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1、浅析黄河通信设施的雷电防护及对应措施 随着通信技术的迅猛发展，大规模集成电路在通信设备中的应用越来越广泛，对过电压保护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，所以要保证汛期通信的畅通，就必须采取适当的保护措施以避免因过电压、过电流对通信设施和人员造成的危害。由于黄河汛情主要发生在伏秋季节，也是雷电的多发期。而现有黄河通信的传输通道大都是以微波为主的，当有雷电产生时，通信铁塔上及地面的通信设施极易受到雷电的损害。如我局的通信设施几乎每年汛期都要受到雷击的损害而导致微波室内外单元、48V电源和交换机板件的损坏。为保证汛期通信的畅通，就必须采取适当
2、的保护措施来减少雷电对通信设施的危害。一、雷电对通信设备的危害分析众所周知雷电是一种自然现象，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通信电子设备主要问题。经查大量的通信设备雷击事例中分析，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。据资料显示，我们地球上每秒钟要出现大约100次左右的闪电雷击。按照通信专用房屋设计规范，通信大楼和通信塔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
3、上看，它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能，然而我们的防汛通信设备为什么还经常会遭受雷击而损坏？甚至威胁操作维护人员的人身安全呢？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安全。二、通信设施的防雷措施就雷击的防护措施通常来说，避免建筑物和通信塔及通信设备遭受雷击的方式有四种：疏导：即将雷电电荷通过引线疏导至大地，避免直接雷击电流经建筑物或通信设备，从而使建筑物或通信设备免
4、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避免雷击。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进行中和，从而阻止雷电的形成。根据以上的四种避雷方法，具体到我局通信设施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：当雷云放电接近地面时，它使地面的电场发生变化，在避雷针顶部形成局部电场强度变化，以影响雷电导电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。然而，被动放电式避雷针存
5、在反应速度差、保护范围小以及导通量小等不足。也是这一原因导致了防汛通信设施在防雷工作上有一定不足，根据通信设施防雷技术的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，建议从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。通信塔的所有外露金属构件都应与避雷雷针连接良好。（1）安装避雷针或接地装置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。避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为5以下，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3
6、0米，其材料应采用热镀锌扁钢或铜排，截面积应不小于16mm2。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，且最好是相同的金属材料。为了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。（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）。在天馈系统中安装SPD还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
7、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5，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，天线的支撑杆要与通信铁塔可靠连接，连接电阻等于零。对于通信塔而言，除在天馈系统中安装SPD外，还要注意供电系统的防雷，因为在平时雷击损害后，48V电源有时也会损害，常见做法是在变压器和配电房安装避雷装置。（3）内部防护在通信设施防护工作中，首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
8、此，对380低压线路应进行过电压保护，作为一级保护；在楼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。目的是用分流将雷电过电能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。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。最后是接地处理，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5）、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通
9、信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范的要求，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黄河通信春季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。总之，防雷接地对通信设备来说在通信工作中是致关重要的，接地系统的正确与否直接关系到通信设备和人身的安全。根据通信雷击防护措施设计的有关设计规范，可以明确以下几点。1各局通信站必须按规范建立在联合接地系统、均压等
10、电位分区保护的基础上。2无论是通信机房，还是通信设施及通信塔，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。