Защита ОК связи от грозовых воздействий и ЛЭП

При ударе молнии в землю или в деревья вблизи трассы подземного О К часть или весь ток молнии может попасть в металлическую оболочку кабеля. Причем дуговой разряд, возникающий между точкой удара и кабелем, перекрывает расстояние в несколько десятков метров. Влага, содержащаяся в объеме канала разряда, практически мгновенно испаряется, так как температура в нем составляет сотни и даже тысячи градусов. Фронт расширяющихся паров и газов вблизи разряда создает давление порядка 1000 кг/см2, которое сминает оболочку кабеля еще до попадания туда тока молнии. В данном случае на оболочке может не возникать ни малейших следов оплавления. Это так называемый электрогидравлический эффект. Он в сильной степени зависит от амплитуды тока, его крутизны и влажности грунта. В случае пологой формы импульса тока возникает теплоотвод и возможно оплавление оболочки.

Повреждения изоляции при распространении тока по оболочке могут происходить не только вблизи точки удара молнии, но и на значительном расстоянии от нее вдоль кабеля (до нескольких километров), особенно в местах с ослабленной изоляцией или в точках с механическими повреждениями наружного пластмассового шланга. При одном и том же ударе молнии возможны десятки повреждений изоляции О К на расстоянии от нескольких до сотен метров друг от друга и от точки входа тока в оболочку кабеля.

В реальных условиях ток молнии может попасть в О К и через элементы окружающей инфраструктуры - монтажные устройства и соединительные элементы или посторонние металлические конструкции. На практике наиболее часто дуга разряда возникает после удара молнии в высокие деревья и далее проходит по поверхности земли (так как поверхностное пробивное напряжение меньше, чем в объеме) или иногда по корням дерева до кабеля. Это расстояние в среднем составляет 25-30 м, но может достигать и 50-75 м.

Грозодеятельность и плотность ударов в землю в некоторых местностях - например, в южных районах страны и предгорьях - может значительно (в несколько раз) превышать принятые при расчете таблицы величины, и тогда количество случаев поворота плоскости поляризации за грозовой сезон соответственно возрастает. Это не приводит к повреждению кабеля, но коэффициент ошибок может существенно увеличиться, особенно при больших скоростях передачи. Длительность задержки и проскальзывания импульсов при каждом таком случае может достигать нескольких пикосекунд.

Мерой защиты от подобных воздействий является экранирование оптических волокон, однако при этом появляется опасность возникновения посторонних токов и напряжений в экране.

Воздействие электрического поля высоковольтной ЛЭП на подвесной ОК

Особый случай воздействия внешнего электромагнитного поля на оптический кабель возникает при подвеске диэлектрического ОК на опорах высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП). Основные высоковольтные линии электропередачи сосредоточены вблизи индустриальных центров; в этих же районах очень высок уровень запыленности атмосферы. Покрытая хотя бы небольшим слоем пыли поверхность подвесного О К даже при незначительном увлажнении становится проводящей. В результате при наличии электрического поля по поверхности оболочки протекает ток, приводящий к ее ускоренному старению, образованию следов на поверхности и даже к постепенному полному разрушению.

Увлажнение поверхности неметаллического подвесного ОК может происходить при дожде, росе, тумане. Загрязнение поверхности происходит постоянно вследствие процессов выветривания, выброса промышленных отходов и т.п.

Увлажнение загрязненных поверхностей приводит к растворению солей и резкому увеличению поверхностной проводимости о, до 2 - 40 мкСм/м. Величина горизонтальной составляющей напряженности электрического поля вдоль поверхности подвешенного кабеля на линиях 110-220 кВ может быть примерно 10 кВ/м, а поверхностный ток может варьироваться от 1,5 до 150 мА при плотности тока по поверхности от 0,03 до 3 мА/мм (по периметру окружности).