通讯机房综合防雷设计与应用

赵永刚

摘要： 在自然界，雷电造成的危害是十分巨大的，会在很大程度上影响人们正常的生产生活。本文首先对雷电进行了介绍，然后根据通讯机房实际提出综合防雷的方法，详细阐述了综合防雷的内容并通过实际的应用，验证了该方法在防雷减灾中起到的一定作用。

Abstract： In nature， the harm caused by lightning is very large， it will greatly affect people's normal production and life. Firstly， this paper introduces the thunder and lightning. Then according to the reality of the communication room， the comprehensive lightning protection method is put forward. The contents of the comprehensive lightning protection and the practical application are expounded. The method has been proved to play a certain role in lightning protection and disaster reduction.

关键词： 雷电；综合防雷；通讯机房；应用

Key words： thunder and lightning；synthetical lightning protection technology；communication room；application

中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）06-0161-02

0 引言

雷电是日趋严重的的自然灾害之一，随着计算机网络和现代通讯技术的不断发展，联网化程度日益增加，且通讯设备与日俱增，规模不断扩大，大规模集成电路的工作电压越来越低，耐压程度越来越低，使得设备对电气环境的要求越来越高。因此避雷、过电压防护已成为具有时代特点的一项迫切要求。微电子设备具有低功耗、低电压、高速度、高密度等特性，使得其很容易受到电磁干扰，比如电磁辐射、静电放电等。在这种情况下，极易导致电子设备和电力系统等无法正常工作，从而造成无法估量的损失，后果不堪设想。

1 雷电的基础知识

雷电是强对流所产生的[1]，在强对流气候条件下，在云层和地面之间，就会产生雷电，雷电电流巨大，而且会导致周边温度骤升，此外雷电还会产生电磁辐射，因此会对自然界以及各种生物造成危害。通常情况下，雷电灾害有四种形式，分别如下：①直击雷。如果云层带电，并且与地面上某一个固定点发生作用，则会产生直击雷。直击雷会产生一定的电流，但是电流产生和持续的时间较短，而且一般是以脉冲的形式所释放的，虽然时间较短，但是电流较大，因此直击雷的破坏力也比较大，很容易损坏雷电周边的建筑和通电设备。②感应雷。當上文所述直击雷发生在某一范围时，其产生的电流巨大，而且很难再短时间内消失，在这种情况下，雷电附近的电磁脉冲电流就会与周边的导电体发生感应，从而产生闪击，而这种现象即被称为感应雷现象。③球型雷。这一类型的雷电通常发生在闪电的过程中，一般是由类似火焰的光体所产生的。④雷电电磁脉冲。在打雷过程中，会产生电磁脉冲，而电磁脉冲能够干扰闪电中的电流，而且危害性较大，危害范围较广。

2 机房综合防雷设计

由于装备机房内通讯设备、微电子设备以及其他附属设施都需要避免雷电损害，因此造成装备机房防雷点多面广。单单从外部或内部一个方面保护建筑物和建筑物内各电子网络设备不受雷电损害已经不现实了，应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。设计综合防雷方案时应考虑到外部防护、内部防护和基础防护三个方面，三个方面的防护措施相互协作，共同实现防雷的目的，缺一不可。

3 机房综合防雷内容

3.1 外部的防雷

防止直击雷损坏设备与建筑物是外部的防雷关键，外部的防雷系统是由多项传统的避雷装置组成的，比如接地地网、避雷针、引下线等，通过安装外部防雷系统，一旦遇到直击雷，该系统就能够将其产生的电流导入地下，较好的抵御直击雷的破坏，最大限度的减少直击雷带来的损失，效果显著。同时该方法简便、经济，且安装过程简易，具有较强的经济效益[2]。

3.2 天线的防雷

将避雷针安装在天线铁塔上，同时经过镀锌扁钢直接接入地下，如此雷电流能够沿着最短路径接入接地网，使塔上的天线不受雷电流的影响，正常的发挥作用。另外，也能够使天线引下线都多点接地。馈线在天线连接处与塔顶接地，未进入机房前，就近接地地网，等进入机房后，在设备的连接处进行接地，将避雷设备安装在设备与馈线的接口处。过桥与钢绞线在电气上和铁塔连通，当电缆进入到机房的外面一侧的时候，把钢绞线、电缆保护层与过桥连在一起，并且通过最短路径同接地网相连，尽量使得通过天馈线进到机房的雷电压幅度降低。

3.3 电源系统的防雷保护

采用网络集成系统的电源线防护，首先要求进入系统总配电房的电源进线，尽量用金属铠装电缆敷设，使其电缆铠装层的两端良好接地，若没有铠装层包裹电缆，应将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，要求埋地的长度必须超过十五米。除此之外，更多的电力线路也应该采用金属铠装电缆进行敷设，比如机房楼层配电箱、总配电房至各大楼的配电箱等，如此能够有效减低雷击事故的发生率。其次，应将电源防雷器安装在电源线路上，如此能够起到防护雷击的作用。相关规范标准中对防雷分区有过要求，把电源系统分成三级保护，全部防雷器都应良好接地。

依据机房实际情况，当供电线路穿越各级防雷区时，应科学合理选择电源系统防雷方案，既要确保防雷目的的实现，也要尽量降低投入成本。由于电源系统中机房UPS不间断电源设备的作用最为重要，它直接关系到整个电源系统能够正常运行，因此我们在设计防护方案时必须将UPS不间断电源的保护设为电源系统保护的重中之重。

在机房专用配电柜、UPS电源做两级输入防雷保护，具体应做到以下方面：

一级保护：在机房配电柜前装三相电源防雷器（单相电源防雷器）。

二级保护：在UPS电源前装三相电源防雷器（单相电源防雷器）。

三级保护：将电源防雷插座安装在重要设备上。

3.4 通讯系统的防雷

通常网络集成系统的组成部分包括主服务器、中心交换机、各分交换机、服务器、路由器、相当数量的终端。利用广域网路由器位于主机房内的中心交换机与外界联系，同时利用光纤连接各分交换机，而分交换机又利用集线器与各用户终端相连。

通讯系统防雷涉及由户外引至户内的所有通讯线路[3]，包括视频线路、微波通信线 （天馈线）、专线、网络通讯线等。面对可能会出现的雷击风险，我们应结合通讯系统的实际情况选择科学合理的防雷措施，比如若机房采用光纤传输信号，那么可以不做保护，将光纤两端接地即可；若机房内由光端机，应采取有效措施保护光端机等。

光纤和双绞线是网络传输最常用的线路。针对两种不同的线路应有的放矢的采取不同的有效防护措施，若采用的是光纤，基本可以不做保护，将光纤两端接地即可；若采用的是双绞线，很容易遇到雷击风险，为避免造成损失和安全事故，应采取必要的防护措施，此时应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中，并将屏蔽线槽接地，或者穿金属管敷设，将金属管两端接地。

3.5 信号线上的防雷

将信号防雷器安装在信号线路上，能够有效地避免雷击事故。对于网络集成系统，可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装专用信号防雷器；将RJ45接口的信号防雷器安装在系统主干交换机、主服务器以及各分交换机、服务器的信号线入口处，要求所有防雷器都良好接地。市场上的信号防雷器各式各样，功能不一，在选择信号防雷器时综合考虑多项因素，结合自身实际情况选择性价比最高的防雷器。

3.6 防雷器的使用

防雷器属于过压保护电子器件组合，其在高压时出现低阻短路状态，因此能够承受数百安培大电流通行，低压时出现高阻开路的状态。应选择并联的方式将防雷器安装在供电线路或信号传输线路上。其防雷原理是一旦遇到雷击事件，防雷击就会进入短路状态，将由于雷击事件产生的高电压与大电流泄放到大地中去，从而实现保护设备的目的，具有良好的防雷作用[4]。

防雷器的安裝注意事项：①防雷器的目的是吸收和泄放雷电流，实现防雷目的，因此要求所有的防雷产品必须接地；②把防雷器的接地线与防雷系统接地排可靠连接，尽量缩短接线，禁止超过一米；③在被保护设备与信号通道之间串联/并联防雷器；④信号防雷器的输入端（IN）与信号通道相连，输出端（OUT）与被保护设备相连并紧靠被保护设备安装，禁止接反。

4 实际效果

为满足居民的日常生活需求，某海岛山顶上设有多部移动通讯信号基站及通信机房。由于所处自然环境及地理位置，每年雷雨季节都会遭到雷击，造成大量的经济损失及岛上居民的通讯不便。采用综合防雷的方法对通信机房及附近设施进行防雷改造后，近两年来未发生雷击事故，证明了综合防雷的思路在防雷工作中有一定的作用。

5 结束语

目前的防雷工作应该全局考虑，采用系统和全面的保护措施。随着科学技术的发展，综合防雷的内容也会不断拓展，相信只要把防雷工作做到了雷电带给我们的破坏和损失会慢慢减少。

参考文献：

[1]吴正强.电力系统防雷工程设计的相关思考[J].变频技术应用，2016（3）：6-7.

[2]王蜀虎.无线通信设备防雷措施探究[J].通讯世界，2016（9）：55-56.

[3]李景禄.现代防雷技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[4]路程，赵婉祯.高层建筑电气防雷及接地技术分析[J].民营科技，2016（05）：159.