通信設(shè)備雷電防護(hù)探討

陳河+王艷濤

摘 要 防雷器的作用是阻斷或降低雷電流，從而達(dá)到保護(hù)通信/電力系統(tǒng)中各種電路板、連接線、及相關(guān)器件免受雷電損壞的一種電器。防雷器的種類主要有避雷針、天饋防雷器、電源防雷器、信號防雷、控制系統(tǒng)防雷。信號防雷主要用于限制大氣過電壓，一般用于信號線入室、線路和信號設(shè)備段保護(hù)，例如通信用，用戶線引入機(jī)房中的保安器。

關(guān)鍵詞 防雷器；電磁感應(yīng)；屏蔽；電位

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0090-02

避雷針主要用于局站機(jī)房、外線、配電室等的一級防護(hù)。天饋防雷器主要用于無線基站天饋系統(tǒng)的雷電防護(hù)。防雷器件所能防護(hù)的基本都是感應(yīng)雷。防護(hù)雷電最直接有效的方法莫過于設(shè)備屏蔽/保護(hù)接地。對于機(jī)房設(shè)備進(jìn)行多級屏蔽，使設(shè)備內(nèi)部電磁場盡量少或完全沒有外泄，是對設(shè)備最好的防雷方法。對于外引入線防雷可以通過以下幾種方法：間歇屏蔽層接地；地埋線引入室；引入線加裝防雷器。

防雷學(xué)在電相關(guān)學(xué)科中有著舉足輕重的地位。人們通常提到雷多數(shù)是防護(hù)，但將來有很大可能會(huì)利用雷電。

雷電產(chǎn)生需要兩個(gè)必要條件：形成集聚電能的云；云中電荷分布不均勻。滿足以上兩個(gè)條件在風(fēng)與溫度的影響下，造成不同雷云的相互碰撞，產(chǎn)生集聚電流形成雷電。雷電分類：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入、球形雷。雷電具有統(tǒng)計(jì)特性：①雷電易于發(fā)生在南方、山地、內(nèi)地、潮濕、暴雨天氣。絕大多數(shù)雷電發(fā)生在云內(nèi)，不與地面設(shè)施發(fā)生電流。少數(shù)發(fā)生在雷云與大地之間或雷云與高點(diǎn)建筑物之間；②90%左右的雷是負(fù)極性的。雷電實(shí)例：2004年8月3日中鐵十八局唐古拉山段，一處山頂無線電基站天線塔被雷直擊。導(dǎo)致天線塔大部分融化、機(jī)房起火。格爾木鐵通公司一處用戶架空電纜被雷擊中，感應(yīng)電沿電纜流入機(jī)房，造成機(jī)房保安器盡數(shù)燒損，部分設(shè)備器件被擊穿。綜上所述提高對雷防范是有一定必要的。

1 防雷基本原則

1）分兩部分雷電系統(tǒng)防護(hù)：①外部防雷包括接閃器、屏蔽、地線裝置、避雷針；②內(nèi)部防雷包括合理布線、等電位防護(hù)、屏蔽、過壓保護(hù)器。

2）雷的分布與防護(hù)：①雷電放電分部有一定規(guī)律，不同地理位置雷的數(shù)量不同；不同季節(jié)雷的種類也是不同的，經(jīng)多年統(tǒng)計(jì)記錄，可以得出相應(yīng)的規(guī)律；②防雷裝置不能阻止直擊雷對設(shè)備損壞，避雷針可以影響直擊雷對設(shè)備損傷程度；③防雷器件不能完全抑制所有感應(yīng)雷形成的過電壓和過電流；④對于發(fā)生概率為10%左右的高頻雷擊其防護(hù)的費(fèi)用急劇上升，就是說我們能防護(hù)的雷是占90%的低頻雷。

3）多級防護(hù)原則：在線路入室到電源，到設(shè)備，到模塊進(jìn)行多級防護(hù)，使雷電電壓逐級降低。達(dá)到對不同通信機(jī)房，設(shè)備進(jìn)行不同程度雷電防護(hù)。

2 通信設(shè)備雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 通信局站樓體的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

其中同一機(jī)房的防雷引地線功能：防雷接地、靜電接地、工作接地。必須與統(tǒng)一的防雷體鏈接，盡量達(dá)到等電位（能源部分與信號部分電位差不能超過1 V）。聯(lián)合接地主要包括：保安器、金屬隔離層、ODF/DDF配線架、設(shè)備機(jī)架、電池組、靜電防護(hù)地面等。

圖1

2.2 移動(dòng)基站防雷

圖2

鐵塔高度要高于天線高度，達(dá)到避雷針的效果。機(jī)房建于塔下30度角范圍內(nèi)，由塔對機(jī)房進(jìn)行避雷防護(hù)。饋線入室后經(jīng)過保安器防雷。

2.3 局內(nèi)布線

1）進(jìn)局的能源電纜：進(jìn)入通信局站的能源電纜如果是鎧裝電纜，入室兩米內(nèi)必須去除鋼鎧。鎧裝層與屏蔽層兩端接地或入室金屬管兩端接地。如非鎧裝電纜入室，在引入設(shè)備前必須安裝防雷器。

2）進(jìn)局光/電纜的防雷：光/電纜應(yīng)通過地埋進(jìn)入通信機(jī)房；進(jìn)入通信局站的光/電纜應(yīng)采用屏蔽電纜、光纜加強(qiáng)芯接地、穿金屬管；光/電纜的屏蔽層，必須兩端接地；信號電纜進(jìn)入室內(nèi)后應(yīng)在設(shè)備的對應(yīng)接口處加裝信號避雷器保護(hù)，信號避雷器的保護(hù)接地線應(yīng)盡量短/粗。

2.4 室外光電纜避雷

盡量采用地埋線路、架空線路每隔一段引一根地線，逐級降低雷電壓。

圖3

2.5 接地電阻要求

綜合通信大樓的接地電阻小于1歐姆，一般與自來水管、天然去管、大樓聯(lián)合接地體鏈接，一般都在0.3歐姆左右。無線通信基站的接地電阻值應(yīng)小于5歐姆。但一般由于引線比較長，易于造成接地效果差。對于年雷暴日小于20天的地區(qū)，接地電阻值可以適當(dāng)加大。

3 接地設(shè)計(jì)

設(shè)備房被雷電擊中的主要途徑：

1）光電纜被雷擊中，雷電流經(jīng)光電纜→機(jī)房→防雷器最后感應(yīng)到設(shè)備。

2）雷擊中能源線，雷電流經(jīng)變壓器→供電線→通信機(jī)房→防雷保險(xiǎn)最后到通信設(shè)備。

3）直接擊中機(jī)房避雷針→感應(yīng)到設(shè)備。

4）地電位升高反擊通信設(shè)備。①接地線應(yīng)選用銅芯導(dǎo)線或鋼板，選用電阻小、熔點(diǎn)高、耐腐蝕的導(dǎo)體；②接地線不可以與其他導(dǎo)線線平行走線或相互多處交叉；③接地線不得從戶外架空引入，必須全程埋地或墻壁走線；④保護(hù)地線應(yīng)選用顏色鮮明的塑料絕緣銅芯導(dǎo)線；⑤通信設(shè)備到用戶接地排的距離小于30 m，越短越好，無線基站可以適當(dāng)加長。但要加粗引線；⑥接地端子必須經(jīng)過防銹、防腐處理，其連接應(yīng)焊接或雙眼夾板加固；⑦保護(hù)地線上嚴(yán)禁接頭，嚴(yán)禁加裝開關(guān)或熔斷器。

4 雷電防護(hù)常見問題

1）屏蔽不徹底，有電磁泄漏。

2）接地體鏈接不牢靠，松動(dòng)或脫焊/焊點(diǎn)不飽滿。

3）接地電阻不達(dá)標(biāo)，接地阻值過大。

4）使用引地線過細(xì)。

5）信號避雷器距離要被保護(hù)的設(shè)備太遠(yuǎn)。

6）信號線與電力線交匯不保護(hù)。

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