常用通信設(shè)施預(yù)防雷電的基本方法

李　軍

中圖分類號：TN

文獻標識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0126-01

摘要：雷電是一種自然現(xiàn)象，它曾給人類社會帶來了不少危害，大規(guī)模集成電路和智能化在通信設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，使得各種先進通信設(shè)備對過電壓的要求也就越來越高，單一的防護體系已不能滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)安全的要求，必須加大對防雷接地系統(tǒng)的投入，使防護體系日趨完善

關(guān)鍵詞：通信設(shè)施外部防護內(nèi)部防護

常用避雷方法大致有四種：①疏導(dǎo)，即將雷云中的電荷通過引線疏導(dǎo)至大地，避免直接雷擊或感應(yīng)雷擊電流流經(jīng)建筑物或通信設(shè)備，從而使建筑物或通信設(shè)備免受雷擊。②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。③等位，即將鐵塔地，天饋線地、設(shè)備工作地、建筑物的公共地等置于等電位上。④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。

一、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。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(dǎo)人電的發(fā)展方向，引導(dǎo)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，這是人們長期實踐證明的防直擊雷的有效方法。然而，被動放電式避雷針存在反應(yīng)速度差、保護的范圍小以及導(dǎo)通量小等不足。根據(jù)現(xiàn)代通信發(fā)展的要求，避雷針應(yīng)選擇提前放電主動式的防雷裝置，并且應(yīng)該從30度、45度、60度等不同角度考慮，以做到對各種雷擊的防護，增大保護范圍，增加導(dǎo)通量。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件(管道)都應(yīng)與防雷網(wǎng)(避雷線或避雷帶)連接良好。

安裝避雷針或接地裝置的要求：①避雷針應(yīng)當裝在高于天線尖端數(shù)米，避雷針與天線之間應(yīng)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，通信天線卻裝在避雷針外線大約1.5個波長以外。②避雷地線的直流通路的電阻要求足夠低，一般為10-50Ω，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。③接地引入線長度應(yīng)不大于30米，其材料應(yīng)采用熱鍍鋅扁鋼或銅排，截面積應(yīng)不小于40mm×4mm。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(dǎo)線，且最好是相同的金屬材料。④為了增大地表層的過電壓的泄放面積，可采用埋設(shè)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。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(guān)鍵部分是放射源，它能連續(xù)自行發(fā)射d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(dǎo)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。

防感應(yīng)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(yīng)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(yīng)注意以下方面的問題：一是$PD的接地端必須與地連接可靠，一般要求接地引線應(yīng)從天饋線入口處外側(cè)的接地線、避雷帶或地網(wǎng)引接，且接地電阻不得大于5n，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。

二、內(nèi)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380V低壓線路應(yīng)進行過電壓保護，按國家規(guī)范要求應(yīng)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(nèi)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(nèi)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(shè)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(shù)將雷電過電壓(脈沖)能量分流疏導(dǎo)至大地，從而達到保護的目的。分流(限流)技術(shù)中采用的防護器的質(zhì)量、性能的好壞將直接影響防護的效果，因此應(yīng)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(shè)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(nèi)芯線端時，應(yīng)對地加裝避雷器，電纜中的空線應(yīng)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(shè)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<10Ω)、邏輯地(也稱信號地)和防雷地等。通信設(shè)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(yīng)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(yīng)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(nèi)。

三、小結(jié)

總之，防雷接地對通信設(shè)備來說是一個永恒的話題，接地系統(tǒng)的正確與否直接關(guān)系到通信設(shè)備和人身的安全。根據(jù)國際、國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及國際、國家和信息產(chǎn)業(yè)部的有關(guān)設(shè)計規(guī)范，可以明確以下幾點：1、無論是通信大樓，還是通信設(shè)施，都必須采用層層防護的原則。2、防雷裝置的接地電阻應(yīng)符合《建筑物防雷接地規(guī)范》與通信行業(yè)防雷接地標準。3、防雷裝置的接地線應(yīng)盡可能短。