home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Standards / CD2.mdf / ccitt / 1992 / k / k25.asc < prev    next >
Text File  |  1993-06-28  |  9KB  |  232 lines
  1. Recommendation K.25
  2.  
  3.  
  4.  
  5. LIGHTNING PROTECTION OF OPTICAL FIBRE CABLES
  6.  
  7.  
  8.  
  9. 1.    Introduction
  10.  
  11.  
  12.  
  13.     Communications using optical fibres are commonly considered to be immune from damage through 
  14. surge currents, e.g., lightning. Not all
  15.  
  16. optical fibre cables are, however, completely non-metallic. Components which provide tensile strength 
  17. during installation, a moisture barrier, rodent protection or communication facilities during repairs may 
  18. have metal parts. Lightning may strike these components and damage may be caused to the cable.
  19.  
  20.  
  21.  
  22.     This damage may be minimized if adequate insulation exists to separate metallic components and if 
  23. the cable is designed to withstand thermal and mechanical effects at the location of the strike. Adequate 
  24. dielectric strength between metallic components may prevent repeated arcing taking place between 
  25. components.
  26.  
  27.  
  28.  
  29.     General information regarding the protection of telecommunication lines against lightning given in 
  30. CCITT Handbook "The protection of telecommunication lines and equipment against lightning dis-
  31. charges" (Edition 1974 and 1978) can be used for both aerial and buried plants with optical fibre cables 
  32. containing metallic components.
  33.  
  34.  
  35.  
  36.     This Recommendation gives interim advice as follows:
  37.  
  38.  
  39.  
  40.     -    to give guidance in the use of the CCITT Handbook to evaluate the need to protect optical 
  41. fibre cables (_ 2) and in selecting the protective measures to minimize damage due to lightning (_ 
  42. 3);
  43.  
  44.  
  45.  
  46.     -    to give test methods to evaluate the resistibility of optical fibre cables (_ 3(d)).
  47.  
  48.  
  49.  
  50.     Future work on this Recommendation is described in paragraph 5 (Future work)   
  51.  
  52.  
  53.  
  54. 2.    Need for protection
  55.  
  56.  
  57.  
  58.     The need for lightning protection of an optical fibre cable depends on the annual frequency of fibre 
  59. damage Nd and on its tolerable number Nt.
  60.  
  61.  
  62.  
  63.     The annual damage rate can be estimated by using CCITT Handbook Chapter7 "Frequency of 
  64. breakdowns in telecommunication system as a result of lightning discharges". See also _ 5 (Future 
  65. work). 
  66.  
  67.     The maximum lightning current which does not cause faults in the cable is the admissible current 
  68. indicated in the formulae of this chapter and it refers to secondary damage, i.e. dielectric break-
  69. down in the cable.
  70.  
  71.  
  72.  
  73.     The admissible current related to the primary damage, i.e. loss of transmission or lowered resis-
  74. tance to moisture penetration of the cable, can be evaluated by means of the test methods 
  75. described in _ 3(d) of this Recommendation.
  76.  
  77.  
  78.  
  79.     If the annual damage rate Nd is higher than the tolerable number of faults Nt, protection mea-
  80. sures are necessary to reduce Nd and to minimize the risk of such damage.
  81.  
  82.  
  83.  
  84.     Each Administration can define its tolerable number of faults.
  85.  
  86. 3.    Protective measures
  87.  
  88.  
  89.  
  90.     Protective devices and practices for telecommunications networks are indicated in Chapters 5 
  91. and 6 of the CCITT Handbook.
  92.  
  93.  
  94.  
  95.     For optical fibre cables, the following protective measures are usually considered:
  96.  
  97.  
  98.  
  99.     a)    Correct connection of metallic moisture barriers
  100.  
  101.  
  102.  
  103. The moisture barrier of an optical fibre cable should be continuous, i.e. it should be con-
  104. nected across all splices, regenerators etc.  along the length of the cable. The moisture bar-
  105. rier should be connected to earth, either directly or through lightning arrestors, at the 
  106. termination at each end of the cable length.
  107.  
  108.  
  109.  
  110.     b)    The use of shield wires above the cable
  111.  
  112.  
  113.  
  114. It may be important to protect the plastic sheath of the moisture barrier against perforation 
  115. due to lightning discharges. Such a perforation may occur if the potential of the soil relative 
  116. to remote earth as a result of a lightning strike exceeds the breakdown voltage of the poly-
  117. ethylene sheath of the moisture barrier.
  118.  
  119.  
  120.  
  121. The installation of a shield wire above the optical fibre cable will reduce the likelihood of the 
  122. polyethylene sheath of the moisture barrier being perforated.
  123.  
  124.  
  125.  
  126. The efficiency of shield wires can be very considerable and can be derived from Chapter7 of 
  127. the CCITT Handbook.
  128.  
  129.  
  130.  
  131.     c)    The use of metal-free cables
  132.  
  133.  
  134.  
  135. This type of cable may be suitable for use in areas exposed to lightning or where 
  136. severe power induction is experienced. While damage due to these causes may be min-
  137. imized or prevented, for buried cables, the lowered resistance of the cables to moisture 
  138. penetration and the difficulty of locating them during subsequent maintenance activities 
  139. should be considered.
  140.  
  141.  
  142.  
  143.     d)    The use of cables which have metal components but have adequate resistibility to a level 
  144. of lightning surge currents
  145.  
  146.  
  147.  
  148. Cables of this type may carry lightning currents during storms but the passage of these cur-
  149. rents is not expected to cause dielectric breakdown or transmission impairment. Two tests 
  150. have been devised for these cables, one to establish that adequate dielectric strength exists 
  151. for general cases and one to determine threshold values of surge current resistivity for cable 
  152. selection. The two tests are:
  153.  
  154.     -    For dielectric strength
  155.  
  156.  
  157.  
  158. The metallic components electrically insulated from each other should be considered in 
  159. pairs. Any pair should be tested where a discharge across the pair might intercept 
  160. either an optical fibre or a non-metallic moisture barrier. If a cable has a metallic mois-
  161. ture barrier, tests should be made additionally between this barrier and each metallic 
  162. component insulated from it. Either a.c. or d.c. may be used to carry out these dielectric 
  163. strength tests. For a.c. tests 10 kV r.m.s. at a frequencyof 50 or 60Hz shall be applied to 
  164. the pair of metallic components for five seconds. For d.c. tests, 20 kV shall be applied 
  165. to the pair of metallic components for five seconds. At the end of these tests, no evi-
  166. dence of dielectric breakdown or transmission impairment should be evident.
  167.  
  168.  
  169.  
  170.     -    For surge current resistibility
  171.  
  172.  
  173.  
  174. A cable sample 1 metre in length shall be immersed in wet sand contained in a non-
  175. conducting rigid box having a length of approximately 0.75 metres. The sand shall be 
  176. 20 - 40 mesh silica sand, and shall be fully saturated and drained. The cable sample 
  177. shall be placed in the test box and the wet sand tamped around it. A discharge elec-
  178. trode shall be located near the centre of the test box, betwen 2.5 and 5.0 cm from the 
  179. sample. All conducting components in the cable shall be electrically connected together 
  180. to form one terminal and a test current shall be placed between this terminal and the 
  181. discharge electrode. It is important for the test current to flow through the sample and to 
  182. encourage this to occur any insulating covering over an outer metallic shield or mois-
  183. ture barrier shall be opened with a small slit or hole facing the discharge electrode. The 
  184. test current waveform may be either unidirectional or damped oscillatory. The time-to-
  185. peak value shall be 15 ╡s. The frequency of the damped oscillatory current waveform 
  186. shall be between 16 and 30 kHz, and the time to half- value shall be between 50 and 80 
  187. ╡s. A unidirectional current waveform shall have a time to half-value between 40 and 60 
  188. ╡s. Following the applications of dishcharge currents in ascending amplitudes the sam-
  189. ple is tested for loss of its transmission or lowered resistance to moisture penetration. 
  190. The test identifies a threshold value of surge current which causes cable or transmis-
  191. sion deterioration, and assists administrations to select cables which will be adequately 
  192. reliable in the light of their experience of damage due to lightning.
  193.  
  194.  
  195.  
  196. 4.    Protection of remote-power-feeding circuits in optical fibre equipment
  197.  
  198.  
  199.  
  200.     It is advisable to protect remote-power-feeding circuits, e.g., supplied over cables, against overvolt-
  201. ages if disturbance from power lines or lightning is possible. Although the power-feeding circuits are 
  202. usually symmetrical pairs, the test levels for the associated power-feeding-equipment are approxi-
  203. mately the same as those for coaxial systems. (See RecommendationK.17)
  204.  
  205.  
  206.  
  207. 5.    Future work
  208.  
  209.  
  210.  
  211.     This Recommendation describes the protective measures and calculation methods able to be con-
  212. firmed at the present time.
  213.  
  214.  
  215.  
  216.     Further studies of the problems of protecting optical fibre cables will be made and work in the follow-
  217. ing areas, typically, are involved:
  218.  
  219.  
  220.  
  221.     -    coordinating the protection of cables and working staff against overvoltages due to induction 
  222. from faults in nearby power lines with that for lightning protection. Limits and precautions for staff 
  223. and cable protection as given in the Directives are applicable also for optical fibre cables with 
  224. metal parts as far as power induction is concerned. See also Question6/V in
  225.  
  226.          1988-92;
  227.  
  228.  
  229.  
  230.     -    the prediction of trouble rates expected on optical fibre cables, see also Question 22/V in 
  231. 1988-92 and COM V-58, 1987 which will be considered.  
  232.