光缆金属加强芯接地保护探讨

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Telecom Power Technology
空调及机房环境
Sep. 2019，Vol. 36 No.S1
2019年9月第36卷增刊1doi：10.19399/ki.tpt.2019.S-1.052
光缆金属加强芯接地保护探讨
温建鑫
（中国铁塔股份有限公司广东省分公司，广东 广州 510300）
摘要：介绍通信基站光缆加强芯在雷电防护及外电防护的实际运营经验，分析由于雷电、外电通过光缆引入通信基站造成的损坏，提供了一种探索基站光缆加强芯的防护思路和方法。

关键词：光缆；通信基站；加强芯
Discussion on Strengthening Core Grounding Protection of Cable Metal
WEN Jian-xin
（Guangdong Branch of China Iron Tower Co.，Ltd.，Guangzhou 510300，China ）
Abstract ：This paper introduces the practical operation experience of communication base station fiber optic cable strengthening core in lightning protection and external power protection ，analyzes the damage caused by lightning and external power introducing communication base station through fiber optic cable ，and provides a way to explore the protection of base station fiber optic cable strengthening core.
Key words ：optical cable ；communication base station ；strengthen core
1　问题描述
由于光缆传输距离较远，采用架空走线。

考虑成本问题，通常利用输电线作支点固定走线，时常有光缆绝缘层破裂，导致加强芯有时会被雷电过电压传导或加强芯通过支架与电力电缆短路带电，造成加强芯雷电过电压或带电引入通信机房，重则烧毁机房，轻微则烧毁ODF 机柜。

因此，解决加强芯引入雷电过电压或带电风险的危害具有重要意义。

2　技术分析
加强芯带电容易引发机房起火事故。

当加强芯带电引入机房时，瞬间会造成线路及接地系统产生几十安培强大电流，引起ODF 柜起火，最终烧毁整个机房设备。

由于加强芯带火线进入机房，加强芯直接与地网相连，如图1所示。

标准规定，联合接地网地阻小于10 Ω或者数据机房小于1 Ω，按6 Ω计算，根据欧姆定律I =V /R ，地网属于市电零线，电压差220 V 。

通过计算，加强芯线路约带36.7 A 电流，如果地阻更小，将导致加强芯线路电流更大。

由于加强芯电流过大，
导致加强芯汇集点接触不良持续打火或者电流过大而烧掉，存在烧毁ODF 柜或整个机房的隐患。

图1　加强芯接地示意图
3　解决思路
如图2所示，当光缆金属加强芯上没有脉冲电压、操作过电压及市电电压时，“加强芯隔离器”呈现通路状态，金属加强芯通过“加强芯隔离器”正常接入地网；当“光缆隔离器”上有脉冲电压、过电压及市电时，通过“加强芯隔离器”瞬时提升加强芯线路阻抗，
降低市电与地网之间的工频短路电流与地网之间短路大电流造成机房的危险，从而有效解决了光缆金属加强芯上带电对地短路大电流影响设备的安全问题。

图2　加强芯接地改进原理示意图
3.1　原理分析
通过加强芯隔离器使加强芯线路电流降低到能承载的范围，同时又能减轻远端传导的电压到其他机房的压力。

当加强芯带电（火）与地网之间形成一个 220 V 的电压差时，加强芯通过“加强芯隔离器”接地时，工频电压通过“加强芯隔离器”时瞬时提升线路阻抗R 2＞200 Ω。

这时线路电阻为R 2+R 1，使其线路阻抗增加。

通过欧姆定律公式I =V /R 计算得出工频电流很小。

由于加强芯是多条接入，导致其他加强芯也带电传导至其他机房，通过“加强芯隔离器”及地网的衰减，传导远端机房的电压降≥90%，从而减轻加强芯线路电流，加强芯汇集点也不会因为电流过大发热烧毁，
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 2019年9月第36卷增刊1
Telecom Power Technology
Sep. 2019，Vol. 36 No.S1 
温建鑫：光缆金属加强芯接地
保护探讨
同时解决了远端传导电压过高的危险。

由于带电基站电压降≥90%，传导远端电压经过线路衰减后电压＜22 V 或者为0，远低于人体安全电压（人体安全电压36 V ），保障了设备安全和人体安全。

3.2　监控实现
实时监控加强芯线路的电压电流，判定加强芯是否带电，并通过动环监控实时监测本地基站，如图3所示。

加强芯是多条集中连接到一个铜排上，一根导电导致其他加强芯都带电传到远端，需判定哪个基站真正带电。

通过监测能反映确定带电基站，本地基站带电的电压几乎接近220 V ，远端基站带电电压通过带电基站电压降85%。

通过监测准确找到电压接近220 V
的基站，就能确定某基站带电。

图3　加强芯接地实现监控示意图
3.3　绝缘隔离
将原来的金属加强芯的接地铜排与机柜及其他接地铜排隔离，更换带绝缘隔离的铜排或者增加绝缘隔离柱，保证机柜与铜排绝缘耐压2 kV （包括机房所有设备耐压），如图4所示。

需要注意，避免金属加强芯接地与其他接地及机箱相连，防止金属加强芯远端带电导致机箱及其他设备短路。

接入地网反击箱地排，即金属加强芯接地铜排与地网反击保护箱的加强芯隔离铜排相连，如图5所示。

3　结　论
通过试验测试，加强芯带电通过“加强芯隔离器”大大降低了线路电流（实测值＜1 A ），减免了以往加强芯直接对地产生大电流的危险，解决了加强芯带电
导致ODF 损坏及在大电流持续下引起机房烧毁的问题，也解决了光纤加强芯防雷接地问题，不会因为从光纤加强芯引入雷电流串入工作地和保护地。

此外，无需独立接地网，对接地电阻值大小无任何影响，只需有接地点就能实现工频电流通道泄入。

作者简介：
温建鑫，中国铁塔股份有限公司广东省分公司，主要研究
方向为塔房维护、电磁辐射环评及资源管理。

图4　将金属加强芯原有的铜排与机箱隔离
图5　接入保护设备加强芯铜排。