防汛通信系統(tǒng)遭受雷擊原因及對(duì)策

劉俊祥，王連劍

（菏澤市水利局，山東 菏澤 274000）

菏澤市水利局通信系統(tǒng)中的電子設(shè)備遭受雷擊有多種情況。從區(qū)域看：水閘管理單位和城區(qū)附近有高壓線通過的區(qū)域遭受雷擊頻繁，獨(dú)立于城鎮(zhèn)之外的基層管理單位也明顯有不程度的雷擊損壞設(shè)備現(xiàn)象發(fā)生；從受雷擊的部位看：電源部位和信號(hào)線接口部位損壞嚴(yán)重。

雷擊損害主要通過兩種形式：一種是通過金屬管線或地線傳導(dǎo)的直擊雷；一種是過電壓引起的感應(yīng)雷。絕大部分雷電損害是由感應(yīng)雷引起的。

1 原因分析

通信系統(tǒng)中的電子設(shè)備遭受雷擊損壞的主要原因往往不是直擊雷而是感應(yīng)雷，防止感應(yīng)雷產(chǎn)生的過電壓是保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的主要措施。實(shí)踐證明，避雷針只能在一定的范圍內(nèi)在防直擊雷方面起一定作用，而在防感應(yīng)雷方面就顯得無能為力，相反還有引雷的作用。

目前水利系統(tǒng)無線通信仍占主導(dǎo)地位。在無線通信臺(tái)站建立后，一般都要建立較高的鐵塔，并在其上架設(shè)避雷針以保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)施不被雷擊。一旦雷擊現(xiàn)象發(fā)生，人們較多地在鐵塔的接地處理上下功夫，而往往忽視雷電波侵入附近低壓導(dǎo)電線的危害。

由于水利支干通信分階段建設(shè)明顯，在工程設(shè)計(jì)和施工時(shí)，沒有系統(tǒng)考慮防雷接地問題。通信系統(tǒng)與建筑物的防雷接地、設(shè)備防雷與保護(hù)接地缺乏統(tǒng)一性和系統(tǒng)性，導(dǎo)致電位分布不均，形成了電位反擊。部分電源供電線路防雷未作考慮。

2 預(yù)防對(duì)策

2.1 線路方面

1）采用“避、阻”減少感應(yīng)過電壓進(jìn)入機(jī)房。根據(jù)感應(yīng)過電壓產(chǎn)生的原因和其幅值的計(jì)算分析，利用有金屬外皮的電力線、信號(hào)線埋地敷設(shè)是較好的堵塞雷電侵入波的有效途徑。引入機(jī)房的電力線應(yīng)有金屬外皮或在敷設(shè)金屬管內(nèi)作屏蔽，并要求埋地敷設(shè)，長(zhǎng)度不小于 2ρ(ρ為電阻率)米，且在入戶處繞成電感扼流圈，不得將架空線路直接引入機(jī)房。引出機(jī)房的金屬管也應(yīng)埋地，利用降低線路高度、增大導(dǎo)線各屏蔽線之間的耦合系數(shù)來減少和降低進(jìn)戶線上產(chǎn)生的過電壓幅值；利用電纜外皮或金屬外殼的分流降壓作用以及雷電流產(chǎn)生的集膚效應(yīng)，將流經(jīng)電纜的電流排擠到外導(dǎo)體上去。金屬外皮的兩端一定要與接地網(wǎng)相連接，以防止地電位反擊。引入機(jī)房的航空燈電源線外皮和通信線金屬外皮至少應(yīng)在桿塔的頂端和未端與鐵塔相連。機(jī)房的接地網(wǎng)與塔體的接地網(wǎng)至少應(yīng)有兩根水平接地體相連，連接電阻不大于1Ω。站房附近嚴(yán)禁布放架空纜線。

2）采用“截、放”預(yù)防。在低壓線路的入戶和出口處，加裝避雷器進(jìn)一步將雷電侵入波截、放。在電力線路設(shè)計(jì)中，進(jìn)戶線的絕緣子采取接地措施防止雷擊(在平常雷電日不超過30的地區(qū)一般不作要求)。當(dāng)?shù)蛪壕€路落雷時(shí)，就對(duì)絕緣子的鐵腳放電，把雷電泄掉。如果只將絕緣子鐵腳接地，僅在鐵腳和導(dǎo)線之間形成一個(gè)放電保護(hù)間隙，其放電電壓約為40kV，這對(duì)保護(hù)人身安全是有效的，但要保護(hù)低壓電氣設(shè)備和線路就不夠了。在絕緣子放電之前，可能室內(nèi)的電氣設(shè)備或線路已被擊穿，故要增設(shè)避雷器來保護(hù)室內(nèi)的電氣設(shè)備和線路。一般可采用在低壓進(jìn)戶線的入戶處安裝壓敏避雷器、交流浪涌進(jìn)雷器、放電管等裝置，以限制雷電過電壓的幅值，把從線路上來的浪涌電流引入地下而保護(hù)設(shè)備。如果電源直接取自市電插座，必須考慮經(jīng)過電壓防護(hù)插座插入市電電源插座。信號(hào)線路在進(jìn)入機(jī)房設(shè)備前端應(yīng)安裝信號(hào)防雷器，將信號(hào)送至收信設(shè)備，在設(shè)備受到過電壓侵襲時(shí)，保護(hù)裝置能快速動(dòng)作將能量泄放，從而保護(hù)設(shè)備不受損壞。

2.2 防雷接地要求

機(jī)房所在的整個(gè)樓房建筑體的接地應(yīng)按均壓等電位原則設(shè)計(jì)，即電子設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地共同合用一組接地體的聯(lián)合接地方式，機(jī)房為防止地電位反擊，其接地電阻不應(yīng)大于1Ω。

通信設(shè)備可包括幾種不同的接地系統(tǒng)，系統(tǒng)也會(huì)包括不同的必須接地點(diǎn)，每個(gè)設(shè)備的接地應(yīng)獨(dú)立引入接地體。通常，接地系統(tǒng)的實(shí)施需遵循以下原則：(1)接地電阻應(yīng)小于 5Ω；(2)星形配置；(3)避免地環(huán)路；(4)地電位應(yīng)相等。

2.3 空間通道

外部防雷系統(tǒng)應(yīng)在建筑物設(shè)計(jì)、施工階段給予高度重視，以便利用建筑物自身的金屬構(gòu)件達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防雷目的。無線通訊經(jīng)常在建筑物上架設(shè)天線，屬于地面特別突出物，是雷電釋放的危險(xiǎn)途徑，天饋線進(jìn)入設(shè)備前應(yīng)加裝防雷器。

3 結(jié) 語

根據(jù)感應(yīng)雷形成的原理和影響其幅值的經(jīng)驗(yàn)公式分析，在有高聳建筑物或通信鐵塔的地方，增加電源進(jìn)戶線金屬外殼屏蔽、埋地敷設(shè)、在電源線入戶處增加避雷器，是有效防止感應(yīng)雷從電源線侵入電子設(shè)備的經(jīng)濟(jì)有效方法；增加通信線路入出口處多級(jí)保護(hù)也是必不可少的一部分；完善的接地系統(tǒng)是保障通信暢通的必要條件；加強(qiáng)日常維護(hù)、檢查、檢測(cè)工作是保障雷電、靜電防護(hù)措施可靠運(yùn)行的必要手段。