通信電源及其電子設備的防雷技術分析

黎毅 中通服建設有限公司

前言：通信電源本身具有較高的引雷性，如果防護措施做的不到位，人力基本無法阻止雷電對設備的破壞。我們在防雷擊技術上已經有了比較成熟的一套技術，但是為了降低通信設備的損失及保證通信功能的正常使用，在應對精密儀器的雷擊風險時，如何最佳利用現有的防雷技術將破壞風險降到最低仍然是需要我們進一步探討的問題。

1 通信電源三級防雷技術分析

1.1 一級防雷技術淺析

通信電源的一級保護可以避免雷擊沿架空線路進入房間，對設備造成不良影響。放電電流控制在25 kA，然后吸收高壓脈沖。為了保護通信電源的內部感應電流，可以避免對配電系統設備的二次損壞。

1.2 二級防雷技術淺析

二次保護通信電源的防雷技術是基于雷電保護的設計原則和雷場的總體劃分，以最大限度地避免雷擊對通信電源造成的破壞。結合防雷設計和雷場劃分，合理安裝三相電源防雷裝置，有效地吸收配電前端引入的高壓脈沖、內部過電壓、雷電電磁脈沖等。從而誘導出高壓瞬時高壓脈沖。

1.3 三級防雷技術淺析

通信電源三級防雷技術保護，簡而言之就是對直流電源的防雷系統進行保護，在直流電源的配電柜上安裝制度安裝一臺直流防雷器，其泄流為10kA，吸收內部過電壓、雷內雷電電磁脈沖，獲得高壓所致瞬時高壓脈沖。然后，合理分配電前所致傳導雷電流，使其在設備所承受安全電壓范圍以內。

2 電子設備防雷措施概要

2.1 選擇合適的電源防雷設備

通信電源防雷設備因其所處環境和所需功能強度不同而有所差異，我們分析了這樣一個案例：“以某10000m-液化天然氣全容罐為例，灌頂為半球狀的鋼結構，缸體為鋼筋混凝土結構。某公司為其設置了外部防雷裝置，主要在灌頂位置上設置了接閃桿，灌頂邊緣、罐體側面布置了接閃網。”這里體現了布置電源防雷設備的特點：分級保護，將原始高壓電、經過防雷設備處理的電流、不同設備需要重點保護的類型（防止高壓、高溫或者是快速通過的電流的干擾）。通信設備中使用的防雷設備，能在較短的時間內釋放雷電感應產生的大量沖擊能量，并將其釋放到地面，以減少設備不同結構間的電位差，并對電路上的設備進行充分的保護。安裝防雷設備的主要目的是充分保護設備，防止雷電對通信安全的嚴重影響。當雷電發生故障時，要求防雷設備的接地電位較高。此時，如果高壓電氣設備之間有防雷保護裝置，就不能滿足遠距離的要求。受雷電影響后，電氣設備與高壓設備之間會發生放電，即反擊。選擇合適的電源防雷設備，主要是指根據當地環境、氣候(是否頻繁雷暴)以及通信電源及其電子設備的精度，選擇不同標準的電源防雷設備。一般較小的通信電源都是以普通電源避雷器、避雷器等為基礎，為了節約成本，在盡可能滿足使用功能的前提下，在選擇供電防雷設備時，應盡量提高質量一級。過高的等級會導致過度的經濟支出。我國在通信領域取得的技術性進步全世界都有目共睹，這是一代又一代科研工作者和民間企業共同努力的結果，而我們還在延續這種努力方式，這就意味著在未來，通信電源將被更新，電氣防雷設備在改造過程中也有可能被更換，因此，必須選用高質量的防雷裝置，而不是選擇更好的防雷裝置，而必須選用大型、中央型的通信電源。為了避免防雷設備在短時間內發生故障，過于頻繁地對設備進行維護和更換，如果質量不夠，就會降低大型通信電源的保護效果，一旦通信電源被雷擊損壞，會造成更大的損失。

2.2 精密儀器分級保護

雷電帶來的強大的電流、電壓侵入電子通信設備會對設備造成損壞，為了做到更精密的保護我們采取了兩種“分級保護”，第一種分級是指根據國家規定的電信電源的防雷保護必須遵循三級保護制度。第二種是指設備分級保護，不同于三級保護系統，這里的分級是基于設備的精度，對通信電源系統進行粗保護，對監控系統進行精細保護，通信電源的粗保護由最初布置的防雷設備實現，而監控系統因其擔負著監測電源設備安全、防雷設備安全且難以重新布置的特點，屬于更需細致保護的類型，粗保護需要根據保護區的級別，細保護應指電子設備的敏感情況，應選擇適當的保護等級。精密儀器的工作、質量都有著相對特殊的要求，通信電源系統雖然是最終的保護對象，但是在整個保護系統中，最應當注意的是參與保護的那些設備的安全，它們起到全部的防雷功能，因此想要實現通信電源及其電子設備的保護，還應當做好防雷設備的保護，但是通信電源及其電子設備還包含很對精密的、貴重的儀器，這部分儀器同樣要實施精密保護，防止在主要的防雷設備失去作用后再損失這一部分的精密儀器，造成較大的經濟損失。

2.3 定期檢測防雷器

需要定期檢查工作狀態的避雷器主要包括防雷設施和動力避雷器，前者是我國常見的避雷器，主要用作通信設備因雷電引起的高壓電流的接地管道。通過共享和引導以避免雷擊的風險，但是防雷設備經歷了多次雷擊沖擊，不可避免地會產生老化、失效，因為雷擊的可能性較小，因此，一般的防雷設施都有多年的使用壽命。在日常的測試過程中，工作人員最關心的應該是避雷器的指示燈，目前這是我們最常用也最有效的監測避雷器工作狀態、質量的查看方法。在雷雨天氣時工作人員應當對指示燈的顯示情況進行密切監控，發現指示燈不正常閃爍，可能是避雷器出現了故障，也可能是避雷功能出現了不完全的情況，在此情況下應當采取緊急措施，將對通信電源進行保護的多級技術、設備工作效果開到最大，并做好隨時出現設備破壞的防備工作，便于應急解決問題。非雷雨天氣也要定期檢測避雷設備的運行情況，一般在寒冷、雨季多等氣候環境復雜的地區，其避雷設施容易因為外界環境的干擾縮短壽命，所以定期檢查有利于及時發現出現故障的避雷設施，在雷雨天氣到來前完成維修、更換等工作。電力避雷器是保護通信電源的重要設備。其主要功能是能誘發雷電侵入輸電線路，避雷器保護模塊以納秒速度，電閃計值一般在0～99倍范圍內，電源避雷器也主要以侵入閃電為導向。這也是大多數現有防雷設備的工作原理，相當于避雷器的工作原理，而電源避雷器本身又起著低阻的作用。降低雷擊高強度電流屬于先進的精密保護水平，具有針對性，屬于繼避雷針之后的第二道防線，保護了通信電源的安全。為了保證避雷器的監測精度，負責監測通信電源安全的工作人員通常選擇中位數50作為避雷器顯示的0-99值之間的目標值。當檢測值超過此中間值時，表明雷電電流較大，可能會突破電源避雷器的保護，需要啟動相應的對策。

結語：在防雷技術短時間內無法取得突破性進展的時候，將現有的資源最大化利用才是充分保障通信電源及其電子設備免遭雷擊的顯示做法，文章中提供的幾點思路有利于配合現有技術提供防雷保障，但是隨著我國通信技術迅速發展，5G環境的到來意味著通信電源及其電子設備的功能、精密度逐漸增大，所以研究更加新型的、保障全面的防雷技術仍然屬于主要工作，在不斷創新的同時最大化已有資源的效益，減少通信設備維修、重建的支出。