防雷技術在短波通信機房中的實踐應用

陳凌

摘 要：在無線通信領域中，雷擊是破壞電子通信設備的罪魁禍首，在機房或設備的建設中，特別是對于短波遠距離傳播的高山偏遠站臺機房，若不做好防雷防范措施，不僅直接影響生產安全，甚至威脅人身安全。本文結合廣州海岸電臺室內機房及室外天線防雷技術和經驗，分析了通信設備和機房常見的雷擊方式及具體的防雷實踐。

關鍵詞：防雷技術 雷擊 通信機房

1.引言

雷電是自然界的一種放電現象，有時威力巨大，一次雷擊可產生大約5.5×105k W / h的能量，瞬時電流可高達210KA，足以摧毀機房內外各種通信設施和電氣設備，甚至人類的生活和生命安全都受到極大的威脅。據權威分析統計，華南地區是全國遭受雷擊最頻繁的地區，廣州通信中心作為華南地區規模最大、功能最齊全的海岸電臺，責任重大，需要確保通信鏈路和供電設備7*24小時的絕對安全，保障通信不中斷，為水上公眾通信提供更優質的服務。因此，在我臺日常的通信設備維護管理中，防雷技術成為防護體系中最基礎最重要的一環，各項機房設備系統的防御工作必須“嚴之又嚴、實之又實”，使之成為了安全可靠的防護網。

2.常見雷擊方式及影響

自然界的雷電主要分為直擊雷和感應雷。直擊雷是雷雨云對地面和建筑物的放電現象，可導致電子設備絕緣破壞，設備零件熔斷。感應雷是由雷雨云在放電過程中，產生強大的電磁場，使得在附近的導體中感應引電磁脈沖，破壞與導體相連接的設備或器件引發故障，特別是室內信號系統設備，容易受沖擊，比如變壓器、傳輸接口板等。

雷擊曾多次造成我臺山頂微波房光端機損壞，進而引起鏈路中斷；中控微波房也曾多次遭遇雷擊引起多鏈路告警等。總結近年來我臺由于雷擊而引起設備故障情況，如表1統計所示。

3.電臺的防雷現狀和設計原則

廣州海岸電臺天線發射站臺主要建立在山頂較為開闊地帶，發射距離較遠，天線塔臺普遍比較高，容易受雷擊。因此，我臺在建設機房及搭建塔臺天線的同時，也嚴格按照國家《建筑物防雷設計規范》的相關要求，結合山地環境、天線的分布、周圍居民樓宇等實際特點綜合評估，采購比較先進的技術設備，系統化地設計和布置了一套防雷設施和體系。防雷設計的基本原則如下：

（1）安全可靠：秉持“安全通信，萬無一失”和“以人為本”的理念，在施工建設過程中，開展了科學的設計、系統論證以及有效的可行性研究，選擇專業的防雷技術方案，最大化保障了天線及機房設備，尤其是維護人員的人身安全。

（2）技術先進：市面上，防雷產品種類繁多，技術程度層次不齊，需要選擇業界成熟的技術產品（如：三相電源避雷器），當前隨著IT技術的不斷進步，智能型防雷產品應運而生，為今后防雷更新換代提供更好的選擇。

（3）經濟合理：我臺天線所在的山頂區域覆蓋廣，面積大，為避雷覆蓋每一個角落，需要結合整體區域全面規劃，降低防雷設備的投入以及長期的維護成本。

4.室外天線和室內機房設備的防雷技術應用

廣州海岸電臺屬于高山偏僻發射站臺，結合天線和機房的位置和周圍居所，針對不同的雷擊形式，采取室外和室內相結合，應用“三道防線”防雷技術保安全的方法，開展了一系列針對性的防雷防御手段和措施。

第一道防線：是區分室外天線和室內機房，安裝先進的防雷設備，如電源浪涌抑制器、三相電源避雷器、單相避雷器等多個模塊。

針對感應雷的特性，防雷技術主要需要將保護的建筑物的金屬接地。

針對直擊雷的特性，防雷技術主要在保護的建筑物上設置避雷針、避雷網、避雷線等措施。 防雷系統結構如圖1所示。

4.1室外天線防雷技術原理和典型應用案例

室外防雷的原理主要針對直擊雷的防護，通過在建筑物上安裝避雷針或網等，將直擊雷產生的電流截獲，并電流引流至接地裝置，從而分散到地下消失。

廣州海岸電臺收發信天線眾多，且地理位置分布廣泛，幾乎全部暴露于室外空曠場地，大部分位于山坡甚至山頂上，塔高長達十幾米至幾十米不等，雷雨天氣極易遭遇雷電襲擊。所以天線防雷至關重要，天線的立桿應裝設避雷針，并要滿足與天線的水平間距，立桿盡量與保護的建筑物接地。

【天線遭雷擊案例】某日監控系統發現518業務（A25單塔（112m）天線）發信機出現WRN告警，試機無輸出，天線匹配箱告警。

【問題分析】 發信機Modem板、Control板、接口板出現故障，A25天線匹配項K25繼電器電路二極管CD26擊穿，同時該繼電器出現接觸不良的情況。

【解決方案】經更換避雷器、遙控單元各電路板，重插K25繼電器，并移除二極管CD26后，發信機恢復正常。

4.2室內設備防雷技術原理和典型應用案例

室內防雷的原理主要是在室內的金屬設備形成電壓均等的結構，減少因雷擊造成電流引起的電壓差的程度，因此需要將通信機房里的金屬設備如機房架、電纜、靜電地板等接地，避免室內的相應金屬物之間引起電壓差，室內電子設備就不容易出現損壞，有效起到防雷的作用。

【室內設備雷擊案例】02機房光端機遭雷擊案例：某日監控系統顯示01到02機房PCM出現設備倒換，相關告警燈出現亮燈。

【問題分析】02方向光端機遭雷擊引起損壞，導致到達對端無碼，定位為光端機故障

【解決方案】經過業務通道的調整及時搶通業務，并通過更換光端機徹底解決。

第二道防線：是流程管理上有章法，在雷雨多發季節來臨前，按照預定應急預案進行防雷預案演練，開展各種通信設備、電力設施的防雷、避雷接地等巡檢和維修工作，確保各種防雷設備處于正常運行狀態，備用器件有庫存和專業人員定點支撐，有故障需及時修復或更換，建立了完整的長效的防雷系統和常態化監測和檢修機制。

第三道防線：是雷電發生時，形成多“不”標準，工作人員不在戶外行走，不靠近電子設備，不在電線桿和高壓線下駐留。

5.總結

通信防雷是一項龐大的系統性工程，要做到內部與外部防雷系統相結合。不僅要做好機房外部防雷基礎設施工作， 而且要注重機房內部的系統集成防雷合理化設計和解決方案，當然，隨著現代技術的不斷發展，智能化防雷技術將成為必然，將進一步加固對通信設備和機房的屏障保護，最大程度保障電臺機房通信設備安全和水上通信更優質更暢通。

參考文獻：

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