摘 要: 通信系統的防雷設計和電磁干擾防護是保護通信線路、設備及人身安全的重要手段, 也是通信網正常運行不可缺少的技術環節。文章首先說明了雷擊對通信設備產生的危害, 強調了防雷的重要性, 并從通信設備和環境防雷入手, 重點闡述了防雷的主要技術措施。

　　關鍵詞: 權威論文辦理,通信設備,防雷,接地,措施

　　1 引 言

　　雷擊可以產生不同的破壞形式, 國際電工委員會將雷電災害稱為“電子時代的一大公害”。直接雷擊、感應雷擊、雷電波侵入、電源尖波等瞬間過電壓, 已成為破壞電子設備的罪魁禍首。分析大量的通信設備遭受雷擊案例可知, 由雷電感應和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖( LEMP)是通信設備損壞的主要原因。

　　2 機房環境的防雷措施

　　機房環境防雷的技術措施可分為接地設計、合理布線、雷電分流限壓、等電位連接和屏蔽等幾個方面。

　　2.1 接地與布線

　　接地是避雷技術最重要的部分, 無論是直擊雷還是感應雷, 最終都是把雷電流送入大地, 因此, 沒有合理、良好的接地裝置, 是不能可靠地進行避雷的。接地電阻越小, 散流就越快, 被雷擊物體高電位保持時間就越短, 危害性就越小。按照YD5003- 1994《電信專用房屋設計規范》規定, 電信建筑防雷接地的沖擊接地電阻不應>10Ω;按照YDJ20- 1988《程控電話交換設備安裝設計暫行技術規定》, 重要的電信建筑物接地電阻應在1Ω以下。

　　接地裝置檢測是運行維護的重要內容, 每年雷雨季節前, 應對接地系統進行維護檢查, 并進行接地電阻的測量, 必要時可以使用含銀環氧樹脂等降阻劑涂抹在接地點上, 來提高接地的可靠性。按照接地作用的不同,可以將“地”分成工作地、保護地和防雷地等形式。

　　對重要的通信設備系統, 一定要具備工作地, 為整個系統提供標準參考電位, 有了這個參考電位, 系統才能正常工作;如果系統由強電電源供電, 還需將設備外殼接保護地, 以保護人身安全;如果系統還有室外架空金屬設備或電纜與之相連, 系統還需要在合理位置接防雷地, 以防止雷擊高壓串入系統中。

　　如果通信系統的工作地、保護地和防雷地是分別安裝、互不連接、自成系統, 即被稱之為分設接地系統。如果三者合并在一起, 形成一個統一接地系統, 則稱之為合設接地系統, 即三地合一。合設接地系統可以消除不同接地點可能存在的電位差, 在發生雷擊時, 可以較好地抑制不同接地點之間發生的放電現象。

　　在實際布線過程中, 可以采用類似分散接地的布線方式, 即工作地線和保護地線都從地線排上引出, 2種地線不直接就近相連, 如圖1所示。其優點是當雷電流流過接地網時, 雷電流只縱向流動, 即使存在接觸不良的接點, 也不會造成橫向干擾。

　　圖1 分散接地示意

　　總配線架的接地可以采用雙線或多線接地的方法, 單獨從母線排上引入2根或多根銅芯導線, 其中一根接到配線架底座上, 另一根接到配線架上端的接地排上。雙線/多線分別接地的優點是: 一方面可以提高保安設備和告警信號電路的可靠性; 另一方面, 當通信線路受到雷擊和高壓電流時, 可通過配線架保安器入地, 迅速降低配線架上的電位。

　　通信系統的傳輸網絡在室外一般采用架空和埋地2種方法。其中, 對架空線纜應把電話線或電纜在入房前埋地, 埋地長度應>2ρ(ρ為接地電阻的電阻率,單位為Ωm ), 實際長度> 50m。而埋地一般是采用金屬鎧裝電纜直接埋地, 或非金屬屏蔽電纜穿金屬管直接埋地。從避雷角度來看, 在有條件的情況下, 入室電纜應選擇埋地方式。傳輸網絡在室內應沿專用的信號電纜槽布線, 避免沿大樓結構柱或緊貼外墻敷設。強弱電電纜不宜同槽敷設, 以減小干擾。

　　2.2 雷電分流限壓

　　通過雷電分流、限壓可以避免雷擊造成的破壞。進入室內的程控電話和專用數據線路應安裝線路避雷器, 要求在選用避雷器件時, 啟動電壓應為保護線路信號電壓峰值的1.5倍,雷電流通量≥0.2 kA,特性阻抗為600Ω,工作頻率為0～ 5MH z。對室外有接收裝置并有信號線與室內設備相連接的, 應在天線接收裝置引入線路與設備之間串入相應型號的避雷器。設備上安裝的信號避雷器應就近做好接地, 接地電阻應<4Ω(個別對接地有特殊要求的要<1Ω)。而且,其接地線不能接在避雷針、避雷帶上, 應接在專用避雷器接地線上, 并與地網直接連接。在電源線、信號線上加裝保安器, 在雷電電磁脈沖侵襲時, 及時把雷電流分流入地, 從而起到保護作用。選用防雷器件時, 要注意其響應時間大小。有些保安器在雷電流侵入時, 被保護器件被擊壞, 保安器仍完好無損, 這是因為其響應時間太慢。現在市場上較多的是以氧化鋅電阻(又稱壓敏電阻)為核心器件組成的線路避雷器, 反應速度比較快,使用效果較好。

　　2.3 等電位連接

　　等電位連接也是防雷中的重要技術措施。等電位是指需要防雷的空間內遭受雷擊時, 讓所有相關部分不存在電位差。當然, 在遭受雷擊時, 各相關部分要做到絕對“等電位”是不可能的, 但是可以使各部分之間的電位差相對很小。具體做法是將所有進出機房的金屬裝置(如水管、外來導電物、建筑物內鋼筋、電力線路、通信線路及其他電纜)與總匯流排做好等電位金屬連接。機房應敷設等電位均壓網, 并應和大樓的接地系統相連接。等電位網宜采用M形網絡, 各設備的直流地以最短的距離與等電位網相連接。

　　3 通信設備防雷方法

　　電源和信號線防雷是通信設備防雷的重要組成部分。

　　3.1 電源的防雷

　　通信設備都是以直流- 48V供電的。通信設備的電源采用二次電源模塊供電, - 48V直流供電與設備的工作電源是隔離的, 可以有效地將從電源供電系統感應的雷擊電流隔離。電源模塊內部有過壓和過流保護, 可以在瞬時截止, 保護電源模塊不受雷擊的損壞。電源模塊輸出串接壓敏電阻保護器, 可以在電源電壓輸出升高時增大阻值, 以減少雷擊電流對系統的影響。通信站的供電系統由于雷擊而使供電系統某部分過電壓, 嚴重時會損壞通信電源。通信電源的防雷可以選用電源防雷器。

　　3.2 信號線的防雷

　　雖然信號線大部分在室內傳輸, 但在雷擊發生時產生巨大的瞬變電磁場, 在1km范圍內的金屬環路,如信號線內金屬連線等, 都會感應到極強的感應雷擊;另外, 當電源線或通信線路傳輸雷擊電壓時, 或者感、容性負載(如空調機)正常啟動關機時, 也會產生大小不等的感應過電壓;還有建筑物的地線系統在瀉放雷

　　擊時, 所產生強大的瞬變電流, 對于信號線傳輸線路來說, 所感應的過電壓足可以一次性破壞信號線。即使是不高的過電壓, 雖不能夠一次性破壞設備, 但是每一次的過壓沖擊都加速了設備的老化, 影響數據的傳輸和存儲, 甚至造成宕機。

　　在信號線路的防雷方面, 主要針對用戶線/中繼線接口(如FX S、FXO、E&M )、數據線接口(如V.24、V.35、10BaseT、G.703 接口等)。信號線防雷可針對不同的信號線采用不同的防雷方法, 如用戶線串接RJ11防雷器、網絡接口串接RJ45防雷器、音頻配線架使用過流過壓保安器等, 都可以起到一定的防雷作用。音頻

　　配線架上通常會有幾十甚至幾百對用戶線,雷擊時, 雷電通過主干線纜進入機房, 音頻配線架地線的總雷電流很大。用戶板承受瞬間的幾百V 壓降基本沒有問題, 但對上千甚至幾千V 壓降則無法承受,這也是用戶板經常被雷擊損壞的原因之一。

　　目前普遍使用氣體防電管做過壓保護, 擊穿電壓一般在600～700V, 采用半導體管擊穿電壓可以降低到300～400 V。地線的走線也可能導致地線的電感增大, 地線的壓降也隨之增大, 雷擊電壓不能有效地通過地線回流大地, 用戶板受雷擊損壞的幾率也會上升。因此, 對布局比較大的機房, 地線較長的問題不可避免。但應建立1條直接、便捷的雷電流下地通道。為音頻配線架連接1條短而直的接地線, 直接接入地網或基礎樁。沿電纜進入音頻配線架的雷電電流將主要通過該地線直接下地網, 而音頻配線架到總接地排之間的地線電纜主要起均壓等電位的作用。

　　4 結束語

　　通信防雷是一個系統工程, 做好防雷要根據不同的機房外部和內部的條件, 按照防雷設計原則設計防雷所采用的措施。嚴格按照YDJ26- 1989《通信局(站)接地設計暫行技術規范》, 在施工、安裝、維護過程中應遵循有關技術規定, 并不斷總結完善, 只有這樣才能有效地降低雷電帶來的損失, 保護通信設備。

　　參考文獻:

　　[1] 李良福, 楊俐敏. 計算機網絡防雷技術[M ]: 北京: 氣象出版社, 2009

　　[2] 張小青. 建筑物內電子設備的防雷保護[M ]. 北京: 電子工業出版社, 2010