現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)

1、中國聯(lián)通雙鴨山分公司技術(shù)論文：現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)張 慶 龍張慶龍：男，1977年4月生，現(xiàn)就職于中國聯(lián)通雙鴨山分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)部，主要負(fù)責(zé)局用電源設(shè)備維護(hù)工作。中國聯(lián)通雙鴨山分公司摘要：分析了雷擊的產(chǎn)生與危害，介紹現(xiàn)代通信系統(tǒng)防雷的特點(diǎn)與方法。關(guān)鍵詞：雷擊分析；雷電防范 引言：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展帶動(dòng)下，電信技術(shù)得到飛速發(fā)展，以數(shù)字程控技術(shù)為核心的現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)在通信系統(tǒng)中得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。但系統(tǒng)越是先進(jìn)，芯片的集成度越高，電路越復(fù)雜，工作電壓越低，對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性的要求也越高。抗干擾和耐沖擊始終是現(xiàn)代通信系統(tǒng)在

2、惡劣電磁環(huán)境下應(yīng)用中的兩大薄弱環(huán)節(jié)。而雷擊事件由于其極高的電壓幅值和不可預(yù)測(cè)性更是通信系統(tǒng)的“天敵”。它極大的威脅著通信系統(tǒng)的運(yùn)行安全，應(yīng)該引起我們足夠的重視。1、雷擊分析1.1 雷電侵入途徑：雷電侵入通信設(shè)備的途徑一般有三條：1.1.1 雷電經(jīng)發(fā)射塔天饋線屏蔽層串入通信設(shè)備。1.1.2 因雷擊線路或線路附近而產(chǎn)生的直擊雷或感應(yīng)雷過電壓，形成的雷電沖擊波，沿戶外傳輸信息的線路(如通信光纜)或電力進(jìn)線侵入通信設(shè)備。1.1.3 雷擊大地或接地體，引起地電位上升，對(duì)通訊設(shè)備產(chǎn)生反擊，損害通訊設(shè)備對(duì)地絕緣。 1.2 雷電的危害：雷電侵入波因?yàn)槭情W電脈沖放電，所以峰值電流大，電場(chǎng)強(qiáng)，電流隨時(shí)間變化率大，

3、且放電過程所形成的頻譜范圍寬(1Hz100MHz)，對(duì)架空通信光纜、電纜、電力線等通信線路都感生強(qiáng)大的感應(yīng)過電壓和感應(yīng)過電流，一旦感應(yīng)過電壓和感應(yīng)過電流被引入通信設(shè)備的內(nèi)部，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾甚至毀壞通信設(shè)備。2、 雷電防范對(duì)策2.1 10kV配電線路防雷措施 2.1.1 為了提高10kV配電線路的耐雷水平，在采用裸導(dǎo)線線路中應(yīng)盡量選擇瓷橫擔(dān)，因?yàn)榇蓹M擔(dān)的耐雷水平是鐵橫擔(dān)針式絕緣子的3倍多，并且對(duì)于現(xiàn)有鐵橫擔(dān)線路，應(yīng)更換成高一級(jí)的絕緣子。2.1.2 10kV配電線路遭受雷擊后，往往造成絕緣子擊穿和導(dǎo)線燒斷事故，尤其是對(duì)于多雷區(qū)的鋼筋混凝土桿鐵擔(dān)的線路最為突出，所以在這些絕緣弱點(diǎn)必須有可靠的電氣連

4、接并與接地引下線相連。引下線可借助鋼筋混凝土桿的鋼筋焊連，接地電阻應(yīng)小于30。2.1.3 對(duì)于個(gè)別高的桿塔、鐵橫擔(dān)、帶有拉線的部分桿塔和終端桿等絕緣薄弱點(diǎn)、應(yīng)裝設(shè)避雷器進(jìn)行保護(hù)。2.1.4 對(duì)于10kV配電線路相互交叉和與較低電壓線路、通訊線、閉路電視線交叉的線路，其交叉時(shí)上下導(dǎo)線間的垂直距離最小允許值應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程中規(guī)定的數(shù)值，如果工作距離較小空氣間隙可能被雷電所擊穿。2.2 10kV配電設(shè)備防雷措施 2.2.1 配電變壓器按現(xiàn)行規(guī)范采用氧化鋅避雷器來保護(hù)。氧化鋅避雷器要求越靠近變壓器安裝、保護(hù)效果越好，一般要求裝在高壓跌落保險(xiǎn)的內(nèi)側(cè)。必須使避雷器的殘壓小于配電變壓器的耐壓，才能有效地對(duì)變壓

5、器起保護(hù)作用。2.2.2 避雷器的選擇應(yīng)與線路額定電壓相符。若避雷器額定電壓高于設(shè)備額定電壓使設(shè)備受雷擊時(shí)失去可靠保護(hù)；避雷器額定電壓低于設(shè)備額定電壓，在正常的過電壓下避雷器頻繁動(dòng)作引起線路接地跳閘。2.2.3 當(dāng)變壓器容量在100kVA及以上時(shí)，接地電阻應(yīng)盡可能降低到4以下；當(dāng)變壓器容量小于100kVA時(shí)，接地電阻可達(dá)到10及以下即可。如達(dá)不到上述要求的變臺(tái)，應(yīng)進(jìn)行改造接地網(wǎng)使其阻值下降，從而使雷電流流過接地線上引起的電位降低。2.2.4 在配變低壓側(cè)也裝設(shè)保護(hù)裝置。10kV配變只在進(jìn)線處安裝避雷器不能保護(hù)配變低壓繞組，而且由于低壓側(cè)落雷也將造成雷電沖擊電壓直接通過計(jì)量裝置加在低壓繞組上，按

6、變比感應(yīng)到高壓側(cè)產(chǎn)生高電壓、有可能首先擊穿高壓繞組。同時(shí)，雷電沖擊電壓通過低壓線路侵入用戶，造成家用電器的損壞。所以在配變低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)低壓避雷器(以裝設(shè)一組FYS型低壓金屬氧化物避雷器為宜)或500V的通訊用放電間隙保護(hù)器，并將避雷器、變壓器外殼和中性點(diǎn)可靠接地。2.2.5 在配電變壓器進(jìn)線處裝設(shè)電抗器。電抗器可以利用進(jìn)線制作，用進(jìn)線繞成直徑100mm，10至20匝的電感線圈。阻止雷電波的入侵，保護(hù)變壓器。2.2.6 避雷器安裝工藝要規(guī)范。避雷器的接地要良好，接地線聯(lián)接要可靠。以防配變避雷器由于安裝工藝差、引線細(xì)；接頭松或開路造成避雷器失去保護(hù)作用而導(dǎo)致配變?cè)饫讚魺龎摹７览滓€的截面積，引線連

7、接頭，接地體埋設(shè)都要符合有關(guān)防雷接地規(guī)程要求。2.2.7 按期進(jìn)行預(yù)試和檢修，避雷器要按規(guī)程要求定期進(jìn)行絕緣電阻、工頻放電電壓試驗(yàn)，對(duì)不合格和有缺陷的避雷器進(jìn)行更換。FS閥型避雷器經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，因避雷器自身老化其工頻放電電壓下降，絕緣電阻降低。當(dāng)其工頻放電電壓低于23kV，絕緣電阻低于2000M時(shí)必須更換。對(duì)接地引下線，接地裝置要定期巡視檢修。雷雨季節(jié)前要清掃瓷體，緊固接頭，損壞部位立即更換。2.3 電纜防雷：2.3.1 當(dāng)?shù)蛪弘娫淳€路較長時(shí)，在進(jìn)線與大地之間接低壓氧化鋅避雷器，或在最后幾根電桿上把絕緣鐵腳接地，使雷電分流衰減；在導(dǎo)線與大地之間及各相導(dǎo)線之間接避雷器、壓敏電阻器、陶瓷放電管

8、等組成多級(jí)保護(hù)；橫向過電壓，粗保護(hù)可采用充氣管(如RL-250或R-7等)，細(xì)保護(hù)可采用穩(wěn)壓二極管或穩(wěn)壓二極管與開關(guān)二極管同時(shí)使用。2.3.2 在天饋線入戶處加裝合適的浪涌保護(hù)器（如雷盾OBO V20-C金屬氧化物低壓防雷裝置），使得沿導(dǎo)線傳來的由閃電引發(fā)的高壓電脈沖在避雷器處分流入地。2.3.3 對(duì)于音頻電纜進(jìn)入機(jī)房要首先接入裝有保安單元的配線架，配線架限幅裝置主要包括壓敏電阻、氣體放電管、熔斷件、熱線圈。當(dāng)通訊線路受雷擊或強(qiáng)電襲擊時(shí)，放電管放電或壓敏電阻限幅，實(shí)行納秒級(jí)保護(hù)，將高壓引導(dǎo)入地，從而保護(hù)交換設(shè)備。若出現(xiàn)持續(xù)電流時(shí)，熱熔塊動(dòng)作，外線接地。而當(dāng)過電流出現(xiàn)時(shí)，PTC熱敏電阻產(chǎn)生高阻態(tài)

9、，達(dá)到保護(hù)交換設(shè)備。2.3.4 電纜接地：所有有一定距離的電纜(電信、電源和信號(hào)線纜)均采用全封閉金屬管道布放，凡是從室外引入到通信設(shè)備的各種通信電纜應(yīng)有金屬外皮或穿入金屬管道，金屬外皮或金屬管道外壁應(yīng)與接地網(wǎng)相連，在通信設(shè)備機(jī)房內(nèi)裝置防雷器件，如壓敏電阻器防雷。 2.4 通信電源設(shè)備防雷：對(duì)于通信電源在電源側(cè)裝設(shè)電源防雷保護(hù)箱(電源防雷保護(hù)器)，在設(shè)備側(cè)裝設(shè)壓敏電阻器等，均能有較地起到防雷擊保護(hù)作用。在正常情況下保護(hù)器處于高阻狀態(tài)，電網(wǎng)因雷擊，將在納秒級(jí)內(nèi)迅速導(dǎo)通，將雷電或浪涌過電壓引入大地，從而保護(hù)了電網(wǎng)上的通信設(shè)備。2.5 通信設(shè)備防雷2.5.1 對(duì)于程控交換機(jī)、微波設(shè)備、載波設(shè)備、光纖

10、設(shè)備等各類通訊調(diào)度設(shè)備，加裝浪涌保護(hù)器，同室外的避雷系統(tǒng)相配合，是目前先進(jìn)的防雷保護(hù)方案，具有響應(yīng)速度快、吸能本領(lǐng)強(qiáng)、限制電壓低、無續(xù)流等特點(diǎn)。2.5.2 對(duì)于通訊電源監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)實(shí)現(xiàn)通訊機(jī)器之間的交電隔離或光電隔離，內(nèi)置400W/10ms抗雷擊裝置，可有效的對(duì)通訊設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)，并可把浪涌的電位差降在隔離器上，從而起到保護(hù)串口、抑制浪涌的作用。 2.6 鐵塔天線防雷：鐵塔天線應(yīng)有防直擊雷的保護(hù)措施，如裝設(shè)高頻信號(hào)保護(hù)器用于高頻設(shè)備的防護(hù)，天線鐵塔設(shè)避雷針，并經(jīng)25mm2的銅線直接入地，使雷電流沿最短路徑入接地網(wǎng)，這樣塔上的天饋線都在其保護(hù)范圍內(nèi)，免受直擊雷，而且天饋線引下線要多點(diǎn)

11、接地。天線鐵塔和機(jī)房之間設(shè)有支撐電纜的金屬過橋或懸掛電纜的鋼絞線，過橋和鋼絞線在電氣上與鐵塔連通。在電纜進(jìn)入機(jī)房外側(cè)時(shí)，過橋和鋼絞線、電纜外護(hù)層都連在一起，通過最短路徑與接地網(wǎng)連接，也盡可能地減少經(jīng)天饋線進(jìn)入機(jī)房的雷電壓幅值。 2.7 如何接地2.7.1 天線接地：由于天線鐵塔引入雷電的可能性較大，因此分離發(fā)射塔地線與通信設(shè)備的地線，至地線樁的引線采用120mm2以上的導(dǎo)線。 2.7.2 機(jī)房接地：設(shè)備機(jī)房的接地模式按照網(wǎng)狀隔離聯(lián)接模式，設(shè)備機(jī)房應(yīng)有環(huán)形接地體和均壓環(huán)，環(huán)形接地體與大地不搞單點(diǎn)聯(lián)接，而是多處下地，各種設(shè)備就近聯(lián)接到環(huán)上去。另外，通信設(shè)備走線槽道應(yīng)與地線樁用銅線連接起來，做防雷走線槽道。 2.7.3 通信站樓房接地：在現(xiàn)代高層建筑物內(nèi)，利用建筑物鋼筋混凝土的鋼筋作為接地體，連四側(cè)墻面也應(yīng)采用鋼筋混凝土并可靠連接，以及利用供排水用的金屬管道作為自然接地體，與地網(wǎng)相連，起到法拉第籠的作用。 2.7.4 避雷器接地：避雷器應(yīng)采用雙引下接地方式，并敷設(shè)23根反射狀水平接地極與主網(wǎng)相連，以達(dá)到加強(qiáng)為雷電保護(hù)裝置向大地泄放雷電流的作用。3、結(jié)束語對(duì)于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，難以用單一級(jí)的避雷裝置一步到位地解決問題。而應(yīng)該采用多級(jí)防護(hù)的手段，逐步把雷電壓降低到允許的范圍之內(nèi)。在防雷設(shè)計(jì)方面，要用發(fā)展的眼光，從高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化通信局站角度出發(fā)，遵循“整體防御、綜合治理、多重