光纖通信線路的避雷防護.docVIP

哈 爾 濱 學(xué) 院 答 題 紙課程: 光纖通信 20132014學(xué)年第 1 學(xué)期課程代碼: 專業(yè)班級: 姓名: 學(xué)號: 成績: 評閱人: 檢查項目權(quán)重得 分(1)選題意義：文獻分析是否透徹，選題是否為研究領(lǐng)域的前沿或熱點話題。20(2)學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值：論文結(jié)構(gòu)是否合理，概念是否準(zhǔn)確，論證是否合乎邏輯；分析問題是否有一定的深度，解決問題是否有一定的創(chuàng)新。40(3)論文摘要：摘要能否簡要地闡明研究目的、方法、范圍、結(jié)果及結(jié)論。20(4) 論文格式：論文格式符合要求。10(5)文獻引用：文獻格式是否規(guī)范，引用是否夠全面。10合計100光纖通信線路的避雷防護姓名（學(xué)校）摘要：現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的迅速發(fā)展，使得光纜被廣泛采用，同時使得光纜線路遭雷擊的情況也經(jīng)常發(fā)生，而光纜線路一旦發(fā)生障礙，將會造成巨大損失，因此光纜線路的防雷工作變得越來越重要。本文通過對光纜線路遭受雷擊原因的分析，介紹了光纜線路防雷措施的位置選擇，以及幾種常見的光纜線路防雷方法。關(guān)鍵字：光纖通信；光纜線路；位置選擇；防雷措施1 引言隨著現(xiàn)代信息的發(fā)展，光纖通信的應(yīng)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(fā)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(jīng)常發(fā)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(fā)生障礙，將會造成巨大的損失。本文結(jié)合國內(nèi)對通信線路的防雷規(guī)范，談?wù)劰饫|線路的避雷防護。2 光纜線路雷擊的原因光導(dǎo)纖維的主要成分是Si02，具有不導(dǎo)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(huán)境的影響(如巖石、架空金屬構(gòu)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(gòu)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(gòu)件都是金屬導(dǎo)體。當(dāng)雷擊金屬構(gòu)件或電力線接近短路時，會感應(yīng)出浪涌電流或交流電，破壞線路設(shè)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(dāng)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(gòu)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(chǎn)生感應(yīng)電流，進而產(chǎn)生沖擊電壓，使光纖結(jié)構(gòu)變形、金屬構(gòu)件熔化、外護層擊穿，造成光纜嚴(yán)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。3 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100 m以及雷暴日大于20天的地區(qū)，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(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生突變的地方； （3）面對廣闊水面的山岳迎風(fēng)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(yīng)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(guī)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4 光纜線路的防雷措施當(dāng)今社會通信系統(tǒng)的防雷技術(shù)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(tǒng)中，為保證解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，為保證其可靠穩(wěn)定的工作、保護通信設(shè)備和人身安全，需要一個良好的接地系統(tǒng)。 （2）分流：用避雷帶、避雷網(wǎng)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(shè)備上。 （3）屏蔽：建筑物內(nèi)所有的金屬導(dǎo)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(yīng)接地一次。雷暴多的地區(qū)應(yīng)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(yīng)和電磁波）干擾。 （4）過電壓保護：電子設(shè)備的電源線、信號線上安裝相應(yīng)的過電壓保護器，利用非線性效應(yīng)，把線路上過高的脈沖電壓濾除掉，保護設(shè)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(jù)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(nèi)所有金屬物體，包括通信設(shè)備外殼、光纜纜屏蔽層、光纜加強芯等金屬構(gòu)件進行電氣連接，用來均衡電位。4.1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(jīng)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(jù)地形、地質(zhì)資料制訂光纜線路的路由走向以及施工方案。沉陷嚴(yán)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(yīng)該采取相應(yīng)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(jù)地表移動變形充分考慮光纜預(yù)留長度吊線垂度、沉陷后該地段的桿線高度及光纜預(yù)留長度等問題，保證未來發(fā)生沉陷時光纜、吊線不受外力拉斷。在平時維護中，要經(jīng)常觀察桿路的變化情況，對發(fā)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(tài)。4.1.1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(yīng)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(yán)重地段應(yīng)該裝設(shè)架空地線。光纜吊線應(yīng)該全程連通，按輕中負荷考慮，每隔16根設(shè)置防凌四方拉線桿，光纜吊線尾端處接地。接地體用兩根121000mm地線棒，接地導(dǎo)線用4.0F，光纜吊線與接地導(dǎo)線之間使用單眼地線夾板連接。4.1.2空曠區(qū)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(jù)接地電阻的要求，連接不同類型式的接地體。4.2 直埋光纜線路直埋光纜線路從勘察設(shè)計到施工敷設(shè)全過程都應(yīng)該選擇合理的光纜路徑，盡可能避開發(fā)生雷擊的區(qū)域，例如必須經(jīng)過雷擊地段的光纜線路敷設(shè)位置，在設(shè)計和施工中應(yīng)該采取有效的防雷措施，如消弧線、防雷排流線、避雷針等。4.2.1消弧線當(dāng)有單獨的電桿或大樹、高聳建筑物等單個的引雷物在光纜線路附近時，光纜受到雷擊的可能性較小。但是當(dāng)目標(biāo)被擊中時，雷電流通過避雷針或樹根進入地線進而泄漏到電纜，或擊穿土壤，產(chǎn)生電弧損壞光纜。最有效的防護辦法就是把防雷排流線做成消弧線的形式。消弧線采用防雷排流線，并將原來的直線形改成面向光纜的半圓弧形。消弧線兩端均需要做接地裝置。接地裝置距離光纜15m以上，要求接地電阻不大于10。但應(yīng)當(dāng)注意的是光纜線路距離引雷目標(biāo)間距小于5m時，應(yīng)采用鋼管，不應(yīng)采用消弧線(因為其在電弧區(qū))防護。消弧線的敷設(shè)方法如圖3所示。圖3消弧線的敷設(shè)方法示意圖4.2.2防雷排流線根據(jù)實驗室的實驗以及實際運用，在諸多直埋光纜線路的防護措施中，最有效的防雷措施是敷設(shè)防雷排流線。在土壤電阻率大于100 m及年平均雷暴日大于20天的地區(qū)，地下通信線路無法避開上述區(qū)段時，可按照以下原則設(shè)置防雷排流線(又稱防雷屏蔽線、地下防雷線)： （1）土壤電阻率小于100 m的地段可以不設(shè)置防雷地線； （2）土壤電阻率為100500 m的地段設(shè)置一排線條； （3）土壤電阻率大于500 m的地段設(shè)置兩條排流線（有塑料管防護設(shè)設(shè)一條）。常用的敷設(shè)防雷排流線做法為：采用兩條6.0mm鍍鋅鋼筋或者兩條7 /2.2鍍鋅鋼絞線，有些地區(qū)為保證防雷地線的使用壽命和防雷效果，也可以采用兩條4.0mm銅包鋼線作為排流線。防雷排流線的敷設(shè)方法及埋深如圖2所示。 圖2防雷排流線的敷設(shè)方法及埋深示意圖4.2.3避雷針避雷針是一種應(yīng)用較為廣泛的防止雷擊的裝置，它通過把雷電放電引向自身，來防止直接雷擊被保護物。避雷針防雷的適用范圍和消弧線方法防雷的地方基本相同，此外還可用于兩山之間的風(fēng)口地帶以及其他有利的地形。避雷針的防雷作用比消弧線好，做法簡單，效能較高。同時可利用樹木或木桿等做支持物，而不用水泥電桿做支持物，因水泥桿內(nèi)有鋼筋，對地絕緣效果不好。在支持物的頂部安裝避雷針，避雷針長在1m以下，可用直徑不小于20mm鋼管或直徑不小于12mm圓鋼作避雷針；避雷針引下線可采用12mm鍍鋅圓鋼或40mm4mm熱鍍鋅扁鋼，小型避雷針用8mm鍍鋅圓鋼。引下線入地點必須距離光纜15m以上，所以導(dǎo)流線不能順避雷針支持物的桿身入地，要在背對光纜方向架空橫向引開。如果需要用拉線固定架設(shè)避雷針的木桿，那么固定拉線的地錨也必須與光纜有15m以上的距離，否則只能用撐桿，不能用拉線。要求避雷針的接地電阻如下：土壤電阻率大于100 m時，接地電阻不大于10；土壤電阻率小于100 m時，接地電阻不大于5。5 具體線路的防雷保護5.1電源設(shè)備防雷保護通信電源設(shè)備的防雷是一個系統(tǒng)工程，必須從市電交流電網(wǎng)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(cè)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(guī)定對通信電源設(shè)施采取措施，通信安全就能達到滿意的效果。電源設(shè)備的防雷保護的具體措施如下： (1) 380V交流線在電源室應(yīng)與接地母線相連接； (2) 直流電源“+”極在通信設(shè)備側(cè)和電源側(cè)均應(yīng)直接接地； (3) 直流電源“-”極對地之間在通信設(shè)備側(cè)和電源側(cè)均應(yīng)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(shè)施的各類接地線應(yīng)該分別與下部電纜溝內(nèi)銅排連接，銅排應(yīng)與機房環(huán)形接地母線連(焊) 接。樓內(nèi)各層屏蔽分層與該層的接地銅排連接。(5) 建議樓內(nèi)電源線用金屬管敷設(shè)，金屬管與各層地線相連。5.2通信站供電線路防雷保護 一般而言，建在山上以及郊外孤立的通信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(yīng)該采用比那些雷擊事故概率小地區(qū)更為有效的措施。通信站供電線路防雷措施如下： (1) 架空線路進入機房之前，應(yīng)該換為水平地埋10m以上的屏蔽電纜，屏蔽層兩端應(yīng)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(wǎng)焊接。 (2) 供電變壓器的高低壓側(cè)、架空線路終端桿均應(yīng)裝設(shè)避雷器，室內(nèi)380V交流電源屏內(nèi)也應(yīng)該裝設(shè)避雷設(shè)施。(3) 供電變壓器低壓側(cè)中性點，除在變壓器處就地接地之外，交流零線與站地網(wǎng)相連。(4) 機房內(nèi)的電力線應(yīng)該用金屬外皮或敷設(shè)在金屬管內(nèi)。(5) 電纜溝中無屏蔽電纜時應(yīng)該穿鐵管，每段鐵管需要用金屬連接，鐵管兩端與地網(wǎng)相連。5.3音頻線路上的防雷保護音頻線路上的防雷保護，可以用隔離變壓器。音頻電話線路上的保護，通過隔離變壓器初級繞組、次組繞組分開，起到屏蔽保護作用。雖然本防雷保護裝置安裝時需要根據(jù)用戶的信號指令來確定電路的位置，但隔離變壓器的屏蔽總是安排在站內(nèi)一方。其主要功能是防止雷電在音頻線路感應(yīng)引起地電位升高而引發(fā)的通信設(shè)備損壞和電力系統(tǒng)故障，并在滿足耐壓水平的要求下，還保證了音頻信號的傳輸要求。6 防雷與接地6.1光纖通信站的防雷與接地光纖通信站的機房應(yīng)具有防雷擊的保護措施。沿機房房頂四周，應(yīng)該敷設(shè)閉合均壓帶。在機房外，應(yīng)該圍繞機房敷設(shè)水平閉合接地帶。在機房內(nèi)，應(yīng)該圍繞機房敷設(shè)環(huán)形接地母線。機房內(nèi)各種設(shè)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(fēng)道、金屬管道等建筑物金屬結(jié)構(gòu)、濾波器架、走線架等以及工作接地、保護接地，均應(yīng)該與環(huán)形接地母線以最短距離連接。外部閉合接地帶與環(huán)形接地母線和房頂閉合均壓帶間，應(yīng)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(yīng)超過18m。在重要設(shè)施或機器集中處如電纜、光纜等入機房處，可以適當(dāng)調(diào)整連接線的位置，或者增加連接線，使上述設(shè)施與連接線以最短的距離連接。以上各項措施，總結(jié)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(yīng)用，從而保證了光纖通信站的防護效果。6.2 光纖通信與微波通信合站時的防雷與接地以下均為光纖通信設(shè)備和微波通信設(shè)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(shè)備安裝施工開始之前，需要逐項檢查微波通信系統(tǒng)和建筑物的防雷措施，用以保證光纖通信的可靠安全。逐項檢查微波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(wǎng)，它們的接地電阻值應(yīng)該盡可能小。因為接地網(wǎng)的施工屬于隱蔽工程，設(shè)計的合理與否，施工質(zhì)量合格與否，生產(chǎn)、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(yīng)進行嚴(yán)格測試。對于處于土壤電阻率高的地區(qū)，難以把接地電阻降到10時，允許使用較大的數(shù)值(不超過30 )，但是應(yīng)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(yīng)該與建筑物的避雷裝置、同一樓的動力共用一個接地網(wǎng)。建筑物主體鋼筋都應(yīng)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(tǒng)，中間與各層均壓網(wǎng)連接，上端與屋頂均壓網(wǎng)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(wǎng)。樓和塔分開的情況應(yīng)該有兩個接地，這兩接地網(wǎng)之間至少應(yīng)該有兩根接地帶連接，連接處應(yīng)該采用焊接方式。在電