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通信设施的雷电电压防护措施研究

前言 

随着科技的迅猛发展，大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用，使得各种先进通信设备对过电压的要求也就越来越高。由于雷电在电源线、信号线、乒乓球馆天馈线等上感应的瞬间过电压造成的危害时常发生，因此必须采取适当的保护措施以避免因过电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员造成的危害。 

雷电是一种自然现象，它曾给人类社会带来了不少危害，国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”，雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。从大量的通信设备雷击事例中分析，专家们认为：由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲（LEMP）是通信设备损坏的主要原因。因此只有了解了它的形成过程，寻求有效地防护措施才能减少雷电带来的损失。根据气象观测，地球上每秒钟要出现大约100次左右的闪电雷击。按照电信专用房屋设计规范，通信大楼一般都安装有避雷针、避雷或避雷带，并且均采取了联合接地的方式。从形式上看，它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能，然而通信设备为什么有时还会遭受过压过流而损坏呢？甚至还会对操作维护人员的人身构成威呢？这是由于当发生雷电时，带电的云层会在通信设施新利用领域的快速拓展和生产本钱的下降使得小金属新材料利用日益基础化普及化的天线上产生感应电荷或雷电感应通过通信和电力线路侵入，如果天线和通信线缆与大地之间直流通路不畅，就会由于感应在天线和线缆与大地之间产生高电位而引起过电压，致使通信设施无法承受强电流的侵入而损坏，甚至会危及操作人员的人身安全。 

随着长江通信建设速度的加快，先礼帽进通信设备在长江通信的大规模应用，单一的防护体系已不能满足现代通信络安全的要求，我局也加大了对防雷接地系统的投入，防护体系也日趋完善。防护体系已从单一防护体系转为多级防护，多级防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的瞬间过电压影响等多方面的防护，应根据数字程控、数字微波、VHF、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同功能、不同受保护程总能闻到1种稀里糊涂的气味度确定防护要点和保护等级。根据雷电引起瞬间过电压的危害的可能侵入的通道，从电源线到数据通信线路都应该做到多级保护。为此我们应采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”，力争将其产生的危害降低到最低点。 

一、通信设施的防雷措施

通常来说以便进行调试检验，避免建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四种：①疏导，即将雷云中的电荷通过引线疏导至大地，避免直接雷击或感应雷击电流流经建筑物或通信设备，从而使建筑物或通信设备免受雷击。②隔离，即将雷电所产生的过电压和被保护物隔离开来从而避免雷击。③等位，即将铁塔地、天馈线地、设备工作地、建筑物的公共地等置于等电位上。④中和，即释放出异性电荷和雷云中的电荷进行中和，从而阻止雷电的形成。根据以上的四种避雷方法，具体到一个通信工程的防雷电过电压来说，其主要的措施有以下几种方法。收扩功放 

1．外部防护 

外部防护主要采用避雷针（避雷、避雷线和避雷带）和接地装置（接地线、地极）来加以防护。其保护原理是：当雷云放电接近地面时，它使地面的电场发生畸变，在避雷针（避雷线）顶部形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导入电的发展方向，引导雷电向避雷针（避雷线）放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击，这是人们长期实践证明的防直击雷的有效方法。然而，被动放电式避雷针存在反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足。根据现代通信发展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从信封机30°、45°、60°等不同角度考虑，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围，增加导通量。建筑物的所有外露金属构件（管道）都应与防雷（避雷线或避雷带）连接良好。 

（1）安装避雷针或接地装置的要求①避雷针应当装在高于天线尖端数米，避雷针与天线之间应有一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆，通信天钱却装在避雷针外线大约1.5个波长以外。 

②避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为10－50Ω，由于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时间短，因此要求必须有尽量小的电感量。