浅谈直埋光缆线路雷击障碍处理方法

2021-10-25王鹏飞姚琦邢剑锋

中国科技纵横 2021年16期

王鹏飞姚琦邢剑锋

(海军士官学校，安徽蚌埠 233012)

随着光纤通信技术的迅猛发展，光缆被应用在了通信行业的各个角落。直理光缆因不需要建筑杆路和地下管道，工程造价低，使得长途一、二级干线光缆工程大多采用直埋方式。由于直埋光缆掩埋于地下，当遭受雷击产生故障后，往往不好判断和查找。本文针对直埋光缆遭雷击的原因，提出故障判断与查找方法，为提高光缆故障维护效率，保证通信提供了重要参考。

1.光缆线路遭雷击的原因

光缆中用来进行导光的是光纤，光纤的主要成分为SiO2，其具有不导电性，不受雷电电磁脉冲的影响，但为了使光纤能够承受机械拉伸负荷、以及免受外界环境的影响（如腐蚀、鼠咬、岩石挤压碰撞等），在光纤外装有钢丝金属加强构件和金属铠装层，这些防护构件都是金属导体。

当直埋光缆附近的地方有落雷点时，由雷击点向大地流散雷电流，使光缆埋设点的地电位升高，而光缆延伸到很远的地方，其金属构件电位应视为零电位。这样在落雷点与光缆金属构件之间形成极大的电位差，这一电位差若超过光缆防护层的耐压强度，便会击穿外防护层，形成从落雷点到金属构件的电弧通道，使相当强的雷电流泻放到光缆，出现冲击电压，使金属构件熔化、外护层击穿，从而使光纤受到损害[1]。

2.故障查找处理方法

当光缆遭受雷击以后，应迅速组织抢修人员对故障光缆进行测试与抢修。对于直埋光缆线路雷击障碍处理原则是先测试，后判断；先查找近故障接头，后查找故障点；先看地形，后开挖；再测试，再开挖。

2.1 先测试，后判断

直埋光缆线路遭受雷击产生故障，一般情况下，离加强件近的一部分光纤会烧坏，这时在机房内使用OTDR对纤芯进行逐一测试，通过测试每根纤的长度。识别出产生故障的纤芯和完好的纤芯。查阅资料，找出此段内接头盒的数量，或者每个接头盒内光纤的盘绕长度L2，减掉这一部分盘绕长度，然后根据纤长距离大于皮长度距离（因为纤芯在光缆中进行缠绕延伸），换算成缆长，减去接头坑内各种光缆盘留，再根据缆长距离大于沟长距离（因为光缆在缆沟中进行缠绕延伸）的原理计算出断点的相对地面距离，然后结合原始资料，分析出故障点发生于那两个标石或接头盒之间。

测试点到故障点的地面长度可由下式计算[2-3]：

L—测试点到故障点的地面距离（m）;

L1—OTDR测出的测试端到故障点的光纤长度（m）;

n—测试点到故障点接头盒的数量;

L2—每个接头盒内光纤的盘留长度（m）;

p—光纤在光缆中的绞缩率；

L3—光缆的各种盘留长度（m）。

2.2 先查找近故障接头，后查找故障点

根据前面的计算与分析，找到疑是故障点，如果疑是故障点附近有接头盒，打开靠近疑是故障点的接头盒后（如图1接头2），对所有纤芯色谱与机房测试结果进行核对，找出产生故障的纤芯，这时就可以判断故障点在接头盒中，利用接头坑内的余缆，进行开剥对接。

图1 光缆障碍示意图一

2.3 先看地形，后开挖

如果故障点附近没有接头盒，则需要观查地形地貌，找出光缆内部与地质绝缘相对薄弱的地方。如积水、金属矿产和钢铁桥梁等。如图2所示。

图2 光缆障碍示意图二

光缆遭雷击后，高压电弧迅速向A、D两个方向流散，遇到光缆内部与地质绝缘相对薄弱的地方，高压电流就会从加强元件击穿光缆，流向大地。

（1）如果B、C之间有金属相连，高压电弧就会流向A、D两个方向。

（2）如果B、C之间无金属相连，并绝缘相当好，高压电弧就会从B点流向大地。A方向的高压电流不变。

（3）A方向的高压电流相对较强，在流向A方向的过程中有可能在A、B之间任意一个或几个地质绝缘相对薄弱的点击穿光缆流向大地。

这时，就可以判定积水处产生故障的可能性较大。因此，在光缆路由上方横向挖出一条可以清楚地看见土质结构的临时沟，找到土质混合并松软的地方（原缆沟）进行开挖。

2.4 再测试，再开挖

方便时，外线分队的测试可以在就近接头处进行。这样可以减小接头盒内光纤盘绕长度、光缆预留、绞缩率和弯曲率等数据掌握不准而带来的误差。即使挖到了断点，也要介入一段光缆进行接续，这是因为经过雷击后，雷击点附近光缆的结构特性发生变化，因此，没必要十分精确地挖出断点来。在疑是故障点前后E、F两处米剪断故障纤芯，在E、F间介入两个接头和100m光缆（为了方便测试分析，抢修、割接、故障处理等介入光缆不得少于100m），把断点纤芯割接引通。如果故障点距离原接头在200m以内，则从故障点远端直接更换光缆至原接头（如图3 E点至B点）。

依此类推，用以上方法把线路上的故障点逐个排除，最后再测试一下，检验线路性能指标。