略议电信设施雷电防护措施

　　摘要：随着通信技术的发展，各种先进通信设备在通信网络中的大量应用，这些设备对过电压的要求也就越来越高，因此适当采取各种过压保护措施，能有效避免因雷电、干扰等原因，造成的瞬间过压、过电流对传输线路、通信设备和人员造成的危害。该文重点介绍几种常见的防范方法，有效降低雷电产生的危害。
　　关键词：电信设施；雷电影响；防范措施；减少危害
　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)21-5243-02
　　众所周知，在雷雨天气，由于雷电在通信铁塔、抱杆及天馈线上感应的瞬间电压产生危害经常发生，因此对在网的通信设备、设施，采取有效的保护措施，能避免雷电对电信设施、通信设备及人员造成的危害。由于受雷击已成为破坏电信设备的最大元凶，故此，国际电工委员会已将雷电灾害称为“第一大公害”。从多数电信设备收到雷击案例中，研究认为：由雷电波侵入和雷电感应造成的雷电脉冲是电信设备损坏的最主要原因。故此只有了解它的形成过程，才能找到有效地防护措施，减少雷电损失。根据通信专用机屋设计要求，电信大楼一般都安装有避雷网、避雷针或避雷带，而且采取了联合接地的形式。从方式上看，这已具备了较好的抗外界电磁和防雷的性能，但是电信设备为什么有时还会遭受雷击而损坏呢？甚至有时还会对维护人员的人身造成威胁。这是因为当发生雷电时，带电云层产生的感应电荷通过通信或电源线路侵入，如果天馈线及各种线缆与大地之间直流通路不顺畅，就会由于感应在线缆与大地之间产生过电压，导致电信设施无法承受强电侵入而损毁，进而伤及维护人员的人身安全。 随着通信的快速发展，各种电信设备的大量应用，一种简单的防护体系已经不能满足防护要求，目前各大通信企业，都加大了对防护体系的投入，都已从单一防护体系改变为多级防护体系。
　　1 电信设施的四种避雷方式
　　一般避免建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四种：
　　等电位法：即将所有设施设备的工作地与建筑物的公共地设置于同一电位上。
　　电流疏导法：即将云层中的电荷通过引线疏导至大地，从而使建筑物或通信设备免受雷击。
　　电荷中和法：即释放出极性不同的电荷与云层中的电荷进行中和，从空中阻止雷电的产生。
　　过压隔离法：即将被保护物与雷电所产生的过电压分隔开，达到避免雷击。
　　根据以上的四种避雷方式，具体到某个电信工程来说，有以下几个实现方法。
　　2 电信设施的外部防护
　　外防主要采用接地装置（接地线、极）和避雷装置（避雷针、网、线、带）。防护原理是：当云层放电时使地面的电场发生突变，在避雷针顶部形成局部电场强度突变，引导雷电向避雷针放电，再通过接地装置将雷电流引入大地，这是防直击雷的有效方法。根据现代通信要求，避雷针最好选择提前放电主动式装置，还应该从不同角度考虑，增大保护面积。同时要求建筑物的所有外露金属构件与防雷网连接良好。
　　2.1 不同避雷装置的安装要求及适用场合
　　接地线、体：接地线尽量短，长度应不大于30米，其材料应采用热镀锌扁钢或铜排，截面积应不小于40mm×4mm。地线要尽可能使用相同的金属材料3毫米以上的实心导线。同时还要埋设有一定间隔的多根接地体，且相互焊接。
　　地线电阻：避雷地线的电阻要求一般为10～50Ω，便于保证放电顺畅。
　　避雷针：装在高于天线顶端的位置，与天线之间要有一定的隔距，以防止由于避雷针影响天线的通信效果。一般的做法是通信天钱要装在避雷针外线大约1.5倍波长以外。
　　放射性避雷装置：一些重要的通信设施，可以安装放射性避雷装置。这是目前较为先进的防雷保护装置。该装置能连续自行发射α粒子，使周围空气电离产生大量电子。可以中和、释放空间电荷，把已有的低电场消除掉，把形成的高电场降为低电场，达到消雷作用。
　　2.2 电信设施防感应雷击的措施
　　通信铁塔上安装避雷装置的同时，还要考虑消除感应雷击，通常是在天馈系统中安装浪涌保护器。装浪涌保护器安装应注意以下点：1) 装浪涌保护器接地必须可靠，要求接地引线应从馈线窗外侧接地。2) 因存在插入损耗，要注意天馈线的驻波比不大于1.5。3) 天线的支撑杆要与铁塔可靠连接。4) 供电系统的防雷措施，要在变压器和配电房安装避雷装置。
　　3 通信设施的内部防护
　　1) 电源设备的三级防护，建议高压变压器后端到配电机房，在总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器，作为三级保护。采用分流技术将雷电过电压能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。
　　2) 信号部分的雷电防护，需要依据通信设备的对雷电的敏感度来确定。可以考虑在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，对地加装避雷器，电缆中的空线要接地，并做好屏蔽接地。
　　3) 通信设备的接地方式，接地系统把雷电流引入大地，达到保护设备和人身安全的目的。一般建筑物都有建筑物地网、电源地和防雷地等装置。通信设备要求交直流防雷地、安全保护地、工作地必须独立设置，加入相互之间的隔距达不到设计要求，就会出现地电位反击情况。所以，当各接地系统之间的隔距达不到设计要求时，可以采取连接在一起的方式。如实际情况不允许直接连接，也要保证各类接地点的基准电位。
　　4 防雷措施的其他有关说明
　　防雷接地对电信设备而言是至关重要的，接地系统的好坏关系到通信设备和人身的安全。对于通信行业有关设计、施工规范，还需补充以下几点。
　　1) 通信局房必须严格按相关规范、设计要求施工，必须要建在联合接地系统、均压等电位分区保护之上。
　　2) 通信大楼、基站的电信设施，都要求采用多层防护的原则确保安全。
　　3) 各种防雷装置的接地电阻应严格控制在建筑及通信行业接地标准要求范围内。
　　4) 接地线应尽可能短，且接地线应尽量粗、短而直，决不允许打圈、弯曲和迂回，保证更佳的防雷效果。
　　5) 对防雷装置要经常维护，在每年雷雨季节到来之前和过后对其进行检查，如果测试数值与原来产品参数超出了允许的变化范围，就应该立刻将其更换掉，一定要做到防患于未然。
　　总之，通信设施防雷接地，是并不复杂但比较重要的，只要从工程设计的源头考虑周全，施工过程中能严格按着设计规范施工，日常维护跟进到位，加之目前一些防雷电的新技术也在不断涌现，相信任何一个管理规范、精细的运营商，都能重视并做好防雷工作。
　　参考文献：
　　[1] YD5068-98.移动通信基站防雷与接地设计规范[S].
　　[2] 张殿富.移动通信基础[M].北京:中国水利水电