通信设备雷电防护探讨

陈河+王艳涛

摘 要 防雷器的作用是阻断或降低雷电流，从而达到保护通信/电力系统中各种电路板、连接线、及相关器件免受雷电损坏的一种电器。防雷器的种类主要有避雷针、天馈防雷器、电源防雷器、信号防雷、控制系统防雷。信号防雷主要用于限制大气过电压，一般用于信号线入室、线路和信号设备段保护，例如通信用，用户线引入机房中的保安器。

关键词 防雷器；电磁感应；屏蔽；电位

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0090-02

避雷针主要用于局站机房、外线、配电室等的一级防护。天馈防雷器主要用于无线基站天馈系统的雷电防护。防雷器件所能防护的基本都是感应雷。防护雷电最直接有效的方法莫过于设备屏蔽/保护接地。对于机房设备进行多级屏蔽，使设备内部电磁场尽量少或完全没有外泄，是对设备最好的防雷方法。对于外引入线防雷可以通过以下几种方法：间歇屏蔽层接地；地埋线引入室；引入线加装防雷器。

防雷学在电相关学科中有着举足轻重的地位。人们通常提到雷多数是防护，但将来有很大可能会利用雷电。

雷电产生需要两个必要条件：形成集聚电能的云；云中电荷分布不均匀。满足以上两个条件在风与温度的影响下，造成不同雷云的相互碰撞，产生集聚电流形成雷电。雷电分类：直击雷、感应雷、雷电波侵入、球形雷。雷电具有统计特性：①雷电易于发生在南方、山地、内地、潮湿、暴雨天气。绝大多数雷电发生在云内，不与地面设施发生电流。少数发生在雷云与大地之间或雷云与高点建筑物之间；②90%左右的雷是负极性的。雷电实例：2004年8月3日中铁十八局唐古拉山段，一处山顶无线电基站天线塔被雷直击。导致天线塔大部分融化、机房起火。格尔木铁通公司一处用户架空电缆被雷击中，感应电沿电缆流入机房，造成机房保安器尽数烧损，部分设备器件被击穿。综上所述提高对雷防范是有一定必要的。

1 防雷基本原则

1）分两部分雷电系统防护：①外部防雷包括接闪器、屏蔽、地线装置、避雷针；②内部防雷包括合理布线、等电位防护、屏蔽、过压保护器。

2）雷的分布与防护：①雷电放电分部有一定规律，不同地理位置雷的数量不同；不同季节雷的种类也是不同的，经多年统计记录，可以得出相应的规律；②防雷装置不能阻止直击雷对设备损坏，避雷针可以影响直击雷对设备损伤程度；③防雷器件不能完全抑制所有感应雷形成的过电压和过电流；④对于发生概率为10%左右的高频雷击其防护的费用急剧上升，就是说我们能防护的雷是占90%的低频雷。

3）多级防护原则：在线路入室到电源，到设备，到模块进行多级防护，使雷电电压逐级降低。达到对不同通信机房，设备进行不同程度雷电防护。

2 通信设备雷电防护设计

2.1 通信局站楼体的接地系统设计

其中同一机房的防雷引地线功能：防雷接地、静电接地、工作接地。必须与统一的防雷体链接，尽量达到等电位（能源部分与信号部分电位差不能超过1 V）。联合接地主要包括：保安器、金属隔离层、ODF/DDF配线架、设备机架、电池组、静电防护地面等。

图1

2.2 移动基站防雷

图2

铁塔高度要高于天线高度，达到避雷针的效果。机房建于塔下30度角范围内，由塔对机房进行避雷防护。馈线入室后经过保安器防雷。

2.3 局内布线

1）进局的能源电缆：进入通信局站的能源电缆如果是铠装电缆，入室两米内必须去除钢铠。铠装层与屏蔽层两端接地或入室金属管两端接地。如非铠装电缆入室，在引入设备前必须安装防雷器。

2）进局光/电缆的防雷：光/电缆应通过地埋进入通信机房；进入通信局站的光/电缆应采用屏蔽电缆、光缆加强芯接地、穿金属管；光/电缆的屏蔽层，必须两端接地；信号电缆进入室内后应在设备的对应接口处加装信号避雷器保护，信号避雷器的保护接地线应尽量短/粗。

2.4 室外光电缆避雷

尽量采用地埋线路、架空线路每隔一段引一根地线，逐级降低雷电压。

图3

2.5 接地电阻要求

综合通信大楼的接地电阻小于1欧姆，一般与自来水管、天然去管、大楼联合接地体链接，一般都在0.3欧姆左右。无线通信基站的接地电阻值应小于5欧姆。但一般由于引线比较长，易于造成接地效果差。对于年雷暴日小于20天的地区，接地电阻值可以适当加大。

3 接地设计

设备房被雷电击中的主要途径：

1）光电缆被雷击中，雷电流经光电缆→机房→防雷器最后感应到设备。

2）雷击中能源线，雷电流经变压器→供电线→通信机房→防雷保险最后到通信设备。

3）直接击中机房避雷针→感应到设备。

4）地电位升高反击通信设备。①接地线应选用铜芯导线或钢板，选用电阻小、熔点高、耐腐蚀的导体；②接地线不可以与其他导线线平行走线或相互多处交叉；③接地线不得从户外架空引入，必须全程埋地或墙壁走线；④保护地线应选用颜色鲜明的塑料绝缘铜芯导线；⑤通信设备到用户接地排的距离小于30 m，越短越好，无线基站可以适当加长。但要加粗引线；⑥接地端子必须经过防锈、防腐处理，其连接应焊接或双眼夹板加固；⑦保护地线上严禁接头，严禁加装开关或熔断器。

4 雷电防护常见问题

1）屏蔽不彻底，有电磁泄漏。

2）接地体链接不牢靠，松动或脱焊/焊点不饱满。

3）接地电阻不达标，接地阻值过大。

4）使用引地线过细。

5）信号避雷器距离要被保护的设备太远。

6）信号线与电力线交汇不保护。

参考文献

[1]林建民，宁波.防雷装置设计与安装[M].气象出版社出版，2010.

[2]重庆市防雷中心.雷电防护知识读本[M].气象出版社，2011.

[3]田洪.静电及静电防护技术研究[J].科协论坛（下半月），2008.

[4]肖稳安，张小青.雷电与防护技术基础[M].气象出版社，2006.endprint