通信設備雷電防護探討

陳河+王艷濤

摘 要 防雷器的作用是阻斷或降低雷電流，從而達到保護通信/電力系統中各種電路板、連接線、及相關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、線路和信號設備段保護，例如通信用，用戶線引入機房中的保安器。

關鍵詞 防雷器；電磁感應；屏蔽；電位

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

避雷針主要用于局站機房、外線、配電室等的一級防護。天饋防雷器主要用于無線基站天饋系統的雷電防護。防雷器件所能防護的基本都是感應雷。防護雷電最直接有效的方法莫過于設備屏蔽/保護接地。對于機房設備進行多級屏蔽，使設備內部電磁場盡量少或完全沒有外泄，是對設備最好的防雷方法。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。

防雷學在電相關學科中有著舉足輕重的地位。人們通常提到雷多數是防護，但將來有很大可能會利用雷電。

雷電產生需要兩個必要條件：形成集聚電能的云；云中電荷分布不均勻。滿足以上兩個條件在風與溫度的影響下，造成不同雷云的相互碰撞，產生集聚電流形成雷電。雷電分類：直擊雷、感應雷、雷電波侵入、球形雷。雷電具有統計特性：①雷電易于發生在南方、山地、內地、潮濕、暴雨天氣。絕大多數雷電發生在云內，不與地面設施發生電流。少數發生在雷云與大地之間或雷云與高點建筑物之間；②90%左右的雷是負極性的。雷電實例：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。導致天線塔大部分融化、機房起火。格爾木鐵通公司一處用戶架空電纜被雷擊中，感應電沿電纜流入機房，造成機房保安器盡數燒損，部分設備器件被擊穿。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）分兩部分雷電系統防護：①外部防雷包括接閃器、屏蔽、地線裝置、避雷針；②內部防雷包括合理布線、等電位防護、屏蔽、過壓保護器。

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

3）多級防護原則：在線路入室到電源，到設備，到模塊進行多級防護，使雷電電壓逐級降低。達到對不同通信機房，設備進行不同程度雷電防護。

2 通信設備雷電防護設計

2.1 通信局站樓體的接地系統設計

其中同一機房的防雷引地線功能：防雷接地、靜電接地、工作接地。必須與統一的防雷體鏈接，盡量達到等電位（能源部分與信號部分電位差不能超過1 V）。聯合接地主要包括：保安器、金屬隔離層、ODF/DDF配線架、設備機架、電池組、靜電防護地面等。

圖1

2.2 移動基站防雷

圖2

鐵塔高度要高于天線高度，達到避雷針的效果。機房建于塔下30度角范圍內，由塔對機房進行避雷防護。饋線入室后經過保安器防雷。

2.3 局內布線

1）進局的能源電纜：進入通信局站的能源電纜如果是鎧裝電纜，入室兩米內必須去除鋼鎧。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，在引入設備前必須安裝防雷器。

2）進局光/電纜的防雷：光/電纜應通過地埋進入通信機房；進入通信局站的光/電纜應采用屏蔽電纜、光纜加強芯接地、穿金屬管；光/電纜的屏蔽層，必須兩端接地；信號電纜進入室內后應在設備的對應接口處加裝信號避雷器保護，信號避雷器的保護接地線應盡量短/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，接地電阻值可以適當加大。

3 接地設計

設備房被雷電擊中的主要途徑：

1）光電纜被雷擊中，雷電流經光電纜→機房→防雷器最后感應到設備。

2）雷擊中能源線，雷電流經變壓器→供電線→通信機房→防雷保險最后到通信設備。

3）直接擊中機房避雷針→感應到設備。

4）地電位升高反擊通信設備。①接地線應選用銅芯導線或鋼板，選用電阻小、熔點高、耐腐蝕的導體；②接地線不可以與其他導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保護地線應選用顏色鮮明的塑料絕緣銅芯導線；⑤通信設備到用戶接地排的距離小于30 m，越短越好，無線基站可以適當加長。但要加粗引線；⑥接地端子必須經過防銹、防腐處理，其連接應焊接或雙眼夾板加固；⑦保護地線上嚴禁接頭，嚴禁加裝開關或熔斷器。

4 雷電防護常見問題

1）屏蔽不徹底，有電磁泄漏。

2）接地體鏈接不牢靠，松動或脫焊/焊點不飽滿。

3）接地電阻不達標，接地阻值過大。

4）使用引地線過細。

5）信號避雷器距離要被保護的設備太遠。

6）信號線與電力線交匯不保護。

參考文獻

[1]林建民，寧波.防雷裝置設計與安裝[M].氣象出版社出版，2010.

[2]重慶市防雷中心.雷電防護知識讀本[M].氣象出版社，2011.

[3]田洪.靜電及靜電防護技術研究[J].科協論壇（下半月），2008.

[4]肖穩安，張小青.雷電與防護技術基礎[M].氣象出版社，2006.endprint