電力系統(tǒng)光纖通信的強(qiáng)電保護(hù)

賀明輝

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司婁底供電分公司，湖南 婁底 417000）

0 引言

近些年來各行各業(yè)在突飛猛進(jìn)的發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)代通信業(yè)中，信息傳輸方式在不斷地改進(jìn)，光通信成為了被廣泛應(yīng)用的技術(shù)。光纖通信技術(shù)基于光通信的基礎(chǔ)上，目前已經(jīng)成為現(xiàn)代通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，也為了現(xiàn)代通訊事業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動作用。較其他通信技術(shù)而言，光纖通信作為新興技術(shù)，其發(fā)展速度快且應(yīng)用范圍廣泛，促進(jìn)了通訊事業(yè)的發(fā)展。同時(shí)也是目前新技術(shù)革命下的產(chǎn)物，并促進(jìn)了信息的傳遞，是信息時(shí)代的一個(gè)重要標(biāo)志。而它在電力系統(tǒng)中也被廣泛的應(yīng)用，本文就電力系統(tǒng)光纖通信的強(qiáng)電保護(hù)部分進(jìn)行分析，并總結(jié)降低強(qiáng)電對光纖通信影響的方法[1]。

1 電力系統(tǒng)和光纖通信

電力系統(tǒng)的運(yùn)行較為復(fù)雜，且涉及面廣泛，其中包括發(fā)電、輸電及用電等重要過程構(gòu)成，且電能運(yùn)營生產(chǎn)與消費(fèi)共存。電力系統(tǒng)運(yùn)行目的在于為了能夠使得一次能源經(jīng)過發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換成有效電能，再經(jīng)過配電等過程，將電能產(chǎn)品運(yùn)送到用電用戶。電力系統(tǒng)為了提升輸電效率，在系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)環(huán)節(jié)中都設(shè)置了對應(yīng)的信息控制管理系統(tǒng)，并加強(qiáng)了電能生產(chǎn)管理，完善了其測量及調(diào)節(jié)等一系列生產(chǎn)內(nèi)容，在最大程度上保證了電能的安全性[2]。

對于光纖通信來說，其主要的信息載體是光波，同時(shí)也是將光纖作為主要傳輸方式的新興通信技術(shù)手段。光纖通信的工作原理是把需要傳送的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⑼ㄟ^激光器的激光束進(jìn)行調(diào)整，能夠使得光強(qiáng)度發(fā)生對應(yīng)的變化，最終將光纖成功輸送。而在接收端，一般在檢測器受到光信號之后，就會將其轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換與調(diào)節(jié)還原信息。近些年來光纖的發(fā)展要比電氣通信發(fā)展快，主要原因是由于它具有傳輸頻帶寬、通信容量大，傳輸損耗低、中繼距離長，線徑細(xì)、重量輕，采用石英原料節(jié)省金屬材料，提升了資源使用率，而且抗干擾性能較強(qiáng)，同時(shí)還具有一定的抗腐蝕性[3]。此外其保密性能強(qiáng)并在使用過程中無電火花等，所以使得其在最近幾年發(fā)展迅速，且應(yīng)用廣泛。

2 電力系統(tǒng)光纖通信強(qiáng)電防護(hù)的防護(hù)要點(diǎn)

雖然光纖在近些年來發(fā)展較為迅速，但是光纖采用的材料大致都相同，主要是金屬材料和非金屬材料，而這兩種材料主要區(qū)別就在于光導(dǎo)纖維中是否含有銅金屬。一般情況下，在應(yīng)用非金屬材料過程中，主要是光纜防護(hù)裝置以及光纜裝置部分，而這些裝置中是基本不含有銅金屬，在無銅的光纜通信電路中，基本可以不考慮強(qiáng)電設(shè)施的干擾與影響，但是還是需要加強(qiáng)防護(hù)。而在應(yīng)用金屬材料過程中，大部分光纜傳輸都采用金屬材質(zhì)，這些裝置中會含有銅金屬，而強(qiáng)電影響的防護(hù)措施和電纜通信線路基本相同，所以銅線不會是主要的傳輸通信信號回路，因此需要進(jìn)行防治維護(hù)。其次就是距離，接觸距離的長短會造成不同程度的影響，也需要注意。以2010年山東省級維保平臺出現(xiàn)故障事例來看，傳輸網(wǎng)管顯示京滬320G波分系統(tǒng)、奧運(yùn)波分系統(tǒng)濟(jì)南至泰安之間出現(xiàn)故障警報(bào)，據(jù)了解，是光纜傳輸線路出現(xiàn)故障，但是光纜線路在鐵路禁區(qū)，無法及時(shí)處理影響火車接收信號[4]。同樣的還有國網(wǎng)滁州公司通信系統(tǒng)多次發(fā)生光纜故障，暴露出廠站內(nèi)光纜單溝道、通信光纜與強(qiáng)電電纜防火隔離等明顯存在的安全隱患，修維護(hù)人員在對公司包括中心站在內(nèi)的40余座變電站的站內(nèi)光纜隱患排查中，排查出光纜施工絕緣不滿足施工要求，電壓范圍均不在要求范圍之內(nèi)，多根光纜都未做防護(hù)處理，而經(jīng)排查這些光纜都為我公司主干環(huán)網(wǎng)光纜目前處于運(yùn)行狀態(tài)。這些光纜工程是由于多年前，安裝工藝規(guī)范不夠細(xì)致完善，導(dǎo)致這些運(yùn)行的光纜不能夠滿足目前通信十八項(xiàng)反措的安全需求。

3 電力系統(tǒng)光纖通信強(qiáng)電防護(hù)的危害分析

3.1 短期影響

所謂的短期影響是在強(qiáng)電線路發(fā)生故障的同時(shí)，會出現(xiàn)接地短路的現(xiàn)象，而這個(gè)時(shí)候光纜的金屬構(gòu)件會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，電壓會釋放高溫能量擊穿絕緣介質(zhì)，使得光纜遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)將會中斷信號傳輸，導(dǎo)致通信中斷。通常發(fā)生這種情況是電力系統(tǒng)本身在受到不可抗力的瞬間故障狀態(tài)沖擊，發(fā)生瞬間故障狀態(tài)沖擊現(xiàn)象是不可能提前預(yù)測到的，而這種沖擊力在電纜本身的承受力之上，由于發(fā)生時(shí)會伴隨著短路現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)會伴隨著巨大的電動勢能產(chǎn)生，這種電動勢能的能量會非常大，那么就會導(dǎo)致絕緣度和絕緣設(shè)計(jì)不過關(guān)的通信電纜被擊穿，嚴(yán)重的時(shí)候會直接影響電纜的壽命[5]。

3.2 長期影響

一般來說，在正常運(yùn)行情況下的不對稱強(qiáng)電線路在光纜的金屬構(gòu)件上多會出現(xiàn)電壓，通常這種電壓會大大超出安全電壓范圍，這個(gè)電壓值人體是無法承受的，它會嚴(yán)重威脅到人類的生命健康，也會造成不同程度的光纜損壞。也就是說在電力系統(tǒng)強(qiáng)電部分工作的時(shí)候，部分光纜中會含有金屬元素，而含有金屬元素的光纜會和強(qiáng)電線路的電動勢產(chǎn)生感應(yīng)，這會讓整個(gè)電纜線路產(chǎn)生電壓，而這個(gè)電壓限額的上限值會超過電纜線路本身能承受的范圍之內(nèi)，電壓的大部分改變就使得光纜通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到影響和波動，最后會影響電纜的正常運(yùn)行和使用。光纜線路受強(qiáng)電影響的限值為表1所示。

表1 光纜通信線路受強(qiáng)電影響允許的縱電動勢光纜通信線路受強(qiáng)電影響Table 1 Longitudinal Electromotive Force Allowed by Strong film noise in optical cable communication lines

3.3 干擾影響

大多數(shù)強(qiáng)電運(yùn)行的過程中都會伴隨著不對稱的強(qiáng)電運(yùn)行，而在正常工作狀態(tài)下，不對稱運(yùn)行的強(qiáng)電線路會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對有銅線的光纜回路來說會產(chǎn)生干擾，期間會伴隨著雜音、噪音等現(xiàn)象。在針對光纜金屬配件感應(yīng)的情況中，就會發(fā)生這種現(xiàn)象，它會直接導(dǎo)致整個(gè)電纜內(nèi)部的通信系統(tǒng)電壓值受到干擾并伴隨著劇烈波動的現(xiàn)象，而這種波動的情況是不正常的，它會使得整個(gè)光纜系統(tǒng)運(yùn)行受到影響，其中部分系統(tǒng)單元的工作無法繼續(xù)進(jìn)行，這樣整個(gè)電纜系統(tǒng)就處于癱瘓狀態(tài)，無法正常工作，因此，要保證金屬電壓的范圍值在正常范圍之內(nèi)。而對于無銅線的光纜回路來說，強(qiáng)電影響允許值是通過光纜外保護(hù)層對地的絕緣強(qiáng)度來決定的，通常情況下，光纜PE層的厚度大于或者等于兩毫米，它的工頻絕緣強(qiáng)度在技術(shù)要求上要大于或者等于兩萬伏，按照CCITT中的建議來看，K13規(guī)定的光纜金屬護(hù)套上短期影響的縱電壓不能超過它在直流實(shí)驗(yàn)電壓的百分之六十范圍之內(nèi)，也就是說，總體的電壓范圍應(yīng)該在一萬兩千伏內(nèi)，而在光纜金屬構(gòu)件上長期影響的縱電壓允許值也是要符合規(guī)定的，這樣才能符合人身安全的規(guī)定，正常情況下，人身安全的規(guī)定值應(yīng)該在六十伏左右。

4 電力系統(tǒng)光纖通信強(qiáng)電防護(hù)危害的防護(hù)措施

為了能更好的確保電纜通信工程的正常運(yùn)行，就要保證電力系統(tǒng)中光纜通信系統(tǒng)不受強(qiáng)電影響，做好強(qiáng)電保護(hù)工作，而減少強(qiáng)電對光纜通信工程的影響，可以通過選擇最優(yōu)的強(qiáng)電保護(hù)材料，并在施工過程中根據(jù)是否含有金屬材料進(jìn)行改良等措施來降低危害。

4.1 選擇最合適的光纖通信材料

在工程施工過程中，我們首先要保證的是經(jīng)濟(jì)效益，要確保工程施工成本最低，還要滿足工程施工要求，即整個(gè)工程施工經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。而在電力系統(tǒng)光纖通信的強(qiáng)電保護(hù)施工中，在設(shè)計(jì)時(shí)就要優(yōu)先選擇金屬材料的光纖通信材料，這樣能加強(qiáng)對強(qiáng)電的保護(hù)，但是如果是電力系統(tǒng)中必須要采用直埋式光纜施工時(shí)，為了保證纜材料能夠準(zhǔn)確有效的尋找和辨別方向，就需要采用非金屬材料，這是由于非金屬材料在強(qiáng)電運(yùn)行的過程中能減少干擾，以便光纜通信工程能正常運(yùn)行。

4.2 有銅線光纜通信工程

通過前文的分析來看，光纖通信線路對強(qiáng)電影響的考慮關(guān)鍵就在于電纜內(nèi)有無銅線，而對于有銅線的光纜工程來說，光纜通信傳輸就會難以發(fā)揮它的回路作用，因此在施工過程中，為了能減少強(qiáng)電運(yùn)行的影響，施工時(shí)盡最大可能增大與強(qiáng)電線路的隔距，減少與其接近的長度，具體長度的距離可以根據(jù)具體的計(jì)算公式計(jì)算出長度。其次，還可以采取在銅線上安裝放電器，并在銅線遠(yuǎn)供回路中接入防護(hù)濾波器的措施降低影響。最后可以通過調(diào)整遠(yuǎn)供段的組成的方法，有效縮短強(qiáng)電影響的積累段的長度[6]。

4.3 無銅線光纜通信工程

在進(jìn)行無銅光纜通信系統(tǒng)防護(hù)過程中，為了能在最大可能性下減少受到強(qiáng)電的干擾，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：一、在灌籃材料中添加一定的金屬構(gòu)件，通常操作是將光纜的金屬加強(qiáng)心、護(hù)套或者鎧裝，在接頭處不將相鄰的光纜作電氣連通，以縮短強(qiáng)電影響的積累段長度，或者在絕緣保護(hù)處理的絕緣層和進(jìn)行光纜材料加固的加強(qiáng)構(gòu)件處添加，這樣能有效降低感應(yīng)的縱電動勢。二、在接近電流電氣鐵道的地段進(jìn)行光纜施工或者檢修時(shí)侯，需要將光纜中的金屬構(gòu)件作臨時(shí)接地處理，這樣能確保人身安全，避免發(fā)生意外。三、在接近發(fā)電廠、變電站的地網(wǎng)時(shí)，施工時(shí)尤其要注意不將光纜的金屬構(gòu)件接地，避免將高電位引上光纜，發(fā)生危險(xiǎn)。

5 結(jié)論

在電力系統(tǒng)中，為了保證光纖通信系統(tǒng)能穩(wěn)定的運(yùn)行，必須減少強(qiáng)電對其的影響，加強(qiáng)對強(qiáng)電的保護(hù)，在設(shè)計(jì)強(qiáng)電防護(hù)系統(tǒng)時(shí)選擇最適合的光纖材料，并能根據(jù)不同類型的材料做出不同的防護(hù)措施，確保在強(qiáng)電運(yùn)行的過程中，所產(chǎn)生的電壓都在正常范圍內(nèi)，從而確保光纖通信系統(tǒng)正常運(yùn)行，這樣才能保證電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，人們的正常生活才不會受到影響[7]。