通信電源及其電子設(shè)備的防雷技術(shù)分析

黎毅 中通服建設(shè)有限公司

前言：通信電源本身具有較高的引雷性，如果防護(hù)措施做的不到位，人力基本無(wú)法阻止雷電對(duì)設(shè)備的破壞。我們?cè)诜览讚艏夹g(shù)上已經(jīng)有了比較成熟的一套技術(shù)，但是為了降低通信設(shè)備的損失及保證通信功能的正常使用，在應(yīng)對(duì)精密儀器的雷擊風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，如何最佳利用現(xiàn)有的防雷技術(shù)將破壞風(fēng)險(xiǎn)降到最低仍然是需要我們進(jìn)一步探討的問(wèn)題。

1 通信電源三級(jí)防雷技術(shù)分析

1.1 一級(jí)防雷技術(shù)淺析

通信電源的一級(jí)保護(hù)可以避免雷擊沿架空線(xiàn)路進(jìn)入房間，對(duì)設(shè)備造成不良影響。放電電流控制在25 kA，然后吸收高壓脈沖。為了保護(hù)通信電源的內(nèi)部感應(yīng)電流，可以避免對(duì)配電系統(tǒng)設(shè)備的二次損壞。

1.2 二級(jí)防雷技術(shù)淺析

二次保護(hù)通信電源的防雷技術(shù)是基于雷電保護(hù)的設(shè)計(jì)原則和雷場(chǎng)的總體劃分，以最大限度地避免雷擊對(duì)通信電源造成的破壞。結(jié)合防雷設(shè)計(jì)和雷場(chǎng)劃分，合理安裝三相電源防雷裝置，有效地吸收配電前端引入的高壓脈沖、內(nèi)部過(guò)電壓、雷電電磁脈沖等。從而誘導(dǎo)出高壓瞬時(shí)高壓脈沖。

1.3 三級(jí)防雷技術(shù)淺析

通信電源三級(jí)防雷技術(shù)保護(hù)，簡(jiǎn)而言之就是對(duì)直流電源的防雷系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，在直流電源的配電柜上安裝制度安裝一臺(tái)直流防雷器，其泄流為10kA，吸收內(nèi)部過(guò)電壓、雷內(nèi)雷電電磁脈沖，獲得高壓所致瞬時(shí)高壓脈沖。然后，合理分配電前所致傳導(dǎo)雷電流，使其在設(shè)備所承受安全電壓范圍以?xún)?nèi)。

2 電子設(shè)備防雷措施概要

2.1 選擇合適的電源防雷設(shè)備

通信電源防雷設(shè)備因其所處環(huán)境和所需功能強(qiáng)度不同而有所差異，我們分析了這樣一個(gè)案例：“以某10000m-液化天然氣全容罐為例，灌頂為半球狀的鋼結(jié)構(gòu)，缸體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。某公司為其設(shè)置了外部防雷裝置，主要在灌頂位置上設(shè)置了接閃桿，灌頂邊緣、罐體側(cè)面布置了接閃網(wǎng)。”這里體現(xiàn)了布置電源防雷設(shè)備的特點(diǎn)：分級(jí)保護(hù)，將原始高壓電、經(jīng)過(guò)防雷設(shè)備處理的電流、不同設(shè)備需要重點(diǎn)保護(hù)的類(lèi)型（防止高壓、高溫或者是快速通過(guò)的電流的干擾）。通信設(shè)備中使用的防雷設(shè)備，能在較短的時(shí)間內(nèi)釋放雷電感應(yīng)產(chǎn)生的大量沖擊能量，并將其釋放到地面，以減少設(shè)備不同結(jié)構(gòu)間的電位差，并對(duì)電路上的設(shè)備進(jìn)行充分的保護(hù)。安裝防雷設(shè)備的主要目的是充分保護(hù)設(shè)備，防止雷電對(duì)通信安全的嚴(yán)重影響。當(dāng)雷電發(fā)生故障時(shí)，要求防雷設(shè)備的接地電位較高。此時(shí)，如果高壓電氣設(shè)備之間有防雷保護(hù)裝置，就不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離的要求。受雷電影響后，電氣設(shè)備與高壓設(shè)備之間會(huì)發(fā)生放電，即反擊。選擇合適的電源防雷設(shè)備，主要是指根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、氣候(是否頻繁雷暴)以及通信電源及其電子設(shè)備的精度，選擇不同標(biāo)準(zhǔn)的電源防雷設(shè)備。一般較小的通信電源都是以普通電源避雷器、避雷器等為基礎(chǔ)，為了節(jié)約成本，在盡可能滿(mǎn)足使用功能的前提下，在選擇供電防雷設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量提高質(zhì)量一級(jí)。過(guò)高的等級(jí)會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的經(jīng)濟(jì)支出。我國(guó)在通信領(lǐng)域取得的技術(shù)性進(jìn)步全世界都有目共睹，這是一代又一代科研工作者和民間企業(yè)共同努力的結(jié)果，而我們還在延續(xù)這種努力方式，這就意味著在未來(lái)，通信電源將被更新，電氣防雷設(shè)備在改造過(guò)程中也有可能被更換，因此，必須選用高質(zhì)量的防雷裝置，而不是選擇更好的防雷裝置，而必須選用大型、中央型的通信電源。為了避免防雷設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障，過(guò)于頻繁地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和更換，如果質(zhì)量不夠，就會(huì)降低大型通信電源的保護(hù)效果，一旦通信電源被雷擊損壞，會(huì)造成更大的損失。

2.2 精密儀器分級(jí)保護(hù)

雷電帶來(lái)的強(qiáng)大的電流、電壓侵入電子通信設(shè)備會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，為了做到更精密的保護(hù)我們采取了兩種“分級(jí)保護(hù)”，第一種分級(jí)是指根據(jù)國(guó)家規(guī)定的電信電源的防雷保護(hù)必須遵循三級(jí)保護(hù)制度。第二種是指設(shè)備分級(jí)保護(hù)，不同于三級(jí)保護(hù)系統(tǒng)，這里的分級(jí)是基于設(shè)備的精度，對(duì)通信電源系統(tǒng)進(jìn)行粗保護(hù)，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)保護(hù)，通信電源的粗保護(hù)由最初布置的防雷設(shè)備實(shí)現(xiàn)，而監(jiān)控系統(tǒng)因其擔(dān)負(fù)著監(jiān)測(cè)電源設(shè)備安全、防雷設(shè)備安全且難以重新布置的特點(diǎn)，屬于更需細(xì)致保護(hù)的類(lèi)型，粗保護(hù)需要根據(jù)保護(hù)區(qū)的級(jí)別，細(xì)保護(hù)應(yīng)指電子設(shè)備的敏感情況，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)等級(jí)。精密儀器的工作、質(zhì)量都有著相對(duì)特殊的要求，通信電源系統(tǒng)雖然是最終的保護(hù)對(duì)象，但是在整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)中，最應(yīng)當(dāng)注意的是參與保護(hù)的那些設(shè)備的安全，它們起到全部的防雷功能，因此想要實(shí)現(xiàn)通信電源及其電子設(shè)備的保護(hù)，還應(yīng)當(dāng)做好防雷設(shè)備的保護(hù)，但是通信電源及其電子設(shè)備還包含很對(duì)精密的、貴重的儀器，這部分儀器同樣要實(shí)施精密保護(hù)，防止在主要的防雷設(shè)備失去作用后再損失這一部分的精密儀器，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 定期檢測(cè)防雷器

需要定期檢查工作狀態(tài)的避雷器主要包括防雷設(shè)施和動(dòng)力避雷器，前者是我國(guó)常見(jiàn)的避雷器，主要用作通信設(shè)備因雷電引起的高壓電流的接地管道。通過(guò)共享和引導(dǎo)以避免雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，但是防雷設(shè)備經(jīng)歷了多次雷擊沖擊，不可避免地會(huì)產(chǎn)生老化、失效，因?yàn)槔讚舻目赡苄暂^小，因此，一般的防雷設(shè)施都有多年的使用壽命。在日常的測(cè)試過(guò)程中，工作人員最關(guān)心的應(yīng)該是避雷器的指示燈，目前這是我們最常用也最有效的監(jiān)測(cè)避雷器工作狀態(tài)、質(zhì)量的查看方法。在雷雨天氣時(shí)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)指示燈的顯示情況進(jìn)行密切監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)指示燈不正常閃爍，可能是避雷器出現(xiàn)了故障，也可能是避雷功能出現(xiàn)了不完全的情況，在此情況下應(yīng)當(dāng)采取緊急措施，將對(duì)通信電源進(jìn)行保護(hù)的多級(jí)技術(shù)、設(shè)備工作效果開(kāi)到最大，并做好隨時(shí)出現(xiàn)設(shè)備破壞的防備工作，便于應(yīng)急解決問(wèn)題。非雷雨天氣也要定期檢測(cè)避雷設(shè)備的運(yùn)行情況，一般在寒冷、雨季多等氣候環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，其避雷設(shè)施容易因?yàn)橥饨绛h(huán)境的干擾縮短壽命，所以定期檢查有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的避雷設(shè)施，在雷雨天氣到來(lái)前完成維修、更換等工作。電力避雷器是保護(hù)通信電源的重要設(shè)備。其主要功能是能誘發(fā)雷電侵入輸電線(xiàn)路，避雷器保護(hù)模塊以納秒速度，電閃計(jì)值一般在0～99倍范圍內(nèi)，電源避雷器也主要以侵入閃電為導(dǎo)向。這也是大多數(shù)現(xiàn)有防雷設(shè)備的工作原理，相當(dāng)于避雷器的工作原理，而電源避雷器本身又起著低阻的作用。降低雷擊高強(qiáng)度電流屬于先進(jìn)的精密保護(hù)水平，具有針對(duì)性，屬于繼避雷針之后的第二道防線(xiàn)，保護(hù)了通信電源的安全。為了保證避雷器的監(jiān)測(cè)精度，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)通信電源安全的工作人員通常選擇中位數(shù)50作為避雷器顯示的0-99值之間的目標(biāo)值。當(dāng)檢測(cè)值超過(guò)此中間值時(shí)，表明雷電電流較大，可能會(huì)突破電源避雷器的保護(hù)，需要啟動(dòng)相應(yīng)的對(duì)策。

結(jié)語(yǔ)：在防雷技術(shù)短時(shí)間內(nèi)無(wú)法取得突破性進(jìn)展的時(shí)候，將現(xiàn)有的資源最大化利用才是充分保障通信電源及其電子設(shè)備免遭雷擊的顯示做法，文章中提供的幾點(diǎn)思路有利于配合現(xiàn)有技術(shù)提供防雷保障，但是隨著我國(guó)通信技術(shù)迅速發(fā)展，5G環(huán)境的到來(lái)意味著通信電源及其電子設(shè)備的功能、精密度逐漸增大，所以研究更加新型的、保障全面的防雷技術(shù)仍然屬于主要工作，在不斷創(chuàng)新的同時(shí)最大化已有資源的效益，減少通信設(shè)備維修、重建的支出。