分析通信设施对雷电电压防护措施 .docx

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1、分析通信设施对雷电电压防护措施Abstract：Inthelarge-scaleintegratedcircuitsandintel 1igentcommunicationsequipmentinawiderangeofapplicat ions,makesavarietyofadvancedcommunicationsequipment totheover-voltagerequirementswillbegettinghigherand higher. Theymusttaketheappropriateprotectivemeasures inordertoavoidover-volta

2、geandover-currentgeneratedb ythetransmissionlinesofcommunicationsequipmentandpe rsonnelhazards. Thisarti cl efocusesonthefr overall defen seinacomprehensiveway, multipl eprotect ion11 of thepreca utionaryprinciple,strivetoreducetheharmtothelowestp oint.前言随着科技的迅猛开展，大规模集成电路和智能化在通信 设备中的广泛应用，使得各种先进通信设备对

3、过电压的要求 也就越来越高。由于雷电在电源线、信号线、天馈线等上感 应的瞬间过电压造成的危害时常发生，因此必须采取适当的 保护措施以防止因过电压及其所产生的过电流对传输线路、 通信设备和人员造成的危害。雷电是一种自然现象，它曾给人类社会带来了不少危害, 国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”， 雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设 备的罪魁祸首。从大量的通信设备雷击事例中分析，专家们 认为：由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲（LEMP） 是通信设备损坏的主要原因。因此只有了解了它的形成过程, 寻求有效地防护措施才能减少雷电带来的损失。根据气象观 测，地球上每

4、秒钟要出现大约100次左右的闪电雷击。按照 电信专用房屋设计规范，通信大楼一般都安装有避雷针、避 雷网或避雷带，并且均采取了联合接地的方式。从形式上看， 它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能，然而通信 设备为什么有时还会遭受过压过流而损坏呢？甚至还会对 操作维护人员的人身构成威呢？这是由于当发生雷电时，带 电的云层会在通信设施的天线上产生感应电荷或雷电感应 通过通信和电力线路侵入，如果天线和通信线缆与大地之间 直流通路不畅，就会由于感应在天线和线缆与大地之间产生 高电位而引起过电压，致使通信设施无法承受强电流的侵入 而损坏，甚至会危及操作人员的人身平安。随着长江通信建设速度的加快，先进通

5、信设备在长江通 信网的大规模应用，单一的防护体系已不能满足现代通信网 络平安的要求，我局也加大了对防雷接地系统的投入，防护 体系也日趋完善。防护体系已从单一防护体系转为多级防护, 多级防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位还击引起的 瞬间过电压影响等多方面的防护，应根据数字程控、数字微 波、VHF、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同 功能、不同受保护程度确定防护要点和保护等级。根据雷电 引起瞬间过电压的危害的可能侵入的通道，从电源线到数据 通信线路都应该做到多级保护。为此我们应采取的防范原那么 是“整体防御、综合治理、多重保护”，力争将其产生的危 害降低到最低点。、通信设施的防雷措施通

6、常来说，防止建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四 种：疏导，即将雷云中的电荷通过引线疏导至大地，防止 直接雷击或感应雷击电流流经建筑物或通信设备，从而使建 筑物或通信设备免受雷击。隔离，即将雷电所产生的过电 压和被保护物隔离开来从而防止雷击。等位，即将铁塔地、 天馈线地、设备工作地、建筑物的公共地等置于等电位上。 中和，即释放出异性电荷和雷云中的电荷开展中和，从而 阻止雷电的形成。根据以上的四种避雷方法，具体到一个通 信工程的防雷电过电压来说，其主要的措施有以下几种方法。1 .外部防护外部防护主要采用避雷针（避雷网、避雷线和避雷带） 和接地装置（接地线、地极）来加以防护。其保护原理是： 当雷云放

7、电接近地面时，它使地面的电场发生畸变，在避雷 针（避雷线）顶部形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导 入电的开展方向，引导雷电向避雷针（避雷线）放电，再通 过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护 物免受雷击，这是人们长期实践证明的防直击雷的有效方法。 然而，被动放电式避雷针存在反响速度差、保护的范围小以 及导通量小等缺陷。根据现代通信开展的要求，避雷针应选 择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30、45。、60。 等不同角度考虑，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围， 增加导通量。建筑物的所有外露金属构件（管道）都应与防 雷网（避雷线或避雷带）连接良好。（1）安装避雷针或接地装置

8、的要求避雷针应当装在 高于天线尖端数米，避雷针与天线之间应有一定的间隔，以 防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效 果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆，通信天钱却 装在避雷针外线大约1.5个波长以外。避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为10 50Q ,由于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时间短, 因此要求必须有尽量小的电感量。接地引入线长度应不大于30米，其材料应采用热镀 锌扁钢或铜排，截面积应不小于40mmX4mmo地线不能用扁 平编织线和绞合线，因为这两种线电感较大，不利于泄放雷 击电流，且容易被腐蚀。要尽可能使用3毫米以上的实心导 线，且最好是一样的金属材料。为了

9、增大地表层的过电压的泄放面积，可采用埋设有 一定间隔的多根接地体，且相互焊接。如在建筑物的四周以 1至2米的间隔埋上10根左右的铜管，并把它们焊接起来。对一些重要的通信工程来说，可以考虑安装放射性避 雷装置。放射性避雷装置可以说是目前世界最先进的防雷保 护装置之一。放射性避雷装置的关键局部是放射源，它能连 续自行发射a粒子，使周围空气电离产生大量电子。在雷电 场的作用下这些电子不断加速，对空气产生连锁的多极电离 或雪崩电离，形成与电场强度成正比的电子流，这时产生的 由放射源指向雷云的电离通导会永不间断地中和及释放空 间电荷，把已有的低电场消除掉，把可能形成的高电场降为低电场，从 而有效地防止发

10、生雷击，起到显著的消雷作用。这种放射性避雷装置的防护面积较大，其半径大约为260米左右，且安 全可靠对人身无伤害。（2）防感应雷击的方法除在通信铁塔上安装避雷针或避雷装置的同时，还要注 意消除感应雷击，其常用的方法是在天馈系统中安装电涌保 护器（SPD）o在天馈系统中安装SPD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5Q,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1.5O三是安装通信天

11、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 法是在变压器和配电房安装避雷装置。2 .内部防护首先是电源局部的防护，因为线路是雷电侵入的主要通 道之一。对于高压局部，供电部门有专用的高压避雷装置， 而线对线的过压那么无法控制。因此，对380V低压线路应开 展过电压保护，按国家规范要求应分为3局部：建议在高压 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、精细的设备以及UPS

12、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，从而到达保护的目的。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。第二是信号局部的防护，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。最后是接地处理，接地系统把雷电流引入大地，从而到 达保护设备和人身平安的目的。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V10。）、 逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通信设备要

13、求交直流工 作地、平安保护地、防雷地必须独立时，如果相互之间距离 达不到规范的要求，那么容易出现地电位还击事故。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细地 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平安。根据 国际、国内相关技术的开展以及国际、国家和信息产业部的 有关设计规范，可以明确以下几点。1 .通信

14、局（站）必须按规范建立在联合接地系统、均压 等电位分区保护的根底上。2 .无论是通信大楼，还是通信设施，都必须采用层层防 护的原那么。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，才能到达更佳的防雷效果。5 .注意避雷元器件使用是否正常，应在每年雷雨季节到 来之前和过后对其开展检查，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。