張魯南

【摘要】隨著社會的發(fā)展,各類指揮通信中心也在逐步建立,如何預防及避免雷擊現(xiàn)象的發(fā)生就成為一個重要問題。

【關鍵詞】通信設施 雷電電壓 防護

【中圖分類號】TN【文獻標識碼】A

隨著社會的發(fā)展,各類指揮通信中心也在逐步建立,在中心內(nèi)安裝的衛(wèi)星通信接收系統(tǒng)、短波及超短波電臺系統(tǒng)以及分布在市區(qū)內(nèi)的監(jiān)控報警站點等均有遭受雷擊可能,如何預防及避免雷擊現(xiàn)象的發(fā)生就成為一個重要問題。

一、雷擊種類

1、直擊雷

直擊雷也就是雷電直接擊打在建筑物或者設備并且直接對其放電,這也就是我們俗話中的“落雷”。由于現(xiàn)在基站普遍采用了避雷針或者鐵塔做為接閃裝置,所以此種可能雷擊途徑發(fā)生的概率比較低,只是對城市內(nèi)較高建筑物上的通信天線和設備以及遠離鐵塔的專用配電變壓器等情況發(fā)生直擊雷襲擊的可能性比較大。

2、電源線路侵入的雷擊

電源線路上的雷擊可分為兩類:一類為雷電直接擊打在站點附近的電源線上并沿電源線傳導進入站點,此種雷電能量較大;另一類為雷電發(fā)生時由于電磁感應或者靜電感應在電源線路上產(chǎn)生并傳導進站點的感應過電壓和過電流,此種雷電能量相對前者較小一些。

3、天饋線線路侵入的雷擊

由于天饋線路是沿著通信鐵塔塔身布線到塔頂通信天線的,所以一旦做為接閃裝置的鐵塔(或者鐵塔上的避雷針)將雷電接閃下來并沿塔身泄放時,就會在與其并行的天饋線線路上產(chǎn)生較高的雷擊過電壓并傳導進站點。

4、地電位反擊

由于現(xiàn)在通信的需要,部分郊區(qū)和山區(qū)基站一般都建在地理位置較高的山上,而這些基站由于環(huán)境的因素一般接地電阻都比較高,所以直擊雷擊發(fā)生的瞬間基站接地系統(tǒng)的電位是非常高的。這時會對電源端口和信號端口發(fā)生強烈的反擊現(xiàn)象,如果電源線路和信號線路沒有安裝SPD(電源浪涌保護器)或者SPD性能較差的話,就會造成通信基站設備的損壞。

5、電磁場造成的磁破壞

當基站的鐵塔或者基站附近發(fā)生直接雷擊時,會在基站附近的空間內(nèi)產(chǎn)生一個非常強烈的電磁場。如果建筑物或者設備屏蔽措施做的不好的話,其強烈的磁場就會造成通信設備內(nèi)集成電路和芯片的損壞,從而造成設備的損壞。

二、如何預防及避免雷擊現(xiàn)象的發(fā)生

(一)、通信設施的防雷措施

通常來說,避免建筑物及設備遭受雷擊的方式大致有四種:①疏導,即將雷云中的電荷通過引線疏導至大地,避免直接雷擊或感應雷擊電流流經(jīng)建筑物或通信設備,從而使建筑物或通信設備免受雷擊;②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;③等位,即將鐵塔地、天饋線地、設備工作地、建筑物的公共地等置于等電位上;④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)以上的四種避雷方法,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:

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、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,以影響雷電先導入電的發(fā)展方向,引導雷電向避雷針(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。然而,被動放電式避雷針存在反應速度差、保護的范圍小以及導通量小等不足。根據(jù)現(xiàn)代通信發(fā)展的要求,避雷針應選擇提前放電主動式的防雷裝置,并且應該從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,增加導通量。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件(管道)都應與防雷網(wǎng)(避雷線或避雷帶)連接良好。

2、內(nèi)部防護

首先是電源部分的防護,因為線路是雷電侵入的主要通道之一。對于高壓部分,供電部門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低壓線路應進行過電壓保護,按國家規(guī)范要求應分為三部分:建議在高壓變壓器后端到通信局(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)技術將雷電過電壓(脈沖)能量分流疏導至大地,從而達到保護的目的。分流(限流)技術中采用的防護器的質(zhì)量、性能的好壞將直接影響防護的效果,因此應選擇合格優(yōu)良的避雷裝置。

(二)信號部分的防護

這需要根據(jù)通信設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,應對地加裝避雷器,電纜中的空線應接地,并做好屏蔽接地。 最后是接地處理:接地系統(tǒng)把雷電流引入大地,從而達到保護設備和人身安全的目的。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。通信設備要求交直流工作地、安全保護地、防雷地必須獨立,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)。

總之,防雷接地對通信設備來說是一個永恒的話題,接地系統(tǒng)的正確與否直接關系到通信設備和人身的安全。根據(jù)國際、國內(nèi)相關技術的發(fā)展以及國際、國家和信息產(chǎn)業(yè)部的有關設計規(guī)范,可以明確以下幾點:

1、通信局(站)必須按規(guī)范建立在聯(lián)合接地系統(tǒng)、均壓等電位分區(qū)保護的基礎上。

2、無論是通信大樓,還是通信設施,都必須采用層層防護的原則。

3、防雷裝置的接地電阻應符合《建筑物防雷接地規(guī)范》與通信行業(yè)防雷接地標準。根據(jù)各通信機房、基站等所處的環(huán)境,應從電纜引入開始安裝多級保護器。

4、防雷裝置的接地線應盡可能短,因為在雷擊情況下,接地線的阻抗主要取決于接地線的電感,而電感主要取決于接地線的長度。因此,接地線應盡量粗、短而直,禁止不必要的彎曲、打圈和迂回,才能達到更佳的防雷效果。

5、注意避雷元器件使用是否正常,應在每年雷雨季節(jié)到來之前和過后對其進行檢查,重點測試它們的動作電壓和額定電壓下的漏電流,如果測試數(shù)值跟原來產(chǎn)品參數(shù)存在一定范圍的變化,就應該立刻將其更換掉,以免發(fā)生不必要的損失。

責任編輯:劉思辰