《高山微波站的防雷》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高山微波站的防雷（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高山微波站的防雷河北省长途电信传输局支援中心 张芳斌高山微波站一般都处在海拔一千多米的山峰上，由于山高树木少，极易 造成雷击的目标。山上土少石头多，接地电阻很难降得很低，有的站达 20Q -30Q，使雷电流的泄放造成很大困难。也有的站地线没有形成一个环 形封闭网，难以做到电位均衡。因此各高山微波站均不同程度的遭受过雷击， 如二七站在 98 年连续两次受到雷击，造成断相保护器损坏，配电盘有的部 件击坏。承德市微波站在 97 年遭雷电袭击造成造成监控系统损坏。二五微 波站 99 年又遭雷击。为保证电路传输，减少雷击现象，根据我省高山微波站特点，采用切实 可行的防雷措施。从富兰克林发明避雷针至今已二
2、百多年，以避雷针为主体的传统防雷技 术，在人类社会200 多年来的防雷史上起到了积极有效的保护作用，但随着 社会的发展，时代的进步和实践的深化，其局限性越来越显露出来，通过多 年实践，人们发现雷电作为一种破坏因素时，其呈现的形式不是单一的，有 直击雷、有感应雷、有雷电入侵波等，而雷电对现代某一特定对象的破坏渠 道也不是单一的，有空间通道、馈线通道、信号通道、供电通道、地电位反 击通道、地电流反冲通道和落雷点高位冲击通道等。而人类社会发展至今， 防雷技术水平还局限于任何一个单一的防雷器件，都无法保证所有保护对象 的防雷安全，而采用综合治理、整体防范、多重保护、层层设防的防治雷害 的方针是行之有效
3、的，或者说采用各种特定的防雷器件，构成特定的工程网 络，在某一特定的保护空间的一切进雷通道上，采用引、泄、堵、消、防、 避的方法，来保护被保护对象（通信设备、人身、房屋）安全。而网络的设计 和网络工程的规模又和当地的技术经济条件，所处地域的雷暴日数，保护对 象性质，配置器件的连接方式，及遭雷击历史等有密切关系。要保证设备群 体安全、操作人员安全必须在该整体的一切进雷通道上消散、疏导、抑制掉 直击雷、感应雷和雷电入侵波。一、避雷针防雷1752年富兰克林发明了世界上第一根避雷针，当时认为避雷针在雷雨云 的感应下，产生尖端放电，能中和雷雨云中所带的电荷，从而避免雷击，而 经过多次实验表明，避雷针在雷
4、雨云的电场作用下，所释放的电量一般只有 几个微安到几十个微安，而一次中等的雷电能释放大约 25-30 库仑的电量， 相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量，从而指出，避雷针在雷暴 期间放电电流太小了，它的作用是把闪电引向自身，并沿着它流入大地。而 避雷针所产生的二次效应，即感应过电压和反击过电压，避雷针本身无法解 决。传统的阀式避雷器，真空放电管等，也已不适应现代通信设备的避雷要 求，已停用。氧化锌避雷器由于导通性能好，导通时间快而被广泛应用，但 它的残压较高对高速率或精密设备仍难以胜任防雷需要。例如：当 di/dt=100KA/2.6p s时避雷针的二次雷击效应在附近平行导线上产生的感应
5、电压：Vj=0.2 入 n(1000/a-l/2 *di/dtX10-6式中a为避雷针至平行导线的距离经计算平行导线感应电压与距离a的关系为：a(m)510100200300400500600Vj(KV/m)36.9 31.613.98.55.43.21.49 0.08通过避雷针的雷电流产生的高电位反击效应：Vx=LH(di/d t)+ir+iR0r为测试点至接地体的电阻i通过引下线的雷电流100KAL为引下线单位长度电感L= (1.67H/m)00H为测试点距大地的高度，取H=10R为接地电阻当 r=0,R=10Q 时，Vx=1.6MV当 r=0,R=0Q 时，Vx=0.6MV从以上情况看，
6、避雷针局限性集中反映在 di/dt 上，如想法减少 di/dt 时，即减少,增加dt值，都会使避雷的效果提高。目前，常用的避雷针 有几种基本形式，一是传统的避雷针，主要是吸引雷电流，通过良好的接地 将雷电流传导到地，来保护特定目标。二是提早电流发射终端，它的曲率半 径较大，有更强的积累电荷的能力，由于这个积累，它将在更远的距离内击 穿空气发射电流，因此更易于与雷击的步进先导放电接通，拦截了附近目标 的雷击，如接闪器就是利用这个道理。三是电子流延缓发射装置，它的曲率 半径小，积累电荷很少时就会尖端放电，放散电荷形成电晕，降低目标顶端 电势，避免或延缓离子化通道的形成，减少雷击的几率。还有根据阻抗
7、限流 和箱位分流原理开发的避雷针。避雷的关键是引雷入地，入地好就可以减少 或避免雷击，引雷入地传统的方法用扁铁引雷入地，也有的用铜线引雷入地， 还有的用引线电缆引雷入地，这是较好的方法，同轴电缆特性阻抗低，使雷 电流直接入地，同时有两层屏蔽，大大减少了雷电的感应电压，保护了特定 防雷目标。微波通信天线比较高，馈线较长，馈线接地良好是避雷的良好措施之一， 因此要求馈线在天线端、中间、进机房前采取三处接地处理，馈线较长的可 在中间增加接地点，保证接地良好，以进行多级防护。目前，有些厂家为满足现代化设备的防雷需要，研究开发了新型避雷针装置，如中光的ZGZ繁列、ZGU系列，易事达接闪器和引线电缆装置等
8、。二、接地电阻的降低在传统的接地工程中，通常使用扁铁、铜棒等作接地材料，山区沙石或高 阻土壤使用时，需加入食盐、木炭等，后发展为化学降阻剂以及非金属接地 模块，均使接地电阻有所降低。1、非金属接地模块具有较强的保湿性，吸湿性，充分发挥了接地体中电 解质的导电作用，增大了接地体和土壤的接触面积，从而增大了接地体本身 的散流面积，减少了接地体和土壤的接触电阻。2、化学降阻剂是普遍使用的一种接地材料，接地电阻降低效果比较显著。 因化学降阻剂中，主要合成高分子材料占 5-8%，电解质物质占 8-9%，水成 份占 80%左右，所以它的粘度较低，凝固前渗透性极强，在灌到接地体坑内， 几分钟就可以通过沙石缝
9、向土壤深层渗透。凝固后，它紧紧包裹在接地体周 围，并与土壤紧密连接，形成一个较大的导电体，且导电体在大地中出现树 枝状的延伸体，产生树枝效应，这样就可以大大降低接地电极与土壤表面的 接触电阻，起到降阻的功效。使用了化学降阻剂增大了接地极尺寸，降低了接地电阻值：R=(p /2n L) 入 n(L2/dh)+K式中p为土壤的电阻率L为水平接地体的总长度H为水平接地体的埋设深度D 为水平接地体的直径或等效直径 K 为水平接地体的形状系数(一般在 0-8 之间)显然对于一定土质 P 值是一定的，因而要降低接地电阻值就只能增大电极 的几何尺寸，化学降阻剂总成份是电解质水溶液，渗透率较强，当凝固后， 与金
10、属接地体紧密连在一起，相当加大了电极尺寸，再加上其树枝效应，使 接地体体积大大增大，从而降低了接地电阻数值。如二七微波站在地线改造 中，对旧坑进行了改造，更换了化学降阻剂，又增了新坑2个，使用化学降 阻剂近2000公斤，增加接地体长度560M左右。经过地线改造后，接地电阻 有明显改善，原来测试接地电阻20多欧姆，现能降到10Q以下，个别地方 降到2Q左右。3、地线形成封闭的闭合环路正确的连接和接地可有效的防止地电位的变化，对通信设备造成危害。所 谓连接就是将设备所有电气和金属物体连接起来，使其电位一致。这种连接 就叫等电位连接，起到均衡电位的作用，即雷电发生时，通过连接，使设备 之间电位等值变
11、化，防止了因设备之间电位大小不一致，对人体和设备的危 害。所谓接地就是将设备连接在一起，通过接地体与大地相通，随时将雷电 流泄放入地，确保设备和人身的安全。玛斯特公司推荐采用单点接地电位基 准，我们通信单位也是这样做的。所谓单点接地电位基准就是所有站内设备 接地点在一点上，即所有站内设备取单一接地点的电位作为电位基准，且仅 取自一点。如图所示：外部埋设均衡环所有站内设备都连接到接地母线上，最好每一机架用一根接地直接连接到 母线上，雷电发生时，跨越通信设备的跨步电压仍然会有，但由于所有设备 外壳电位取自一点，设备之间不存在电位差，从而避免损坏设备。地线的埋设要形成一个闭合的封闭环路，可以使电位均
12、衡，不存在电位差， 可以避免设备和人身遭受雷击。三、电源线路的避雷雷鸣电闪，用肉眼观察，雷电只是瞬间一闪，实际上它是由一系列的放电 过程组成的，放电约1/1000秒，停止约2/100秒，再放电，再停止， 此脉冲一直持续到电位差不足以再维持其放电。雷击时的通断作用在雷击点 产生感生电流，也叫雷电冲击波。供电线路是地球表面分布最广，金属材料 最多的线路之一，大量供电线路仍以架空为主体，雷电冲击波容易从供电线 路侵入，并破坏电源设备，甚至损坏通信系统。根据我省雷害事故的统计分 析，在雷害事故中约 60%以上是因供电线路防雷效果差而引入雷击的，因而 供电线路防雷是整个系统防雷的关键之一，从 27 微波
13、站几次雷击情况看， 也是供电线路引起雷击造成断相保护部分电源配电设备损坏。高压输电线路虽有高压避雷器（阀型避雷器）但由于动作慢（动作时间是微 秒级）残压高，该特性会引起低压输电线路过电压，也就是暂太过电压（浪涌 电压）可以采用分阶层安装浪涌控制设备，首先在主进线上安装一个高容量 浪涌抑制器，再在主配电盘负载侧安装浪涌抑制器，抑制外来的浪涌电压， 考虑到云对云的放电也能在内部线路感应产生暂态过电压，再增加一级浪涌 抑制器，为了保护敏感的大规模集成电路设备，可在负荷侧再加一组浪涌抑 制器。现在各厂生产的避雷设备较多，如中光公司的 EGB1 电源系列电子避雷 器，易事达的并联浪涌抑制器，玛斯特公司的
14、浪涌抑制器， DK 公司的系列电 源避雷箱等。易事达还生产一种串联式浪涌抑制滤波器，它带有高能钳位器 件和特别的滤波电路，也是当今较先进的浪涌衰减技术。（但价格较昂贵）。 目前，经常使用的电源浪涌防护产品一般为金属氧化物压敏电阻材料，它的 特点是一旦电压超过了箝位电压时，它立即进入箝位状态，限制了电压升高， 从而保护了设备，每当进入箝位状态，就会有1MA左右的电流通过压敏电阻 入地。同时，也要加强高低压避雷阀的维护和测试，采取多种形式的避雷防护，保证电源供电线路路感应雷的雷击。四、电话线、信号线的防雷随着信息产业的技术发展，科学技术不断进步，高速率、数字化、智能化、 微型化、大容量通信越来越普
15、及，而微电子数字通信系统集成化程度较高， 承受脉冲的能力比较弱，而信号线引进的雷电冲击波强度较大，往往遭受雷 电袭击而损坏设备，造成通信线路中断，影响设备安全运行。为防止雷电侵 入信号线路，在线路上把雷电脉冲泄放掉或堵住宅，一般信号避雷器采用分 流，多级泄放、引流入地技术，当信号线受雷电感应电压超过一定值时，避 雷器将限制电压变化，并将雷电能量或其它干扰信号释放入地，从而保证通 信设备的安全，信号线避雷器主要工作原理是当没有雷电时，防雷元件呈高 阻状态对电路信号没有任何影响，一旦输入端出现感应雷电波时，该防雷器 件很快从高阻状态跃变为低阻状态，将雷电泄放到大地，防止了雷电波的侵 入，保护了设备和人身安全。总之，雷电的发生是没有规律性的，是随机的事件，我们要高度重视，采 取多种手段进行综合性防治，使雷害减少到最低限度，保证通信设备的安全 和人身安全。
