慕立新

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

在大多數(shù)地區(qū)，夏季頻繁的雷暴對通信機房和相關(guān)設(shè)備構(gòu)成了極大威脅。如何有效防止和避免雷擊，最大限度地保護人身和通信機房設(shè)備的安全，是當(dāng)前通信行業(yè)普遍關(guān)心和研究實施的問題[1]。本文主要探討通信機房及相關(guān)設(shè)備的防雷技術(shù)與實踐。

1 雷電對通信機房和設(shè)備的主要危害

1.1 雷電的形成

雷電的產(chǎn)生原由很復(fù)雜，主要是由于一些云層漸變引發(fā)的。當(dāng)空氣濕度較高時，這些水滴逐漸匯聚形成水蒸氣，隨后水蒸氣內(nèi)的電流產(chǎn)生摩擦并持續(xù)分裂形成電荷電子。當(dāng)這些電荷足夠多時就能夠發(fā)生質(zhì)變，在云層中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，并伴隨強光與熱能出現(xiàn)。雷擊事故對大自然、建筑物以及通信設(shè)備等都有很大影響，會破壞一系列人工建造的公共設(shè)施，影響公共財產(chǎn)的安全。有時它會引起火災(zāi)，甚至危及人類安全。雷電的表現(xiàn)形式主要包括直擊雷、感應(yīng)雷和球形雷3類。

1.2 直擊雷對通信機房和設(shè)備的危害

直擊雷指的是雷電直接作用在建筑物或者是電氣設(shè)備上。在夏季雷雨天氣，一旦閃電直接擊中通信機房和設(shè)備或相關(guān)建筑物和施工操作人員，將造成極其嚴(yán)重的后果，如損壞設(shè)備、造成電路短路引發(fā)火災(zāi)等。

1.3 感應(yīng)雷對通信機房和設(shè)備的危害

由直擊雷觸發(fā)的感應(yīng)雷電將在導(dǎo)體中傳播，損壞通信機房相關(guān)設(shè)備中與導(dǎo)體連接的抗沖擊性低的部件。由于通信機房及相關(guān)設(shè)備中的金屬線連接到集成電路，計算機室也通過電纜或信號線連接到外部，在客觀上易被感應(yīng)閃電損壞。通信自動化設(shè)備中的微電子電路具有集成度高、抗沖擊性能低的特點。感應(yīng)雷電對它們有很大的危害，導(dǎo)致了各種故障，如內(nèi)部通信端口損壞、整流器模塊損壞等。

1.4 球形雷對通信機房和設(shè)備的危害

球形雷也叫做球狀閃電，是一種極強破壞力的雷電。一般是從高空直接下降，臨近地面后開始水平移動。它的發(fā)生幾率較小，但對通信機房和設(shè)備危害力較大，可能直接作用于機房內(nèi)通信設(shè)備，也可能由于極強破壞力產(chǎn)生的爆炸導(dǎo)致機房火災(zāi)、爆炸等。

2 通信機房和設(shè)備的防雷技術(shù)措施及實踐

根據(jù)通信機房的當(dāng)?shù)丨h(huán)境，合理使用不同容量的避雷器，將完整的防直擊雷系統(tǒng)、防雷電波入侵和防雷擊感應(yīng)集為一體。只有合理應(yīng)用分流、泄流、電壓均衡和等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、接地、過電壓保護和綜合布線，才能取得明顯效果。

2.1 防雷接地與接地網(wǎng)技術(shù)

高阻電阻器。正常情況下，通信機房及相關(guān)設(shè)備遭受雷擊故障，是因為通信機房攜帶的電壓和電流過大。在防雷地線器件上增加高阻電阻可以有效阻斷過電壓電流對系統(tǒng)的破壞，并將破壞范圍固定在機房的一定范圍內(nèi)，從而在降低機房故障損失的同時提高修復(fù)效率。

接地網(wǎng)是一種內(nèi)陸網(wǎng)絡(luò)（包括鐵塔、通信機房建筑物等），主要建在通信機房的建筑物上，并在建筑上形成一個完整的聯(lián)合接地網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)通信機房及相關(guān)設(shè)備遭受雷擊的情況下，接地網(wǎng)能夠通過網(wǎng)中布設(shè)的線路將雷電能量進行疏導(dǎo)與轉(zhuǎn)換，確保網(wǎng)內(nèi)的通信機房安全[2]。

設(shè)置防雷地線和接地網(wǎng)的要求。第一，通信機房必須將帶金屬框架的電源線連接到接地線上；接地線要盡量短、直，截面積不小于95 mm2，材料選擇多股銅線。引入線的長度盡量不要大于30 m，選擇鍍鋅扁鋼，截面積不能小于40 mm×4 mm。引入線應(yīng)做好防腐和絕緣處理。匯集線截面積不能小于120 mm2，可安裝在地槽、走線架等處。第二，通信機房的雷電防護區(qū)應(yīng)位于聯(lián)合接地電網(wǎng)控制的分區(qū)內(nèi)，每隔5 m與隱蔽防雷網(wǎng)連接并焊接牢固。第三，對于外露的連接焊點應(yīng)進行系統(tǒng)防腐處理，以保證其使用壽命，提高整體接地網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2.2 通信機房建筑防雷接地技術(shù)

在接地網(wǎng)和接地電阻方面，地網(wǎng)的接地電阻值應(yīng)按照規(guī)定要求得到保證。如果達不到標(biāo)準(zhǔn)，地網(wǎng)將予以擴展。通信機房中每個地面網(wǎng)絡(luò)應(yīng)為聯(lián)合接地，所有金屬設(shè)備應(yīng)連接到附近的接地網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)等電壓等電位原理，實現(xiàn)工作地線、保護地線和防雷地線之間的共用接地網(wǎng)。對于屋頂和避雷針，通信機房建筑屋頂金屬設(shè)施的上下兩端應(yīng)焊接避雷針。女兒墻上的避雷針應(yīng)每隔10 m焊接一次隱蔽避雷網(wǎng)，焊接點應(yīng)進行防腐處理。

避雷針應(yīng)符合Ⅸ建筑物防雷設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。雷電電流引下線應(yīng)從屋頂引至建筑物的環(huán)形接地體。底部平衡網(wǎng)和環(huán)形地形應(yīng)每隔10 m用鍍鋅扁鋼焊接，并進行防腐處理。接地體的上端應(yīng)與地面保持0.7 m以上的距離。

當(dāng)通信機房內(nèi)鋪設(shè)防靜電地板時，需要圍繞機房在地板下方鋪一圈接地線。接地收集線通常是環(huán)形的，由銅材料制成。配電室、電力室以及發(fā)電機室等內(nèi)部主設(shè)備的接地線，截面積一般不小于16 mm2。在等電位連接和接地方面，機房內(nèi)的金屬設(shè)施應(yīng)視為等電位連接和接地。接地引入線應(yīng)從附近的接地帶引入，同時應(yīng)確保變壓器中性點、外殼和避雷器接地端以及電纜金屬護套附近接地[3]。

2.3 通信機房微波鐵塔和天饋線防雷接地技術(shù)

引入鐵塔避雷針的雷電流應(yīng)采用4 mm×40 mm的鍍鋅扁鋼和銅棒焊接，并與地網(wǎng)連接。天饋線通過通信機房內(nèi)的電纜架連接到最近的地線，并連接到最近的接地網(wǎng)地線。當(dāng)塔超過60 m時，在塔的中間增加一個接地連接點。鐵塔和機房接地網(wǎng)應(yīng)在兩點以上用扁鋼連接。塔標(biāo)志燈在接通電源、選擇電線時，應(yīng)使用帶金屬外保護層的產(chǎn)品，并在塔頂附近和通信機房入口外接地。避雷裝置應(yīng)安裝在控制線和電源線上，確保零線接地。通信機房電纜引入線應(yīng)使用金屬護套產(chǎn)品。金屬護套應(yīng)連接至機房入口處附近的雷電防護區(qū)女兒墻，而避雷器應(yīng)成對安裝在芯線上。同軸天饋線進入通信機房后和設(shè)備連接的位置還應(yīng)安裝饋線避雷器，避免由于天饋線引入的感應(yīng)雷。此外，饋線避雷器的接地端子需要就近引入室外的入口接地線上，并綜合考量阻抗、衰耗等參數(shù)，以和通信設(shè)備匹配。

2.4 通信光（電）纜線路防雷接地技術(shù)

在工程探測過程中，應(yīng)注意避開雷暴和易遭雷擊的地區(qū)，以及向陽坡和河岸斜坡。光纜和電纜產(chǎn)品的選擇應(yīng)選擇具有防雷功能的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。為了對直埋電纜實施防雷措施，電纜中的金屬部件可以在光纜接頭處處理，在接頭處斷開，無需電氣連接和接地，并在電纜上方安裝屏蔽線。接地時，可以在接頭處將電纜中的金屬部件進行電氣連接，而無需在電纜上方安裝屏蔽線。在多個地區(qū)的實際運行證明，上述兩種方法具有有效性，尤其是第一種方法，可以減少接地裝置，降低工程費用，減少后期維護。

架空光（電）纜也應(yīng)安裝防雷設(shè)施，不但需要滿足防雷技術(shù)需要，還應(yīng)確保傳輸指標(biāo)能滿足需求。鋼絞線應(yīng)接地。對于年雷暴日超過20 d、大地電阻率大于100 Ω·m的新建信號電纜，還需要在電纜的上空布設(shè)拍流線，或者使用有金屬外殼的電纜或光纜。此外，每公里電桿線還應(yīng)設(shè)電絕緣，鋼絞線應(yīng)同時接地。如果是金屬加強芯型，在接頭處將其斷開，以防止電源線斷開后光纜燃燒。光纜終端還應(yīng)確保金屬加強芯在通信機房的ODF配線架部分進行防雷和接地處理。

此外，通信機房可以在傳統(tǒng)的電源防雷器四模塊接線方式基礎(chǔ)上，選擇3+1的防雷接線方案，避免L-PE間的漏電流導(dǎo)致的設(shè)備外殼帶電問題，如圖1所示。

圖1 防雷器四模塊接線與3+1模塊接線方法

以上通信機房和設(shè)備的防雷接地技術(shù)可以明顯降低雷擊頻率，但不能完全避免它們的發(fā)生。通過防雷技術(shù)措施的改進，能起到很好的保護作用。因此，只要通信機房和設(shè)備的防雷工作真正做到位，一定會減少雷擊的發(fā)生，提高通信系統(tǒng)的綜合效益。

3 結(jié) 論

需要定期檢查整個通信機房和設(shè)備的安全，確保整個通信機房系統(tǒng)中操作機器的相關(guān)人員具有絕對的專業(yè)素質(zhì)。一旦通信機房和設(shè)備發(fā)生故障，應(yīng)及時處理。此外，要通過現(xiàn)場調(diào)查和考慮現(xiàn)實中發(fā)生的各種安全事故或問題，制定新的防雷措施，不斷填補防雷系統(tǒng)的漏洞，更好地保障通信機房和設(shè)備的安全[4]。