架空光纜遭雷擊的機(jī)理與埋地光纜遭雷擊的機(jī)理相同, 一旦發(fā)生雷擊,有可能擊中其金屬掛鉤或鋼絞線(xiàn)(鐵線(xiàn))。易造成金屬護(hù)層、金屬加強(qiáng)芯等部件間的擊穿放電而燒斷光纖,進(jìn)而造成通信中斷。

　　根據(jù)原理并參考了一些統(tǒng)計(jì)資料,光纜遭遇雷擊有以下規(guī)律:

　　(1) 光纜內(nèi)金屬構(gòu)件對(duì)地絕緣較低的光纜容易遭受雷擊。

　　(2) 土壤電阻率普遍比較大, 個(gè)別土壤電阻率小的地方容易形成入地雷電通路,土壤電阻率突變的地區(qū)較易遭受雷擊。

　　(3) 光纜線(xiàn)路附近有突出物地方, 光纜容易遭受雷擊。

　　(4) 光纜施工后回填土壤不實(shí), 出現(xiàn)深溝, 土壤耐壓力降低, 光纜容易遭受雷擊。

　　2兩種通信光纜防雷方法比較

　　 光纜及其設(shè)備的防雷方法主要有兩種,即電氣斷開(kāi)方式和電氣連接方式。其主要區(qū)別在于光纜接頭處纜內(nèi)金屬構(gòu)件前后是否作電氣連接和是否接地。使用較多的方法是將每盤(pán)光纜的所有金屬構(gòu)件(金屬加強(qiáng)芯、鋼帶鎧裝層、金屬擋水層等) 均在接頭處作電氣斷開(kāi),不接地,在光纜上方敷設(shè)截面積不小于50 的鍍鋅鋼線(xiàn)。另一種措施是在每盤(pán)光纜的接頭處或中斷器處將所有金屬物件都作電氣連接,在光纜的終端也將光纜中所有金屬構(gòu)件直接或通過(guò)沖擊保護(hù)器件接到等電位連接排上,光纜金屬護(hù)層接地?？紤]到一些地方埋設(shè)合格的接地線(xiàn)十分困難,采用第一種措施較適宜,光纜接頭處不接地,可以減少接地裝置,也減少工程費(fèi)用和維護(hù)工作量。另外,光纜接頭處纜內(nèi)金屬構(gòu)件不連通,相當(dāng)于添加了分割濾波器,不使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在光纜中的積累超過(guò)光纜的耐壓指標(biāo),光纜引入光中繼站的雷害途徑被阻斷,排除了經(jīng)線(xiàn)路引入雷擊的可能。

　　3光纜線(xiàn)路防雷措施

　　 根據(jù)光纜遭遇雷擊的機(jī)理和規(guī)律, 光纜防雷設(shè)計(jì)應(yīng)避開(kāi)雷區(qū)、雷點(diǎn), 阻止光纜對(duì)雷電的誘導(dǎo), 利用自然和人工接地引雷入地。根據(jù)線(xiàn)路所涉及地區(qū)的累計(jì)氣象資料, 年平均雷暴日數(shù)大于20 的地區(qū)要采取光纜防雷措施。有條件的可對(duì)線(xiàn)路經(jīng)過(guò)地區(qū)進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并盡量避開(kāi)下列地區(qū):

　　(1) 雷擊頻發(fā)地段及有過(guò)雷擊歷史的地點(diǎn) ；

　　(2) 突出物(塔、桿、大樹(shù)等) 和電磁變化突出場(chǎng)；

　　(3) 發(fā)電廠、大型電站和天線(xiàn)區(qū)等；

　　(4) 礦泉、沼澤地、暴露的河床、地下水出口處等具有邊緣效應(yīng)的地方；

　　(5) 山地或丘陵的局部山脊處及地形突變或土壤電阻率突變的地段；

　　(6) 各類(lèi)接地裝置和接地網(wǎng)；

　　(7) 地下有金屬礦藏的地方；

　　 盡量避免使用光纜金屬信號(hào)線(xiàn)系統(tǒng)，有條件的地方可使用全塑光纜。使用金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)的光纜時(shí), 對(duì)地絕緣應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。光纜金屬的鎧裝或護(hù)套全線(xiàn)不接地,連接處只作光的連接, 電氣斷開(kāi), 使之處于浮空電位， 線(xiàn)路經(jīng)過(guò)地面突出物時(shí), 地下光纜要設(shè)地下導(dǎo)流消弧線(xiàn), 架空桿路要做防雷處理。在歷史雷電多發(fā)地段、地面突出物、光纜連接點(diǎn)以及其它特殊地段時(shí), 要采取以下防雷措施:

　　(1) 線(xiàn)路在經(jīng)過(guò)歷史雷區(qū)時(shí)要敷設(shè)防雷地線(xiàn)或架空防雷線(xiàn)。在直埋光纜上方距離光纜大于30 cm 處,平行敷設(shè)截面不小于50鍍鋅鋼絲防雷線(xiàn), 兩條線(xiàn)相距40cm,或在距光纜3～5m處, 用木桿平行架設(shè)兩條直徑為4mm鍍鋅鋼絲, 在防雷線(xiàn)兩端及中間每隔200m安裝接地裝置,并引伸到導(dǎo)電率較好的地方, 敷設(shè)長(zhǎng)度要大于2km,接地裝置離開(kāi)光纜15m以上,接地電阻小于4。

　　(2) 對(duì)于地面突出物, 可采取消弧線(xiàn)保護(hù)光纜, 即在防雷目標(biāo)與光纜之間, 用兩根金屬線(xiàn)做成半圓弧形圍上防雷目標(biāo), 其中一根金屬線(xiàn)與光纜埋深相同, 另一根的埋深為光纜埋深的一半。兩根金屬線(xiàn)的兩端都焊接在接地裝置上。接地裝置應(yīng)在遠(yuǎn)離光纜的一側(cè),距離大于15m,接地電阻小于4, 當(dāng)消弧線(xiàn)與光纜的間距不足5m時(shí), 消弧線(xiàn)不能對(duì)光纜起保護(hù)作用, 這時(shí)光纜應(yīng)繞道敷設(shè)。

　　(3) 光纜接頭處,應(yīng)作防雷處理。要選擇兩端電氣絕緣的接頭盒, 便于安裝時(shí)的電氣絕緣處理。連接時(shí)只作光的連通, 電氣上斷開(kāi)。金屬護(hù)套和金屬加強(qiáng)芯與接頭盒連接后, 保持對(duì)地的電氣絕緣。為了及時(shí)掌握和處理光纜金屬護(hù)套損傷或接頭盒進(jìn)水, 必須定期測(cè)試光纜金屬護(hù)套及接頭盒對(duì)地絕緣狀況, 這往往需要從光纜中引出監(jiān)測(cè)線(xiàn)。為方便管理, 可全線(xiàn)連通光纜金屬線(xiàn), 以作全程遙測(cè), 但這與防雷目標(biāo)相悖。折衷的辦法是, 將監(jiān)測(cè)線(xiàn)引出, 連接至接頭標(biāo)石接線(xiàn)板, 但不作連通, 巡線(xiàn)維護(hù)人員巡視線(xiàn)路時(shí), 根據(jù)具體情況作臨時(shí)連通操作, 既可檢測(cè)光纜的絕緣狀況, 也可進(jìn)行放音探路, 或臨時(shí)公務(wù)聯(lián)絡(luò)。

　　(4) 由于電桿不可能像光纜那樣對(duì)地絕緣, 因此, 必須引導(dǎo)雷電流入地。光纜連接只進(jìn)行光的連接, 而電氣斷開(kāi)。安裝電桿避雷線(xiàn)時(shí), 避雷線(xiàn)頂端應(yīng)高于電桿(一般高出10 cm 左右) , 接地裝置可用線(xiàn)型、管型或其它類(lèi)型的接線(xiàn)體,可用拉線(xiàn)作地線(xiàn),接地電阻小于4。電桿避雷線(xiàn)至少每隔10桿安裝一根。雷害嚴(yán)重地段,架設(shè)防雷地線(xiàn),可采用4 mm鍍鋅鋼絲, 架設(shè)在高于電桿頂端30～60cm的位置上。

　　(5) 在生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工等各個(gè)環(huán)節(jié)上, 保證絕緣層的完好, 確保光纜的對(duì)地絕緣, 使光纜全線(xiàn)對(duì)大地都處于電氣浮空狀態(tài)。根據(jù)光纜遭遇雷擊機(jī)理, 采取只切斷纜內(nèi)電氣回路的方法,設(shè)計(jì)和安裝光纜防雷設(shè)施, 既可免除光纜線(xiàn)路遭遇雷擊, 又可保證光纜線(xiàn)路的通信暢通。

　　(6)光纜進(jìn)入變電站或發(fā)電廠通信機(jī)房前,應(yīng)穿入鐵管,埋深0.8m ,鐵管的兩端應(yīng)良好接地,以屏蔽強(qiáng)電帶的影響.

　　(7) 抗雷OPGW光纜是采用熔點(diǎn)高和能夠快速擴(kuò)散電弧熱能的材料。這種快速擴(kuò)散電弧熱能的物理系數(shù)稱(chēng)為熱傳導(dǎo)系數(shù),除了在傳統(tǒng)上使用的鋁和鐵以外,還在試用鉬、鋅和銅等金屬材料。這些試用的金屬材料主要特點(diǎn)是:

　　鉬熔化點(diǎn)特別高、熔化需要很大的能量。

　　鋅熔化需要的能量小,但是當(dāng)鋅層熔化或氣化時(shí)將吸收熱量,并且電弧的熱量會(huì)沿導(dǎo)線(xiàn)表面擴(kuò)散而降低。

　　銅比其它材料有更大的熱傳導(dǎo)系數(shù),熱量迅速擴(kuò)散降低了電弧熔斑的積累熱量。但是,銅和鋁鐵一起用時(shí)會(huì)引起副作用,例如電鍍腐蝕。因此,在實(shí)用中避免使用銅。從結(jié)構(gòu)和形狀上改進(jìn)如下：

　　在外層股線(xiàn)和內(nèi)層股線(xiàn)之間設(shè)計(jì)空氣間隙,防止熱量從外層股線(xiàn)傳導(dǎo)內(nèi)層和光纖。

　　加厚外層鋁包鋼線(xiàn)的鋁包厚度,以便鋁熔化時(shí)吸收更多的能量,保護(hù)內(nèi)部鋼線(xiàn),維持股線(xiàn)所需的強(qiáng)度。

　　在相同的材料下,采用更大的外層股線(xiàn)的直徑。

　　4.結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)以上分析可知，光纜的被雷擊概率小于普通電纜,尤其是采用無(wú)金屬的光纜就可以基本避免雷擊。要注意的是與光纜連接的各種有源設(shè)備宜采用就近提供的電源,同時(shí)做好電源防雷工作,如安裝電源SPD或采取變壓器隔離。雷擊所形成的瞬變磁場(chǎng)對(duì)光纜連接器、光中繼站等設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,致使這些設(shè)備正常功能難以發(fā)揮，含金屬護(hù)層的光纜進(jìn)戶(hù)時(shí)，可剝除屏蔽并與建筑的接地相連。

　　本文對(duì)含金屬材料光纜的防雷技術(shù)進(jìn)行了歸納總結(jié),但還很不全面,也很膚淺。隨著科技的發(fā)展,光纜的雷電防護(hù)理論會(huì)逐步走向成熟，對(duì)拓展通信光纜防雷業(yè)務(wù)也將有積極推動(dòng)作用。