現代移動通信系統(tǒng)的防雷保護

1、中國聯(lián)通雙鴨山分公司技術論文：現代移動通信系統(tǒng)的防雷保護現代移動通信系統(tǒng)的防雷保護張 慶 龍張慶龍：男，1977年4月生，現就職于中國聯(lián)通雙鴨山分公司網絡運行維護部，主要負責局用電源設備維護工作。中國聯(lián)通雙鴨山分公司摘要：分析了雷擊的產生與危害，介紹現代通信系統(tǒng)防雷的特點與方法。關鍵詞：雷擊分析；雷電防范 引言：隨著科學技術的日新月異，在微電子技術和計算機技術蓬勃發(fā)展帶動下，電信技術得到飛速發(fā)展，以數字程控技術為核心的現代信息科學技術在通信系統(tǒng)中得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應用。但系統(tǒng)越是先進，芯片的集成度越高，電路越復雜，工作電壓越低，對環(huán)境穩(wěn)定性的要求也越高?？垢蓴_和耐沖擊始終是現代通信系統(tǒng)在

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

3、且放電過程所形成的頻譜范圍寬(1Hz100MHz)，對架空通信光纜、電纜、電力線等通信線路都感生強大的感應過電壓和感應過電流，一旦感應過電壓和感應過電流被引入通信設備的內部，將產生嚴重的干擾甚至毀壞通信設備。2、 雷電防范對策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，在采用裸導線線路中應盡量選擇瓷橫擔，因為瓷橫擔的耐雷水平是鐵橫擔針式絕緣子的3倍多，并且對于現有鐵橫擔線路，應更換成高一級的絕緣子。2.1.2 10kV配電線路遭受雷擊后，往往造成絕緣子擊穿和導線燒斷事故，尤其是對于多雷區(qū)的鋼筋混凝土桿鐵擔的線路最為突出，所以在這些絕緣弱點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，接地電阻應小于30。2.1.3 對于個別高的桿塔、鐵橫擔、帶有拉線的部分桿塔和終端桿等絕緣薄弱點、應裝設避雷器進行保護。2.1.4 對于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，其交叉時上下導線間的垂直距離最小允許值應符合有關規(guī)程中規(guī)定的數值，如果工作距離較小空氣間隙可能被雷電所擊穿。2.2 10kV配電設備防雷措施 2.2.1 配電變壓器按現行規(guī)范采用氧化鋅避雷器來保護。氧化鋅避雷器要求越靠近變壓器安裝、保護效果越好，一般要求裝在高壓跌落保險的內側。必須使避雷器的殘壓小于配電變壓器的耐壓，才能有效地對變壓

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

6、變比感應到高壓側產生高電壓、有可能首先擊穿高壓繞組。同時，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。所以在配變低壓側應裝設低壓避雷器(以裝設一組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器，并將避雷器、變壓器外殼和中性點可靠接地。2.2.5 在配電變壓器進線處裝設電抗器。電抗器可以利用進線制作，用進線繞成直徑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；接頭松或開路造成避雷器失去保護作用而導致配變遭雷擊燒壞。防雷引線的截面積，引線連

7、接頭，接地體埋設都要符合有關防雷接地規(guī)程要求。2.2.7 按期進行預試和檢修，避雷器要按規(guī)程要求定期進行絕緣電阻、工頻放電電壓試驗，對不合格和有缺陷的避雷器進行更換。FS閥型避雷器經一段時間運行后，因避雷器自身老化其工頻放電電壓下降，絕緣電阻降低。當其工頻放電電壓低于23kV，絕緣電阻低于2000M時必須更換。對接地引下線，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 當低壓電源線路較長時，在進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；在導線與大地之間及各相導線之間接避雷器、壓敏電阻器、陶瓷放電管

8、等組成多級保護；橫向過電壓，粗保護可采用充氣管(如RL-250或R-7等)，細保護可采用穩(wěn)壓二極管或穩(wěn)壓二極管與開關二極管同時使用。2.3.2 在天饋線入戶處加裝合適的浪涌保護器（如雷盾OBO V20-C金屬氧化物低壓防雷裝置），使得沿導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 對于音頻電纜進入機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。當通訊線路受雷擊或強電襲擊時，放電管放電或壓敏電阻限幅，實行納秒級保護，將高壓引導入地，從而保護交換設備。若出現持續(xù)電流時，熱熔塊動作，外線接地。而當過電流出現時，PTC熱敏電阻產生高阻態(tài)

9、，達到保護交換設備。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備的各種通信電纜應有金屬外皮或穿入金屬管道，金屬外皮或金屬管道外壁應與接地網相連，在通信設備機房內裝置防雷器件，如壓敏電阻器防雷。 2.4 通信電源設備防雷：對于通信電源在電源側裝設電源防雷保護箱(電源防雷保護器)，在設備側裝設壓敏電阻器等，均能有較地起到防雷擊保護作用。在正常情況下保護器處于高阻狀態(tài)，電網因雷擊，將在納秒級內迅速導通，將雷電或浪涌過電壓引入大地，從而保護了電網上的通信設備。2.5 通信設備防雷2.5.1 對于程控交換機、微波設備、載波設備、光纖

10、設備等各類通訊調度設備，加裝浪涌保護器，同室外的避雷系統(tǒng)相配合，是目前先進的防雷保護方案，具有響應速度快、吸能本領強、限制電壓低、無續(xù)流等特點。2.5.2 對于通訊電源監(jiān)控系統(tǒng)、計算機網絡應實現通訊機器之間的交電隔離或光電隔離，內置400W/10ms抗雷擊裝置，可有效的對通訊設備進行防雷保護，并可把浪涌的電位差降在隔離器上，從而起到保護串口、抑制浪涌的作用。 2.6 鐵塔天線防雷：鐵塔天線應有防直擊雷的保護措施，如裝設高頻信號保護器用于高頻設備的防護，天線鐵塔設避雷針，并經25mm2的銅線直接入地，使雷電流沿最短路徑入接地網，這樣塔上的天饋線都在其保護范圍內，免受直擊雷，而且天饋線引下線要多點

11、接地。天線鐵塔和機房之間設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。在電纜進入機房外側時，過橋和鋼絞線、電纜外護層都連在一起，通過最短路徑與接地網連接，也盡可能地減少經天饋線進入機房的雷電壓幅值。 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)射塔地線與通信設備的地線，至地線樁的引線采用120mm2以上的導線。 2.7.2 機房接地：設備機房的接地模式按照網狀隔離聯(lián)接模式，設備機房應有環(huán)形接地體和均壓環(huán)，環(huán)形接地體與大地不搞單點聯(lián)接，而是多處下地，各種設備就近聯(lián)接到環(huán)上去。另外，通信設備走線槽道應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：在現代高層建筑物內，利用建筑物鋼筋混凝土的鋼筋作為接地體，連四側墻面也應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，與地網相連，起到法拉第籠的作用。 2.7.4 避雷器接地：避雷器應采用雙引下接地方式，并敷設23根反射狀水平接地極與主網相連，以達到加強為雷電保護裝置向大地泄放雷電流的作用。3、結束語對于現代通信系統(tǒng)，難以用單一級的避雷裝置一步到位地解決問題。而應該采用多級防護的手段，逐步把雷電壓降低到允許的范圍之內。在防雷設計方面，要用發(fā)展的眼光，從高標準的現代化通信局站角度出發(fā)，遵循“整體防御、綜合治理、多重