电力通信光缆线路的防雷保护措施分析

2021-12-07常州星杭金网络通信有限公司姚明华

河北农机 2021年3期

常州星杭金网络通信有限公司姚明华

对于电力系统的运行而言，电力通信是重要内容，光缆线路则是负责输送电力信号和资源的重要组成部分，光缆线路的安全和运行情况直接关系到电力通信的效率及稳定性[1]。夏季经常出现雷雨天气，而雷击会导致电力通信光缆线路受到影响，甚至可能造成线路损坏、电力系统瘫痪等，对于人们的正常生活十分不利[2]。为了确保电力通信的效率较高和整体安全，就需要不断加强光缆线路的防雷保护工作，选择科学的防雷保护措施[3]。

1 常见的雷击损害概述

一般来讲，雷电的主要类型分为直击雷、感应雷与球形雷这三种类型，夏季是雷雨高发的季节，很容易给电力通信系统带来影响，其中，产生影响最多的就是感应雷与直击雷这两种雷电[4]。直击雷损害的发生几率相对较小一些，但是一旦出现，会带来较为严重的雷击损害，很容易导致电力通信光缆线路出现短路和设备故障，甚至造成工作人员伤亡。

从本质上分析，感应雷损害也是基于直击雷而产生，雷雨云的静电感应会导致相应的电磁感应现象，雷电在击中电力通信光缆线路或者设备附近区域时。就会导致这一部分区域等的磁场出现较为明显的变化，造成电力通信光缆线路出现与雷雨云相反的电荷。这样一来，就会出现感应电压，导致感应电流的传播，等到电流超过光缆线路自身的耐压值后，就会出现线路烧毁、击穿的情况。电力通信光缆线路一般会与多种设备进行连接，一旦出现感应雷雷击损害，就会造成感应电流侵入线路，并损害相应设备。

电力通信光缆在雷电的作用之下，内部的金属构件会出现感应电流和电势，造成金属构件出现熔化的情况，电力通信光缆线路的外护层会被击穿，从而导致内部光线的结构出现变形，造成通信出现中断。一般而言，电力通信光缆线路容易遭受雷击等的情形主要分为以下几点：（1）光缆线路当中的金属构件自身对地绝缘较低，或者是保护套出现了损伤，造成内部的金属构件出现暴露；（2）电力通信光缆线路的回填土部位不实或者出现了孔洞、深沟等；（3）光缆线路的路由地质结构出现了变化，土壤电阻率的变化相对较大；（4）光缆线路的路由通过地下水出口或者河床等有边界效应的地方；（5）光缆线路的路由所通过的地下位置存在矿岩或者导电性的矿藏；（6）光缆线路路由被建筑物等隔开；（7）光缆线路的路由所在位置每年雷暴日超过20日或者10m深处的土壤电阻率超过100[5]。

2 电力通信光缆线路防雷保护的意义

对于电力通信光缆线路的防雷保护工作，有十分重要的现实意义。首先，防雷保护的主要目的就在于降低光缆线路运行中雷击事故的发生几率，不断延长光缆线路的使用时间，提高其运行效率。如果可以把握光缆线路的运行特点并做好防雷设计等，就可以在防雷设备的有效支持下，确保光缆线路运行稳定性不断增强，从而延长其运行年限。其次，针对光缆线路进行防雷保护工作，也可以消除光缆线路运行过程中出现的安全隐患，对光缆线路的防雷性进行有效提升。最后，光缆线路的防雷保护措施，可以不断完善光缆线路在运行过程中的服务功能，并且显著降低其运行成本，相关人员通过防雷保护工作的开展，可以对光缆线路的实际应用效果进行评估分析，并不断完善其自身的服务能力。此外，做好电力通信光缆线路的防雷保护工作，也可以让光缆线路的运行更为顺畅，运行效率得到显著提高，避免线路在遭受雷击之后出现大面积瘫痪的情况，不会让相关用户的用电等受到影响[6]。

3 电力通信光缆线路的防雷保护

3.1 架空光缆线路

对于电力通信光缆线路的防雷保护，相关人员需要做好架空光缆线路工作。对于很多电力通信光缆线路的建设而言，在架空地线引下的时候，引下线与龙门架角钢会形成一个较小的间隙，如果发生了雷击事故，雷电流从架空地线侵入光缆线路的时候，会有一部分雷电流分流，从较小的间隙进入龙门架，并出现放电的情况，这样就会给光缆线路造成烧毁。一般来讲，光缆线路的烧毁不是一次形成，大多是多次放电导致。绝大多数情况下，分流会出现在暂态过程当中，受到支路电感的影响出现，在稳定工频电流的时候，压降相对较低，且架空地线已经接地，很少出现放电等的情况。

相关人员在光缆线路引至门型架的时候，可以在门型架的悬挂点进行接地，如果没有接地点，就需要选择较为可靠的接地点。在光缆线路穿越法兰盘与构架的时候，需要在线路与构架产生接触的部位安装绝缘线夹，确保光缆与构架之间完全绝缘，且绝缘的间隙至少要达到3cm。如果相关人员在光缆线路引入接地点的时候较为困难，需要在相应部位安装绝缘引下线夹，实现较好的绝缘效果。在实际操作当中，钢绞线与光缆线路之间的距离很近，且会经过挂钩与光缆线路产生接触，如果钢绞线遭受雷击，也会导致光缆线路受到影响。所以，相关人员需要确保光缆线路与钢绞线之间的合理距离，一般而言，金属吊挂钢缆线的间隔至少要达到500～1000m，且要进行重复接地处理。

3.2 安装防雷排流线

对于光缆线路的防雷击措施，相关人员也需要合理安装防雷排流线。有相关研究证实，在安装防雷排流线之后，在遭受雷击的时候，电弧直击光缆线路的几率就会出现明显的降低，很大一部分雷电流会被汇集泄流，并且在防雷地线上扩散。这样就可以减少雷电流与光缆线路的交汇，所以，相关人员需要结合实际情况做好防雷排流线的合理安装。

如果光缆线路架设在年平均雷暴日超过20天且土壤电阻率超过100Ω·m的区域，且地下光缆线路无法绕开这一区域，相关人员就需要安装防雷排流线。如果地电阻率不足500Ω·m，可以安装一条防雷排流线。如果地电阻率超过500Ω·m，相关人员可以安装两条防雷排流线。相关人员在实际安装当中，需要选择两条镀锌钢绞线或者两条镀锌钢筋进行处理，也可以选择铜包钢线进行安装。

此外，对于光缆线路的对地电位，相关人员可以选择悬浮式接续的处理方式。针对光缆的终端以及光缆接头两端的技术构件，相关人员可以进行电气断开处理，但是不要接地，让其处于对地绝缘的状态。这样一来，可以避免地面的雷电流被引入光缆线路，也能避免光缆线路的感应雷电流出现长距离的累积，一般而言，这种处理方式较为适合不存在铜线结构的金属光缆。

在安装防雷排流线的同时，相关人员也需要做好光缆线路避雷装置的安装，避雷针是最为常用的一种防直击雷的避雷装置，可以对雷电进行吸引，从而确保光缆线路避免受到雷击。相关人员可以选择树木或者木杆作为支持物，并且在支持物的顶端安装避雷针，而避雷针的引下线需要背对光缆的方向，进行架空横向引开处理，且入地点需要距离光缆线路至少15米。

3.3 安装消弧线

如果电力通信光缆线路所处位置附近有较多的电杆或者树木、建筑物等，光缆线路直接遭受雷击的可能性相对较小，但是，这些建筑物或者电杆在遭受雷击之后，雷电流很容易通过树根或者避雷针等接地体与光缆线路相连，导致光缆线路被击穿。因此，相关人员需要安装消弧线进行防雷。消弧线也是一种防雷排流线，但不是直线型，而是半圆弧形，这样可以面向光缆线路并且环绕可能遭受雷击的建筑物等。消弧线的两端需要进行接地处理，且接地装置与光缆线路之间的距离需要至少达到15m，接地电阻则要不超过10Ω。需要相关人员注意的是，在进行消弧线安装等的时候，如果光缆线路与引雷目标之间的间距不足5m，不适宜进行安装，因为光缆线路已经处于电弧区内，相关人员可以选择钢管进行防护。

3.4 合理选择光缆路由

对于电力通信光缆线路的防雷保护措施而言，合理选择光缆路由也十分重要。相关人员在选择光缆路由的时候，需要结合电力通信网的实际规划信息，并参考施工的设计规范等，结合光缆线路所处的环境、地形条件与建筑物等进行分析，并且选择弯曲最小、路径最短的光缆路由。

相关人员需要确保光缆路由尽量远离高压线和输电杆塔以及相应的接地设备，如果需要穿越这些设施，需要让光缆路由尽量与高压线垂直，最小的交越角至少要达到45°，并且要尽量让其远离变电站等，也要尽量避开较为高大的树木和独立建筑物。非必要的情况下，相关人员需要尽量选择合理的光缆与接头盒，让其远离电气化铁路，不要让两者出现平行的情况。对于光缆线路的金属护层等部位，相关人员不要在接头处进行电气连通处理，在对距离电气化铁路距离较近的光缆线路进行检修的时候，需要确保光缆线路以及相应附件的金属部件完全接地。此外，无论强电线路是否出现停电的情况，在进行光缆线路检修的时候，需要确保光缆线路与对应的金具接地性较好。

3.5 做好雷电带来的强电处理

电力通信光缆一般都是由保护层与缆芯组成的，根据光缆构件材质的不同类型，一般可以将其分为金属光缆与全介质光缆两种。在金属光缆当中，可以分为有铜线的光缆与无铜线但是有金属构件的光缆。全介质光缆也被称为非金属光缆，这种光缆不含有任何金属材料，不会受到外部环境中电磁影响。而光缆线路中，绝大多数类型都是金属光缆，所以很容易受到强电的影响。

对于雷击带来的强电影响，短期影响在于，强电线路出现故障的时候，周围的电势场会变得较为强烈，导致光缆当中金属构件出现感应电压。如果感应电压超过光缆外保护层的对地绝缘强度，就会导致光缆的绝缘介质被击穿。而除了短期影响，强电还会产生长期影响，强电线路会出现不对称的运行，导致光缆的金属构件当中出现不平衡电流，导致危险事故的发生，甚至可能出现人身安全事故。此外，强电线路在不对称运行当中，还会给光缆线路中的铜线带来干扰。