防汛通信系統遭受雷擊原因及對策

劉俊祥，王連劍

（菏澤市水利局，山東 菏澤 274000）

菏澤市水利局通信系統中的電子設備遭受雷擊有多種情況。從區域看：水閘管理單位和城區附近有高壓線通過的區域遭受雷擊頻繁，獨立于城鎮之外的基層管理單位也明顯有不程度的雷擊損壞設備現象發生；從受雷擊的部位看：電源部位和信號線接口部位損壞嚴重。

雷擊損害主要通過兩種形式：一種是通過金屬管線或地線傳導的直擊雷；一種是過電壓引起的感應雷。絕大部分雷電損害是由感應雷引起的。

1 原因分析

通信系統中的電子設備遭受雷擊損壞的主要原因往往不是直擊雷而是感應雷，防止感應雷產生的過電壓是保證系統安全可靠運行的主要措施。實踐證明，避雷針只能在一定的范圍內在防直擊雷方面起一定作用，而在防感應雷方面就顯得無能為力，相反還有引雷的作用。

目前水利系統無線通信仍占主導地位。在無線通信臺站建立后，一般都要建立較高的鐵塔，并在其上架設避雷針以保護范圍內的設施不被雷擊。一旦雷擊現象發生，人們較多地在鐵塔的接地處理上下功夫，而往往忽視雷電波侵入附近低壓導電線的危害。

由于水利支干通信分階段建設明顯，在工程設計和施工時，沒有系統考慮防雷接地問題。通信系統與建筑物的防雷接地、設備防雷與保護接地缺乏統一性和系統性，導致電位分布不均，形成了電位反擊。部分電源供電線路防雷未作考慮。

2 預防對策

2.1 線路方面

1）采用“避、阻”減少感應過電壓進入機房。根據感應過電壓產生的原因和其幅值的計算分析，利用有金屬外皮的電力線、信號線埋地敷設是較好的堵塞雷電侵入波的有效途徑。引入機房的電力線應有金屬外皮或在敷設金屬管內作屏蔽，并要求埋地敷設，長度不小于 2ρ(ρ為電阻率)米，且在入戶處繞成電感扼流圈，不得將架空線路直接引入機房。引出機房的金屬管也應埋地，利用降低線路高度、增大導線各屏蔽線之間的耦合系數來減少和降低進戶線上產生的過電壓幅值；利用電纜外皮或金屬外殼的分流降壓作用以及雷電流產生的集膚效應，將流經電纜的電流排擠到外導體上去。金屬外皮的兩端一定要與接地網相連接，以防止地電位反擊。引入機房的航空燈電源線外皮和通信線金屬外皮至少應在桿塔的頂端和未端與鐵塔相連。機房的接地網與塔體的接地網至少應有兩根水平接地體相連，連接電阻不大于1Ω。站房附近嚴禁布放架空纜線。

2）采用“截、放”預防。在低壓線路的入戶和出口處，加裝避雷器進一步將雷電侵入波截、放。在電力線路設計中，進戶線的絕緣子采取接地措施防止雷擊(在平常雷電日不超過30的地區一般不作要求)。當低壓線路落雷時，就對絕緣子的鐵腳放電，把雷電泄掉。如果只將絕緣子鐵腳接地，僅在鐵腳和導線之間形成一個放電保護間隙，其放電電壓約為40kV，這對保護人身安全是有效的，但要保護低壓電氣設備和線路就不夠了。在絕緣子放電之前，可能室內的電氣設備或線路已被擊穿，故要增設避雷器來保護室內的電氣設備和線路。一般可采用在低壓進戶線的入戶處安裝壓敏避雷器、交流浪涌進雷器、放電管等裝置，以限制雷電過電壓的幅值，把從線路上來的浪涌電流引入地下而保護設備。如果電源直接取自市電插座，必須考慮經過電壓防護插座插入市電電源插座。信號線路在進入機房設備前端應安裝信號防雷器，將信號送至收信設備，在設備受到過電壓侵襲時，保護裝置能快速動作將能量泄放，從而保護設備不受損壞。

2.2 防雷接地要求

機房所在的整個樓房建筑體的接地應按均壓等電位原則設計，即電子設備的工作接地、保護接地共同合用一組接地體的聯合接地方式，機房為防止地電位反擊，其接地電阻不應大于1Ω。

通信設備可包括幾種不同的接地系統，系統也會包括不同的必須接地點，每個設備的接地應獨立引入接地體。通常，接地系統的實施需遵循以下原則：(1)接地電阻應小于 5Ω；(2)星形配置；(3)避免地環路；(4)地電位應相等。

2.3 空間通道

外部防雷系統應在建筑物設計、施工階段給予高度重視，以便利用建筑物自身的金屬構件達到經濟實用的防雷目的。無線通訊經常在建筑物上架設天線，屬于地面特別突出物，是雷電釋放的危險途徑，天饋線進入設備前應加裝防雷器。

3 結 語

根據感應雷形成的原理和影響其幅值的經驗公式分析，在有高聳建筑物或通信鐵塔的地方，增加電源進戶線金屬外殼屏蔽、埋地敷設、在電源線入戶處增加避雷器，是有效防止感應雷從電源線侵入電子設備的經濟有效方法；增加通信線路入出口處多級保護也是必不可少的一部分；完善的接地系統是保障通信暢通的必要條件；加強日常維護、檢查、檢測工作是保障雷電、靜電防護措施可靠運行的必要手段。