屬外皮、各種金屬門框、金屬進風道、金屬管道等建筑物金屬結構、濾波器架、走線架等以及工作接地、保護接地,均應該與環形接地母線以最短距離連接。
外部閉合接地帶與環形接地母線和房頂閉合均壓帶間,應該采用至少4個對稱布置的連接線互相連接,相鄰連接線之間的距離不應超過18m。
在樞紐或核心機房內,如電纜、光纜等入機房處,可以適當調整連接線的位置,或者增加連接線,使上述設施與連接線以最短的距離連接。
光纜線路防強電
1.架空通信線路與電力輸電線(除用戶引入被復線外)交越時,通信線應在電力輸電線下方通過并保持規定的安全隔距。且宜垂直通過,在困難情況下,其交越角度應不小于45度。
2.架空通信線路與電力輸電線(除用戶引入被復線外)交越時,交越檔兩側的架空光纜桿上吊線應做接地。
2.1.架空通信線路與10KV及以上高壓輸電線交越時,在相鄰電桿做延伸式地線,桿上地線在離地高2.0m處斷開50mm的放電間隙。
2.2.架空通信線路與電力輸電線(除用戶引入被復線外)交越時,兩側電桿上的人字拉線和四方拉線應在離地高2.0m處加裝絕緣子,做電氣斷開。(選擇路由時通信線路要避開在電力輸電線兩側做終端桿或角桿)。
3.光纜的金屬護套、金屬加強芯在光纜接頭盒處作電氣斷開。
4.新設吊線每隔1公里左右作電氣斷開(加裝絕緣子)。
5.與380V和220V裸線交越時,如果隔距不夠,相應電力線需換皮線。
6.架空光纜線路(含墻壁式光纜)與電力線交越處,纜線套三線交叉保護套保護,每端最少伸出電力線外2米(垂直距離)。
7.通信管道光纜與電力電纜同時并行時,光纜可采用非金屬加強芯或無金屬構件的結構形式。
8.在與強電線路平行地段進行光纜線路施工或檢修時,應將光纜內的金屬構件作臨時接地。
以上各項措施,總結起來就是光纖線路、供電線路進入機房,音頻線路引出機房,以及機房建筑等防雷措施的綜合應用,從而保證了光纖通信站的防護效果。
5.2光纖通信與導航臺、雷達站合站時的防雷與接地
以下均為光纖通信設備和微波通信設備在同一建筑物、甚至在同一機房里情況下的防護措施。在光纖通信設備安裝施工開始之前,需要仔細檢查導航、雷達通信系統和建筑物的防雷措施,用以保證光纖通信的可靠安全。
逐項檢查導航、雷達通信的各項防雷措施,首先需要檢測接地電阻。樓和塔的接地網,它們的接地電阻值應該盡可能小。因為接地網的施工屬于隱蔽工程,設計的合理與否,施工質量合格與否,生產、運行過程是否會遭受到損壞,可以通過測試得到驗證。所以光纖通信工程施工之前,應進行嚴格測試。
對于處于土壤電阻率高的地區,難以把接地電阻降到10Ω時,允許使用較大的數值(不超過30Ω),但是應該滿足防止避雷針對鄰近物體的反擊的要求。樓塔合一的微波通信站應該與建筑物的避雷裝置、同一樓的動力共用一個接地網。建筑物主體鋼筋都應該搭接并且焊上,接地母線焊接成電氣上連通的法拉第籠或接地系統,中間與各層均壓網連接,上端與屋頂均壓網連接。為了減少雷電電磁干擾,微波通信機房可以安裝防電磁干擾的屏蔽網。樓和塔分開的情況應該有兩個接地,這兩接地網之間至少應該有兩根接地帶連接,連接處應該采用焊接方式。