浅论通信设施对雷电电压的防护

1、    浅论通信设施对雷电电压的防护    张鲁南【摘要】随着社会的发展,各类指挥通信中心也在逐步建立,如何预防及避免雷击现象的发生就成为一个重要问题。【关键词】通信设施 雷电电压 防护tna随着社会的发展,各类指挥通信中心也在逐步建立,在中心内安装的卫星通信接收系统、短波及超短波电台系统以及分布在市区内的监控报警站点等均有遭受雷击可能,如何预防及避免雷击现象的发生就成为一个重要问题。一、雷击种类1、直击雷直击雷也就是雷电直接击打在建筑物或者设备并且直接对其放电,这也就是我们俗话中的“落雷”。由于现在基站普遍采用了避雷针或者铁塔做为接闪装置,所以此种可能

2、雷击途径发生的概率比较低,只是对城市内较高建筑物上的通信天线和设备以及远离铁塔的专用配电变压器等情况发生直击雷袭击的可能性比较大。2、电源线路侵入的雷击电源线路上的雷击可分为两类:一类为雷电直接击打在站点附近的电源线上并沿电源线传导进入站点,此种雷电能量较大;另一类为雷电发生时由于电磁感应或者静电感应在电源线路上产生并传导进站点的感应过电压和过电流,此种雷电能量相对前者较小一些。3、天馈线线路侵入的雷击由于天馈线路是沿着通信铁塔塔身布线到塔顶通信天线的,所以一旦做为接闪装置的铁塔(或者铁塔上的避雷针)将雷电接闪下来并沿塔身泄放时,就会在与其并行的天馈线线路上产生较高的雷击过电压并传导进站点。4

3、、地电位反击由于现在通信的需要,部分郊区和山区基站一般都建在地理位置较高的山上,而这些基站由于环境的因素一般接地电阻都比较高,所以直击雷击发生的瞬间基站接地系统的电位是非常高的。这时会对电源端口和信号端口发生强烈的反击现象,如果电源线路和信号线路没有安装spd(电源浪涌保护器)或者spd性能较差的话,就会造成通信基站设备的损坏。5、电磁场造成的磁破坏当基站的铁塔或者基站附近发生直接雷击时,会在基站附近的空间内产生一个非常强烈的电磁场。如果建筑物或者设备屏蔽措施做的不好的话,其强烈的磁场就会造成通信设备内集成电路和芯片的损坏,从而造成设备的损坏。二、如何预防及避免雷击现象的发生(一)、通信设施的

4、防雷措施通常来说,避免建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四种:疏导,即将雷云中的电荷通过引线疏导至大地,避免直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设备免受雷击;隔离,即将雷电所产生的过电压和被保护物隔离开来从而避免雷击;等位,即将铁塔地、天馈线地、设备工作地、建筑物的公共地等置于等电位上;中和,即释放出异性电荷和雷云中的电荷进行中和,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几种方法:1、外部防护外部防护主要采用避雷针(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:当雷云放电接近地面时

5、,它使地面的电场发生畸变,在避雷针(避雷线)顶部形成局部电场强度畸变,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、接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物免受雷击。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,增大保护范围,增加导通量。建筑物的所有外露金属构件(管道)都应与防雷网(避雷线或避雷带)连接良好。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之一。

6、对于高压部分,供电部门有专用的高压避雷装置,而线对线的过压则无法控制。因此,对380v低压线路应进行过电压保护,按国家规范要求应分为三部分: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,作为一级保护;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;在所有重要的、精密的设备以及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)能量分流疏导至大地,从而达到保护的目的。分流(限流)技术中采用的防护器的质量、性能的好坏将直接影响防护的效果,因此应选择合格优良的避雷装置。(二)信号部分的防护这需要根据通信设备

7、的对雷电的敏感度来确定。建议在所有信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目的。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<10)、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,如果相互之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唯一值。为保证系统正常工作

8、,每年在雷雨季节前后或春、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。总之,防雷接地对通信设备来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,可以明确以下几点:1、通信局(站)必须按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上。2、无论是通信大楼,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信行业防雷接地标准。根据各通信机房、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,因为在雷击情况下,接地线的阻抗主要取决于接地线的电感,而电感主要取决于接地线的长度。因此,接地线应尽量粗、短而直,禁止不必要的弯曲、打圈和迂回,才能达到更佳的