通信局（站）的防雷技術(shù)

［摘要］雷電的形成相當(dāng)復(fù)雜，雷電與我們生活又相當(dāng)密切，雷擊經(jīng)常給人們的生命安全造成威脅，使財(cái)產(chǎn)遭受損失。如何做好防雷工作是非常必要的。通信局（站）因?yàn)楸绕渌矬w更易受雷擊，更應(yīng)做好防雷工作。文章主要介紹雷電的危害及通信局（站）的防雷工作。

［關(guān)鍵詞］雷擊；防雷接地；防雷保護(hù)；通信局站

［作者簡(jiǎn)介］章文釗，廣東電信普寧分公司動(dòng)力維護(hù)技術(shù)員，助理工程師，廣東普寧，515300

［中圖分類號(hào)］ F623［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1007-7723（2008）09-0059-0002

廣東地處亞熱帶地區(qū)，每年的雷雨季節(jié)較多，許多地區(qū)經(jīng)常遭受到雷擊所帶來的危害。通信機(jī)房因?yàn)榘惭b有大量的通信電子設(shè)備，大部分設(shè)備及元器件耐沖擊水平較低，因此一旦遭受雷擊，就會(huì)使通信的部分甚至全部中斷，給通信企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，所以必須認(rèn)真做好通信局、站的防雷工作。

一、雷擊的種類及危害

1．直擊雷。直擊雷是指雷直接擊中地線或繞擊到導(dǎo)線上，雷電流在接地電阻上或?qū)Ь€的阻抗上的電壓降叫做直擊雷，其電壓值可達(dá)幾百萬伏以上。直擊雷發(fā)生幾率較低，而且直擊雷發(fā)生時(shí)一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)；但是由于放電現(xiàn)象發(fā)生迅猛，被直擊雷擊中的目標(biāo)會(huì)由于放電電流過大而造成較嚴(yán)重的損壞。直擊雷主要對(duì)室外物體產(chǎn)生破壞作用。

2．感應(yīng)雷。感應(yīng)雷是指雷擊在線路附近物體或大地上劇烈的電磁變化對(duì)線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而形成的過電壓，最高可達(dá)500～600KV。感應(yīng)雷雖然沒有直擊雷猛烈但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。感應(yīng)雷可以通過天饋線、用戶電纜、交流電源線、光纖等各種途徑串入到通信機(jī)房?jī)?nèi)，對(duì)通信設(shè)備形成損害。

3．球形雷。球形雷是一種球形發(fā)紅光或極亮白光的火球，球形雷能從門窗、煙囪等通道入侵室內(nèi)，危害極大。

二、通信局易受雷擊的原因

通信大樓一般都比周圍的建筑物高，且大部分設(shè)有移動(dòng)基站鐵塔，移動(dòng)通信鐵塔在其周邊范圍內(nèi)通常是最高建筑，勢(shì)必增加了引雷和遭雷擊的概率以及防雷的復(fù)雜性。通信局站受到雷擊時(shí)，由于沖擊時(shí)地電位升高，將影響到裝在通信樓內(nèi)的通信設(shè)備。雷電對(duì)通信局站可以從以下三方面對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害。首先，雷電通過鐵塔防雷針對(duì)地放電時(shí)，使整個(gè)通信大樓周圍空間產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電電磁脈沖，使機(jī)房?jī)?nèi)電纜上感應(yīng)出很高的浪涌電壓進(jìn)入設(shè)備。其次，地電位的反擊會(huì)危害通信設(shè)備。再次，作為通信設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)即數(shù)據(jù)線、控制線感應(yīng)雷擊導(dǎo)致計(jì)算機(jī)或微處理器損壞。

三、防雷的基本原則

總的來說應(yīng)該從整個(gè)通信系統(tǒng)來進(jìn)行綜合考慮，對(duì)局站建筑物、通信設(shè)備、通信線路，人員操作安全作統(tǒng)一的防雷設(shè)計(jì)。保護(hù)設(shè)計(jì)可大概總結(jié)為以下兩點(diǎn)：

1．外部防雷：避雷針、引下線、接地、屏蔽。

2．內(nèi)部防雷：等電位連接、安裝防雷器。

具體來說包括：躲。采用能躲則躲的方法，正確選擇線路的路由和局站的位置，有意識(shí)地躲避開在理論上和實(shí)際中已證明的雷擊點(diǎn)和雷擊區(qū)；等電位連接，實(shí)現(xiàn)均壓；傳導(dǎo)。將雷電流傳導(dǎo)走，主要是外加一定的保護(hù)元件，旁路或限制進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的雷電壓和電流，從而減輕系統(tǒng)受破壞的程度或在系統(tǒng)能承受的水平之下分流，從多各途徑將雷電流導(dǎo)走。

四、通信局（站）的保護(hù)

通信局（站）的保護(hù)主要有：建筑物防雷、接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及通信設(shè)備的保護(hù)。

1．建筑物防雷：建筑物防雷要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用建筑物內(nèi)的鋼筋作為防雷接地系統(tǒng)。通常采用大樓外側(cè)主鋼筋作為引下線，其每一處鋼筋連接處都必須焊接，頂端接避雷針，下端與地網(wǎng)有良好的電氣連接，中間與各均壓網(wǎng)相連等。

2．接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：整個(gè)建筑物的系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)在雷擊保護(hù)中是很重要的一環(huán)，而且是防雷系統(tǒng)中極其重要的一部分。地網(wǎng)的接地電阻值應(yīng)盡可能地低，這主要視不同局（站）而定，但起碼必須符合設(shè)計(jì)要求。通常，通信局站內(nèi)根據(jù)需要分設(shè)有工作接地、保護(hù)接地、防雷接地。如果這些接地體在地下或地上都不相連時(shí)，一旦大樓遭受雷擊，這些接地體之間便會(huì)出現(xiàn)電位差，從而破壞絕緣、損壞設(shè)備甚至威脅到人身安全。因而，目前大多數(shù)通信局（站）都采用聯(lián)合接地方式，也就是將各種地網(wǎng)都連接在一起，成為統(tǒng)一的一個(gè)地網(wǎng)，這樣就能避免上述情況的發(fā)生。

另外，對(duì)于建筑物的每一樓層內(nèi)的設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)都只提供一條通地的途徑，即通常所說的“單點(diǎn)接地”。其做法是從地網(wǎng)引出一條總地線排，然后再向各樓層分別引出一條主干接地排，同一樓層內(nèi)的所有設(shè)備的地線均接至該主干接地排上。這些需要接地的設(shè)備有：直流電源設(shè)備、交流設(shè)備、電力室總接地線排、入局電纜的屏蔽層（金屬護(hù)套、鎧裝）、總配線架、設(shè)備機(jī)架、走線架和電氣插座等。

需要注意的還有，有些通信大樓與其附屬通信樓距離較遠(yuǎn)，可能有的距離幾十米或一百多米，有些人認(rèn)為距離太遠(yuǎn)，進(jìn)行聯(lián)合接地沒有必要或是嫌太麻煩。其實(shí)這是錯(cuò)誤的。因?yàn)橥ㄐ艠侵g的通信設(shè)備彼此有電纜相連，一旦遭受雷擊容易產(chǎn)生電位差，沖擊到設(shè)備。因此，通信樓之間也必須有可靠的聯(lián)合接地。

地網(wǎng)的接地電阻高低取決于地網(wǎng)與大地之間的電阻，埋設(shè)接地體的地點(diǎn)應(yīng)選擇在潮濕、地勢(shì)相對(duì)較低的地方。這樣土壤電阻率才比較低，容易滿足接地電阻要求。在有的局站中，該處地壤電阻率較高，而要求接地電阻值低時(shí)，或者是土壤電阻率雖然不高，但受到場(chǎng)地限制，需要采用人工降低電阻的方法以減少接地體數(shù)目。可采用如下幾種方法：

1．換土法。在接地體周圍1～4m范圍內(nèi)，換上比原來土壤電阻率小得多的土壤，可以是黏土、泥炭、黑土等，必要時(shí)也可以使用焦炭粉和碎木炭。換土后，接地電阻可以減少到原來的2/3~2/5。這種方法，其土壤電阻率受外界壓力和溫度的影響變化大，在地下水位高、水分流散多的地方使用效果較好，但在石質(zhì)地層則難以取得較滿意效果。

2．層疊法。在每根接地體的周圍，挖一個(gè)坑，然后在上面交替地鋪上土壤（或混入焦炭、木炭等）及食鹽6~8層，采用食鹽對(duì)改善電阻率的效果較明顯。

3．化學(xué)降阻劑法。采用長(zhǎng)效化學(xué)降阻劑，降阻效果為未處理之前電阻值的50%~30%。長(zhǎng)效化學(xué)降阻劑不但具有高導(dǎo)電性，而且降阻效果能夠保持長(zhǎng)久。

接地體一般采用鍍鋅材料：圓鋼直徑8mm，長(zhǎng)1.5m。扁鋼截面為100mm，扁鋼厚度為4mm，鋼管壁厚為3.5mm。接地體埋設(shè)深度一般是0.5～0.8m。所有接地體的連接部分必須用電焊或氣焊連接。

五、通信設(shè)備的保護(hù)

通信設(shè)備的保護(hù)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：首先是提高設(shè)備自身的抗過壓能力；其次是適當(dāng)選擇保護(hù)元件；再次是作正確的保護(hù)電路設(shè)計(jì)。

1．保護(hù)元件的選擇和使用。保護(hù)設(shè)計(jì)是設(shè)備雷擊保護(hù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但保護(hù)效果能否達(dá)到要求，關(guān)鍵在所選擇使用的保護(hù)元件及其性能如何。為了能迅速有效地將雷電流全部或部分地泄放掉，保護(hù)元件必須具有如下特性：（1）能承受一定的浪涌能量，尤其在預(yù)期強(qiáng)大的雷電流作用下也不致?lián)p壞；（2）能可靠地抑制瞬間過電壓，且其殘壓應(yīng)低于設(shè)備的安全電壓；（3）對(duì)過電壓響應(yīng)速度快。即在正常狀態(tài)時(shí)是高阻抗，對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)毫無影響，放電限幅時(shí)則為低阻抗，且從高阻抗轉(zhuǎn)為低阻抗的時(shí)間短。

2．元件本身有高的可靠性和穩(wěn)定性，能受多次沖擊而性能不變。常用的保護(hù)元器件大約分為下列幾個(gè)類型：（1）過電壓保護(hù)用的并聯(lián)元件：?jiǎn)渭兊慕饘傺趸\壓敏電阻器（限壓型）；純開關(guān)型；氧化鋅壓敏電阻器和開關(guān)型器件串聯(lián)（組合型的一種），如氣體放電管、氣體間隙的串聯(lián)；開關(guān)型器件和電阻性器件并聯(lián)后，再與氧化鋅壓敏電阻串聯(lián)；（2）過電流保護(hù)的串聯(lián)元件；（3）不中斷傳輸信號(hào)的防護(hù)器件，如隔離變壓器、排流線圈等。

3．保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。應(yīng)采用多級(jí)防雷。多級(jí)防雷是對(duì)雷電能量的逐級(jí)減弱，是各級(jí)限制電壓相互銜接，最終使過電壓值限制在設(shè)備絕緣強(qiáng)度之內(nèi)。雷電流的泄放原則：第一級(jí)轉(zhuǎn)移絕大部分能量；第二級(jí)轉(zhuǎn)移剩余能量；第三級(jí)轉(zhuǎn)移后續(xù)的極微小能量。只有采用三級(jí)以上的保護(hù)，電路才足以把外來過電限壓制到很低的電壓水平，以保護(hù)晶體管等元件的安全。如果被保護(hù)電路耐壓水平較高，也可僅用二級(jí)。但當(dāng)設(shè)備可靠性要求很高、電路元件又極為脆弱時(shí)，則應(yīng)多及四級(jí)。

一般我們把限壓電壓較高、泄流能力強(qiáng)的保護(hù)元件安裝在靠近外線電路點(diǎn)上，叫粗保護(hù)；把限幅電壓較低、耐流能力較弱、用于內(nèi)部電路保護(hù)的固體元件的保護(hù)稱為細(xì)保護(hù)。粗細(xì)保護(hù)的級(jí)數(shù)視具體要求而定。