《现代防雷技术ppt课件第九章 通信系统的防雷保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代防雷技术ppt课件第九章 通信系统的防雷保护（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章、通信系统的防雷保护,随着社会信息化程度的不断提高通信和信息产业飞速发展，在生活中扮演越来越重要的角色。由于在现代通信系统之中大量的使用了大规模集成电路，其供电电压只有几伏(V)，传递的信号电流也仅为微安(A )级，使得通信系统对雷电的直击、绕击、雷电的一次效应、雷电波的入侵，特别是雷电磁脉冲的干扰等承受能力越来越低。当被雷电袭击时，轻者会使通信设备不能正常工作或产生误动，重者会将设备损坏，造成通信中断。本章从天馈线系统的直击雷防护、通信系统电源的雷电防护、通信信号系统的雷电防护、通信系统的防雷接地几方面对通信系统的防雷进行全面阐述。 第一节 微波站的防雷保护 近几年来微波通信技术得到了
2、广泛应用。由于微波通信为视距通信,由于接收和发射信号的需要微波站通常建在高层建筑物或高山上, 而天线又安装在铁塔上, 裸露在大气中,故遭受雷击的几率较大。高山微波站占地面积狭小, 地势峻峭, 土壤电阻率高, 接地电阻一般很难满足要求。同时，微波通信设备中有很多属于弱电设备，对雷电干扰、低电位干扰都相当敏感，当遭受雷击时, 微波设备常常受到干扰影响正常工作或损坏。,雷电对微波站设备的入侵主要有两种途径：一是直接雷雷电直击站内金属设施、缆线后,以行波的方式沿着导线两边传播,入侵到室内设备；二是感应雷电和雷电的二次感应,在雷云对大地、雷云对雷云之间的放电过程中,雷电的电磁辐射可以影响设备的工作。因此
3、微波通信系统的雷电防护分为三个部分：直击雷的防护、感应雷的防护、线路侵入波的防护。 911 直击雷的防护 微波通信系统的天馈线一般都装设在地理位置较高的山顶或建筑物顶的塔架上，易于遭受直击雷的侵害。对直击雷的保护主要是用避雷针来保护，避雷针一般安装在铁塔上或建筑顶上，若建造在山顶上的是矮小微波天线和微波房，可用独立避雷针防护直击雷。通过避雷装置即避雷针、引下线和接地网络构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。可以通过合理的设计避雷针的保护角和良好的接地系统起到保护作用。 在现有的通信系统防雷规程例如；YD 2011-93微波站防雷与接地设计规范；中指出应使所有的设备应在避雷针的保护范围之内，天馈
4、线装置及其安装的金属塔架较高且十分重要对于它的直击雷防护更应引起重视。具体的保护范围的计算可以参考中华人民共和国电力行业标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997之5.2条规定进行。以两种简单的单针系统为例进行分析:,图91 通信塔下基站及杆塔基站示避雷针保护范围示意图,单支避雷针的保护范围如图91所示，它是一个旋转的圆锥体。设避雷针的高度为h（m），被保护物体的高度为hx（m），在hx高度上避雷针保护范围的半径rx由下述公式决定： 其中p是考虑避雷针高度影响的校正系数，称为高度影响系数。当h30m时，p=1；当30mh120m时， ；当h120m时，按120m计算。对于多
5、雷区或者安全裕度要求高的地区应该减小避雷针的保护角。 同时为了避免雷电流入地时可能对周围物体造成反击，避雷针与建筑物、构筑物、电气装置之间的空气和地中均应保持一定距离，不同文献上规定不同。这是各文献的可靠性不同而要求的距离不同。在雷电流通过独立避雷针、建筑物、构筑物时，产生的反击过电压是和雷电流幅值、陡度、引下线波阻抗和接地装置的接地电阻有关。在一定的耐雷水平下，间隙距离（Sk和Sd）基本上与冲击接地电阻以及校验点对地高度h成正比。一般Sk和Sd可按式（6-1）、式（6-2）计算，但Sk和不宜小于5m ,Sd不宜小于3m,（9-1）,Sk0.12Ri+0.1h (9-1) Sd0.2Ri (9
6、-2) 式中 Sk避雷针与被保护物空气中的间隙，m； Sd避雷针与被保护物地中的间隙，m； Ri避雷针冲击接地电阻，； h 地面上避雷针校验点高度，m 接闪器通过引下线将雷电流安全的导引入地, 引下线通过的电流会有直流也会有交流，大家知道，导线对不同的电流其阻抗是不同的其压降也就不一样，这就是引下线的地电位差问题。接闪器应设置专用雷电流引下线，材料宜采用40毫米乘以4毫米的镀锌扁钢。以 50 mm2 的铜缆为例，直流电阻R仅为 0.3 m/m；但对雷电高频脉冲来说则电感L(包括自感和互感)显得很大达到 1-1.5 H/m假如波形为 8 / 20 s 电流峰值I为 10 kA 雷电流通过该地线。
7、则每米引下线上压降为U U =IR+Ldi/ dt (9-3) =(10*103) *(0.3*10-3) +(1*10-6)(10*103) /(8*10-6) =3+1 250 =1 253 V/ m,从上面计算分析可知在引下线上会因雷电流的通过而产生较大的电位差可能会引起反击，因此必须采取措施予以限制。引下线数量不得少于两根，并应沿建筑物四周对称均匀的布置,引下线间距、焊接长度材料规格也必须符合要求,引下线应与各层均压环焊接。同时为了引流和分流的需要机房内各种电缆的金属外皮、设备金属外壳、和不带电的金属部分、各种进出机房建筑的金属管道、金属进风道、走线架、以及各种设备的接地均应以最短距离
8、与每层楼的接地母线连接，每层楼的接地母线均应与多根接地引下线连接。对于框架结构的建筑物,宜利用建筑物内的柱钢筋作为防雷引下线，把柱、梁、板的钢筋连接起来,这样可以形成人们常常所说的法拉第网。 对于和微波塔上设备相连接的电源线、信号线等通道，为防止雷电波沿此类通道侵入微波站。应采用金属外皮电缆或将导线穿入金属管，金属管或金属外皮应在上下两端与塔身相连，并应水平平直埋入地中10m以上才能进入配电屏或机房。 912感应雷的防护 如果雷电不是直接击到微波塔上、而是击中附近的物体，由于电磁感应也会在微波通信系统的各种回路中感应出很高的感应电压。为了减小雷电电磁感应的电磁干扰，应对微波通信系统采取有效的屏
9、蔽措施。微波站防雷中常用的屏蔽措施有：,（1）机房的屏蔽。现行微波站防雷规程规定：通信机房及调度综合楼的建筑钢筋，金属地板构架等均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。如设备对屏蔽有较高要求，则机房四周都应装设金属屏蔽网。 （2）信号线和电源线的屏蔽。所有信号线（不论室内和室外）都必须屏蔽，架空电力线在进入机房前必须改为屏蔽或穿铁管，屏蔽（或铁管）的两端都应可靠接地。不论信号线还是电源线在进入机房时，还需进一步采取分流措施。措施是水平埋地10m以上，埋入深度应大于0.6m。屏蔽层外有铠装者，铠装两端接地；无铠装者，穿铁管，铁管两端接地。图92可以说明为什么必须两端接地及埋地的作用。 （3）2GHz微
10、波站天线同轴电缆的屏蔽作用。按等电位要求，天线电缆的屏蔽至少应在塔顶、进入过线桥及机房内三点接地。雷击微波塔时，天线电缆外皮中流过雷电流，此电流在芯线及外皮间产生感应电压。据试验结果，天线馈线引入部分流均占总电流的7%。除此之外，还有塔灯电源的屏蔽。塔灯电源的屏蔽。塔灯电源线必须用屏蔽电缆穿入铁管中，铁管各段必须连接良好，屏蔽或铁管两端接地，进入机房前水平埋地10m以上，埋入深度应大于0.6m。,图92 信号线的屏蔽,（a）屏蔽层一端接地对低频磁场不能屏蔽，微波塔落雷，地电位升高，用户设备可能反击； （b）屏蔽层两端接地，对电场、磁场都可屏蔽； （c）屏蔽电缆穿入金属管埋地，分流屏蔽中电流小，
11、引入的干扰小。 913线路侵入波的防护 微波通信系统通过电力线路、通信线路和外部系统相连，这些进出微波通信站的活动在雷电活动时会成为雷电侵入微波通信系统的重要途径，可能对站内设备造成危害，需要采取相应的措施进行防护。 微波站电力变压器高压侧的三根相线，应分别就近对地加装氧化锌避雷器；电力变压器低压侧的每根相线应分别就近对地加装氧化锌无间隙避雷器。变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。进入微波站的低压电力电缆的长度应不小于50m，其三根相线及零线在进入交流屏之前，应分别对地加装氧化锌无间隙避雷器或其他可靠防雷器件，屏内交流零线不作重复接地。微波站电力
12、变压器不宜与微波机房在同一建筑物内，若其安装在机房内时，高压电力电缆长度应不小于200m，在与架空电力线的接头处，电缆金属外护层应就近接地，电缆内三根相线应分别对地加装氧化锌避雷器。,当电缆埋设于年雷暴日超过20天，大地电阻率超过100欧米的地段时，应在电缆上方埋设屏蔽线。微波站的架空高压电力线路，其进站端上方宜设架空避雷线，长度为300-500m。避雷线的保护角应不大于25o避雷线(除终端杆外)宜每杆作一次接地。为确保安全，宜在避雷线终端杆的前一杆上，增装一组氧化锌避雷器。若已建站的架空高压电力线路防雷改造采用避雷线有困难时，可在架空高压电力线路终端杆、终端杆前第一、第三或第二、第四杆上各增
13、设一组氧化锌避雷器，同时在第三杆或第四杆增设一组高压保险丝。避雷线与避雷器的接地体，应设计成辐射形或环形。微波站的交直流配电设备及电源自动倒换控制架，应选用机内具有分级防雷措施的产品，即：交流屏输入端、自动稳压稳流的控制电路，均应有防雷措施；直流屏的输出端应有浪涌吸收装置。在雷害严重的地区应考虑采用隔离变压器，同时在隔离变两侧加装避雷器，对于比较重要的枢纽微波站应配备自备发电机、UPS等备份电源。 为防止雷电波沿电话线路侵入站内，应加装压敏电阻或浪涌吸收器进行保护，也可以用放电管进行保护。 914接地电阻值 微波中继站地网的工频接地电阻值应不大于10欧；微波枢纽站地网的工频接地电阻值应不大于5
14、欧。无源中继站地网的工频接地电阻值为20-30欧。架空电力线与电力电缆接口处的保护接地以及电力变压器保护接地的接地电阻值应不大于10欧。架空电力线上方的避雷线及增装在高压线上的避雷器的接地电阻值，其首端(即进站端)应不大于10欧，中间和末端应不大于30欧。,第二节 市话通信的防雷保护,市话通信局（站）设备防雷都是以防止雷电波沿局外线路侵入为主，随着通信设备的电子化、高度集成比、微型计算机控制、智能化、特别是数字通信 技术发展，使得这些通信系统对浪涌较为敏感电路的雷电承受能力时一步下降，特别是通信大楼内计算机、控制终端、监控系统、终端设备更容易遭受雷电的侵害， 由于在综合通信大楼内，集中了交换机
15、、传输设备、监控及网络设备、控制终端、电源、无线等系统，各系统之间的内部连接线路纵横交错、非常复杂，连接线路可达100200m，这些连接线路因雷电电磁场的感应，将雷电浪涌传到系统之间的接口的电路中去，对浪涌较为敏感的接口电路产生影响和冲击。因此市话通信系统的雷电防护应将重点放在市话通信线通道和以交换机为代表的敏感设备上。 通信传输通道信是通信系统中的一个非常重要的组成部分，通信传输有多种手段，主要以有线通信传输为主。在通信网络中，通信电缆纵横交错，架空电缆、直埋电缆、套管敷设电缆都随处可见，由户内延伸到户外或由户外引入室内，雷电磁脉冲能够在传输线路及其回路中感应暂态电压，而与传输线路相连的通信
16、设备中的电子电路绝缘低，电子元件耐压低，容易受到损害或击坏。因此，应对通信信号线路做好防雷保护措施。,921 户外通信线路防雷保护 通信明线线路对雷电的防护主要是采取“避”、“挡”、“放”的方法。“避”就是用终端架空地线避雷,“挡”就是用分级保护挡雷,“放”就是终端杆安装放电器,泄放雷电流。架空地线是架设于终端杆(250m)以内的线路上方,并在每根杆进行接地,在有分级保护的电杆可以不接地,接地电阻应小于5。架空地线的作用,就是把雷电引入自身并泄入大地,保护引入电缆和终端设备。分级保护装设作用是把远方的雷电沿架空明线向终端传来时,通过分级保护逐步放电,将雷电压幅值逐级减小,从而起到阻挡的作用,减轻了雷电对终端杆设备的威胁。 通信电缆线路雷电防护。通信电缆对雷电的防护,应根据电缆铺设地段年平均雷暴日数、雷电强度、土壤电阻率、电缆品质因素和地理环境等确定。一般防雷措施有:地
