防雷技術(shù)在短波通信機(jī)房中的實(shí)踐應(yīng)用

陳凌

摘 要：在無線通信領(lǐng)域中，雷擊是破壞電子通信設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?，在機(jī)房或設(shè)備的建設(shè)中，特別是對(duì)于短波遠(yuǎn)距離傳播的高山偏遠(yuǎn)站臺(tái)機(jī)房，若不做好防雷防范措施，不僅直接影響生產(chǎn)安全，甚至威脅人身安全。本文結(jié)合廣州海岸電臺(tái)室內(nèi)機(jī)房及室外天線防雷技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，分析了通信設(shè)備和機(jī)房常見的雷擊方式及具體的防雷實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：防雷技術(shù) 雷擊 通信機(jī)房

1.引言

雷電是自然界的一種放電現(xiàn)象，有時(shí)威力巨大，一次雷擊可產(chǎn)生大約5.5×105k W / h的能量，瞬時(shí)電流可高達(dá)210KA，足以摧毀機(jī)房?jī)?nèi)外各種通信設(shè)施和電氣設(shè)備，甚至人類的生活和生命安全都受到極大的威脅。據(jù)權(quán)威分析統(tǒng)計(jì)，華南地區(qū)是全國(guó)遭受雷擊最頻繁的地區(qū)，廣州通信中心作為華南地區(qū)規(guī)模最大、功能最齊全的海岸電臺(tái)，責(zé)任重大，需要確保通信鏈路和供電設(shè)備7*24小時(shí)的絕對(duì)安全，保障通信不中斷，為水上公眾通信提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。因此，在我臺(tái)日常的通信設(shè)備維護(hù)管理中，防雷技術(shù)成為防護(hù)體系中最基礎(chǔ)最重要的一環(huán)，各項(xiàng)機(jī)房設(shè)備系統(tǒng)的防御工作必須“嚴(yán)之又嚴(yán)、實(shí)之又實(shí)”，使之成為了安全可靠的防護(hù)網(wǎng)。

2.常見雷擊方式及影響

自然界的雷電主要分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是雷雨云對(duì)地面和建筑物的放電現(xiàn)象，可導(dǎo)致電子設(shè)備絕緣破壞，設(shè)備零件熔斷。感應(yīng)雷是由雷雨云在放電過程中，產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，使得在附近的導(dǎo)體中感應(yīng)引電磁脈沖，破壞與導(dǎo)體相連接的設(shè)備或器件引發(fā)故障，特別是室內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備，容易受沖擊，比如變壓器、傳輸接口板等。

雷擊曾多次造成我臺(tái)山頂微波房光端機(jī)損壞，進(jìn)而引起鏈路中斷；中控微波房也曾多次遭遇雷擊引起多鏈路告警等?？偨Y(jié)近年來我臺(tái)由于雷擊而引起設(shè)備故障情況，如表1統(tǒng)計(jì)所示。

3.電臺(tái)的防雷現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)原則

廣州海岸電臺(tái)天線發(fā)射站臺(tái)主要建立在山頂較為開闊地帶，發(fā)射距離較遠(yuǎn)，天線塔臺(tái)普遍比較高，容易受雷擊。因此，我臺(tái)在建設(shè)機(jī)房及搭建塔臺(tái)天線的同時(shí)，也嚴(yán)格按照國(guó)家《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，結(jié)合山地環(huán)境、天線的分布、周圍居民樓宇等實(shí)際特點(diǎn)綜合評(píng)估，采購(gòu)比較先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，系統(tǒng)化地設(shè)計(jì)和布置了一套防雷設(shè)施和體系。防雷設(shè)計(jì)的基本原則如下：

（1）安全可靠：秉持“安全通信，萬無一失”和“以人為本”的理念，在施工建設(shè)過程中，開展了科學(xué)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)論證以及有效的可行性研究，選擇專業(yè)的防雷技術(shù)方案，最大化保障了天線及機(jī)房設(shè)備，尤其是維護(hù)人員的人身安全。

（2）技術(shù)先進(jìn)：市面上，防雷產(chǎn)品種類繁多，技術(shù)程度層次不齊，需要選擇業(yè)界成熟的技術(shù)產(chǎn)品（如：三相電源避雷器），當(dāng)前隨著IT技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能型防雷產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，為今后防雷更新?lián)Q代提供更好的選擇。

（3）經(jīng)濟(jì)合理：我臺(tái)天線所在的山頂區(qū)域覆蓋廣，面積大，為避雷覆蓋每一個(gè)角落，需要結(jié)合整體區(qū)域全面規(guī)劃，降低防雷設(shè)備的投入以及長(zhǎng)期的維護(hù)成本。

4.室外天線和室內(nèi)機(jī)房設(shè)備的防雷技術(shù)應(yīng)用

廣州海岸電臺(tái)屬于高山偏僻發(fā)射站臺(tái)，結(jié)合天線和機(jī)房的位置和周圍居所，針對(duì)不同的雷擊形式，采取室外和室內(nèi)相結(jié)合，應(yīng)用“三道防線”防雷技術(shù)保安全的方法，開展了一系列針對(duì)性的防雷防御手段和措施。

第一道防線：是區(qū)分室外天線和室內(nèi)機(jī)房，安裝先進(jìn)的防雷設(shè)備，如電源浪涌抑制器、三相電源避雷器、單相避雷器等多個(gè)模塊。

針對(duì)感應(yīng)雷的特性，防雷技術(shù)主要需要將保護(hù)的建筑物的金屬接地。

針對(duì)直擊雷的特性，防雷技術(shù)主要在保護(hù)的建筑物上設(shè)置避雷針、避雷網(wǎng)、避雷線等措施。 防雷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4.1室外天線防雷技術(shù)原理和典型應(yīng)用案例

室外防雷的原理主要針對(duì)直擊雷的防護(hù)，通過在建筑物上安裝避雷針或網(wǎng)等，將直擊雷產(chǎn)生的電流截獲，并電流引流至接地裝置，從而分散到地下消失。

廣州海岸電臺(tái)收發(fā)信天線眾多，且地理位置分布廣泛，幾乎全部暴露于室外空曠場(chǎng)地，大部分位于山坡甚至山頂上，塔高長(zhǎng)達(dá)十幾米至幾十米不等，雷雨天氣極易遭遇雷電襲擊。所以天線防雷至關(guān)重要，天線的立桿應(yīng)裝設(shè)避雷針，并要滿足與天線的水平間距，立桿盡量與保護(hù)的建筑物接地。

【天線遭雷擊案例】某日監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)518業(yè)務(wù)（A25單塔（112m）天線）發(fā)信機(jī)出現(xiàn)WRN告警，試機(jī)無輸出，天線匹配箱告警。

【問題分析】 發(fā)信機(jī)Modem板、Control板、接口板出現(xiàn)故障，A25天線匹配項(xiàng)K25繼電器電路二極管CD26擊穿，同時(shí)該繼電器出現(xiàn)接觸不良的情況。

【解決方案】經(jīng)更換避雷器、遙控單元各電路板，重插K25繼電器，并移除二極管CD26后，發(fā)信機(jī)恢復(fù)正常。

4.2室內(nèi)設(shè)備防雷技術(shù)原理和典型應(yīng)用案例

室內(nèi)防雷的原理主要是在室內(nèi)的金屬設(shè)備形成電壓均等的結(jié)構(gòu)，減少因雷擊造成電流引起的電壓差的程度，因此需要將通信機(jī)房里的金屬設(shè)備如機(jī)房架、電纜、靜電地板等接地，避免室內(nèi)的相應(yīng)金屬物之間引起電壓差，室內(nèi)電子設(shè)備就不容易出現(xiàn)損壞，有效起到防雷的作用。

【室內(nèi)設(shè)備雷擊案例】02機(jī)房光端機(jī)遭雷擊案例：某日監(jiān)控系統(tǒng)顯示01到02機(jī)房PCM出現(xiàn)設(shè)備倒換，相關(guān)告警燈出現(xiàn)亮燈。

【問題分析】02方向光端機(jī)遭雷擊引起損壞，導(dǎo)致到達(dá)對(duì)端無碼，定位為光端機(jī)故障

【解決方案】經(jīng)過業(yè)務(wù)通道的調(diào)整及時(shí)搶通業(yè)務(wù)，并通過更換光端機(jī)徹底解決。

第二道防線：是流程管理上有章法，在雷雨多發(fā)季節(jié)來臨前，按照預(yù)定應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行防雷預(yù)案演練，開展各種通信設(shè)備、電力設(shè)施的防雷、避雷接地等巡檢和維修工作，確保各種防雷設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，備用器件有庫存和專業(yè)人員定點(diǎn)支撐，有故障需及時(shí)修復(fù)或更換，建立了完整的長(zhǎng)效的防雷系統(tǒng)和常態(tài)化監(jiān)測(cè)和檢修機(jī)制。

第三道防線：是雷電發(fā)生時(shí)，形成多“不”標(biāo)準(zhǔn)，工作人員不在戶外行走，不靠近電子設(shè)備，不在電線桿和高壓線下駐留。

5.總結(jié)

通信防雷是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)性工程，要做到內(nèi)部與外部防雷系統(tǒng)相結(jié)合。不僅要做好機(jī)房外部防雷基礎(chǔ)設(shè)施工作， 而且要注重機(jī)房?jī)?nèi)部的系統(tǒng)集成防雷合理化設(shè)計(jì)和解決方案，當(dāng)然，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化防雷技術(shù)將成為必然，將進(jìn)一步加固對(duì)通信設(shè)備和機(jī)房的屏障保護(hù)，最大程度保障電臺(tái)機(jī)房通信設(shè)備安全和水上通信更優(yōu)質(zhì)更暢通。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊帆.通信機(jī)房防雷工作核心內(nèi)容分析，硅谷，2014，7（01）.

[2]孫君厚，趙志國(guó)，金兆華.通信機(jī)房和設(shè)備的防雷技術(shù)與實(shí)踐研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2012（15）.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-94），2000（第1章）.