研究通信设施对雷电电压防护措施

1、研究通信设施对雷电电压防护措施摘要：大规模集成电路和僧能化在通信设备屮的广泛应用，使得各种先进通信设备対过电丿禾的要求也就越 來越高。因此必须采取适当的保护措施以避免因过电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员 造成的危害。本文重点介绍“幣体防御、综合治理、多重保护”的防范原则，力争将其产生的危害降低到 最低点。关键词：通信设施；防宙措施：电用防护；降低危害刖5随着科技的迅猛发展，大规模集成电路和钢能化在通信设备中的广泛应用，使得各种先进通信设备对 过电压的要求也就越來越高。山于雷电在电源线、信号线、天馈线等上感应的i瞬间过电压造成的危害时常 发生，因此必须采取适当的保护措施以避免因过

2、电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员造 成的危害。雷电是一种自然现彖，它曾给人类社会带來了不少危害，国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的 一大公害”，雷击、感应雷击、电源尖波等i瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。从大量的通信设 备雷击事例中分析，专家们认为：由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲(lemp)是通信设备损坏 的主要原因。因此貝冇了解了它的形成过程，寻求冇效地防护措施才能减少雷电带來的损失。根据气彖观 测，地球上毎秒钟要出现大约100次左右的闪电宙击。按照电信专用房屋设计规范，通信大楼一般都安装 有避雷针、避雷网或避雷带，并且均采取了联合接地的方式。从形式

3、上看，它已具备了良好的防雷和抗外 界电磁干扰的性能，然而通信设备为什么有时还会遭受过压过流而损坏呢？甚至还会对操作维护人员的人 身构成威呢？这是由于当发生雷电时，帯电的云层会在通信设遍的天线上产生感应电荷或雷电感应通过通 信和电力线路侵入，如果天线和通信线缆与大地z间直流通路不畅，就会山于感应在天线和线缆与大地z 间产生高电位而引起过电压，致使通信设施无法承受强电流的侵入而损坏，共至会危及操作人员的人身安金。随着长江通倍建设速度的加快，先进通信设备在长江通佶网的人规模应用，单一的防护体系已不能满足现 代通信网络安全的耍求，我局也加大了对防雷接地系统的投入，防护体系也n趋完善。防护体系已从单一

4、防护体系转为多级防护，多级防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的瞬间过电床影响等多 方面的防护，应根据数字程控、数字微波、viii；、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同功能、不 同受保护程度确定防护要点和保护等级。根据雷电引起瞬间过电压的危害的可能侵入的通道，从电源线到 数拥通佶线路都应该做到多级保护。为此我们应采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”， 力争将其产生的危害降低到最低点。一、通信设施的防雷措施通常来说，避免建筑物及设备遭受雷击的方式人致有四种：疏导，即将雷云中的电荷通过引线疏导至大 地，避免玄接雷击或感应雷击电流流经建筑物或通信设备，从而使建筑物或通信

5、设备免受雷击。隔离， 即将雷电所产生的过电斥和被保护物隔离开來从而避免雷击。等位,即将铁塔地、犬馈线地、设备工作 地、建筑物的公共地等置于等电位上。屮和，即释放出异性电荷和雷云中的电荷进行屮和，从而阻止雷 电的形成。根据以上的四种避雷方法，具体到一个通信工程的防雷电过电压来说，其主要的措施有以下儿 种方法。1. 外部防护外部防护主要采川避雷针（避雷网、避雷线和避雷带）和接地装置（接地线、地极）来加以防护。其保护 原理是：当雷云放电接近地而时，它使地面的电场发生畸变，在避雷针（避雷线）顶部形成局部电场強度 畸变，以影响雷电先导入电的发展方向，引导雷电向避雷针（避雷线）放电，再通过接地引下线、接地

6、装 置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击，这是人们长期实践证明的防直击雷的冇效方法。然而， 被动放电式避雷针存在反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足。根据现代通信发展的要求，避雷 针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30°、45。、60°等不同角度考虑，以做到对各种'雷击 的防护，增人保护范围，增加导通量。建筑物的所有外露金屈构件（管道）都应与防雷网（避雷线或避雷 带）连接良好。（1）安装避雷针或接地装置的要求避雷针应当装在高f天线尖端数米，避雷针与天线z间应有一定的间 隔，以防上由丁-避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。-般的做法是避

7、雷针成为天线塔体的 主杆，通信天钱却装在避雷针外线大约1. 5个波长以外。%1 避宙地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为10-50q,山于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时 间短，因此要求必须有尽最小的电感量。%1 接地引入线长度应不人于30米，其材料应采用热镀锌扁钢或铜排，截而积应不小于doinmxdmmo地线不 能用扁平编织线和绞合线，因为这两种线电感较人，不利于泄放雷击电流，且容易被腐蚀。要尽可能使用 3毫米以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。%1 为了増大地农层的过电压的泄放面积，可采川埋设有-定间隔的多根接地体，h相互焊接。如在建筑物 的四周以1至2米的间隔埋上10根左右的铜管

8、,并把它们焊接起来。%1 对一些重要的通信工程來说，可以考虑安装放射性避宙装登。放射性避宙装登可以说是目前世界最先进 的防雷保护装置z。放射性避雷装置的关键部分是放射源，它能连续自行发射a粒子，使周围空气电离 产生大量电子。在雷电场的作川下这些电子不断加速，对空气产生连锁的多极电离或雪崩电离，形成与电 场强度成le比的电子流，这时产生的由放射源指向雷云的电离通导会永不间断地中和及释放空间电荷，把 已冇的低电场消除掉，把可能形成的窩电场降为低电场，从而冇效地防止发生雷击，起到显著的消雷作用。这 种放射性避雷装置的防护面积较大，其半径大约为260米左右，且安全可靠对人身无伤害。（2）防感应雷 击的

9、方法除在通信铁塔上安装避雷针或避雷装置的同时，还要注意消除感应雷击，其常用的方法是在天馈系统小安 装电涌保护器（spd）。在天馈系统中安装spd时应注意以下方面的问题：一是spd的接地端必须与地连接可靠，一般要求接地引线应从天馈线入i i处外侧的接地线、避雷带或地网 引接，且接地电阻不得大丁-5q,不然将会影响到防雷的效果。二是因存在一定的插入损耗，对天线辐射 信号的强度会造成-定的影响，并且还要注意驻波比，一般要求天馈系统的驻波比不大于1.5。三是安装 通信天线时，天线的支撑杆耍与铁塔可猱连接，连接电阻等于零。对重耍的通信工程而言,除在夭馈系统 屮安装spd外，述要注意供电系统的防苗，常见做

10、法是在变丿禾器和配电房安装避雷装登。2. 内部防护首先是电源部分的防护，因为线路是雷电侵入的主要通道z。对于高压部分，供电部门冇专用的高压避 雷装置，而线对线的过斥则无法控制。因此，对380 v低压线路应进行过电压保护，按国家规范要求应分 为3部分：建议在高压变压器后端到通信局（站）配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器， 作为-级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重耍的、粘密的设备以及ups的前端对地加装避雷器，作为三级 保护。目的是用分流（限流）技术将雷电过电压（脉冲）能屋分流疏导至大地，从而达到保护的目的。分 流邙艮流）技术屮采用

11、的防护器的质虽、性能的好坏将直接影响防护的效果，因此应选择介格优良的避宙 装置。第二是佶号部分的防护，这需要根拥通倍设备的对雷电的敏感度来确定。建议在所有佶息系统进入楼宇的 电缆内芯线端时，应对地加装避雷器，电缆中的空线应接地，并做好屏蔽接地。最后是接地处理，接地系统把雷电流引入大地，从而达到保护设备和人身安全的h的。一般建筑物的接地 系统有建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻v10q）、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。 通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须独立时，如果相互z间距离达不到规范的要求，则 容易出现地电位反击事故。因此，各接地系统之间的距离达不到规范要求时，应

12、尽可能使它们连接在一起, 如实际情况不允许直接连接，可通过地电位连接，从而保证各类接地点的基准电位是惟一值。为保证系统 正常丁作，每年在雷肉季节前后或春、秋检修时应定期用精密地阻仪检测地阻值，以确保地阻值始终保持 在规定的范围内。二、结语总z,防雷接地对通信设备來说是一个永恒的话题，接地系统的正确与否直接关系到通信设备和人身的安 全。根据国际、国内相关技术的发展以及国际、国家和信息产业部的有关设计规范，可以明确以下儿点。1. 通信局（站）必须按规范建立在联合接地系统、均压筹电位分区保护的基础上。2. 无论是通信人楼，还是通信设施，都必须采用层层防护的原则。3. 防雷装置的接地电阻应符合建筑物防雷接地规范与通佶行业防雷接地标准。根据各通倍机房、基站 等所处的环境，应从电缆引入开始安装多级保护器。4. 防雷装置的接地线应尽可能短，因