通信設施對雷電過壓的防護措施.doc

通信設施對過電壓的防護措施王日紅摘 要：大規(guī)模集成電路和智能化在通信設備中的廣泛應用，使得各種先進通信設備對過電壓的要求也就越來越高。因此必須采取適當?shù)谋Ｗo措施以避免因過電壓及其所產(chǎn)生的過電流對傳輸線路、通信設備和人員造成的危害，力爭將其產(chǎn)生的危害降低到最低點。關鍵詞： 防過電壓 降低危害 隨著科技的迅猛發(fā)展，大規(guī)模集成電路和智能化在通信設備中的廣泛應用，使得各種先進通信設備對過電壓的要求也就越來越高。由于雷電及高壓輸電線路在電源線、信號線、天饋線等上感應的過電壓造成的危害時常發(fā)生，因此必須采取適當?shù)谋Ｗo措施以避免因過電壓及其所產(chǎn)生的過電流對傳輸線路、通信設備和人員造成的危害。按照電信專用房屋設計規(guī)范，通信大樓一般都安裝有避雷針、避雷網(wǎng)或避雷帶，并且均采取了聯(lián)合接地的方式。從形式上看，它已具備了良好的防雷和抗外界電磁干擾的性能，然而通信設備為什么有時還會遭受過壓過流而損壞呢？甚至還會對操作維護人員的人身構成威脅呢？是由于當發(fā)生雷電時，帶電的云層會在通信設施的天線上產(chǎn)生感應電荷或雷電感應通過通信和電力線路侵入，如果天線和通信線纜與大地之間直流通路不暢，就會由于感應在天線和線纜與大地之間產(chǎn)生高電位而引起過電壓，致使通信設施無法承受強電流的侵入而損壞，甚至會危及操作人員的人身安全。 近幾年我中心通信線路及設備也發(fā)生過幾起雷擊事故，造成電桿斷裂、電纜擊毀，同時電源設備被擊壞，損失極為慘重。單一的防護體系已不能滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)絡安全的要求，因此，我中心加大了對防雷放高壓接地系統(tǒng)的投入，防護體系日趨完善。防護體系已從單一防護體系轉為多級防護，多級防護包括防直擊雷、放高壓、防感應雷電和感應高壓、防地電位反擊引起的過電壓影響等多方面的防護，根據(jù)數(shù)字程控、數(shù)字微波、光電傳輸、交直流電源等所有微電子設備的不同功能、不同受保護程度確定防護要點和保護等級。根據(jù)過電壓引起的危害的可能侵入的通道，從電源線到數(shù)據(jù)通信線路都應該做到多級保護。為此我們應采取的防范原則是“整體防御、綜合治理、多重保護”，力爭將其產(chǎn)生的危害降低到最低點。一、通信設施的防雷措施通常來說，避免建筑物及設備遭受雷擊的方式大致有四種：疏導，即將雷云中的電荷通過引線疏導至大地，避免直接雷擊或感應雷擊電流流經(jīng)建筑物或通信設備，從而使建筑物或通信設備免受雷擊。隔離，即將雷電所產(chǎn)生的過電壓和被保護物隔離開來從而避免雷擊。等位，即將鐵塔地、天饋線地、設備工作地、建筑物的公共地等置于等電位上。中和，即釋放出異性電荷和雷云中的電荷進行中和，從而阻止雷電的形成。根據(jù)以上的四種避雷方法，具體到一個通信工程的防雷電過電壓來說，其主要的措施有以下幾種方法。1外部防護外部防護主要采用避雷針（避雷網(wǎng)、避雷線和避雷帶）和接地裝置（接地線、地極）來加以防護。在通信線路與高壓輸電線路交越處加裝防護套管、安裝架空防護線其保護原理是：當雷云放電接近地面時，它使地面的電場發(fā)生畸變，在避雷針（避雷線）頂部形成局部電場強度畸變，以影響雷電先導入電的發(fā)展方向，引導雷電向避雷針（避雷線）放電，再通過接地引下線、接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護物免受雷擊。防護線的防護原理是當高壓線發(fā)生斷線或垂度過大時，首先落在或搭碰架空防護線，通過防護線的接地裝置將高壓電引流到大地，有效的起到了防護作用。這是我們長期實踐證明的防高壓和雷電的有效方法。然而，被動放電式避雷針存在反應速度差、保護的范圍小以及導通量小等不足。根據(jù)現(xiàn)代通信發(fā)展的要求，避雷針應選擇提前放電主動式的防雷裝置，并且應該從30、45、60等不同角度考慮，以做到對各種雷擊的防護，增大保護范圍，增加導通量。建筑物的所有外露金屬構件（管道）都應與防雷網(wǎng)（避雷線或避雷帶）連接良好。1.1安裝避雷針或接地裝置的要求1.1.1避雷針應當裝在高于天線尖端數(shù)米，避雷針與天線之間應有一定的間隔，以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形影響通信效果。一般的做法是避雷針成為天線塔體的主桿，通信天錢卻裝在避雷針外線大約1.5個波長以外。1.1.2避雷地線的直流通路的電阻要求足夠低，一般為1050，由于雷電浪涌電流較大，頻譜較寬且持續(xù)時間短，因此要求必須有盡量小的電感量。1.1.3接地引入線長度應不大于30米，其材料應采用熱鍍鋅扁鋼或銅排，截面積應不小于40mm4mm。地線不能用扁平編織線和絞合線，因為這兩種線電感較大，不利于泄放雷擊電流，且容易被腐蝕。要盡可能使用3毫米以上的實心導線，且最好是相同的金屬材料。1.1.4為了增大地表層的過電壓的泄放面積，可采用埋設有一定間隔的多根接地體，且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的間隔埋上10根左右的銅管，并把它們焊接起來。1.1.5對一些重要的通信工程來說，可以考慮安裝放射性避雷裝置。放射性避雷裝置可以說是目前世界最先進的防雷保護裝置之一。放射性避雷裝置的關鍵部分是放射源，它能連續(xù)自行發(fā)射粒子，使周圍空氣電離產(chǎn)生大量電子。在雷電場的作用下這些電子不斷加速，對空氣產(chǎn)生連鎖的多極電離或雪崩電離，形成與電場強度成正比的電子流，這時產(chǎn)生的由放射源指向雷云的電離通導會永不間斷地中和及釋放空間電荷，把已有的低電場消除掉，把可能形成的高電場降為低電場，從而有效地防止發(fā)生雷擊，起到顯著的消雷作用。這種放射性避雷裝置的防護面積較大，其半徑大約為260米左右，且安全可靠對人身無傷害。1.2防感應雷擊的方法除在通信鐵塔上安裝避雷針或避雷裝置的同時，還要注意消除感應雷擊，其常用的方法是在天饋系統(tǒng)中安裝電涌保護器（SPD）。在天饋系統(tǒng)中安裝SPD時應注意以下方面的問題：一是SPD的接地端必須與地連接可靠，一般要求接地引線應從天饋線入口處外側的接地線、避雷帶或地網(wǎng)引接，且接地電阻不得大于5，不然將會影響到防雷的效果。二是因存在一定的插入損耗，對天線輻射信號的強度會造成一定的影響，并且還要注意駐波比，一般要求天饋系統(tǒng)的駐波比不大于1.5。三是安裝通信天線時，天線的支撐桿要與鐵塔可靠連接，連接電阻等于零。對重要的通信工程而言，除在天饋系統(tǒng)中安裝SPD外，還要注意供電系統(tǒng)的防雷，常見做法是在變壓器和配電房安裝避雷裝置。2內部防護首先是電源部分的防護，因為線路是雷電侵入的主要通道之一。對于高壓部分，供電部門有專用的高壓避雷裝置，而線對線的過壓則無法控制。因此，對380低壓線路應進行過電壓保護，按國家規(guī)范要求應分為3部分：建議在高壓變壓器后端到通信局（站）配電機房總配電盤的電纜內芯線兩端對地加裝避雷器，作為一級保護；在樓宇總配電盤至樓層配電箱間電纜內芯線兩端對地加裝避雷器，作為二級保護；在所有重要的、精密的設備以及UPS的前端對地加裝避雷器，作為三級保護。目的是用分流（限流）技術將雷電過電壓（脈沖）能量分流疏導至大地，從而達到保護的目的。分流（限流）技術中采用的防護器的質量、性能的好壞將直接影響防護的效果，因此應選擇合格優(yōu)良的避雷裝置。第二是信號部分的防護，這需要根據(jù)通信設備的對雷電的敏感度來確定。建議在所有信息系統(tǒng)進入樓宇的電纜內芯線端時，應對地加裝避雷器，電纜中的空線應接地，并做好屏蔽接地。最后是接地處理，接地系統(tǒng)把雷電流引入大地，從而達到保護設備和人身安全的目的。一般建筑物的接地系統(tǒng)有建筑物地網(wǎng)（與法拉第網(wǎng)相接）、電源地（要求地阻10）、邏輯地（也稱信號地）和防雷地等。通信設備要求交直流工作地、安全保護地、防雷地必須獨立時，如果相互之間距離達不到規(guī)范的要求，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故。因此，各接地系統(tǒng)之間的距離達不到規(guī)范要求時，應盡可能使它們連接在一起，如實際情況不允許直接連接，可通過地電位連接，從而保證各類接地點的基準電位是惟一值。為保證系統(tǒng)正常工作，每年在雷雨季節(jié)前后或春、秋檢修時應定期用精密地阻儀檢測地阻值，以確保地阻值始終保持在規(guī)定的范圍內。二、結語總之，防雷接地對通信設備來說是一個永恒的話題，接地系統(tǒng)的正確與否直接關系到通信設備和人身的安全。根據(jù)國際、國內相關技術的發(fā)展以及國際、國家的有關設計規(guī)范，可以明確以下幾點。1通信局（站）必須按規(guī)范建立在聯(lián)合接地系統(tǒng)、均壓等電位分區(qū)