電力通信系統(tǒng)雷電防護措施

林寧

摘 要： 雷電可以摧毀建筑物，可以造成火災(zāi)和人員傷亡，其強大的電磁脈沖可導(dǎo)致電子設(shè)備損壞。在實際工作中，以雷擊為代表的電磁脈沖對通信系統(tǒng)造成的直接和間接經(jīng)濟損失已相當嚴重，危害很大。因此，提高人們防雷意識，加強電子信息設(shè)備和系統(tǒng)的雷電電磁脈沖防護工作，這是當前防雷工作和理論研究的當務(wù)之急。本文介紹了雷電活動對通信設(shè)備產(chǎn)生雷害的途徑，并從外部防護和內(nèi)部防護2個方面提出了解決問題的方法和措施。

關(guān)鍵詞： 通信設(shè)備；雷電防護；降低危害

前言

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，電力通信系統(tǒng)也不斷得以發(fā)展壯大，通信在電力系統(tǒng)的作用顯得越來越重要。另外，由于通信技術(shù)的日新月異，設(shè)備集成度越來越高，而其抗雷的能力卻沒有隨之提高。據(jù)資料顯示，近年來電力系統(tǒng)通信站發(fā)生了多起雷擊事件，給電力生產(chǎn)造成了重大損失。所以加強電力系統(tǒng)通信站的雷電防護，是擺在電力系統(tǒng)面前的一項艱巨任務(wù)。

1 雷電波對通信設(shè)備的入侵途徑

雷電對通信設(shè)備具有很強的破壞性，主要有直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波侵入和地電壓反擊等4種形式。直擊雷和感應(yīng)雷是雷電入侵建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的主要形式。

直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電氣設(shè)備入地的雷擊過電流；感應(yīng)雷是由雷電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓、過電流形成的雷擊，它是由遭受雷擊電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的。這樣形成的感應(yīng)雷電壓的幾率很高，對建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備，尤其是低壓電子設(shè)備威脅巨大.所以說對通信站內(nèi)設(shè)備防雷保護的重點是防止感應(yīng)雷入侵。

2 通信設(shè)備雷電波侵入防護存在的問題

根據(jù)雷擊事故統(tǒng)計表明，通信站的電源設(shè)備因雷擊損壞所占比例為68%，而市電引入部分因雷擊損壞所占比例更高達75.75%。大部分通信站遭遇雷擊后，配電箱、低壓電纜及通信線路等都受到雷擊破壞，導(dǎo)致設(shè)備毀損、屏蔽層擊穿、系統(tǒng)終止等事故發(fā)生。

目前，經(jīng)實際運行經(jīng)驗驗證，由電源系統(tǒng)耦合進入的感應(yīng)雷擊造成設(shè)備的損壞占雷災(zāi)損失70%以上。因此，對電源系統(tǒng)的雷電保護措施是整個防雷工程中必不可少的，而且是非常重要的一個環(huán)節(jié)。

（1）電源線路保護不完善。除在開關(guān)電源內(nèi)只帶有C級通流容量20kA的交流電源防雷模塊外，其他未采取任何防護措施，容易因直擊雷或感應(yīng)雷造成線路過壓，損壞電源線路與之相聯(lián)的設(shè)備。

（2）部分通信站在電源線路的終端開始改為鎧裝電纜埋地進入配電房。由于雷電流的高頻趨膚效應(yīng)，電纜感應(yīng)的雷電流絕大部分均在鎧裝層尋找途徑上泄放，由于鎧裝層沒有接地，極易導(dǎo)致對地（或其他線路、設(shè)備等）放電打火，輕則導(dǎo)致電纜接頭擊穿短路，重則引起設(shè)備損壞，甚至導(dǎo)致火災(zāi)事故。

（3）由于光纜長距離架空，部分在進機房前埋地但距離很短，大部分沒有埋地就直接接入室內(nèi)綜合柜內(nèi)。光纜有鎧裝層，但未采取任何接地措施。

（4）室內(nèi)接地不完善。多數(shù)通信站接地網(wǎng)做的比較規(guī)范，但是在接地引入線到接地匯集排接地處理不規(guī)范，接地線長度和粗細均不符合規(guī)范要求。直擊雷引下線與機房接地引上線之間的距離沒有達到最少相隔5～10米的要求。設(shè)備保護接地線較長且細，并與強電并行走線，容易造成雷電的二次感應(yīng)。

3 通信設(shè)備的防雷措施

通常來說，避免建筑物及設(shè)備遭受雷擊的方式大致有4種：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；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(shè)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)以上防雷方法，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。

3.1 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、接地極）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)入電的發(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，且應(yīng)該從30°、45°、60°等不同角度考慮，以做到對各種雷擊的防護，增大保護范圍和導(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。

3.2 內(nèi)部防護

（1）電源部分的防護，因為它是雷電侵入的主要通道之一。對于高壓部分，供電企業(yè)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。

（2）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，并做好屏蔽接地。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唯一值。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)。

4 結(jié)束語

通信站防雷接地系統(tǒng)是保證通信網(wǎng)絡(luò)暢通、人員和設(shè)備安全的重要環(huán)節(jié)，涉及通信站信號線、土建、供電、設(shè)備安裝以及周圍建筑等許多方面，需要樹立長遠的目標，不斷總結(jié)經(jīng)驗，從實際情況入手，不斷提高防雷技術(shù)水平和通信站的防雷能力。

參考文獻

[1]《通信電源設(shè)備維護手冊》.人民郵電出版社，1991.

[2] 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷措施淺析 《內(nèi)蒙古氣象》2007年05期.