电力通信系统雷电防护措施

林宁

摘 要： 雷电可以摧毁建筑物，可以造成火灾和人员伤亡，其强大的电磁脉冲可导致电子设备损坏。在实际工作中，以雷击为代表的电磁脉冲对通信系统造成的直接和间接经济损失已相当严重，危害很大。因此，提高人们防雷意识，加强电子信息设备和系统的雷电电磁脉冲防护工作，这是当前防雷工作和理论研究的当务之急。本文介绍了雷电活动对通信设备产生雷害的途径，并从外部防护和内部防护2个方面提出了解决问题的方法和措施。

关键词： 通信设备；雷电防护；降低危害

前言

随着电力事业的发展，电力通信系统也不断得以发展壮大，通信在电力系统的作用显得越来越重要。另外，由于通信技术的日新月异，设备集成度越来越高，而其抗雷的能力却没有随之提高。据资料显示，近年来电力系统通信站发生了多起雷击事件，给电力生产造成了重大损失。所以加强电力系统通信站的雷电防护，是摆在电力系统面前的一项艰巨任务。

1 雷电波对通信设备的入侵途径

雷电对通信设备具有很强的破坏性，主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击等4种形式。直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的主要形式。

直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流；感应雷是由雷电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流形成的雷击，它是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的。这样形成的感应雷电压的几率很高，对建筑物内的电气设备，尤其是低压电子设备威胁巨大.所以说对通信站内设备防雷保护的重点是防止感应雷入侵。

2 通信设备雷电波侵入防护存在的问题

根据雷击事故统计表明，通信站的电源设备因雷击损坏所占比例为68%，而市电引入部分因雷击损坏所占比例更高达75.75%。大部分通信站遭遇雷击后，配电箱、低压电缆及通信线路等都受到雷击破坏，导致设备毁损、屏蔽层击穿、系统终止等事故发生。

目前，经实际运行经验验证，由电源系统耦合进入的感应雷击造成设备的损坏占雷灾损失70%以上。因此，对电源系统的雷电保护措施是整个防雷工程中必不可少的，而且是非常重要的一个环节。

（1）电源线路保护不完善。除在开关电源内只带有C级通流容量20kA的交流电源防雷模块外，其他未采取任何防护措施，容易因直击雷或感应雷造成线路过压，损坏电源线路与之相联的设备。

（2）部分通信站在电源线路的终端开始改为铠装电缆埋地进入配电房。由于雷电流的高频趋肤效应，电缆感应的雷电流绝大部分均在铠装层寻找途径上泄放，由于铠装层没有接地，极易导致对地（或其他线路、设备等）放电打火，轻则导致电缆接头击穿短路，重则引起设备损坏，甚至导致火灾事故。

（3）由于光缆长距离架空，部分在进机房前埋地但距离很短，大部分没有埋地就直接接入室内综合柜内。光缆有铠装层，但未采取任何接地措施。

（4）室内接地不完善。多数通信站接地网做的比较规范，但是在接地引入线到接地汇集排接地处理不规范，接地线长度和粗细均不符合规范要求。直击雷引下线与机房接地引上线之间的距离没有达到最少相隔5～10米的要求。设备保护接地线较长且细，并与强电并行走线，容易造成雷电的二次感应。

3 通信设备的防雷措施

通常来说，避免建筑物及设备遭受雷击的方式大致有4种：疏导，即将雷云中的电荷通过引线疏导至大地，避免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；隔离，即将雷电所产生的过电压和被保护物隔离开来从而避免雷击；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；中和，即释放出异性电荷和雷云中的电荷进行中和，从而阻止雷电的形成。根据以上防雷方法，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。

3.1 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、接地极）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不足。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，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，增大保护范围和导通量。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。

3.2 内部防护

（1）电源部分的防护，因为它是雷电侵入的主要通道之一。对于高压部分，供电企业有专用的高压避雷装置，而线对线的过压则无法控制。因此，对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范要求应分为3部分：建议在高压变压器后端到通信站配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限流）技术将雷电过电压（脉冲）能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。

（2）信号部分的防护，这需要根据通信设备的对雷电的敏感度来确定。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，应对地加装避雷器，并做好屏蔽接地。一般建筑物的接地系统有建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻<10Ω）、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须独立时，如果相互之间距离達不到规范的要求，则容易出现地电位反击事故。因此，各接地系统之间的距离达不到规范要求时，应尽可能使它们连接在一起，如实际情况不允许直接连接，可通过地电位连接，从而保证各类接地点的基准电位是唯一值。为保证系统正常工作，每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期用精密地阻仪检测地阻值，以确保地阻值始终保持在规定的范围内。

4 结束语

通信站防雷接地系统是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节，涉及通信站信号线、土建、供电、设备安装以及周围建筑等许多方面，需要树立长远的目标，不断总结经验，从实际情况入手，不断提高防雷技术水平和通信站的防雷能力。

参考文献

[1]《通信电源设备维护手册》.人民邮电出版社，1991.

[2] 计算机网络系统防雷措施浅析 《内蒙古气象》2007年05期.