现代移动通信系统的防雷保护

1、中国联通双鸭山分公司技术论文：现代移动通信系统的防雷保护现代移动通信系统的防雷保护张 庆 龙张庆龙：男，1977年4月生，现就职于中国联通双鸭山分公司网络运行维护部，主要负责局用电源设备维护工作。中国联通双鸭山分公司摘要：分析了雷击的产生与危害，介绍现代通信系统防雷的特点与方法。关键词：雷击分析；雷电防范 引言：随着科学技术的日新月异，在微电子技术和计算机技术蓬勃发展带动下，电信技术得到飞速发展，以数字程控技术为核心的现代信息科学技术在通信系统中得到了飞速的发展和广泛的应用。但系统越是先进，芯片的集成度越高，电路越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。抗干扰和耐冲击始终是现代通信系统在

2、恶劣电磁环境下应用中的两大薄弱环节。而雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性更是通信系统的“天敌”。它极大的威胁着通信系统的运行安全，应该引起我们足够的重视。1、雷击分析1.1 雷电侵入途径：雷电侵入通信设备的途径一般有三条：1.1.1 雷电经发射塔天馈线屏蔽层串入通信设备。1.1.2 因雷击线路或线路附近而产生的直击雷或感应雷过电压，形成的雷电冲击波，沿户外传输信息的线路(如通信光缆)或电力进线侵入通信设备。1.1.3 雷击大地或接地体，引起地电位上升，对通讯设备产生反击，损害通讯设备对地绝缘。 1.2 雷电的危害：雷电侵入波因为是闪电脉冲放电，所以峰值电流大，电场强，电流随时间变化率大，

3、且放电过程所形成的频谱范围宽(1Hz100MHz)，对架空通信光缆、电缆、电力线等通信线路都感生强大的感应过电压和感应过电流，一旦感应过电压和感应过电流被引入通信设备的内部，将产生严重的干扰甚至毁坏通信设备。2、 雷电防范对策2.1 10kV配电线路防雷措施 2.1.1 为了提高10kV配电线路的耐雷水平，在采用裸导线线路中应尽量选择瓷横担，因为瓷横担的耐雷水平是铁横担针式绝缘子的3倍多，并且对于现有铁横担线路，应更换成高一级的绝缘子。2.1.2 10kV配电线路遭受雷击后，往往造成绝缘子击穿和导线烧断事故，尤其是对于多雷区的钢筋混凝土杆铁担的线路最为突出，所以在这些绝缘弱点必须有可靠的电气连

4、接并与接地引下线相连。引下线可借助钢筋混凝土杆的钢筋焊连，接地电阻应小于30。2.1.3 对于个别高的杆塔、铁横担、带有拉线的部分杆塔和终端杆等绝缘薄弱点、应装设避雷器进行保护。2.1.4 对于10kV配电线路相互交叉和与较低电压线路、通讯线、闭路电视线交叉的线路，其交叉时上下导线间的垂直距离最小允许值应符合有关规程中规定的数值，如果工作距离较小空气间隙可能被雷电所击穿。2.2 10kV配电设备防雷措施 2.2.1 配电变压器按现行规范采用氧化锌避雷器来保护。氧化锌避雷器要求越靠近变压器安装、保护效果越好，一般要求装在高压跌落保险的内侧。必须使避雷器的残压小于配电变压器的耐压，才能有效地对变压

5、器起保护作用。2.2.2 避雷器的选择应与线路额定电压相符。若避雷器额定电压高于设备额定电压使设备受雷击时失去可靠保护；避雷器额定电压低于设备额定电压，在正常的过电压下避雷器频繁动作引起线路接地跳闸。2.2.3 当变压器容量在100kVA及以上时，接地电阻应尽可能降低到4以下；当变压器容量小于100kVA时，接地电阻可达到10及以下即可。如达不到上述要求的变台，应进行改造接地网使其阻值下降，从而使雷电流流过接地线上引起的电位降低。2.2.4 在配变低压侧也装设保护装置。10kV配变只在进线处安装避雷器不能保护配变低压绕组，而且由于低压侧落雷也将造成雷电冲击电压直接通过计量装置加在低压绕组上，按

6、变比感应到高压侧产生高电压、有可能首先击穿高压绕组。同时，雷电冲击电压通过低压线路侵入用户，造成家用电器的损坏。所以在配变低压侧应装设低压避雷器(以装设一组FYS型低压金属氧化物避雷器为宜)或500V的通讯用放电间隙保护器，并将避雷器、变压器外壳和中性点可靠接地。2.2.5 在配电变压器进线处装设电抗器。电抗器可以利用进线制作，用进线绕成直径100mm，10至20匝的电感线圈。阻止雷电波的入侵，保护变压器。2.2.6 避雷器安装工艺要规范。避雷器的接地要良好，接地线联接要可靠。以防配变避雷器由于安装工艺差、引线细；接头松或开路造成避雷器失去保护作用而导致配变遭雷击烧坏。防雷引线的截面积，引线连

7、接头，接地体埋设都要符合有关防雷接地规程要求。2.2.7 按期进行预试和检修，避雷器要按规程要求定期进行绝缘电阻、工频放电电压试验，对不合格和有缺陷的避雷器进行更换。FS阀型避雷器经一段时间运行后，因避雷器自身老化其工频放电电压下降，绝缘电阻降低。当其工频放电电压低于23kV，绝缘电阻低于2000M时必须更换。对接地引下线，接地装置要定期巡视检修。雷雨季节前要清扫瓷体，紧固接头，损坏部位立即更换。2.3 电缆防雷：2.3.1 当低压电源线路较长时，在进线与大地之间接低压氧化锌避雷器，或在最后几根电杆上把绝缘铁脚接地，使雷电分流衰减；在导线与大地之间及各相导线之间接避雷器、压敏电阻器、陶瓷放电管

8、等组成多级保护；横向过电压，粗保护可采用充气管(如RL-250或R-7等)，细保护可采用稳压二极管或稳压二极管与开关二极管同时使用。2.3.2 在天馈线入户处加装合适的浪涌保护器（如雷盾OBO V20-C金属氧化物低压防雷装置），使得沿导线传来的由闪电引发的高压电脉冲在避雷器处分流入地。2.3.3 对于音频电缆进入机房要首先接入装有保安单元的配线架，配线架限幅装置主要包括压敏电阻、气体放电管、熔断件、热线圈。当通讯线路受雷击或强电袭击时，放电管放电或压敏电阻限幅，实行纳秒级保护，将高压引导入地，从而保护交换设备。若出现持续电流时，热熔块动作，外线接地。而当过电流出现时，PTC热敏电阻产生高阻态

9、，达到保护交换设备。2.3.4 电缆接地：所有有一定距离的电缆(电信、电源和信号线缆)均采用全封闭金属管道布放，凡是从室外引入到通信设备的各种通信电缆应有金属外皮或穿入金属管道，金属外皮或金属管道外壁应与接地网相连，在通信设备机房内装置防雷器件，如压敏电阻器防雷。 2.4 通信电源设备防雷：对于通信电源在电源侧装设电源防雷保护箱(电源防雷保护器)，在设备侧装设压敏电阻器等，均能有较地起到防雷击保护作用。在正常情况下保护器处于高阻状态，电网因雷击，将在纳秒级内迅速导通，将雷电或浪涌过电压引入大地，从而保护了电网上的通信设备。2.5 通信设备防雷2.5.1 对于程控交换机、微波设备、载波设备、光纤

10、设备等各类通讯调度设备，加装浪涌保护器，同室外的避雷系统相配合，是目前先进的防雷保护方案，具有响应速度快、吸能本领强、限制电压低、无续流等特点。2.5.2 对于通讯电源监控系统、计算机网络应实现通讯机器之间的交电隔离或光电隔离，内置400W/10ms抗雷击装置，可有效的对通讯设备进行防雷保护，并可把浪涌的电位差降在隔离器上，从而起到保护串口、抑制浪涌的作用。 2.6 铁塔天线防雷：铁塔天线应有防直击雷的保护措施，如装设高频信号保护器用于高频设备的防护，天线铁塔设避雷针，并经25mm2的铜线直接入地，使雷电流沿最短路径入接地网，这样塔上的天馈线都在其保护范围内，免受直击雷，而且天馈线引下线要多点

11、接地。天线铁塔和机房之间设有支撑电缆的金属过桥或悬挂电缆的钢绞线，过桥和钢绞线在电气上与铁塔连通。在电缆进入机房外侧时，过桥和钢绞线、电缆外护层都连在一起，通过最短路径与接地网连接，也尽可能地减少经天馈线进入机房的雷电压幅值。 2.7 如何接地2.7.1 天线接地：由于天线铁塔引入雷电的可能性较大，因此分离发射塔地线与通信设备的地线，至地线桩的引线采用120mm2以上的导线。 2.7.2 机房接地：设备机房的接地模式按照网状隔离联接模式，设备机房应有环形接地体和均压环，环形接地体与大地不搞单点联接，而是多处下地，各种设备就近联接到环上去。另外，通信设备走线槽道应与地线桩用铜线连接起来，做防雷走线槽道。 2.7.3 通信站楼房接地：在现代高层建筑物内，利用建筑物钢筋混凝土的钢筋作为接地体，连四侧墙面也应采用钢筋混凝土并可靠连接，以及利用供排水用的金属管道作为自然接地体，与地网相连，起到法拉第笼的作用。 2.7.4 避雷器接地：避雷器应采用双引下接地方式，并敷设23根反射状水平接地极与主网相连，以达到加强为雷电保护装置向大地泄放雷电流的作用。3、结束语对于现代通信系统，难以用单一级的避雷装置一步到位地解决问题。而应该采用多级防护的手段，逐步把雷电压降低到允许的范围之内。在防雷设计方面，要用发展的眼光，从高标准的现代化通信局站角度出发，遵循“整体防御、综合治理、多重