通信设施的雷电过电压保护措施

随着科学技术的飞速发展，大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用，使得各种先进的通信设备对过电压的要求越来越高。由于电力线路、信号线和天馈线路经常会发生雷电感应的瞬时过电压造成的损坏，因此必须采取适当的保护措施，以避免过电压和过电流对输电线路、通信设备和人员造成损害。闪电是一种自然现象，给人类社会带来了很多危害。际电工委员会将雷电灾害称为“电子时代的重大公害”，雷击、感应雷击、电源锐波等瞬间过电压成为破坏电子设备的罪魁祸先。从大量通信设备雷击案例的分析来看，专家认为，LEMP雷电感应和雷电波侵入造成的通信设备损坏是主要原因。因此，只有了解其形成过程，寻求有效的防护措施，才能减少雷电造成的损失。根据气象观测，地球上每秒钟大约有100次雷击。根据特殊电信建筑设计规范，通信建筑一般安装避雷针、避雷网或避雷带，并采用公共接地。从形式上看，它具有良好的防雷和抗外界电磁干扰性能，但为什么通信设备有时会遭受过电压和过电流的破坏？甚至对于运维人员的个人构成？这是因为闪电发生时，带电云会在通信设施的天线上产生感应电荷，或者雷电感应会通过通信和电力线侵入。如果天线和通信电缆与地面之间的直流通路不通畅，会因天线和电缆与地面之间感应高电位而产生过电压，造成通信设施因强电流入侵而损坏，甚至危及操作人员的人身安全。随着长江通信建设的加快和先进通信设备在长江通信网中的大规模应用，单一的保护系统已经不能满足现代通信网络安全的要求。我局也加大了防雷和接地系统的投入，保护系统日趋完善。保护系统已从单一保护系统转变为多级保护，包括直击雷、感应雷和地电位反击引起的瞬时过电压保护。应根据数字程控、数字微波、甚高频、光电传输、交流/DC电源等所有微电子器件的不同功能和不同保护程度确定保护点和保护等级。根据雷电引起的瞬时过电压可能侵入的通道，从电力线到数据通信线应进行多级保护。因此，我们应该采取的预防原则是“整体防御、综合治疗、多重保护”，努力将其造成的危害降低到较低点。1.通信设施的防雷措施一般来说，有四种方法可以避免建筑物和设备被雷击：导流，即通过导线将雷云中的电荷引向大地，以避免直接雷击或感应雷电流流经建筑物或通信设备，从而保护建筑物或通信设备免受雷击。隔离，即雷电产生的过电压与被保护物体隔离，以避免雷击。等电位，即将建筑物的杆塔接地、天馈接地、设备工作接地和公共接地置于等电位上。(4)中和，即用雷云中的电荷中和释放的电荷，从而防止雷电的形成。根据以上四种防雷方法，具体到某通信工程的防雷过电压，主要措施如下。1.外部保护外部保护主要采用避雷针(避雷网、避雷 #p#分页标题#e#

然而，被动放电避雷针存在响应速度慢、保护范围小、导电量小等缺点。根据现代通信发展的要求，避雷针应选择早期放电的主动防雷装置，并从30、45、60等不同角度考虑。从而防止各种雷击，增加保护范围，增加导电量。建筑物所有外露金属构件(管道)应与避雷网(避雷线或避雷带)连接良好。(1)安装避雷针或接地装置的要求(1)避雷针应安装在天线尖端以上数米处，避雷针与天线之间应有一定的间距，以防止因避雷针的存在而损坏天线的辐射方向图，影响通信效果。一般做法是避雷针成为天线塔的主杆，但通信天线安装在避雷针外1.5波长左右。防雷地线DC路径的电阻要求足够低，一般为10-50。由于雷电浪涌电流大、频谱宽、持续时间短，要求电感尽可能小。接地引入线长度不大于30m，材料为热镀锌扁钢或铜条，截面积不小于40mm4mm。扁编织线和绞线不能作为地线，因为这两根线电感大，不利于放电雷电流，容易被腐蚀。尽可能使用大于3 mm的实芯线，较好用相同的金属材料制成。为了增加地表面过电压的放电面积，可以将多个有一定间隔的接地体相互埋设焊接。比如在建筑周围每隔1到2米埋10根左右的铜管，焊接在一起。对于一些重要的通信项目，可以考虑安装放射性防雷装置。放射性防雷装置是世界上较先进的防雷装置之一。放射性避雷装置的关键部分是放射源，它可以自行连续发射粒子，并电离周围空气产生大量电子。在闪电场的作用下，这些电子不断加速，对空气造成链式多极电离或雪崩电离，形成与电场强度成正比的电子流。此时，指向雷云的放射源产生的电离电导将不间断地中和释放空间电荷，消除现有的低电场，将可能存在的高电场降低为低电场，从而有效防止雷击，对消除雷电起到显著作用。这种放射性避雷装置保护面积大，半径约260米，安全可靠，对人体无伤害。(2)除在通信塔上安装避雷针或避雷装置外，还应注意消除感应雷击。常见的方法是在天馈系统中安装电涌保护器(SPD)。在天馈系统中安装电涌保护器时应注意

以下方面的问题： 一是SPD的接地端必须与地连接可靠，一般要求接地引线应从天馈线入口处外侧的接地线、避雷带或地网引接，且接地电阻不得大于5Ω，不然将会影响到防雷的效果。二是因存在一定的插入损耗，对天线辐射信号的强度会造成一定的影响，并且还要注意驻波比，一般要求天馈系统的驻波比不大于1.5。三是安装通信天线时，天线的支撑杆要与铁塔可靠连接，连接电阻等于零。对重要的通信工程而言，除在天馈系统中安装SPD外，还要注意供电系统的防雷，常见做法是在干式变压器和配电房安装避雷装置。 2．内部防护 先先是电源部分的防护，因为线路是雷电侵入的主要通道之一。对于高压部分，供电部门有专用的高压避雷装置，而线对线的过压则无法控制。因此，对380Ｖ低压线路应进行过电压保护，按家规范要求应分为3部分：建议在高压干式变压器后端到通信局（站）配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限流）技术将雷电过电压（脉冲）能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。分流（限流）技术中采用的防护器的质量、性能的好坏将直接影响防护的效果，因此应选择合格优良的避雷装置。 第二是信号部分的防护，这需要根据通信设备的对雷电的敏感度来确定。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，应对地加装避雷器，电缆中的空线应接地，并做好屏蔽接地。 较后是接地处理，接地系统把雷电流引入大地，从而达到保护设备和人身安全的目的。一般建筑物的接地系统有建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻＜10Ω）、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须先立时，如果相互之间距离达不到规范的要求，则容易出现地电位反击事故。因此，各接地系统之间的距离达不到规范要求时，应尽可能使它们连接在一起，如实际情况不允许直接连接，可通过地电位连接，从而保证各类接地点的基准电位是惟一值。为保证系统正常工作，每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期用精密地阻仪检测地阻值，以确保地阻值始终保持在规定的范围内。 二、结语 总之，防雷接地对通信设备来说是一个永恒的话题，接地系统的正确与否直接关系到通信设备和人身的安全。根据际、内相关技术的发展以及际、家和信息产业部的有关设计规范，可以明确以下几点。 1．通信局（站）必须按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上。 2．无论是通信大楼，还是通信设施，都必须采用层层防护的原则。 3．防雷装置的接地电阻应符合《建筑物防雷接地规范》与通信行业防雷接地标准。根据各通信机房、基站等所处的环境，应从电缆引入开始安装多级保护器。 4．防雷装置的接地线应尽可能短，因为在雷击情况下，接地线的阻抗主要取决于接地线的电感，而电感主要取决于接地线的长度。因此，接地线应尽量粗、短而直，禁止不必要的弯曲、打圈和迂回，才能达到更佳的防雷效果。 5．注意避雷元器件使用是否正常，应在每年雷雨季节到来之前和过后对其进行检查，重点测试它们的动作电压和额定电压下的漏电流，如果测试数值跟原来产品参数存在一定范围的变化，就应该立刻将其更换掉，以免发生不必要的损失#p#分页标题#e#