电力系统光纤通信的强电保护

贺明辉

（国网湖南省电力有限公司娄底供电分公司，湖南 娄底 417000）

0 引言

近些年来各行各业在突飞猛进的发现，在现代通信业中，信息传输方式在不断地改进，光通信成为了被广泛应用的技术。光纤通信技术基于光通信的基础上，目前已经成为现代通信的关键技术之一，也为了现代通讯事业的发展起到了很大的推动作用。较其他通信技术而言，光纤通信作为新兴技术，其发展速度快且应用范围广泛，促进了通讯事业的发展。同时也是目前新技术革命下的产物，并促进了信息的传递，是信息时代的一个重要标志。而它在电力系统中也被广泛的应用，本文就电力系统光纤通信的强电保护部分进行分析，并总结降低强电对光纤通信影响的方法[1]。

1 电力系统和光纤通信

电力系统的运行较为复杂，且涉及面广泛，其中包括发电、输电及用电等重要过程构成，且电能运营生产与消费共存。电力系统运行目的在于为了能够使得一次能源经过发电设备转换成有效电能，再经过配电等过程，将电能产品运送到用电用户。电力系统为了提升输电效率，在系统内部的各个环节中都设置了对应的信息控制管理系统，并加强了电能生产管理，完善了其测量及调节等一系列生产内容，在最大程度上保证了电能的安全性[2]。

对于光纤通信来说，其主要的信息载体是光波，同时也是将光纤作为主要传输方式的新兴通信技术手段。光纤通信的工作原理是把需要传送的信息转变为电信号，并通过激光器的激光束进行调整，能够使得光强度发生对应的变化，最终将光纤成功输送。而在接收端，一般在检测器受到光信号之后，就会将其转换为电信号，并经过内部转换与调节还原信息。近些年来光纤的发展要比电气通信发展快，主要原因是由于它具有传输频带宽、通信容量大，传输损耗低、中继距离长，线径细、重量轻，采用石英原料节省金属材料，提升了资源使用率，而且抗干扰性能较强，同时还具有一定的抗腐蚀性[3]。此外其保密性能强并在使用过程中无电火花等，所以使得其在最近几年发展迅速，且应用广泛。

2 电力系统光纤通信强电防护的防护要点

虽然光纤在近些年来发展较为迅速，但是光纤采用的材料大致都相同，主要是金属材料和非金属材料，而这两种材料主要区别就在于光导纤维中是否含有铜金属。一般情况下，在应用非金属材料过程中，主要是光缆防护装置以及光缆装置部分，而这些装置中是基本不含有铜金属，在无铜的光缆通信电路中，基本可以不考虑强电设施的干扰与影响，但是还是需要加强防护。而在应用金属材料过程中，大部分光缆传输都采用金属材质，这些装置中会含有铜金属，而强电影响的防护措施和电缆通信线路基本相同，所以铜线不会是主要的传输通信信号回路，因此需要进行防治维护。其次就是距离，接触距离的长短会造成不同程度的影响，也需要注意。以2010年山东省级维保平台出现故障事例来看，传输网管显示京沪320G波分系统、奥运波分系统济南至泰安之间出现故障警报，据了解，是光缆传输线路出现故障，但是光缆线路在铁路禁区，无法及时处理影响火车接收信号[4]。同样的还有国网滁州公司通信系统多次发生光缆故障，暴露出厂站内光缆单沟道、通信光缆与强电电缆防火隔离等明显存在的安全隐患，修维护人员在对公司包括中心站在内的40余座变电站的站内光缆隐患排查中，排查出光缆施工绝缘不满足施工要求，电压范围均不在要求范围之内，多根光缆都未做防护处理，而经排查这些光缆都为我公司主干环网光缆目前处于运行状态。这些光缆工程是由于多年前，安装工艺规范不够细致完善，导致这些运行的光缆不能够满足目前通信十八项反措的安全需求。

3 电力系统光纤通信强电防护的危害分析

3.1 短期影响

所谓的短期影响是在强电线路发生故障的同时，会出现接地短路的现象，而这个时候光缆的金属构件会产生感应电压，电压会释放高温能量击穿绝缘介质，使得光缆遭到破坏，严重时将会中断信号传输，导致通信中断。通常发生这种情况是电力系统本身在受到不可抗力的瞬间故障状态冲击，发生瞬间故障状态冲击现象是不可能提前预测到的，而这种冲击力在电缆本身的承受力之上，由于发生时会伴随着短路现象发生，同时会伴随着巨大的电动势能产生，这种电动势能的能量会非常大，那么就会导致绝缘度和绝缘设计不过关的通信电缆被击穿，严重的时候会直接影响电缆的寿命[5]。

3.2 长期影响

一般来说，在正常运行情况下的不对称强电线路在光缆的金属构件上多会出现电压，通常这种电压会大大超出安全电压范围，这个电压值人体是无法承受的，它会严重威胁到人类的生命健康，也会造成不同程度的光缆损坏。也就是说在电力系统强电部分工作的时候，部分光缆中会含有金属元素，而含有金属元素的光缆会和强电线路的电动势产生感应，这会让整个电缆线路产生电压，而这个电压限额的上限值会超过电缆线路本身能承受的范围之内，电压的大部分改变就使得光缆通信系统的正常运行受到影响和波动，最后会影响电缆的正常运行和使用。光缆线路受强电影响的限值为表1所示。

表1 光缆通信线路受强电影响允许的纵电动势光缆通信线路受强电影响Table 1 Longitudinal Electromotive Force Allowed by Strong film noise in optical cable communication lines

3.3 干扰影响

大多数强电运行的过程中都会伴随着不对称的强电运行，而在正常工作状态下，不对称运行的强电线路会产生感应电压，对有铜线的光缆回路来说会产生干扰，期间会伴随着杂音、噪音等现象。在针对光缆金属配件感应的情况中，就会发生这种现象，它会直接导致整个电缆内部的通信系统电压值受到干扰并伴随着剧烈波动的现象，而这种波动的情况是不正常的，它会使得整个光缆系统运行受到影响，其中部分系统单元的工作无法继续进行，这样整个电缆系统就处于瘫痪状态，无法正常工作，因此，要保证金属电压的范围值在正常范围之内。而对于无铜线的光缆回路来说，强电影响允许值是通过光缆外保护层对地的绝缘强度来决定的，通常情况下，光缆PE层的厚度大于或者等于两毫米，它的工频绝缘强度在技术要求上要大于或者等于两万伏，按照CCITT中的建议来看，K13规定的光缆金属护套上短期影响的纵电压不能超过它在直流实验电压的百分之六十范围之内，也就是说，总体的电压范围应该在一万两千伏内，而在光缆金属构件上长期影响的纵电压允许值也是要符合规定的，这样才能符合人身安全的规定，正常情况下，人身安全的规定值应该在六十伏左右。

4 电力系统光纤通信强电防护危害的防护措施

为了能更好的确保电缆通信工程的正常运行，就要保证电力系统中光缆通信系统不受强电影响，做好强电保护工作，而减少强电对光缆通信工程的影响，可以通过选择最优的强电保护材料，并在施工过程中根据是否含有金属材料进行改良等措施来降低危害。

4.1 选择最合适的光纤通信材料

在工程施工过程中，我们首先要保证的是经济效益，要确保工程施工成本最低，还要满足工程施工要求，即整个工程施工经济效益最优化。而在电力系统光纤通信的强电保护施工中，在设计时就要优先选择金属材料的光纤通信材料，这样能加强对强电的保护，但是如果是电力系统中必须要采用直埋式光缆施工时，为了保证缆材料能够准确有效的寻找和辨别方向，就需要采用非金属材料，这是由于非金属材料在强电运行的过程中能减少干扰，以便光缆通信工程能正常运行。

4.2 有铜线光缆通信工程

通过前文的分析来看，光纤通信线路对强电影响的考虑关键就在于电缆内有无铜线，而对于有铜线的光缆工程来说，光缆通信传输就会难以发挥它的回路作用，因此在施工过程中，为了能减少强电运行的影响，施工时尽最大可能增大与强电线路的隔距，减少与其接近的长度，具体长度的距离可以根据具体的计算公式计算出长度。其次，还可以采取在铜线上安装放电器，并在铜线远供回路中接入防护滤波器的措施降低影响。最后可以通过调整远供段的组成的方法，有效缩短强电影响的积累段的长度[6]。

4.3 无铜线光缆通信工程

在进行无铜光缆通信系统防护过程中，为了能在最大可能性下减少受到强电的干扰，应该做到以下几点：一、在灌篮材料中添加一定的金属构件，通常操作是将光缆的金属加强心、护套或者铠装，在接头处不将相邻的光缆作电气连通，以缩短强电影响的积累段长度，或者在绝缘保护处理的绝缘层和进行光缆材料加固的加强构件处添加，这样能有效降低感应的纵电动势。二、在接近电流电气铁道的地段进行光缆施工或者检修时侯，需要将光缆中的金属构件作临时接地处理，这样能确保人身安全，避免发生意外。三、在接近发电厂、变电站的地网时，施工时尤其要注意不将光缆的金属构件接地，避免将高电位引上光缆，发生危险。

5 结论

在电力系统中，为了保证光纤通信系统能稳定的运行，必须减少强电对其的影响，加强对强电的保护，在设计强电防护系统时选择最适合的光纤材料，并能根据不同类型的材料做出不同的防护措施，确保在强电运行的过程中，所产生的电压都在正常范围内，从而确保光纤通信系统正常运行，这样才能保证电力系统能够稳定运行，人们的正常生活才不会受到影响[7]。