論有線電視光纖網(wǎng)絡(luò)的防雷措施

文丨鐘湛池

論有線電視光纖網(wǎng)絡(luò)的防雷措施

文丨鐘湛池

筆者分析光纜受雷擊的三種形式和光纜遭受雷擊影響的三個(gè)方面。為了避免光纜遭受雷電的破壞，提出了五種防雷措施。

光纜； 土壤電阻率； 金屬構(gòu)件； 金屬吊線

隨著廣播電視事業(yè)的迅速發(fā)展，光纖通訊技術(shù)被廣泛應(yīng)用在有線電視傳輸上。由于光纖是非金屬材料，具有良好的絕緣性，人們往往忽視光纖防雷的重要性，導(dǎo)致光纜及其相關(guān)設(shè)備遭受雷擊的情況時(shí)有發(fā)生，造成廣播電視節(jié)目的中斷。因此，要采用科學(xué)的防護(hù)措施，做好有線電視傳輸光纜的防雷保護(hù)工作。

1 光纜遭受雷擊的形式

1.1 直擊雷

有些光纜雖然埋設(shè)在地下，但仍會(huì)遭受直擊雷的破壞。由于有線傳輸光纜干線長，網(wǎng)絡(luò)分部地形復(fù)雜，而且直擊雷對(duì)大地放電是有選擇性 。在空曠地帶，土壤電阻率低的地帶比土壤電阻率高的地帶更容易遭受直擊雷。當(dāng)光纜遭受直接雷擊時(shí)，金屬護(hù)套在雷電流的作用下產(chǎn)生電磁場(chǎng)力、電動(dòng)力、聲波和熱膨脹等強(qiáng)大的機(jī)械應(yīng)力，使光纜遭受沖擊和擠壓而變形。同時(shí)，直擊雷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)對(duì)光纜的塑料外護(hù)、金屬護(hù)層、金屬構(gòu)件有很大影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒熔燒斷這些附屬物體，使得光纖損壞而造成廣播電視信號(hào)停傳停播。當(dāng)光纜采用架空方式敷設(shè)時(shí)，同樣在空曠地帶，由于光纜架設(shè)高于周圍地表，使得光纜的金屬掛鉤和鋼絞線容易遭受直接雷擊，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，金屬掛鉤和鋼絞線瞬間電位升高，造成光纜構(gòu)件和保護(hù)層等擊穿放電，從而燒毀光纖。

1.2 間接雷擊

埋設(shè)在地下的有線電視傳輸光纜的間接雷擊，也是由直擊雷間接引起。當(dāng)雷電擊中光纜附近的大地時(shí)，落雷點(diǎn)電位瞬間升高，而雷擊點(diǎn)附近的光纜金屬構(gòu)件電位可視為零，那么落雷點(diǎn)與光纜金屬構(gòu)件間出現(xiàn)極大的電位差，當(dāng)電位差超過兩點(diǎn)間土壤及塑料層耐壓強(qiáng)度的最大允許值時(shí)，便會(huì)擊穿光纜，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電弧通道，而雷電流經(jīng)該通道時(shí)大量涌入，破壞光纜的保護(hù)層而損壞光纖。

1.3 雷電感應(yīng)

雷電感應(yīng)對(duì)光纜造成危害的主要是感應(yīng)過電壓時(shí)所產(chǎn)生的靜電感應(yīng)。這種感應(yīng)是在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí)，在傳輸光纜金屬外護(hù)層等金屬構(gòu)件上產(chǎn)生靜電壓所致。由于感應(yīng)電壓較低，電流較小，產(chǎn)生的能量有限，所以不會(huì)對(duì)光纜本身造成損害，但是所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)光纜連接器、光端機(jī)、輔助設(shè)備等產(chǎn)生電磁感應(yīng)并入侵設(shè)備，造成串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備損壞。

2 雷電對(duì)光纜的影響

就光纖本身而言，雷電是不會(huì)對(duì)其造成任何損壞的。但是光纜作為長距離廣播電視信號(hào)傳輸?shù)妮d體，為了經(jīng)受各種彎曲、擠壓、拉伸等影響，在制造光纜時(shí)，都設(shè)有金屬護(hù)套和機(jī)械加強(qiáng)鋼芯線等金屬構(gòu)件。因此雷電也會(huì)對(duì)光纜造成破壞，常見有如下三方面。

2.1 熔化金屬構(gòu)件

光纜無論采用地下埋設(shè)還是架空方式敷設(shè)，一旦雷電流入侵到光纜的金屬護(hù)套，其金屬護(hù)套和纜芯導(dǎo)體將會(huì)受到瞬間高壓沖擊，在擊穿金屬構(gòu)件的同時(shí)還產(chǎn)生電弧，把金屬構(gòu)件熔化，擊穿光纜的保護(hù)層。

2.2 擊穿光纜

光纜以埋設(shè)方式敷設(shè)，當(dāng)雷電擊中敷設(shè)光纜附近的大地時(shí)，使大地電位瞬間升高，雷電流擊穿金屬護(hù)套，使光纜塑料外套發(fā)生針孔擊穿，造成光纜的損傷。

2.3 結(jié)構(gòu)變形

當(dāng)雷電擊中敷設(shè)有光纜的大地時(shí)，放電而形成的壓縮力會(huì)造成光纜被壓扁，從而引起光纜物理結(jié)構(gòu)的變形，使光纜傳輸損耗增大而影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。

3 光纜的綜合防雷措施

要做好有線電視傳輸光纜的防雷工作，必須增強(qiáng)防雷意識(shí),把光纜防雷保護(hù)作為一項(xiàng)重要的系統(tǒng)工程，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，光纜防雷應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行防護(hù)。

3.1 光纜敷設(shè)路由的選擇

由于有線電視傳輸光纜干線長，網(wǎng)絡(luò)分布地形復(fù)雜，所經(jīng)過的土壤電阻率大小不同。在光纜敷設(shè)時(shí)盡量選擇雷擊概率低的地方，如雷擊活動(dòng)較少的平原地區(qū)和土壤電阻率較低的地方，避免光纜敷設(shè)在山頂或山脊上。盡量避免與高壓輸電線路、交流電氣鐵道平行靠近，當(dāng)光纜與這些線路相交時(shí)，其交越角要大于30度。同時(shí)，光纜干線經(jīng)過建筑物、電力塔和孤立大樹時(shí)，要保持一定的凈距離。如表一所示。

表一

3.2 光纜類型的選擇

我們要結(jié)合線路的實(shí)際情況來選擇光纜。當(dāng)光纜經(jīng)過強(qiáng)電區(qū)域時(shí)，如發(fā)電廠、變電站等高電位地區(qū)，不要選用帶銅線的光纜，應(yīng)當(dāng)采用非金屬加強(qiáng)芯光纜或非金屬光纜。同時(shí)，在這樣的區(qū)域不要將光纜的金屬構(gòu)件接地，以免將高電位引上光纜。

3.3 光纜金屬構(gòu)件連接方式

在強(qiáng)電和非強(qiáng)電區(qū)域金屬構(gòu)件的連接是不同的。（1）在強(qiáng)電區(qū)域：不要將光纜接頭處的金屬構(gòu)件短接，更不要將金屬構(gòu)件接地。因?yàn)樵趶?qiáng)電區(qū)域的地電位比較高，如果將金屬構(gòu)件接地，會(huì)使得光纜變成高電位。（2）在非強(qiáng)電區(qū)域，要將光纜接頭處的金屬構(gòu)件短接為一體，形成電氣連通，使得金屬構(gòu)件電位均衡，防止接頭產(chǎn)生電弧放電。同時(shí)，為了避免雷擊電流通過金屬構(gòu)件傳輸而造成多處雷擊故障，在接頭處還要做好接地處理。

3.4 架設(shè)光纜的防雷

為了減少雷電對(duì)架空光纜的影響，每隔500米光纜的金屬吊線或掛鉤要利用電桿避雷線或拉線接地，吊線全程連通，而且在終端要接地。可避免直擊雷造成掛鉤和金屬吊線瞬間電位升高的危害 ，也可以防止感應(yīng)雷電流通過張力線流向光節(jié)點(diǎn) ,使光端機(jī)外殼電位升高 。同時(shí)，還可以避免沿路電源線碰到金屬吊線引起桿路帶電危及人畜安全。

3.5 防雷地線

對(duì)于直埋光纜，可采取在光纜上方30CM左右敷設(shè)一條或多條6—8MM鍍鋅鋼線作為屏蔽線，這條屏蔽線，通常叫排流線，簡(jiǎn)稱防雷地線。當(dāng)雷擊光纜上方時(shí)，雷電流匯集在防雷地線上，并迅速向大地泄放，從而減少雷電流對(duì)光纜的影響，使光纜得到很好的保護(hù)。

4 結(jié)束語

做好有線電視傳輸光纜防雷的同時(shí)，不要忘了附屬的光纖設(shè)備如光纖連接器、光端機(jī)等設(shè)備的防雷。在光纜的日常維護(hù)中，要保證相關(guān)設(shè)施的接地完好，接地電阻符合要求。發(fā)現(xiàn)光纜指標(biāo)性能變差，要及時(shí)查找原因，防止有線電視傳輸因光纜故障而引起的停傳事故。

[1] 鄒林森. 光纖通信線路. 北京：人民郵電出版社，2010（4）.

[2] 梅衛(wèi)群，江燕如. 建筑防雷工程與設(shè)計(jì)，北京：氣象出版社，2011（6）.

[3] 芮靜康. 建筑防雷與電氣安全技術(shù). 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010（3）.

[4] 王加強(qiáng)，岳新全，李勇，等. 光纖通信工程. 北京:北京郵電大學(xué)出版社. 2009（1）.

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2012.14.076

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