埋式光缆防雷技术的分析与探讨

2019年05月15日 来源:

1 前言

饶萍光缆东起江西上饶,途径鹰潭、抚州、南昌、新余、宜春等市,西至萍乡;吉赣光缆北起吉安,途径泰和、遂川等县,南抵赣州市。两条光缆是规划中覆盖江西省所有地市的新型骨干光纤传输的重要组成部分。在江西省的二级干线光缆线路工程中,首次应用了G.655光纤和硅芯管道气流吹放法铺设光缆等新型装备和技术。

饶萍、吉赣光缆线路于2002年11月开工建设,2003年6-7月通过初验进入试运行,2004年6月竣工投产。但上述线路在工程试运行期间,就已在新余发现光缆被雷击北京网络营销公司
,导致线路对地绝缘指标下降的情况,而竣工投产后运行至今,则先后在上饶、抚州、吉安、赣州、鹰潭等地发生类似的故障,造成部分在用传输系统中断。

2 雷击原因分析

2.1现场及故障特征

(1)整个线路未采取任何特别防雷措施

因该工程为江西省首次在二级干线光缆上应用硅芯管道气流吹放法铺设的光缆,考虑到硅芯管和光缆外护套均具备一定的绝缘性能,结合2002年新宁汉光缆的工程经验,在工程设计中,饶萍、吉赣光缆全线均未采用任何特别防雷措施。

(2)部分接头盒内或监测标石内有明显的放电痕迹

上饶、抚州、新余和赣州等地发生雷击故障后,在光缆接头盒内与监测尾缆的端帽内均能找到明显的放电痕迹,如图1所示。

图1 接头盒内的放电痕迹

(3)故障点光缆和硅管均被击穿,击穿点呈针孔状

根据已掌握的雷击现场情况,光缆加强芯和外护套的对地绝缘指标均不合格,显示光缆的内外护套均被击穿,同时光缆和硅管均被击穿,击穿点呈针孔状(向硅管内壁凹陷)。除抚州长山晏外,其余线路路面上均无任何明显痕迹。抚州长山晏有一处故障点线路路面发现有坑,怀疑为硅管爆裂所致,如图2所示。

图2 硅管爆裂现象

(4)所有雷击线路均存在明显的安全隔距问题

抚州的光缆距中国联通移动直放站地(拉)线隔距不足10m,泰和的光缆雷击点位于中国电信的架空杆路及其拉(地)线之间。故障现场光缆与周围树木的隔距均不符合线路维护规程的要求。

2.2成因分析

根据有关资料统计,江西省属于雷电灾害多发地区,表1是江西省各地区平均年雷暴日数。

表1 光缆与大树等引雷物体的安全距离

从表中可以看出,饶萍、吉赣光缆线路所经过的上饶、鹰潭、抚州、南昌、新余、宜春、萍乡、吉安和赣州地区,雷暴日都在58.0天以上,属多雷区或强雷区,所以线路途经的地区在雷雨季节容易遭到雷击。

雷电是自然界中强大的脉冲放电过程,雷电发生时会有大量雷电流入大地,使雷电侵入地面点周围的土壤地电位大幅度抬高,而位于雷电侵入地面点附近的光缆金属部件仍为零电位,此时光缆内的金属部件间发生击穿拉弧或光缆内的金属部件与雷击点土壤间发生击穿拉弧会将光缆或光纤击毁。由于饶萍、吉赣光缆线路本身铺设在多(强)雷区,而工程设计时线路沿线未考虑布放地下防雷排流线,所以饶萍、吉赣光缆遭受的雷击很可能属于感应雷击。

3 几种防雷技术的分析与探讨

3.1排流线技术

(1)铺设方法

排流线的铺设如图3所示。

图3 排流线铺设示意

(2)技术要求

埋式光缆线路的排流线最好采用有色金属线,因为有色金属线阻抗小,耐腐蚀,使用寿命长,防雷效果好。即在直埋光缆所经过路由上网络营销公司
,土壤电阻率大于100Ω·m且需要保护的地段较长时,采用

7/2.2镀锌钢绞线或6mm镀锌钢筋来制作。

在雷击区的埋式光缆,可在其上方30cm处平行铺设一条或两条排流线。对于土壤电阻率大于100Ω·m的地段,铺设单条排流线;土壤电阻率小于100Ω·m的地段,铺设双条排流线。排流线一般宜采用截面积不小于50 mm2的镀锌圆钢。对于雷暴日较多、雷害较严重的地段,排流线截面积可适当增大。

(3)效果评估

在埋式光缆上方铺设排流线是一种比较成熟的防雷技术,在江西电信杭福贵成、京九广一级干线及九景鹰、景饶、抚赣等二级干线直埋光缆线路上得到了大规模应用。当随埋式光缆一同铺设时,单排流线每千米防雷成本为

1000~1200元,双排流线为

1800~2000元;光缆投入使用后再铺设排流线需要重新开挖,单排流线每千米防雷成本为

8000~9000元,双排流线为

9000~10000元。江西省抚州市电信分公司曾在雷害较严重的饶萍光缆“抚州-南昌”中继段#486-#549标石段重新铺设单排流线4km,2006、2007年该地段再未发生光缆雷击事故。可见,排流线的防雷效果是比较好的,缺点是重新铺设排流线单位成本很高,实施的可行性不大。

3.2消弧线技术

(1)铺设方法

消弧线的铺设如图4所示。

图4 消弧线铺设示意

(2)技术要求

当埋式光缆与单棵大树、电杆、高耸建筑、矿泉、地下水出口处的隔距不能满足表1的要求时,可采取消弧线技术对光缆实施保护。

接地的接地电阻一般要求为5Ω,当土壤电阻率大于100Ω·m时,接地电阻要求为10Ω。

(3)效果评估

采用消弧线可以降低光缆与大树、电杆、建筑物等之间的电位差,当雷电袭击大树等引雷物体时,雷电流通过大树等向大地放电,由于有消弧线的存在,大量雷电流将通过消弧线泄放入地,从而避免因雷击发生电弧击穿对光缆造成危害。江西省抚州市电信分公司曾在雷害较严重的饶萍光缆“抚州-南昌”中继段#329-#330、#480-#481、#632-#631和“鹰潭-抚州”中继段#778-#780等4处铺设消弧线,经实际测算,平均每处防雷成本为800~1000元。2006、2007年这4处防雷点均未发生光缆雷击事故,可见,消弧线用作单点防雷不但效果比较好,成本也比较低。

3.3光缆防雷器技术

(1)安装方法

光缆防雷器的安装如图5所示。

图5 光缆防雷器安装示意

(2)技术要求

光缆防雷器的技术指标见表2,对于其接地装置技术指标,当土壤电阻率小于500Ω·m时,接地电阻小于等于10Ω;接地电阻率大于500 Ω·m 时,接地电阻小于等于20 Ω。

表2 光缆防雷器的技术指标

(3)效果评估

在监测标石上加装光缆防雷器,可以实现A、B双向的光缆雷击保护,每千米防雷成本为3000~4000元人民币。2007年,江西电信组织防雷厂商及相关分公司在饶萍光缆“抚州-南昌”中继段01J/38至15J/592地段试点安装了10处光缆防雷器,双向保护光缆约22km。2007年4月江西省开始进入雷雨季节,6月日,全省共监测到闪电6.301 1万次(正闪1 024次,负闪6.198 7万次)。在此期间,安装光缆防雷器的试点地段(该地段原来曾多次遭受雷击,损失严重)经受住了强雷击的考验,未发生一起光缆雷击事故。可见,光缆防雷器的效果是比较明显的,缺点是单位成本现在还比较高。

4 结束语

排流线、消弧线、防雷器等三种埋式光缆防雷技术各有优点,在实际运用中要因地制宜,扬长避短。排流线适于在铺设光缆时同时铺放,既经济效果也好。消弧线能有效防范通信基站、变电站、建筑物、大树、杆路等引起的感应雷击。当光缆线路已经铺设成型并投入使用时,大规模重新铺设排流线不切实际,同时对线路中不满足安全隔距的部分进行迁移改造耗费巨大时,可采用光缆防雷器技术。采用任何一种防雷技术之前,都应考虑其技术可行性和投资经济性,只有当两者达到合理的平衡时,才可组织实施。

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