浅析通信系统防雷保护

通馋电．潦　苯　２０１２年７月２５日第２９卷第４期Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｌｙ兰　！　！　！　！：　竺　旦　文章编号：１００９—３６６４（２０１２）０４—０１３１—０２　浅析通信系统防雷保护　胡岸　（民航中南空管局，广东广州５１０４０５）　摘要：文中首先分析了通信系统防雷保护的作用，其次，就如何有效加强通信系统防雷保护进行了探讨，并提出了自　己的思考和建议。　关键词：通信设备；防雷工程；系统保护　中图分类号：ＴＭ８６２　文献标识码：Ａ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＨＵ　Ａｎ　（Ｓｏｕｔｈ　Ａｆｒｉｃａ　Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　ＡＴＭ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　０４０５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｈｏｗ　ｔｏ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｄｅｅｐｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　物往往是当地最高的建筑物之一，很可能成为直击雷　随着现代通信技术的不断发展，各类有线／无线通　信基站在各地广泛建设。高度精密的现代通信设备，　最易受到雷电的影响。部分设置于雷暴多发区域的台　站，特别是位于旷野、山坡或山顶等易遭受雷击的通信　网点，每年设备受雷击损坏的情况十分常见，不仅影响　打击的对象。而现代通信台（站）内部集中了大量高精　密电子设备，一旦通信台（站）受到直击雷，很可能就要　发生通信设备严重损坏、甚至引起系统瘫痪的严重情　况。根据大量通信台（站）遭受直击雷所产生雷击事故　的案例来说，一般会有雷电流从建筑物直接流人通信　设备、雷电磁脉冲在站内线缆上产生感应电压、雷电流　从铁塔直接流入设备天馈线、雷电流入台（站）地网产　通信保障，而且增加了大量的维护成本。因此，在通信　基站／机房的建设时，防雷工程设计十分重要，其对系　统的防雷能力有着直接的影响。通信设备防雷工程实　际上是一个系统工程，应该基于相关的防雷工程建设　规范和防雷设计原则来对防雷所采用的措施进行有效　的设计，同时还应该根据通信基站实地的机房内部和　外部条件来做好防雷工作。　生地网电位升高等几种情况。以雷电流从建筑物直接　流入通信设备为例，作为一个高层建筑，不管楼顶安装　有引闪器还是避雷带，在遭受雷电直击时，大部分下泄　电流都要经过建筑物的钢结构下地。一些研究部门的　试验和理论计算表明，雷电流主要是沿外围的立柱下　１　通信防雷工程的必要性　发生雷击时雷电通常在线路上产生过电压冲击或　电磁脉冲，如果其没有被进局保护装置所抑制，便会继　地的，但为保持各层水平电位的平衡，建筑物中央的立　柱和横梁也有一定比例的雷电流通过。从本质上说，　雷电打在高层建筑物上，雷电压分布有两个方面的特　点：一方面，从垂直方向来看，地面与楼顶之间因为有　大电流下地，上下电位差非常大，甚至可以达到万伏以　上；另一方面，尽管有人将建筑物钢结构看作法拉第　笼，有屏蔽作用，但要保持同层钢结构的电位相等，建　筑物内部立柱和横梁上必须有较大比例的电流，因为　按照现代建筑物５　ｉｎ左右的网格来推算，电磁屏蔽作　用实在有限。　续传输进入局内的通信设备，损坏其中耐雷水平比较　低的元器件。在老式电子管通信设备中，电子管等元　器件的耐雷水平较高，雷害事故较为罕见，更多的雷击　故障发生在保安器。随着大规模及超大规模集成电路　在现代通信设备中的应用，元器件耐受性不断下降，同　时元部件小型化以及可靠性要求很高的大通路通信系　统的投入运行，通信设备的防雷问题变得突出了。　雷电袭击通信设施的现象很多。现代通信台站多　修筑于较高的地点或采用高层大型建筑物，这些建筑　收稿日期：２０１２—０５—３１　作者简介：胡岸（１９８３一），男，硕士研究生，研究方向为通信导　航技术。　２有效加强通信防雷保护的措施　２．１　重视通信台站的防雷施工质量　通信台（站）的建筑物在初期的施工质量，直接影　响到后期整体的防雷效果。在施工过程中任何违反规　范的操作或偷工减料的行为，都将使防雷设施／系统的　！　竺：旦　旦笙　！鲞笙兰塑　通馋电．潦　】Ｉ：　，ｒ　！！　ｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　等的影响。　Ｊｕｌｙ　２５，２０１２，Ｖｏ１．２９　Ｎ。．４　效果大打折扣。而且施工一旦完成，相关问题将很难　被发现。例如在接地体、引下线的铺设中，需要参照不　同的实际情况及施工标准，选择相关规格的材料，通常　通常电源线路ＳＰＤ应分别安装在设备电源线路　应采用热镀锌钢材或铜带、铜缆（规格参数等不同行业　均有各自的相关标准）。若采用的钢材镀锌层过薄或　根本未进行防锈处理，则极易在空气中氧化锈蚀，失去　导体效果。再例如有的施工过程中对接地导体、地网　或者格栅型金属屏蔽网等焊接不牢、焊点数量、接触面　积等达不到要求，都会引起相关的防雷设施失去效用，　的前端，并尽可能地靠近配电盘（配电箱）安装。同时　接地端子与配电盘（配电箱）的接地端相连。ＳＰＤ的　接地线应符合其标准。同时为防止ＳＰＤ失效故障，电　源ＳＰＤ前端应装设过流保护装置（保险丝、熔断器　等）。天馈线路ＳＰＤ应连接于设备与天馈线之问，宜　安装于设备附近或直接在馈线接口处安装。信号线路　ＳＰＤ应连接在被保护设备的信号端口上，输出端直接　直观地表现为设备受雷击损坏次数大大增加。　２．２分析现场情况、加强防雷知识学习　雷击的发生条件受天气、地形、磁场等多方面因素　的影响，变幻无常，即便按照完全一致的标准建造的防　雷设施，在不同的场合、时间下效果也会完全不同。一　些未在防雷标准中列出的因素对防雷效果也起着关键　的作用。例如台站周边的树木过高，可能破坏引闪器　的有效保护范围；通信台站的一些金属物体，如路牌、　扶梯、围栏等是否影响防雷安全；引入机房内的空调、　水管、暖气片等是否已进行接地处理；避雷针的接地连　接是否可靠等。类似这些细节，有可能会造成严重的　后果和影响。因此对防雷现场进行防雷检测和安全检　查十分必要，需要针对现场发现的情况，具体问题具体　分析，以找出问题的根源，消除防雷隐患，减少雷击的　可能。　同时需注重提升人员的防雷知识水平，通过发挥　人员对防雷技术探索的能动性，根据实际情况改良革　新防雷设施，往往能起到很好的效果。例如广西梧州　等地区的基站受区域山形地貌影响，遭雷击事件经常　发生。梧州区域内的其中１（）个基站在２０１１年共遭受　雷击３６次，损坏了变压器或交流线路等设备，直接损　失金额近２（）万元。针对这一严峻情况，梧州移动公司　迅速组织技术人员对基站防雷项目进行研究，探寻消　减雷电损害的有效途径，采取改造地网与高低压避雷　器，以增强对雷电流泄放能力的方式进行整治。经各　方的共同努力，仅用了一个月时间就完成了基站防雷　改造整治工作。通过防雷改造整治后，１０个试点基站　在当年的雷雨季节只遭受雷击４次，同比减少８８　，　其中７个基站未出现受雷击的情况，大大提高了雷雨　期间的通信质量。　２．３按规范配置防雷器（ＳＰＤ）　目前根据相关规范，一般通信台站供电及信号线　路多采用防雷器（ＳＰＤ）三级分流保护装置，以避免直　击雷或感应雷的过压电流对设备元器件造成损害，确　保通信设备不受影响。采取分流装置时应根据使用情　况及匹配要求选用不同性能的防雷器（ＳＰＤ）。在选用　电源ＳＰＤ时要考虑供电系统的形式、额定电压等因　素。对于信号ＳＰＤ在选型时应考虑ＳＰＤ与通信传输　设备的相容性，并考虑其对信号衰减及信号传输速率　与设备接口相连。　２．４建筑物防雷电侧击设计　根据国家新防雷标准：建筑物超过３０　ｍ的，需要　设置防侧击装置。一般通信基站为考虑覆盖范围及传　输效果，较多将设备天线置于高塔、高楼顶端。且现代　建筑为追求美观，外表面越来越多使用玻璃幕墙龙骨、　金属窗等，都是易受雷击的物体。此类过高的建筑物，　避雷针覆盖安装有难度，或者仅依靠避雷针不能得到　完善的保护。会使塔体／楼内安装的馈线、机房等直接　暴露在雷击范围下。在采取了一般的防雷手段后，必　须考虑添加防雷电侧击的装置，例如沿建筑物四周每　隔６　１Ｔｔ设置水平的环形接闪带并与引下线相连，同时　外墙上突出的金属物体，如栏杆、窗户、空调支架等必　须做接地处理，以减少雷电侧击的可能。　２．５防雷设施定期检测维护　鉴于防雷设施的重要性，应对其定期进行检测和　维护，对露天设施进行防锈等处理，防止其接地体因锈　蚀严重而失去作用。平时需仔细地检查通讯基站的防　雷接地体、接地引入线、接地线等外露部分焊接点是否　松动；机房、电力箱、ＳＰＤ等各种接地线的公共接地母　线是否牢固；代维部门或检测部门也应当对铁塔、天馈　线系统、信号系统、电源系统的防雷接地电阻进行定期　测量，若存在地阻值偏高的情况，及时查找原因并采取　相应措施。　２．６完善通信设备的接地安装　第一，所有设备机柜的固定安装螺钉必须与周边　金属体绝缘；打在建筑水泥板上的固定螺钉应加装绝　缘套。　第二，交换机系统应建立一个覆盖系统内所有机　柜设备的等电位连接平台（ＩＧＰ）。这个接地平台与每　个机标外壳相连，而与系统外其他金属体不连接。　第三，机柜内直流电源的正极与设备机壳连通时，　外壳应视为等地位连接平台的一部分。　第四，机柜内直流电源的正极与设备机壳连通时，　设备外壳是否需要复接接地线（也称加强地线）应根据　直流电源线的长度和数量来确定。值得注意的是，设　备外壳拉加强地线时，不是通常连接到保护地排的做　法，而是复接到正极工作地排。