电力通信光缆线路故障与检修方法探讨

摘  要：文章主要讨论了电力通信系统中常见光缆线路故障的分类，对各种故障的现象以及成因进行了分析，并针对各种故障提出了相应的检修方法，还给出减少光缆线路故障的预防措施等。

关键词：电力通信;光缆线路;故障;检修

中图分类号：TP206     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2014）36-0085-03

在电力通信系统中，调度机构、发电厂、高低压输变电系统以及相应的继电保护系统逐渐采用了光纤通信技术，而且还先后建成了相当规模的光纤通信网络系统。电力通信光缆是光纤通信得以实现的物理载体，在实际运行过程中难免发生光缆线路故障中断的情况，及时有效地排查出故障并进行抢修修复可以最大程度地减少通信网络故障时间，保证电力通信网络的正常运行。

1  电力通信光缆线路故障的分类

1.1  常见电力通信光缆及其故障

1.1.1  电力通信光缆种类

电力通信光缆按光缆种类分有光纤复合架空地线（OPGW）、光纤复合架空相线（OPPC）、金属自承式光缆（MASS）、全介质自承式光缆（ADSS）、普通架空光缆、管道光缆、海底光缆等，按架设路由分有与电力线路同杆、同塔、同沟架设光缆和独立路由光缆两种。本文主要讨论OPGW、ADSS、普通架空光缆和管道光缆的故障检修方法。

1.1.2  光缆线路的故障

光缆线路故障包括两种情况：光缆本体损伤和光缆线路的金具、杆塔、管道损伤。

第一种情况是光缆本体损伤，包括缆体机械性能改变和纤芯传输性能改变。缆体机械性能改变主要由光缆的结构或外观变化引起，如断股、电腐蚀等。纤芯传输性能改变会导致纤芯传输损耗增大或纤芯中断。当部份或全部纤芯损耗增大而光路未中断时，纤芯仍可使用，只是光功率裕度下降。如果部份或全部纤芯中断，这时光路不可用，应根据断纤的数量和现场的情况采取相应的措施。

第二种情况是光缆线路的金具、杆塔、管道损伤，这种情况会影响到所在输、配电线路的安全、或影响到过往行人、车辆的安全。

1.2  光缆故障原因和类型

1.2.1  OPGW断股

OPGW断股有“冷断”和“热断”之分，所谓“冷断”是由于OPGW的材料和工艺缺陷及施工时在常温下对线材造成的损伤，而“热断”则为受雷击瞬间产生高温熔化断股，根据断裂面形状和断点附近的现象，单纯的“冷断”或“热断”一般能明显区分。

绝大多数OPGW外层断股为雷击所致，因为OPGW首先是架空地线，然后在此基础上增加了光缆的功能，而架空地线的主要作用就是防雷，所以OPGW不可避免地会遭受雷击，雷击造成断股损伤是OPGW光缆的主要故障。

OPGW受雷击故障主要表现为外层股线被雷电熔化形成熔斑或熔断（断股），严重时会发生断缆。雷电击在OPGW外层股线上，雷电能量在瞬时释放过程中产生高温电弧，由于铝合金线熔点较低，一般超过200 ℃就会发生永久变形，因此容易在高温下出现熔断现象。雷击故障与光单元结构型式无直接关系，中心铝管式结构、骨架式结构、层绞不锈钢管结构等均有可能发生。在相同的雷击条件下，外层铝合金线的断股率比铝包钢线要高得多。

OPGW遭雷击断股时，外层绞合单线断裂一股或多股，这造成抗拉强度降低，导致内层钢管中的光纤受到损坏，影响光信号的传输，甚至造成通信中断。

1.2.2  ADSS光缆电腐蚀

电腐蚀是ADSS光缆在电力线走廊中运行时不可避免的一个问题主要包含三种基本模式，分别为腐蚀、电痕和击穿。虽然ADSS光缆为全介质结构，但是其处于高压导线附近，导线周围存在着空间电场，导线与地之间的电容使ADSS光缆处于一个空间电场中。

通常随着光缆运行时间的推移，受到各种环境因素影响及通过护套的泄漏电流产生的热量等，使光缆表面聚合物慢慢失去结合力并最终失效，表现在光缆表面粗糙、护套减薄致使光缆腐蚀，这种腐蚀在光缆寿命期间是正常现象不会对光缆造成故障。

但是在靠近杆塔处，ADSS的附件（耐张、悬垂等）大多由金属预绞丝构成，而单根预绞丝的尖端在高压感应下，电场最集中，密度最大，场强达到一定程度，便会产生电弧对光缆造成损伤。电弧在护套表面形成放射（电树枝）状碳化通道称为电痕，然后不断加深，在张力的作用下开裂并露出纺纶。

如果在ADSS光缆表面发生了足够能量的电弧、产生了足够大的热量，光缆护套会发生击穿。产生的击穿通常有熔融状边缘的穿孔，常伴有同时烧断纺纶而使光缆强度急剧下降，到维持不了张力的那一刻，致使断缆。

1.2.3  管道光缆常见故障

管道光缆由于敷设于地面以下，通过PVC子管在人井之间相连，即光缆隐藏在地下，不能用肉眼直观可视的特性致使故障形式和种类较多，包括施工挖断、地质沉降拉断、小动物咬损、运营商误断等。

管道光缆常见故障是被施工挖断，包括地方政府市政工程建设、电力工程建设、商业用地建设、民房建设等。具体有顶管、钻桩、钻井、沟渠开挖等作业。国内的市政基础设施建设由于缺乏统一的管线规划，各地因市政建设影响光缆的事故时有发生。在一些公用的管井里，其他运营商在工程施工过程中，也有可能误操作中断运行光缆。交通部门（公路、铁路、轻轨等）施工后造成管道附近地基沉降、变形，导致光缆管道被挤压、拉伸，随着地质条件的变化，使光缆受到压力或张力，最终出现光纤传输损耗增大或光缆中断。

管道光缆在户外还会有受到小动物破坏的风险，一般有白蚁、老鼠啃咬，啃咬是它们的生活习性，而且白蚁在啃咬过程中还分泌出蚁酸，进一步对光缆产生腐蚀。这种情况的特点是光缆不会一下子全部中断，而是开始有少部份纤芯中断，慢慢地中断的纤芯会越来越多。

1.2.4  其它故障

另外，运行中的光缆线路还可能发生接头盒进水、被盗、汽车碰撞、山火烘烤等情况。

光缆接头盒进水后，如短期内得不到处理，会影响光缆线路的传输质量，出现光纤接续处的损耗增大。如长期得不到处理，光缆受潮后，护套、油膏等物理特性都会变化，影响传输效果，特别是光纤的涂敷层，受潮会变得十分脆且容易脱落，严重降低光纤的韧性，机械强度也降低，光纤就会变得容易折断造成光纤永久性损害。

光缆被盗问题也是一个普遍存在的问题，由于废品回收行业的不规范，很多不法分子经常偷盗变卖电缆，虽然光缆中不含金属铜，但在外观上光缆和电缆之间很难区分，因此光缆被盗时有发生。OPGW因为架设在高压线路上，一般不容易被盗，但其接头盒因为引下挂到杆塔中下部，在荒郊野外偏僻的地方这个接头盒也容易成为偷盗的目标。管道光缆的金属井盖也会常常被盗。

架空光缆线路还会遇到汽车撞断杆塔、超高挂断光缆的情况，汽车撞断杆塔后，由于钢绞线或光缆自身能承受一定的拉力，又或者光缆有余长等，并不会使光缆立刻中断，但这时断掉的杆塔或下垂的光缆都有可能影响到过往车辆、行人的安全，在繁忙的交通要道还可能造成重大事故。

在野外的高压线路上，山火也会导致光缆故障，通常是ADSS光缆，因为ADSS光缆的挂点通常较导线低，而OPGW光缆的挂点最高，在导线之上。而在线行之下的树木经常由输电部门进行修剪，所以一般情况下山火只影响到ADSS光缆，很少机会影响到OPGW光缆。ADSS光缆经过山火烘烤后并不一定会立即中断，但外护套发生了烧焦、起泡、变形等，影响了其机械特性，就会给以后的运行留下隐患。

2  电力通信光缆线路故障的检修方法

电力通信光缆线路发生故障后应立即进行处理，处理过程应遵从先干线、后支线;先抢通、后修复;先一、二级电路，后三级电路;先生产实时控制业务电路后非生产实时控制业务电路的原则。若故障造成生产实时控制业务中断时，应及时通报电力调度，并立即投入备用通道或采取迂回、转接等措施，尽快恢复生产实时控制业务运行。

在光缆修复的工作中，首先要确定光缆线路的故障点，然后根据故障点的实际情况采取相应的修复措施。

2.1  查找光缆线路故障点

如果是纤芯故障，可用OTDR测试出故障点到测试端的距离，并与光缆图册资料进行核对，查出故障点大概是处于哪个线路段，运维人员立即对该线路段进行巡视。

管道光缆线路故障时，注意查看该路段是否有人在进行顶管、钻桩、钻井、沟渠开挖等施工作业，当发现该路段有人施工等时，重点对施工地点进行细查，一般情况下断点就在施工处。如非上述情况，则运维人员就不容易从路面异样找到障碍地点。

此时，就必须按照OTDR测出的故障点到测试端的距离，在断点附近找到最近一接头盒，将接头盒取出并打开，剪断故障纤芯再用OTDR细测，根据测试数据用尺子精确丈量其间地面距离，然后动土挖出该光缆，便可确定故障点的具体位置。

架空光缆线路故障时，若是独立路由架空光缆，由通信运维人员对可能的线路段进行巡线，若为随高压输、配电线路架设的光缆则需由输、配电运维人员配合共同进行线路巡视。断股、电腐蚀等造成的光缆损伤需用高位望远镜进行观察，必要时申请线路停电后登塔检查。架空线路相对管道线路来说故障点较容易发现。

如果是金具损坏例如防振锤（鞭）脱落、接头盒松动、余缆松驰及弧垂过低等则需通过运维人员巡视线路或登杆塔检查发现。

2.2  故障处理

2.2.1  OPGW检修

OPGW发生断股时，由通信和输、配电专业人员共同决定是采用修补护线条修复还是更换一段光缆，输、配电人员判断经过修补是否能够满足线路运行，而通信人员判断光纤传输特性是否正常。

在光纤没有受损的情况下采用专用修补护线条修复OPGW断股故障，能够完全恢复其机械强度指标。其使用方法较为简便，将护线条安装于OPGW光缆的外层断股处即可。当断股数量少时，可采用线上修补作业方法，但必须准确掌握断股性质，并经过精确的受力计算后，在确保安全的前提下方可进行，否则应采取OPGW落地修补或其他方式修补。

如果在停电之前必须要对通信紧急抢修，对220 kV及以下的线路，可在配盘耐张段内两个接头盒间临时架挂ADSS或MASS光缆代用，此时有可能新架挂光缆的弧垂和净空高度不能保证达到要求。

500 kV线路如能找到合适的挂点（某些直线塔上有可能找到，耐张塔较困难）也能用ADSS/MASS光缆临时代用。当条件具备（主要是停电）时，可安排更换故障光缆。通常要求用原规格型号的光缆更换整个配盘耐张段，如在该耐张段里有承力塔可利用，在精确测量判定故障位置后，原则上也可增加一个接头盒更换局部段。

耐张线夹和悬垂线夹的予绞丝不能重复利用，如经雷击或发生过短路，应对其他结构件（包括接地线）进行检查，如已有损伤也应同时更换。

2.2.2  ADSS检修

架设在导线之下的ADSS可以不停电抢修。一般是更换原光缆的一个配盘长度;或按原配盘再架设一条型号规格相同的光缆，并在原接头盒接头，在通信恢复以后再拆除原故障光缆。架设在导线之上的ADSS光缆在停电之前一般不可能处置，如需紧急处置可在导线下方再架设一条光缆临时接通。

如果没有足够长度的光缆，但在该耐张段内能找到承力杆塔（如转角）可供利用，可在测量判定断纤位置后更换原接头盒至该承力杆塔的局部段，在该杆塔上增加一个接头盒。

如果在耐张段内没有可利用的承力杆塔，也没有足够长度的光缆，则需在直线杆塔上接头并更换局部段，这时要把原来的悬垂线夹改为悬垂耐张线夹，使直线杆塔受力状态不变而对光缆是耐张的，要采用一些特殊的施工方法和措施，并保持杆塔两侧光缆的张力平衡。如果碰巧光缆故障发生在两个承力杆塔之间，可更换该两个承力杆塔之问的光缆，这时需增加两个接头盒。原来的耐张线夹和悬垂线夹的予绞丝应更换，其他结构件如无损伤，原则上可重复使用。

2.2.3  管道光缆检修

管道光缆的所有故障都可用更换光缆来修复，如果管道本身有损伤，故障光缆被紧紧压在压管里不能抽出，则必须将沿线开挖土方重新敷设管道，管道完工后才能进行光缆的修复工作。管道光缆故障的修复有三种情况：

①将故障点两边的余缆拉过来直接在故障点处进行接续，这会增加一个接头盒，好处是不用寻找替代光缆，或没有相同规格的光缆时采用。

②更换一段光缆，即从故障点最近的一个接头盒至越过该故障点的下一个井之间进行更换，这也会增加一个接头盒。

③更换包含故障点的整盘光缆，并在原接头盒接续，此时不会增加接头盒数量，一般是故障光缆原来单盘长度不长，抢修备用光缆的长度能满足需要时采用。

如果整条光缆的总衰耗对所运行的光设备来说较小，或者说光功率裕度较大，则对抢修时是否增加接头不作要求，但是若通道总损耗已接近允许的临界值，则不应增加光缆接头数量。

3  电力通信光缆故障的预防措施

3.1  健全光缆巡查机制

建立起与输电、配电等运行部门的实时沟通机制，输、配电部门定期向通信部门通报光缆巡视数据和电力线行内的施工安排，以便通信部门及时掌握光缆缆体运行动态信息，并根据具体情况采取针对性的防范措施。

加大独立路由光缆巡视密度和力度。由于现有城市建设速度较快，市政施工现场多，对独立路由光缆，视具体情况缩短巡视周期，对影响或威胁光缆安全运行的施工进行重点监视，对部分死角、黑点进行不间断监视。

3.2  规范通信光缆工程管理

建立通信会签许可机制。涉及到通信光缆的输、配电工程，由输、配电部门提前通知通信部门，只有经过通信部门会签，进行现场安全技术交底后才能开始施工。

健全光缆沿线施工的安全通知（交底）单制度。对于线路周边的各类施工，要做到及时发现、及时通知、明确交底、明确责任，以书面形式进行通告，并做好相应的线路防护措施，确保线路安全。

3.3  光缆隐患排查治理

对架空光缆进行统一标识，有针对性地宣传光缆无回收价值，加上设置防盗屏障，增加上杆难度。开展架空线路高度普查，按照架空线路的相关标准查找挂点高度不够的线路，进行立项整改，确保各架空线路的挂点特别是跨街、跨路、跨桥等部分高度满足要求，防止车辆撞击、挂断光缆。

对管道沿线管道光缆的标识进行普查整治，加强线路的可视化标识，特别是对线路上的死角和容易发生外力破坏的地段给予重点整治，凡交叉口、丁子口、线路转角等特殊位置要有对应的明显线路路由标志。

4  结  语

光缆检修涉及到人、财、物的调动指挥和综合利用，在平时制定出符合本单位的应急预案，并根据预案进行定期演练。模拟光缆中断故障时，通信运维人员如何判断故障点、如何恢复业务、如何组织抢修等。通过演练可以加强通信运维人员故障抢修能力，提高抢修速度，减少故障中断时间。

参考文献：

[1] S.00.00.05/Q 204-0001-0911-8167，广东电网公司通信管理规定[S].

[2] S.00.00.05/Q 104-0006-0906-5629，广东电网公司电力通信光缆技术规范[S].

[3] 李立高.通信光缆工程[M].北京：人民邮电出版社，2009.

作者简介：苏飞军（1974-），男，广东人，工程师，研究方向：通信设备运维。