趙永剛

摘要： 在自然界，雷電造成的危害是十分巨大的，會(huì)在很大程度上影響人們正常的生產(chǎn)生活。本文首先對(duì)雷電進(jìn)行了介紹，然后根據(jù)通訊機(jī)房實(shí)際提出綜合防雷的方法，詳細(xì)闡述了綜合防雷的內(nèi)容并通過實(shí)際的應(yīng)用，驗(yàn)證了該方法在防雷減災(zāi)中起到的一定作用。

Abstract： In nature， the harm caused by lightning is very large， it will greatly affect people's normal production and life. Firstly， this paper introduces the thunder and lightning. Then according to the reality of the communication room， the comprehensive lightning protection method is put forward. The contents of the comprehensive lightning protection and the practical application are expounded. The method has been proved to play a certain role in lightning protection and disaster reduction.

關(guān)鍵詞： 雷電；綜合防雷；通訊機(jī)房；應(yīng)用

Key words： thunder and lightning；synthetical lightning protection technology；communication room；application

中圖分類號(hào)：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）06-0161-02

0 引言

雷電是日趨嚴(yán)重的的自然災(zāi)害之一，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)化程度日益增加，且通訊設(shè)備與日俱增，規(guī)模不斷擴(kuò)大，大規(guī)模集成電路的工作電壓越來越低，耐壓程度越來越低，使得設(shè)備對(duì)電氣環(huán)境的要求越來越高。因此避雷、過電壓防護(hù)已成為具有時(shí)代特點(diǎn)的一項(xiàng)迫切要求。微電子設(shè)備具有低功耗、低電壓、高速度、高密度等特性，使得其很容易受到電磁干擾，比如電磁輻射、靜電放電等。在這種情況下，極易導(dǎo)致電子設(shè)備和電力系統(tǒng)等無法正常工作，從而造成無法估量的損失，后果不堪設(shè)想。

1 雷電的基礎(chǔ)知識(shí)

雷電是強(qiáng)對(duì)流所產(chǎn)生的[1]，在強(qiáng)對(duì)流氣候條件下，在云層和地面之間，就會(huì)產(chǎn)生雷電，雷電電流巨大，而且會(huì)導(dǎo)致周邊溫度驟升，此外雷電還會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，因此會(huì)對(duì)自然界以及各種生物造成危害。通常情況下，雷電災(zāi)害有四種形式，分別如下：①直擊雷。如果云層帶電，并且與地面上某一個(gè)固定點(diǎn)發(fā)生作用，則會(huì)產(chǎn)生直擊雷。直擊雷會(huì)產(chǎn)生一定的電流，但是電流產(chǎn)生和持續(xù)的時(shí)間較短，而且一般是以脈沖的形式所釋放的，雖然時(shí)間較短，但是電流較大，因此直擊雷的破壞力也比較大，很容易損壞雷電周邊的建筑和通電設(shè)備。②感應(yīng)雷。當(dāng)上文所述直擊雷發(fā)生在某一范圍時(shí)，其產(chǎn)生的電流巨大，而且很難再短時(shí)間內(nèi)消失，在這種情況下，雷電附近的電磁脈沖電流就會(huì)與周邊的導(dǎo)電體發(fā)生感應(yīng)，從而產(chǎn)生閃擊，而這種現(xiàn)象即被稱為感應(yīng)雷現(xiàn)象。③球型雷。這一類型的雷電通常發(fā)生在閃電的過程中，一般是由類似火焰的光體所產(chǎn)生的。④雷電電磁脈沖。在打雷過程中，會(huì)產(chǎn)生電磁脈沖，而電磁脈沖能夠干擾閃電中的電流，而且危害性較大，危害范圍較廣。

2 機(jī)房綜合防雷設(shè)計(jì)

由于裝備機(jī)房內(nèi)通訊設(shè)備、微電子設(shè)備以及其他附屬設(shè)施都需要避免雷電損害，因此造成裝備機(jī)房防雷點(diǎn)多面廣。單單從外部或內(nèi)部一個(gè)方面保護(hù)建筑物和建筑物內(nèi)各電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不受雷電損害已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)了，應(yīng)從整體防雷的角度來進(jìn)行防雷方案的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)綜合防雷方案時(shí)應(yīng)考慮到外部防護(hù)、內(nèi)部防護(hù)和基礎(chǔ)防護(hù)三個(gè)方面，三個(gè)方面的防護(hù)措施相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)防雷的目的，缺一不可。

3 機(jī)房綜合防雷內(nèi)容

3.1 外部的防雷

防止直擊雷損壞設(shè)備與建筑物是外部的防雷關(guān)鍵，外部的防雷系統(tǒng)是由多項(xiàng)傳統(tǒng)的避雷裝置組成的，比如接地地網(wǎng)、避雷針、引下線等，通過安裝外部防雷系統(tǒng)，一旦遇到直擊雷，該系統(tǒng)就能夠?qū)⑵洚a(chǎn)生的電流導(dǎo)入地下，較好的抵御直擊雷的破壞，最大限度的減少直擊雷帶來的損失，效果顯著。同時(shí)該方法簡便、經(jīng)濟(jì)，且安裝過程簡易，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3.2 天線的防雷

將避雷針安裝在天線鐵塔上，同時(shí)經(jīng)過鍍鋅扁鋼直接接入地下，如此雷電流能夠沿著最短路徑接入接地網(wǎng)，使塔上的天線不受雷電流的影響，正常的發(fā)揮作用。另外，也能夠使天線引下線都多點(diǎn)接地。饋線在天線連接處與塔頂接地，未進(jìn)入機(jī)房前，就近接地地網(wǎng)，等進(jìn)入機(jī)房后，在設(shè)備的連接處進(jìn)行接地，將避雷設(shè)備安裝在設(shè)備與饋線的接口處。過橋與鋼絞線在電氣上和鐵塔連通，當(dāng)電纜進(jìn)入到機(jī)房的外面一側(cè)的時(shí)候，把鋼絞線、電纜保護(hù)層與過橋連在一起，并且通過最短路徑同接地網(wǎng)相連，盡量使得通過天饋線進(jìn)到機(jī)房的雷電壓幅度降低。

3.3 電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)

采用網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)的電源線防護(hù)，首先要求進(jìn)入系統(tǒng)總配電房的電源進(jìn)線，盡量用金屬鎧裝電纜敷設(shè)，使其電纜鎧裝層的兩端良好接地，若沒有鎧裝層包裹電纜，應(yīng)將電纜穿鋼管埋地，鋼管兩端接地，要求埋地的長度必須超過十五米。除此之外，更多的電力線路也應(yīng)該采用金屬鎧裝電纜進(jìn)行敷設(shè)，比如機(jī)房樓層配電箱、總配電房至各大樓的配電箱等，如此能夠有效減低雷擊事故的發(fā)生率。其次，應(yīng)將電源防雷器安裝在電源線路上，如此能夠起到防護(hù)雷擊的作用。相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)防雷分區(qū)有過要求，把電源系統(tǒng)分成三級(jí)保護(hù)，全部防雷器都應(yīng)良好接地。

依據(jù)機(jī)房實(shí)際情況，當(dāng)供電線路穿越各級(jí)防雷區(qū)時(shí)，應(yīng)科學(xué)合理選擇電源系統(tǒng)防雷方案，既要確保防雷目的的實(shí)現(xiàn)，也要盡量降低投入成本。由于電源系統(tǒng)中機(jī)房UPS不間斷電源設(shè)備的作用最為重要，它直接關(guān)系到整個(gè)電源系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，因此我們在設(shè)計(jì)防護(hù)方案時(shí)必須將UPS不間斷電源的保護(hù)設(shè)為電源系統(tǒng)保護(hù)的重中之重。

在機(jī)房專用配電柜、UPS電源做兩級(jí)輸入防雷保護(hù)，具體應(yīng)做到以下方面：

一級(jí)保護(hù)：在機(jī)房配電柜前裝三相電源防雷器（單相電源防雷器）。

二級(jí)保護(hù)：在UPS電源前裝三相電源防雷器（單相電源防雷器）。

三級(jí)保護(hù)：將電源防雷插座安裝在重要設(shè)備上。

3.4 通訊系統(tǒng)的防雷

通常網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)的組成部分包括主服務(wù)器、中心交換機(jī)、各分交換機(jī)、服務(wù)器、路由器、相當(dāng)數(shù)量的終端。利用廣域網(wǎng)路由器位于主機(jī)房內(nèi)的中心交換機(jī)與外界聯(lián)系，同時(shí)利用光纖連接各分交換機(jī)，而分交換機(jī)又利用集線器與各用戶終端相連。

通訊系統(tǒng)防雷涉及由戶外引至戶內(nèi)的所有通訊線路[3]，包括視頻線路、微波通信線 （天饋線）、專線、網(wǎng)絡(luò)通訊線等。面對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的雷擊風(fēng)險(xiǎn)，我們應(yīng)結(jié)合通訊系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的防雷措施，比如若機(jī)房采用光纖傳輸信號(hào)，那么可以不做保護(hù)，將光纖兩端接地即可；若機(jī)房內(nèi)由光端機(jī)，應(yīng)采取有效措施保護(hù)光端機(jī)等。

光纖和雙絞線是網(wǎng)絡(luò)傳輸最常用的線路。針對(duì)兩種不同的線路應(yīng)有的放矢的采取不同的有效防護(hù)措施，若采用的是光纖，基本可以不做保護(hù)，將光纖兩端接地即可；若采用的是雙絞線，很容易遇到雷擊風(fēng)險(xiǎn)，為避免造成損失和安全事故，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施，此時(shí)應(yīng)將此類信號(hào)線敷設(shè)在屏蔽線槽中，并將屏蔽線槽接地，或者穿金屬管敷設(shè)，將金屬管兩端接地。

3.5 信號(hào)線上的防雷

將信號(hào)防雷器安裝在信號(hào)線路上，能夠有效地避免雷擊事故。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)，可在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線進(jìn)入到廣域網(wǎng)路由器之前安裝專用信號(hào)防雷器；將RJ45接口的信號(hào)防雷器安裝在系統(tǒng)主干交換機(jī)、主服務(wù)器以及各分交換機(jī)、服務(wù)器的信號(hào)線入口處，要求所有防雷器都良好接地。市場上的信號(hào)防雷器各式各樣，功能不一，在選擇信號(hào)防雷器時(shí)綜合考慮多項(xiàng)因素，結(jié)合自身實(shí)際情況選擇性價(jià)比最高的防雷器。

3.6 防雷器的使用

防雷器屬于過壓保護(hù)電子器件組合，其在高壓時(shí)出現(xiàn)低阻短路狀態(tài)，因此能夠承受數(shù)百安培大電流通行，低壓時(shí)出現(xiàn)高阻開路的狀態(tài)。應(yīng)選擇并聯(lián)的方式將防雷器安裝在供電線路或信號(hào)傳輸線路上。其防雷原理是一旦遇到雷擊事件，防雷擊就會(huì)進(jìn)入短路狀態(tài)，將由于雷擊事件產(chǎn)生的高電壓與大電流泄放到大地中去，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備的目的，具有良好的防雷作用[4]。

防雷器的安裝注意事項(xiàng)：①防雷器的目的是吸收和泄放雷電流，實(shí)現(xiàn)防雷目的，因此要求所有的防雷產(chǎn)品必須接地；②把防雷器的接地線與防雷系統(tǒng)接地排可靠連接，盡量縮短接線，禁止超過一米；③在被保護(hù)設(shè)備與信號(hào)通道之間串聯(lián)/并聯(lián)防雷器；④信號(hào)防雷器的輸入端（IN）與信號(hào)通道相連，輸出端（OUT）與被保護(hù)設(shè)備相連并緊靠被保護(hù)設(shè)備安裝，禁止接反。

4 實(shí)際效果

為滿足居民的日常生活需求，某海島山頂上設(shè)有多部移動(dòng)通訊信號(hào)基站及通信機(jī)房。由于所處自然環(huán)境及地理位置，每年雷雨季節(jié)都會(huì)遭到雷擊，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失及島上居民的通訊不便。采用綜合防雷的方法對(duì)通信機(jī)房及附近設(shè)施進(jìn)行防雷改造后，近兩年來未發(fā)生雷擊事故，證明了綜合防雷的思路在防雷工作中有一定的作用。

5 結(jié)束語

目前的防雷工作應(yīng)該全局考慮，采用系統(tǒng)和全面的保護(hù)措施。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綜合防雷的內(nèi)容也會(huì)不斷拓展，相信只要把防雷工作做到了雷電帶給我們的破壞和損失會(huì)慢慢減少。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳正強(qiáng).電力系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)的相關(guān)思考[J].變頻技術(shù)應(yīng)用，2016（3）：6-7.

[2]王蜀虎.無線通信設(shè)備防雷措施探究[J].通訊世界，2016（9）：55-56.

[3]李景祿.現(xiàn)代防雷技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[4]路程，趙婉禎.高層建筑電氣防雷及接地技術(shù)分析[J].民營科技，2016（05）：159.