通信电源及其电子设备的防雷技术分析

黎毅 中通服建设有限公司

前言：通信电源本身具有较高的引雷性，如果防护措施做的不到位，人力基本无法阻止雷电对设备的破坏。我们在防雷击技术上已经有了比较成熟的一套技术，但是为了降低通信设备的损失及保证通信功能的正常使用，在应对精密仪器的雷击风险时，如何最佳利用现有的防雷技术将破坏风险降到最低仍然是需要我们进一步探讨的问题。

1 通信电源三级防雷技术分析

1.1 一级防雷技术浅析

通信电源的一级保护可以避免雷击沿架空线路进入房间，对设备造成不良影响。放电电流控制在25 kA，然后吸收高压脉冲。为了保护通信电源的内部感应电流，可以避免对配电系统设备的二次损坏。

1.2 二级防雷技术浅析

二次保护通信电源的防雷技术是基于雷电保护的设计原则和雷场的总体划分，以最大限度地避免雷击对通信电源造成的破坏。结合防雷设计和雷场划分，合理安装三相电源防雷装置，有效地吸收配电前端引入的高压脉冲、内部过电压、雷电电磁脉冲等。从而诱导出高压瞬时高压脉冲。

1.3 三级防雷技术浅析

通信电源三级防雷技术保护，简而言之就是对直流电源的防雷系统进行保护，在直流电源的配电柜上安装制度安装一台直流防雷器，其泄流为10kA，吸收内部过电压、雷内雷电电磁脉冲，获得高压所致瞬时高压脉冲。然后，合理分配电前所致传导雷电流，使其在设备所承受安全电压范围以内。

2 电子设备防雷措施概要

2.1 选择合适的电源防雷设备

通信电源防雷设备因其所处环境和所需功能强度不同而有所差异，我们分析了这样一个案例：“以某10000m-液化天然气全容罐为例，灌顶为半球状的钢结构，缸体为钢筋混凝土结构。某公司为其设置了外部防雷装置，主要在灌顶位置上设置了接闪杆，灌顶边缘、罐体侧面布置了接闪网。”这里体现了布置电源防雷设备的特点：分级保护，将原始高压电、经过防雷设备处理的电流、不同设备需要重点保护的类型（防止高压、高温或者是快速通过的电流的干扰）。通信设备中使用的防雷设备，能在较短的时间内释放雷电感应产生的大量冲击能量，并将其释放到地面，以减少设备不同结构间的电位差，并对电路上的设备进行充分的保护。安装防雷设备的主要目的是充分保护设备，防止雷电对通信安全的严重影响。当雷电发生故障时，要求防雷设备的接地电位较高。此时，如果高压电气设备之间有防雷保护装置，就不能满足远距离的要求。受雷电影响后，电气设备与高压设备之间会发生放电，即反击。选择合适的电源防雷设备，主要是指根据当地环境、气候(是否频繁雷暴)以及通信电源及其电子设备的精度，选择不同标准的电源防雷设备。一般较小的通信电源都是以普通电源避雷器、避雷器等为基础，为了节约成本，在尽可能满足使用功能的前提下，在选择供电防雷设备时，应尽量提高质量一级。过高的等级会导致过度的经济支出。我国在通信领域取得的技术性进步全世界都有目共睹，这是一代又一代科研工作者和民间企业共同努力的结果，而我们还在延续这种努力方式，这就意味着在未来，通信电源将被更新，电气防雷设备在改造过程中也有可能被更换，因此，必须选用高质量的防雷装置，而不是选择更好的防雷装置，而必须选用大型、中央型的通信电源。为了避免防雷设备在短时间内发生故障，过于频繁地对设备进行维护和更换，如果质量不够，就会降低大型通信电源的保护效果，一旦通信电源被雷击损坏，会造成更大的损失。

2.2 精密仪器分级保护

雷电带来的强大的电流、电压侵入电子通信设备会对设备造成损坏，为了做到更精密的保护我们采取了两种“分级保护”，第一种分级是指根据国家规定的电信电源的防雷保护必须遵循三级保护制度。第二种是指设备分级保护，不同于三级保护系统，这里的分级是基于设备的精度，对通信电源系统进行粗保护，对监控系统进行精细保护，通信电源的粗保护由最初布置的防雷设备实现，而监控系统因其担负着监测电源设备安全、防雷设备安全且难以重新布置的特点，属于更需细致保护的类型，粗保护需要根据保护区的级别，细保护应指电子设备的敏感情况，应选择适当的保护等级。精密仪器的工作、质量都有着相对特殊的要求，通信电源系统虽然是最终的保护对象，但是在整个保护系统中，最应当注意的是参与保护的那些设备的安全，它们起到全部的防雷功能，因此想要实现通信电源及其电子设备的保护，还应当做好防雷设备的保护，但是通信电源及其电子设备还包含很对精密的、贵重的仪器，这部分仪器同样要实施精密保护，防止在主要的防雷设备失去作用后再损失这一部分的精密仪器，造成较大的经济损失。

2.3 定期检测防雷器

需要定期检查工作状态的避雷器主要包括防雷设施和动力避雷器，前者是我国常见的避雷器，主要用作通信设备因雷电引起的高压电流的接地管道。通过共享和引导以避免雷击的风险，但是防雷设备经历了多次雷击冲击，不可避免地会产生老化、失效，因为雷击的可能性较小，因此，一般的防雷设施都有多年的使用寿命。在日常的测试过程中，工作人员最关心的应该是避雷器的指示灯，目前这是我们最常用也最有效的监测避雷器工作状态、质量的查看方法。在雷雨天气时工作人员应当对指示灯的显示情况进行密切监控，发现指示灯不正常闪烁，可能是避雷器出现了故障，也可能是避雷功能出现了不完全的情况，在此情况下应当采取紧急措施，将对通信电源进行保护的多级技术、设备工作效果开到最大，并做好随时出现设备破坏的防备工作，便于应急解决问题。非雷雨天气也要定期检测避雷设备的运行情况，一般在寒冷、雨季多等气候环境复杂的地区，其避雷设施容易因为外界环境的干扰缩短寿命，所以定期检查有利于及时发现出现故障的避雷设施，在雷雨天气到来前完成维修、更换等工作。电力避雷器是保护通信电源的重要设备。其主要功能是能诱发雷电侵入输电线路，避雷器保护模块以纳秒速度，电闪计值一般在0～99倍范围内，电源避雷器也主要以侵入闪电为导向。这也是大多数现有防雷设备的工作原理，相当于避雷器的工作原理，而电源避雷器本身又起着低阻的作用。降低雷击高强度电流属于先进的精密保护水平，具有针对性，属于继避雷针之后的第二道防线，保护了通信电源的安全。为了保证避雷器的监测精度，负责监测通信电源安全的工作人员通常选择中位数50作为避雷器显示的0-99值之间的目标值。当检测值超过此中间值时，表明雷电电流较大，可能会突破电源避雷器的保护，需要启动相应的对策。

结语：在防雷技术短时间内无法取得突破性进展的时候，将现有的资源最大化利用才是充分保障通信电源及其电子设备免遭雷击的显示做法，文章中提供的几点思路有利于配合现有技术提供防雷保障，但是随着我国通信技术迅速发展，5G环境的到来意味着通信电源及其电子设备的功能、精密度逐渐增大，所以研究更加新型的、保障全面的防雷技术仍然属于主要工作，在不断创新的同时最大化已有资源的效益，减少通信设备维修、重建的支出。