通信光缆线路的防护策略

1.防雷

（1）雷电对通信光缆的危害 含有金属构件（如铜导线、金属铠装层等）的光缆应该考虑雷电的影响。雷击大地时产生的电弧，会将位于电弧区内的光缆烧坏、结构变形、光纤碎断以及损坏光缆内的铜线。落雷地点产生的喇叭口状地电位升高，会使光缆内的塑料外护套发生针孔击穿等，土壤中的潮气和水，将通过该针孔侵袭光缆的金属护套或铠装，从而产生腐蚀，使光缆的寿命降低。入地的雷电流，还会通过雷击针孔或光缆的接地，流过光缆的金属铠装层，导致光缆内铜线绝缘的击穿。

有铜线光缆通信线路受雷电的危害，与具有塑料护套的电缆线路相似；无铜线光缆的通信线路，除直击雷外，主要是雷击针孔的影响。雷击针孔虽不致立即阻断光缆通信，但对光缆通信线路造成的潜在危害仍不应忽视。

（2）通信光缆遭受雷击的概率 埋地通信光缆一般为塑料外护层，当光缆埋设处的雷击地电位超过塑料护套的绝缘耐电压强度时，将发生针孔击穿。它导致与塑料外护层击穿的距离计算为

式中 r——光缆至雷击点的距离（m）；

ρ——大地电阻率（Ω·m）；

I——雷电流（kA）；

V——光缆塑料外护层冲击击穿电（kV）。

CCITT《防雷手册》指出，雷电流峰值的平均值约为20kA，大于100kA的记录是罕见的，雷电流的累积频次如图15-5-86所示。光缆外护层的厚度一般为2mm，设冲击击穿电压为100kV时，可计算出直埋光缆受雷击的危险区如图15-5-87所示。

图15-5-86 架空和地下线路雷电流幅值的累积频次

图15-5-87 直埋光缆遭受雷击的危险区域

塑料护套埋地光缆遭受雷击穿的可期次数，具体计算为

式中 N_G——雷击可期次数[次/（100km·年）]；

n_g——单位面积和每个雷暴日的雷击次数[次/（km·雷暴日）]；

D——年平均雷暴日数；

L——光缆线路长度（km）；

V——光缆塑料外护层的耐冲击击穿电压（kV）；

b——累积次数常数（1/kA）；

ρ——大地电阻率（Ω·m）。

假设：n_g=0.015次/（km·雷暴日）；L=100km；V=100kV；b=0.021（1/kA）。

每100km光缆通信线路每年的雷击可期次数的计算值，如图15-5-88所示。由图可知，当年平均雷暴日D为20，大地电阻率ρ为100Ω·m的光缆通信线路上，雷击可期次数为0.5次；ρ为1000Ω·m时为4.6次；当D为40，ρ为100Ω·m时，雷击可期次数为0.9次；ρ为1000Ω·m时，雷击可期次数为9.1次。据此，说明光缆的塑料外护层，被雷电击穿，出现针孔的情况，还是较多的。

图15-5-88 每100km光缆线路塑料外护套雷击针孔的每年可期次数

有、无铜线（如信号线等）的光缆塑料外护层被击穿的可期次数是相同的。光缆内铜线的绝缘被击穿，是发生在塑料外护层被击穿之后，其击穿的可期次数远小于塑料外护层被击穿的次数。

（3）通信光缆线路的防雷措施 根据光缆的结构特点，宜采取的防雷措施如下：

1）光缆的金属护层或铠装层不做接地，使之处于浮动地位。

2）光缆的金属护层（或铠装）、金属加强构件，在接头处相邻光缆间不做电气连通；光缆中各金属构件也不做电气连通。

两侧的金属铠装层，各用一根监测线，分别由接头盒两端引出接至监测标石，供线路维护人员监测聚乙烯护套的绝缘性能用。监测线平时不接地，只是测试时才临时接地。监测线也可在标石上临时连通，以作为施工和维护中临时业务通信。

在线路终端，如中继站，需将金属部件相互连通直接接地。

3）通信光缆线路通过地区的年平均雷暴日数和大地电阻率，大于或等于表15-5-25数值时，对于无铜线光缆应敷设一根防雷线（ϕ6mm），对于有铜线光缆应敷设两根防雷线。

表15-5-25 光缆通信线路防雷地段

注：表中数值，是按每100km光缆通信线路。

光缆外护层每年可能发生两次针孔击穿确定的。

4）在年雷暴日数超过80天、大地电阻率在500Ω·m以上屡遭雷击，以及光缆、电缆曾遭受雷击的地点，除敷设两根防雷线外，加强构件宜采用非金属材料。

5）光缆距地面上高于6.5m的电杆及其拉线、高耸建筑物及其保护接地装置小于表15-5-26的净距要求时，应采取防雷措施。

表15-5-26 光缆与电杆、高耸建筑物间防雷净距

光缆与高于10m孤立大树树干的净距小于表15-5-27的要求时，应采取防雷措施。

表15-5-27 光缆与孤立大树间防雷净距

注：表中净距要求是按树根半径为5m考虑的；对于树根大于5m的大树，则应实况加大距离。

当净距不能满足要求时，可选用消弧或避雷线保护措施进行防雷保护。

6）采用多层金属护层的防雷电缆。在年雷暴日数小于20，且大地电阻率＜100Ω·m的地区，可不采用任何防雷措施。

2.防强电

（1）强电对通信光缆线路的影响 当有金属的光缆线路与高电压电力线路、交流电气化铁道接触网、发电厂或变电站的地线网、高压电力线路杆塔的接地装置等强电设施接近时，需考虑由电磁感应、地电位升高等因素对光缆内的铜线与金属构件所产生的危险和干扰影响。其危险和干扰影响的形式为光缆铜线上产生感应的纵向电动势。

有铜线光缆的强电影响允许值，以铜线及铜线工作回路所能承受的允许值来确定；无铜线光缆的强电影响允许值，以光缆的金属护层（如皱纹钢带护层、钢丝护层、铝护层）的允许影响值来确定。

用作远距离供电回路的铜线，其短期危险影响允许的纵向电动势为

式中 E——容许的纵向电动势（V）；

u_s——光缆中继段铜线的直流试验电压标准值（V）；

u_g——远供电压（V）。

没有固定电压与感应纵电动势相叠加铜线，其短期危险影响的纵向电动势为

E≤0.6u_s （15-5-33）

光缆金属护层短期危险影响允许的纵向电动势，可暂按光缆塑料外护层直流绝缘介质试验电压标准值的60%来确定；其长期危险影响容许的纵向电动势为≤60V。

按上式和标准求得的强电影响容许的纵向电动势值见表15-5-28。

表15-5-28 光缆通信线路受强电影响允许的纵向电动势 （单位：V）

(www.xing528.com)

（2）强电影响计算 当光缆通信线路与高压电力线路、交流电气铁道接触网接近时，强电线路在故障状态或工作状态，由电磁感应在光缆铜线上和金属护层上，产生的纵向电动势有效值为

E=2πfMLIS （15-5-34）

式中 E——感应纵向电动势（V）；

f——强电线路的电流频率（Hz）；

M——强电线路与光缆线路间的互感系数（H/km），取f为50Hz时的数值；

L——接近段光缆线路在强电线路上的投影长度（km）；

I——强电线路中通过的电流值（A），在故障状态时为短路电流乘以0.85，在工作状态时为电力线路的不平衡电流，在交流电气铁道接触网时为接近段内的平均牵引电流；

S——接近段内的综合屏蔽系数，一般按光缆线路和强电线路及两线路附近（距两线路不大于10m）金属管线的屏蔽系数的乘积计算。

高压电力线路短路故障状态在平行较近的光缆线路和铜线上感应产生的纵电动势可从表15-5-29中查出。表列数据的计算假设条件为，高压电力线路的故障短路电流分别为5000A（110kV电力线）、8000A（220kV电力线）、15000A（500kV电力线）；接近段的大地电阻率为100Ω·m、500Ω·m、1000Ω·m三种；平行接近段长度为10km；高压电力线路的屏蔽系数为0.9，光缆线路的屏蔽系数为1，两线路附近无其他屏蔽体。

工程中的实际情况与表中假设条件不同时，例如故障短路电流为I_x、平行接近长度为L_x、综合屏蔽系数为S_x时，感应纵电动势则为

将依据假设条件在表15-5-29中查得的纵向电动势值和假设条件数值以及实际情况的数值代入式（15-5-35）中即可换算出实际情况的纵向电动势值。

表15-5-29 高压电力线路故障短路时在光缆铜线上感应的纵向电动势

设平行接近的110kV电力线路，平行接近距离为1000m，大地电阻率为100Ω·m，短路电流为6000A，平行接近长度L_x=20km，屏蔽系数S_x=0.9。从表中查出隔距为1000m，ρ=100Ω·m时的E为1081V，将假设数值代入换算公式，则

E_x=1081×6000/5000×20/10×0.9V=2335V

交流电气铁道接触网工作状态在平行接近的光缆线路的铜线上，感应产生的纵向电动势可从表15-5-30中查出。当工程中的实际情况与表中假设条件不同时，也可以换算求出。表列数据的计算条件为：交流电气铁道接触网的平行牵引电流为500A；平行长度为10km；铁道的屏蔽系数为：ρ为100Ω·m时等于0.32；ρ为500Ω·m时等于0.29；ρ为1000Ω·m时等于0.28；光缆线路的屏蔽系数为1；两线路附近无其他屏蔽体。

表15-5-30 交流电气铁道工作状态在光缆铜线上感应的纵向电动势

当光缆的金属护层和金属加强构件未做间隔接地时，它们上面所感应的纵向电动势，与光缆内的铜线相同。

通信光缆线路与发电厂或变电站的地线网、高压电力线路杆塔接地装置接近时，光缆敷设位置可能出现强电系统接地电流而引起地电位抬高，对于发电厂或变电站的地线网的计算式为

对于杆塔接地装置的计算式为

式中 u——光缆距接地装置等效半径x处的地电位（V）；

I——通过接地装置的电流（A）；

R_u——接地电阻（Ω）；

d——接地装置的等效半径（m）；

x——距接地装置等效半径的距离（m）。

通信光缆线路的中继段较长（一般大于40km），光缆的屏蔽效果又很差（屏蔽系数接近1），从表中的数字可以看出，通信光缆线路与强电线路接近时，在铜线上感应的纵向电动势是相当大的，接近间距稍小一点，土壤电阻率稍高一点，其感应电动势即超过了铜线或铜线工作回路的允许标准，故在光缆内加入铜线，给通信光缆线路的防强电设计带来了很大困难。

（3）通信光缆线路与强电线路的隔距 有铜线光缆线路，按铜线与允许的纵向电动势为740V，与110kV、220kV和550kV电力线需保持的隔距见表15-5-31。

表15-5-31 有铜线光缆线路与高压电力线路需保持的隔距

有铜线光缆，按铜线上允许的纵向电动势为60V，与交流电气铁道需保持的隔距见表15-5-32。

表15-5-32 有铜线光缆线路与交流电气铁道需保持的隔距

无铜线光缆，按金属护层上容许的纵向电动势为12kV，与高压电力线路的隔距见表15-5-33。

对无铜线光缆，按金属护层容许的纵向电动势为60V，与交流电气铁道需保持的隔距见表15-5-34。

光缆内加入铜线，使光缆失去了抗电磁干扰的优越性，同样需要考虑对强电影响的防护问题。

（4）通信光缆线路的防强电措施

1）光缆的金属护层、金属加强件，在接头处相邻光缆间不作电气连通，以减小影响的积累段长度。

表15-5-33 无铜线光缆线路与高压电力线路需保持的隔距

表15-5-34 无铜线光缆与交流电气铁道需保持的隔距

2）在接近交流电气铁道的地段，当进行光缆施工或检修时，将光缆的金属护层与加强构件做临时接地，以保证人身安全。

3）通过地电位升高区域时，光缆的金属护层与金属加强构件不做接地。

4）对于有铜线回路的光缆，可做如下特殊处理：

a）改变路径，增大与强电线路的隔距，或缩短影响积累段长度。

b）在铜线回路中安装放大器或安装防护滤波器。

c）在不影响中继站供电的情况下，调整远供段长度。

d）在业务通信回路中，安装纵向干扰抑止线圈或隔离变压器。

3.通信光缆的防蚀

光缆的塑料外护层，对光缆金属护层或铠装层，已具有良好的防蚀保护作用，可不考虑外加防蚀措施。但为防止光缆塑料护层的局部损伤，致使绝缘性能下降，甚至形成透潮进水的隐患，在光缆工程建设中，要求金属护层或铠装层对地绝缘指标是，中继段不小于10MΩ·km，光缆单盘制造长度不小于1000MΩ·km。

4.通信光缆的防鼠害

鼠害多发生在管道光缆地段，有效易行的办法是在人孔内将管道口堵塞，或者采用子管敷设光缆。也可选用抗鼠害材料（如尼龙12）护层光缆。

5.通信光缆的防白蚁

白蚁生长在我国南方温暖和潮湿的地方，适宜的生活温度为25～30℃。白蚁在寻找食物过程中，会啃咬光缆的聚乙烯护套，并分泌蚁酸，从而加速了对金属护层的腐蚀。目前防白蚁的主要措施见表15-5-35。

表15-5-35 直埋式光缆防白蚁主要措施