對(duì)通信電源設(shè)備防雷保護(hù)技術(shù)的研究

陳健 王斌

對(duì)于通信電源設(shè)備的防雷建設(shè)來說屬于系統(tǒng)性的工程，必須從市電交流電力網(wǎng)超高壓開始，逐步的制定防雷措施。在對(duì)電力線入局之前的電力變壓器設(shè)備低壓側(cè)進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，要做好通信機(jī)房的屏蔽和防雷地線的設(shè)置等工作，需要保證各個(gè)環(huán)節(jié)的防雷措施都能發(fā)揮應(yīng)有的作用。還要按照規(guī)程對(duì)通信電源設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)，才能提高通信的安全，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)?，F(xiàn)階段在對(duì)通信電源設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了初步的發(fā)展，但各項(xiàng)技術(shù)并不成熟，需要加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)。本文就對(duì)通信電源設(shè)備防雷保護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)行相關(guān)的分析和探討。

通信電源設(shè)備;防雷保護(hù)技術(shù);研究;分析探討

現(xiàn)階段通信事業(yè)的發(fā)展非?？焖?，一些新型的電子器件的出現(xiàn)以及高科技產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，都促進(jìn)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了更好的發(fā)展。在設(shè)置通信方式時(shí)變得越來越先進(jìn)，通信的功能也在不斷地完善。但是這些先進(jìn)的電子設(shè)備在應(yīng)用時(shí)，所能承受的瞬間過電壓能力卻比較低，無法保證設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。在對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行改造時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該增加設(shè)備的預(yù)防雷電和感應(yīng)電壓的能力，避免設(shè)備在運(yùn)行時(shí)因?yàn)槭艿嚼纂姷墓舫霈F(xiàn)損壞的情況。因此，在進(jìn)行通信電源設(shè)備應(yīng)用的過程中，應(yīng)該引進(jìn)更加先進(jìn)的防雷保護(hù)技術(shù)，通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性^[1]。

一旦發(fā)生雷電災(zāi)害，對(duì)通信電源設(shè)備造成的危害，是在感應(yīng)雷產(chǎn)生時(shí)過電壓和地電位的升高，對(duì)通信電源設(shè)備產(chǎn)生的破壞。根據(jù)研究表明，如果某一區(qū)域的供電線路的雷擊電流到達(dá)80 kA，那么這一線路的瞬間感應(yīng)電壓可以達(dá)到25 kV。如果在進(jìn)行建設(shè)時(shí)，通信站距離雷擊處比較近。那么感應(yīng)過電壓在產(chǎn)生時(shí)，即使經(jīng)過線路發(fā)生了衰減，也具有較強(qiáng)的破壞力。會(huì)擊穿電源設(shè)備的絕緣層，造成電源和設(shè)備的損壞。在這個(gè)過程中區(qū)域內(nèi)的供電會(huì)出現(xiàn)異?；蛘咧袛嘁约皳p壞等情況，也會(huì)造成通信設(shè)備的嚴(yán)重故障。所以現(xiàn)階段在進(jìn)行通信站接地系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，大多數(shù)都采用了聯(lián)合接地的建設(shè)形式，這樣雷電流在經(jīng)過接地裝置時(shí)，地電位就會(huì)瞬間升高。

在進(jìn)行通信電源設(shè)備保護(hù)時(shí)，三級(jí)防雷設(shè)置是非常重要的一項(xiàng)保護(hù)措施。因?yàn)橥ㄐ耪镜慕ㄖ锖蜋C(jī)房?jī)?nèi)的電源設(shè)備，以及其他設(shè)備在遭受直擊雷或者感應(yīng)雷時(shí)，產(chǎn)生的破壞程度存在一定的差異。所以在對(duì)通信站內(nèi)的通信系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)時(shí)，應(yīng)該按照雷擊的電磁場(chǎng)和電壓以及電流的沖擊波，在系統(tǒng)的各個(gè)交界處采用不同強(qiáng)度的防雷措施，對(duì)其進(jìn)行分級(jí)的保護(hù)，這樣才能將雷擊的災(zāi)害減少到最低的程度。

在進(jìn)行保護(hù)設(shè)置時(shí)，如果將整個(gè)通信站看作一個(gè)被保護(hù)的整體，那么在進(jìn)行防雷措施制定時(shí)，一般是按照建筑物的總體和出入站的電力電纜以及機(jī)房?jī)?nèi)部的通信電源交流配電設(shè)備和整流器設(shè)備的先后順序，對(duì)通信電源系統(tǒng)進(jìn)行合理的劃分。將其分為3級(jí)防雷保護(hù)區(qū)域。第1級(jí)保護(hù)區(qū)域在進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，主要是在建筑物的頂端設(shè)置相應(yīng)的避雷針和避雷網(wǎng)。在進(jìn)行建筑物建設(shè)時(shí)，要保證墻內(nèi)的鋼框架和鋼筋材料能夠產(chǎn)生互連，要在站內(nèi)的每層樓上設(shè)置相應(yīng)的接地匯集線，使得匯集線能夠貫穿整個(gè)樓內(nèi)的各個(gè)樓層，而且要采用聯(lián)合接地的建設(shè)方式。第1級(jí)防雷保護(hù)設(shè)施要與通信站的建筑物共同設(shè)計(jì)，而且要共同施工。

在進(jìn)行防雷保護(hù)設(shè)施設(shè)置時(shí)，主要是來防止直擊雷對(duì)建筑物產(chǎn)生較大的破壞，直擊雷避雷針或者避雷網(wǎng)產(chǎn)生接觸時(shí)，雷擊的電流就會(huì)經(jīng)過建筑物內(nèi)的鋼框架和鋼筋材料的互連結(jié)構(gòu)，順著接地引入線以及防雷過壓保護(hù)裝置，對(duì)電流進(jìn)行分級(jí)。所以，這些電壓和電流在經(jīng)過保護(hù)裝置時(shí)，會(huì)以脈沖電流的形式釋放到大地中，這種脈沖電流不會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生較大的破壞，也不會(huì)造成設(shè)備的損壞。在進(jìn)行通信站的電力電纜建設(shè)時(shí)，要嚴(yán)格按照施工的規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，還要配置金屬保護(hù)套，采用就近接地的建設(shè)形式。電纜的芯線可以采用保護(hù)地加裝避雷器的防護(hù)措施。在進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，這種保護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)，可以說是第2級(jí)的防雷保護(hù)設(shè)置，但對(duì)于設(shè)備的保護(hù)來說，屬于第1級(jí)防雷保護(hù)設(shè)置。

對(duì)于通信電源的第2級(jí)防雷保護(hù)來說，一般是安裝在高頻的開關(guān)整流器配電屏中。因?yàn)榍胺降姆览妆Ｗo(hù)設(shè)置的作用，電流和電壓到達(dá)開關(guān)電源交流配電屏之后，電壓會(huì)受到限制。因此在這個(gè)過程中的電流和電壓都會(huì)明顯的減少，能夠?qū)⑼髁肯拗圃?5 kA以下，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。對(duì)于第3級(jí)防雷保護(hù)來說，可以將高頻開關(guān)整流器設(shè)備的輸入電路和金屬氧化鋅壓敏電阻進(jìn)行并聯(lián)，從而吸收尖峰電壓的能量，對(duì)整流模塊進(jìn)行有效的保護(hù)。

在進(jìn)行電源設(shè)備保護(hù)時(shí)，一般是從高壓設(shè)備開始進(jìn)行防雷保護(hù)，這是非常重要的一項(xiàng)保護(hù)措施。在電網(wǎng)側(cè)設(shè)置防雷裝置，可以對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全進(jìn)行保護(hù)。在設(shè)備上配置防雷器，可以保證通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行安全，而且能夠?qū)θ肭值睦纂姴ǚ颠M(jìn)行限制，避免沖擊電波和過電壓超過了耐壓值。在設(shè)備的進(jìn)線端設(shè)置保護(hù)器，主要是對(duì)電流經(jīng)過防雷器的幅值和入侵電流的陡度進(jìn)行限制。

在設(shè)備上安裝防雷器，主要是為了保證設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，能夠始終處于防雷器的保護(hù)范圍，避免遭受雷擊災(zāi)害的損壞，保障通信的安全。如果區(qū)域內(nèi)的雷擊災(zāi)害比較常見，在遭受雷擊災(zāi)害時(shí)，防雷器對(duì)地面的電位比較高。如果防雷器和被保護(hù)的設(shè)備之間絕緣距離不足，在經(jīng)過連接之后，設(shè)備之間可能存在放電的現(xiàn)象。在這個(gè)過程防雷器在經(jīng)過雷擊后，會(huì)將雷電的高壓位加注在被保護(hù)的設(shè)備上，會(huì)造成設(shè)備的損壞和通信的中斷。因此，在進(jìn)行避雷器選擇時(shí)，要選擇合適的避雷器，還要對(duì)避雷器中的電容器和保險(xiǎn)絲進(jìn)行慎重的選擇。避雷器在電網(wǎng)中運(yùn)行，如果電容器存在質(zhì)量問題就會(huì)導(dǎo)致避雷器的損壞，因此要對(duì)電容器的耐壓進(jìn)行正確的選擇。因?yàn)槔纂姷臎_擊力比較強(qiáng)，所以避雷器中的保險(xiǎn)絲具備重要的作用。當(dāng)雷電流超過避雷器的最大承受范圍時(shí)，在過流作用下會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲的瞬間斷開，可以實(shí)現(xiàn)過流和溫度保護(hù)的作用，可以保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。避雷器在正常工作形態(tài)下電流是非常小的，只有在受到雷擊后，才能在瞬時(shí)起到保護(hù)作用。所以，避雷器與一般保險(xiǎn)絲的使用存在較大的差別。

雷電災(zāi)害的破壞力是非常強(qiáng)大的，在進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，僅僅依靠電網(wǎng)外部的防雷設(shè)置，無法滿足預(yù)期的保護(hù)需求，所以，要在電源系統(tǒng)中進(jìn)行防雷保護(hù)。要通過設(shè)備的改造，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。因?yàn)楝F(xiàn)階段在進(jìn)行設(shè)備應(yīng)用時(shí)，很多設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件比較精密。在雷電波入侵之后，會(huì)進(jìn)入到電氣通道中，瞬時(shí)間產(chǎn)生的高電壓和涌浪電壓都會(huì)對(duì)設(shè)備以及系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大的損害。不僅會(huì)造成線路的損壞，還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞和系統(tǒng)的癱瘓，會(huì)給相關(guān)企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以，必須做好內(nèi)部的防雷保護(hù)，才能提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在進(jìn)行設(shè)備保護(hù)時(shí)，需要進(jìn)行分級(jí)設(shè)置，尤其是在對(duì)通信電源系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)時(shí)。因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)存在粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)兩種方式，粗保護(hù)就是根據(jù)保護(hù)區(qū)的級(jí)別進(jìn)行分級(jí)設(shè)置，精細(xì)保護(hù)是根據(jù)設(shè)備的敏感度來選擇防護(hù)措施。根據(jù)研究表明雷電電流在流動(dòng)時(shí)，有一半是直接流入大地的，還有一半將流入電氣通道，所以內(nèi)部防雷系統(tǒng)的建設(shè)是非常重要的，甚至比外部防雷系統(tǒng)的建設(shè)更加重要。

在進(jìn)行內(nèi)部防雷系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，主要是防止雷電和其他過電壓侵入設(shè)備內(nèi)部造成設(shè)備的損壞。在進(jìn)行通信設(shè)備防雷時(shí)，防雷器的配置具有重要的作用，要求在短時(shí)間內(nèi)釋放電路上雷擊感應(yīng)產(chǎn)生的大規(guī)模脈沖能量。要將這些能量釋放到大地中，降低設(shè)備各個(gè)接口之間的電位差，從而對(duì)電路上的設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。在進(jìn)行避雷器和接線設(shè)置時(shí)，也要嚴(yán)格按照配置的要求進(jìn)行正確的接線，要對(duì)接地線的截面積進(jìn)行合理的規(guī)劃。要盡可能地減少接地線的配置長(zhǎng)度以減少接地電阻，還要對(duì)電源避雷器的運(yùn)行情況進(jìn)行定期的檢查。如果避雷器正常運(yùn)行則亮綠燈，如果劣化指示燈亮，說明避雷器內(nèi)部有重要元件失效，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的更換。在對(duì)低壓配件中的電源防雷箱進(jìn)行設(shè)置時(shí)，可以在面臨感應(yīng)雷電時(shí)呈現(xiàn)低電阻的狀態(tài)，并且將雷電流迅速地釋放到大地中，還可以將過電壓限制在允許的范圍內(nèi)。也就是說在進(jìn)行電源防雷箱設(shè)置時(shí)，可以保證設(shè)備的安全運(yùn)行，避免設(shè)備遭受損壞。在對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，要對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備的耐壓能力進(jìn)行綜合考慮，要選擇合理的防雷方案，并且對(duì)防雷效果進(jìn)行測(cè)試。如圖1所示，不僅要在機(jī)房配電柜區(qū)域安裝防雷器，還應(yīng)該在電源和重要設(shè)備區(qū)域安裝防雷器以及防雷插座。

綜上所述，在進(jìn)行通信電源系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，要對(duì)避雷針進(jìn)行合理的配置，還應(yīng)該選擇一些功能比較好、效果比較強(qiáng)的避雷器，應(yīng)用到防雷施工的過程中。施工人員要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，而且要對(duì)每一道建設(shè)程序認(rèn)真負(fù)責(zé)，才能提高設(shè)備自身的抗雷擊能力，使得設(shè)備在運(yùn)行時(shí)更加的高效。在開展維護(hù)工作時(shí)，相關(guān)人員也應(yīng)該不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高維護(hù)工作開展的質(zhì)量和效率。要為設(shè)備維護(hù)工作的開展創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。要保證設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，能夠具備更加完善的功能，促進(jìn)設(shè)備進(jìn)行可持續(xù)的發(fā)展。

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