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1、论通信系统防雷工程的实施转帖北京泰莱克信息系统技术开发有限公司白琳齐永鹏一、雷电防护工程的实施雷电防护工程是涉及到建筑物土建、各种金属管线及建筑物内人员、设备的综合性工程。工程的实施必须严格按照国家及各行业有关的标准、规范执行，任何一个细小的环节出现问题都将带来对人身、设备的安全隐患。二、系统防雷工程的施工1、外部避雷系统的施工外部避雷系统包括接闪装置、分流装置及接地装置三部分组成。三部分必须相互可靠连接形成一个整体，才能有效地将雷电流导入大地，防止雷电对建筑物及各种金属管线的直接袭击。1.1接闪器的安装施工接闪器主要有避雷针、避雷带、避雷线及避雷网等几种形式，除单独架设外亦可利用建筑物自身顶
2、部与建筑内各种金属管线无电气连接的金属物作为接闪器使用，如金属旗杆、金属栏杆等。当建筑物无有效的外部接闪装置或原有接闪装置的保护范围不能满足保护建筑物的要求时，应另设接闪器加以完善。避雷针、线的保护范围的确定应首先按GB50057-94建筑物防雷设计规范（以下简称规范）中“建筑物的防雷分类”的划分确定该建筑应按哪类防雷建筑的标准进行保护，再根据规范中“滚球法确定接闪器的保护范围”列出的对单支、双支、多支避雷针及避雷线的保护半径的计算公式计算（请参照规范，这里不再详述）。在确定需要进行改造后，首先要对当地的气候特点及该建筑物的特点进行分析，确定采用何种防护方案：如在沿海及其它的潮湿地区、梅雨地区
3、应注意外部装置的防腐处理，避雷针、带的材料可采用不锈钢材料或直径不小于20mm的热镀锌钢材；建筑物面积较大时可采用避雷针与避雷网带组合的方案，即可降低避雷针的架设高度，又可以达到全面保护的目的；在确定方案后，先按上述的公式确定避雷针的高度、位置等具体参数，使楼顶上凸出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内；对保护范围及避雷针高度有特殊要求的建筑及重点保护的设施，可选用各种异型避雷针（如提前放电型、多针型等）；在安装避雷针前应事先在固定位置设置混凝土基座，在基座上按避雷针底部法兰盘固定孔的位置、尺寸预埋地脚螺栓，根据避雷针的高度，地脚螺栓应不少于4支（随避雷针的高度增高，其固定的地脚螺栓条数应成对增
4、加）。有些建筑顶部在混凝土面上做防水层，无法建混凝土基痤，这种情况可考虑在四周女儿墙侧面使用固定支架安装多支避雷针，并配合避雷带一同使用。在风力较大地区应特别注意风压对避雷针造成的影响，必要时可在避雷针周围的楼顶或女儿墙处平均布置46只地脚拉环（可埋设“”形的8mm钢筋或固定带有圆钩的膨胀螺栓），固定的位置根据避雷针上部法兰盘的高度，使拉线与避雷针间的夹角在30O40O间；使用防风拉线在四周固定，尤其是在逆风向的固定必须坚固。拉线可根据避雷针的高度及当地的风力情况选用610的软质钢丝绳，在安装先将钢丝绳在法兰盘的孔内穿过做“回头”，并用2只U型螺栓及夹板夹紧。固定时应使用“花兰”调节各条拉线的
5、张紧度，注意将相对的拉线同时拉紧，保证各条拉线受力均匀，避免因拉力不匀造成拉线断裂或避雷针歪斜。做法如下图所示：图1风力较大地区避雷针安装示意图在女儿墙上安装避雷带时应按规范第四章的规定，选用直径不小于8mm的热镀锌圆钢或截面不小于48mm2、厚度不小于4mm的热镀锌扁钢，每隔12米设一高1015cm支架，且部距应相同，在转角处两端的支架距转弯点的距离应不大于25cm。支架在女儿墙内的埋设深度应不小于5cm，距女儿墙外沿的距离应不大于避雷带支架的高度。避雷带与支架间应用电焊焊接一周，做避雷带的圆钢间互相连接时，搭接的长度应不小于圆钢直径的6倍，并在双面焊接。避雷带应沿建筑物楼顶边缘及凸出楼顶的
6、附属建筑（如电梯间、设备间等）的顶部边缘架设一周并互相连接，跨越伸缩缝时应将避雷带在伸缩缝处煨弯，避免在伸缩缝因温度长高变大时将避雷带接断，煨弯的弯曲部分的长度不应进退过开口端长度的10倍。架设的同时应按规范中对引下线的有关要求，将墙体内作为引下线用的主结构钢筋与避雷带每隔18米左右焊接一次。图2避雷带安装焊接示意图当建筑物顶部面积过大时，安装多支避雷针的造价过高，而避雷带的有效保护范围又不能对楼顶所有部位起到全面的保护，这时就要采用避雷网与避雷针组合作为接闪器。避雷网既可弥补避雷带保护范围小的不足，也可降低避雷针的架设高度，减小施工难度。对不同的建筑物应按规范第三章中对不同类型防雷建筑物的防
7、护措施，在楼顶架设不同网格尺寸的避雷网。焊接避雷网时，主要的施工方法与避雷带的施工基本相同，在T型交叉点的焊接方法应特别注意将分支线的线端做一直角弯，弯曲长度不小于圆钢直径的6倍，再与干线焊接。避雷针、避雷网、带架设完成后，应用热镀锌圆钢或扁钢将各自独立的接闪器互相焊接成为整体，每支避雷针与避雷带间的连接应做两处以增加其可靠性。所有焊点均应清除焊渣后刷防锈漆防腐，地脚螺栓及其它使用螺栓固定的连接点均应涂中性凡士林油或其它中性油脂防腐。1.2引下线的敷设按规范中的规定，引下线可单独在建筑物外墙敷设，也可利用建筑物四周的金属柱子或柱子内的钢筋作为引下线。引下线的条数不应少于2条，并沿建筑物四击均匀
8、分布，各条引下线间的距离按不同的建筑物防雷标准有所不同：第一类防雷建筑物引下线的间距为1824米，第二类防雷建筑物引下线的间距不大于18米。所用材料可根据现场情况选用8热镀锌圆钢或截面不小于48mm2、厚度不小于4mm的热镀锌扁钢。明装引下线在沿墙引下时应尽量短、直，保持适当的松紧度，以适应温度的变化，引下线与墙面应保持1015mm的距离。固定点的间距不应大于2米，各固定点应使用镀锌扁钢在墙体内埋设5CM以上，墙外的固定位置可用角钢与扁钢焊接或打孔用U形螺栓将引下线与支架固定在一起。在遇到必须有转角的地方，应倾斜敷设，将所有弯角做成钝角，以免在大电流入地时在弯角两侧产生拉力将引下线拉断。当采用
9、多条明装引下线时，为便于日后测量接地电阻及检查引下线与接地线的连接情况，应在每条引下线距地面1.82米处设置断接卡。为增加有效接角面积，地面引出线（由地网引出）及引下线在断接卡处均使用404mm热镀锌扁钢，用电钻钻孔后用两只M10螺栓连接，连接长度不小于扁钢宽度的2倍。明装引下线在距地面2米以下部分应加PVC管保护，避免机械损伤及雷雨天气时人体触及到引下线发生触电事故。这里要特别注意的是，有此单位为更加牢固而采用金属管做为引下线的保护管的做法是不妥当的。因雷电流属高频电流，会在周围的金属管上感应出电动势，这个电动势与雷电流泄放方向相反，相当于增大了引下线的接地电阻，不利于雷电流的泄放。同时，金
10、属管上产生的高电压也会使人遭受电击。根据规范第四章的规定，“建筑艺术要求较高的建筑物的引下线可独暗装敷设，所用圆钢的直径不应小于10mm，扁钢的截面不应小于80mm2”。第4.2.3条规定：“建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线，但其各部件间均应连成电气通路”。在实际施工过程中，这类应用较少，暗装引下线的敷设一般是在建筑物土建时完成，利用金属构件作为引下线的具体操作中应注意金属构件和各连接点间的接触电阻如大于0.3时，应在其两端增设跨接线，将两部分在电气上连通，同时在靠近地面的部分应注意采取用PVC管或橡胶管保护等必要的安全措施，避免雷雨天气时对人员造成伤害。1.3接地装置的施工接地在防
11、雷工程中的作用举足轻重，一个良好的接地系统不仅会使雷电流泄放的速度加快，缩短雷电压在建筑各系统停留的时间，而且有利于降低雷电流入地时地电位瞬间抬升的幅度。在建筑物无接地或原有接地装置不合格、失效的情况下，应对建筑物附近的土壤、地理环境、地下设施及周边是否有人居住或经常有人行走等情况做详细了解，做出完善的接地系统设计方案。在制定方案的基础上，严格按规范及相关行业的标准施工。2、等电位连接的施工等电位连接是现代雷电防护的重点。只有做好等电位连接，在浪涌电压产生时才不会在各金属物或系统间产生过高的电位差并保持与地电位基本相等的水平，从而使设备及人员受到保护。在做好外部防护工程的基础上，要将所保护的设
12、备做好等电位连接，才能有效地对设备起到保护作用。在规范中引入了防雷分区的概念，并要求“穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做符合要求的等电位连接”。在施工时，应按规范规定的等电位连接用的各种金属导体的最小截面选用符合要求的导线，将系统内所有可导电的金属物以最短的路径与等电位连接带进行多次连接。为达到良好的连接效果，一般选用416mm2的铜质多股导线，将建筑内的水管、气管、金属支架、等电位带等可导电物间在防雷分区的界面处进行连接。同一防雷区内独立的金属物可与其相距最近的已做等电位连接的其它金属物连接达到等电位的目的。等电位均压带有S型或M型两种。S型均压
13、带中只有一点直接接地，所有设备均与其放射状的分支连接；M型均压带呈网格状连接，可用多条接地线与主接地系统相连，设备的保护地线可就近接到均压带的任意一点。S型均压带可用于相对较小，限定于局部的系统。M型均压带常用于延伸性较大的开环系统。在应用中应根据系统的实际特点选用不同的远离压带或两者结合使用，具体选用原则可参阅规范中的有关内容。等电位均压带通常选用铜排互相连接而成，M型均压带的网络尺寸一般选用2M2M，以减小网格间的跨步电压。各交叉点间及其与接地干线、设备保护地线间均应采用焊锡焊接及螺栓压接两种方法连接。在要求均压带对系统其它部分绝缘的场所，可将均压带用绝缘胶带缠绕或使用沥青层覆盖并在其与地
14、面间使用绝缘物（如木块、橡胶垫等）隔开。而现实工作中要将电源相线、信号线直接与等电位连接带（排）或地线排连接是不可能的。这就需要加装浪涌过压保护器（SPD），起到在浪涌电压产生的瞬间动作导通，降低各种线路上瞬间电位峰值的作用。3.浪涌过压保护器（SPD）的安装在雷电对设备造成的损害事故中，由电源线及各种信号线引入的雷电波占有相当大的比重，所以对这些线路的安全防护显得格外重要。在建筑物的不同防雷区界面和所需的特定位置上设置电涌保护器（SPD）是对线路的综合保护措施中至为关键的一项措施。SPD的主要是当浪涌电压到达线路上后瞬间动作，起到泄流、箝压和暂态均压的作用。在SPD的安装过程中，即便是相同的
15、配置，如果安装的位置不同也会有不同的效果，甚至会因为安装位置不合理使SPD起不到对设备的保护作用而将设备损坏。在雷电防护的设计中要求对线路做多级防护，将浪涌电压逐级泄放，最终使残压限制在设备可以承受的范围内。3.1电源系统SPD的安装如果是各级电源SPD单独安装，则应首先确定各级SPD的安装位置，保证各级间的导线长度符合规范的有关要求，满足各级能量配合的要求，并且注意最后的一级SPD的安装点与所要保护的设备间的导线距离尽量短，避免在设备前端的线路上产生的感应电压进入设备。在有直流电源供电的设备的机房内，在开关电源直流输出端要安装直流浪涌吸收保护器。图4电源系统SPD安装示意图众所周知：U=Ld
16、i/dt，即线路寄生的电感量与线路长度成正比，并与线路的弯曲相关，只有降低线路的寄生电感，才能降低雷电流泄放路径中产生的电压。因此防雷器应尽量安装在距室内地排最近的地方。例如,在机房或移动基站内安装电源SPD时，应首先查看机房有无分配电系统，分配电系统与总配电间导线的长度是否满足两级SPD间的能量配合的要求。其次，检查机房内接地汇流排的位置以及地线与其它线路间的距离，若接地汇流排距配电柜（箱）较远时，应将后级SPD安装在距离接地排最近的地方。相线、零线与防雷器的连接尽量采用凯文接法，即被保护设备的电源应单独从避雷器的端子上引出，使防雷器端子至被保护设备电源引线的连接点的距离缩短至零。防雷器的接
17、地线应短、直，尽量不与其他线路靠近或平行敷设，以加快泄流的速度，减小地线泄流时对其他线路、设备的电磁干扰。与SPD连接的各条导线的选用均应按规范中第6.3.4条中的有关规定执行，为使浪涌电流迅速泄放，所用的SPD地线的截面应适当加大，可选用25mm2或更大截面的多股铜导线。由于电流存在“趋肤效应”，选用的导线最好是多股软件包线（如BVR系列铜导线），以增加导线的实际有效利用率。导线的线头均应压接铜线鼻、搪锡后用绝缘胶布缠好再与各接线端子连接，固定导线用的螺栓应使用平垫及弹垫，防止螺丝松动而产生接线不实的现象发生，造成事故隐患。各条导线的连接处应使线芯全部接在接线端口内并压接牢固，防止线间短路故
18、障或导线脱落造成事故。需要注意的是，由于有些地区的供电系统存在电压不稳定，持续工作电压值超出正常电压范围的情况。针对这种现象，应在安装施工前用仪表检测电压值，如有电压过高的现象应及时采取必要的措施（如换用额定电压值较高的SPD），避免SPD因长时间工作在过高的电压下造成损坏而失去对设备的保护作用。3.2信号线路SPD的安装目前，许多通信线路都改用光纤传输。由于光纤内没有金属导体，故不会引入雷电流，无需特殊防护。但施工中要注意将光缆的加强筋在光分线盒处做好接地处理，防止加强筋上引入的感应电压对周围设备造成的电磁干扰。信号线SPD的安装比较简单，在安装时应先将通信设备停止工作，将要安装SPD的通信
19、线连接头拆下，将SPD按信号传输方向及接口的匹配原则安装在设备的通信接口，再将原信号线安装在SPD的另一端，将SPD的接地线就近与设备外壳连接并良好接地。安装完成后开机检查设备信号传输情况，如有影响应及时进行调整。在施工中，应仔细检查原有通信线的金属屏蔽层是否接地可靠，如有接地不合格的地方应及时加以改造。信号线多种多样，SPD大多是串联在信号线路中，在安装中除了要对信号线的类型、端口、工作电压、带宽及速率等参数进行核实外，还要特别注意防止虚接及将同轴电缆的截面形状改变等细节，避免影响通信设备的正常工作。三、结束语防雷系统工程是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节，涉及土建、供电、信号线路布线、设备安装以及周围建筑等许多方面，需要我们树立长远的战略目标，保证施工质量，不断总结经验，从实际情况入手，不断提高防雷技术水平和系统防雷能力。