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通信设施雷电过电压防护措施
:大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用,使得各
种先进通信设备对过电压的要求也就越来越高。因此必须采取适
当的保护措施以防止因过电压及其所产生的过电流对传输线路、
通信设备和人员造成的危害。本文重点介绍“整体防御、综合治
理、多重保护”的防范原则,力争将其产生的危害降低到最低点。
随着科技的迅猛发展,大规模集成电路和智能化在通信设备
中的广泛应用,使得各种先进通信设备对过电压的要求也就越来
越高。由于雷电在电源线、信号线、天馈线等上感应的瞬间过电
压造成的危害时常发生,因此必须采取适当的保护措施以防止因
过电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员造成的
危害。
雷电是一种自然现象,它曾给人类社会带来了不少危害,国
际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”,雷击、
感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸
首。从大量的通信设备雷击事例中分析,专家们认为:由雷电感
应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲(LEMP)是通信设备损坏的
主要原因。因此只有了解了它的形成过程,寻求有效地防护措施
才能减少雷电带来的损失。根据气象观测,地球上每秒钟要出现
大约1次左右的闪电雷击。按照电信专用房屋设计规范,通信大
楼一般都安装有避雷针、避雷网或避雷带,并且均采取了联合接
地的方式。从形式上看,它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干
扰的性能,然而通信设备为什么有时还会遭受过压过流而损坏呢
?甚至还会对
操作维护人员的人身构成威呢?这是由于当发生雷电时,带电的
云层会在通信设施的天线上产生感应电荷或雷电感应通过通信和
电力线路侵入,如果天线和通信线缆与大地之间直流通路不畅,
就会由于感应在天线和线缆与大地之间产生高电位而引起过电压
,致使通信设施无法承受强电流的侵入而损坏,甚至会危及操作
人员的人身安全。
随着长江通信建设速度的加快,先进通信设备在长江通信网
的大规模应用,单一的防护体系已不能满足现代通信网络安全的
要求,我局也加大了对防雷接地系统的投入,防护体系也日趋完
善。防护体系已从单一防护体系转为多级防护,多级防护包括防
直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的瞬间过电压影响等多
方面的防护,应根据数字程控、数字微波、VHF、光电传输、交直
流电源等所有微电子设备的不同功能、不同受保护程度确定防护
要点和保护等级。根据雷电引起瞬间过电压的危害的可能侵入的
通道,从电源线到数据通信线路都应该做到多级保护。为此我们
应采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”,力争
将其产生的危害降低到最低点。
一、通信设施的防雷措施
通常来说,防止建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四种:①
疏导,即将雷云中的电荷通过引线疏导至大地,防止直接雷击或
感应雷击电流流经建筑物或通信设备,从而使建筑物或通信设备
免受雷击。②隔离,即将雷电所产生的过电压和被保护物隔离开
来从而防止雷击。③等位,即将铁塔地、天馈线地、设备工作地、
建筑物的公共地等置于等电位上。
④中和,即释放出异性电荷和雷云中的电荷开展中和,从而阻止
雷电的形成。根据以上的四种避雷方法,具体到一个通信工程的
防雷电过电压来说,其主要的措施有以下几种方法。
1.外部防护
外部防护主要采用避雷针(避雷网、避雷线和避雷带)和接
地装置(接地线、地极)来加以防护。其保护原理是:当雷云放
电接近地面时,它使地面的电场发生畸变,在避雷针(避雷线)
顶部形成局部电场强度畸变,以影响雷电先导入电的发展方向,
引导雷电向避雷针(避雷线)放电,再通过接地引下线、接地装
置将雷电流引入大地,从而使被保护物免受雷击,这是人们长期
实践证明的防直击雷的有效方法。然而,被动放电式避雷针存在
反应速度差、保护的范围小以及导通量小等缺陷。根据现代通信
发展的要求,避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置,并且应
该从30°、45°、60°等不同角度考虑,以做到对各种雷击的
防护,增大保护范围,增加导通量。建筑物的所有外露金属构件(
管道)都应与防雷网(避雷线或避雷带)连接良好。
(1)安装避雷针或接地装置的要求
①避雷针应当装在高于天线尖端数米,避雷针与天线之间应
有一定的间隔,以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形
影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆,通信
天钱却装在避雷针外线大约1.5个波长以外。
②避雷地线的直流通路的电阻要求足
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