Защита оптических кабелей от удара молнии

Методика расчета вероятности готовой частоты повреждения ВОЛС базируется на допустимом токе молнии в металлических покрытиях ОК, при котором не возникает повреждения кабеля с перебоем связи, а пробой внешнего шланга не считается повреждением ОК. Величина этого тока зависит от конструкции ОК, находиться, как правило, экспериментальным методом.

Ожидаемое количество повреждений за год зависит от количества ударов молнии, которое приходиться на участок поверхности, непосредственно подверженной воздействию удара молнии или дуги, которая возникает между местом удара и кабелем. Вероятность возникновения в подземном кабеле тока, который может вызвать его повреждение в общем случае находить по формуле:

, (4.1)

где – общее вероятностное среднегодовое число ударов молнии в ВОЛП;

– поверхностный коэффициент, .

Рисунок 4.1 – Коэффициент риска грозоповреждения ОК в зависимости от его стойкости к току молнии

Так как кабель ОАрБгП принадлежит к первой категории грозостойкости, то .

Значение рассчитывается по формуле:

, (4.2)

где q – удельная плотность ударов молнии в год на км² земной поверхности;

– условный радиус искровой зоны, м;

L – длина линии, L = 75 км;

Величина q рассчитывается по выражению:

, (4.3)

где С = 0,067 – среднее количество ударов молнии на 1 км² поверхности земли за один грозочас;

Т – среднегодовая продолжительность гроз в часах.

Условный радиус искровой зоны определяется по формуле:

, (4.4)

где ρ – удельное сопротивление грунта на трассе ВОЛС;

– пробивное напряжение электрического поля в грунте.

Значение изменяется от 250 кВ/м при ρ = 1000 Ом·м и до 500 кВ/м при ρ 1000 Ом·м.

Рассчитаем необходимые значения по формулам (4.1) – (4.4):

;

м;

;

.

Сравним полученный результат с допустимой нормой на ожидаемую вероятность повреждения ОК с металлическими элементами, которая рассчитывается по формуле:

, (4.5)

где – норма на вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы, для транспортной ВОЛС .

Тогда,

Если , в нашем случае ,то необходима защита кабеля. Для этого применяют способы защиты, такие как:

- использование одного или двух грозозащитных тросов типа ПС-70;

- замена кабеля на полностью диэлектрический либо с вышей категорией грозостойкости.

Расчет защиты ОК тросом производится таким образом. Для оценки эффективности действия одного троса используется коэффициент экранирования η=0,566 при расстоянии между защитным проводом и кабелем 600мм.

По величине η оценивается вероятностное число повреждений кабеля () после прокладки защитного троса, при этом вместо І _д при нахождении К_р берется величина І _д^’= І _д/ η=105/0,566=185,5. Тогда по рисунку 4.1 К_р=0,01

Пересчитаем необходимое значение по формуле (4.1):

следовательно дополнительный трос для экранирования не требуется