通信局（站）防浪涌技術措施與接地系統應用探討

摘 要：通過對通信局（站）浪涌電壓入侵途徑的簡要分析，闡述了浪涌電壓的防護措施，提出了浪涌電壓防護過程中存在的一些防護隱患。

關鍵詞：浪涌電壓；入侵途徑；防護措施；防護隱患

現代通信技術的發展，為我們的日常生活提供了極大的便利，隨著微電子技術、計算機網絡技術的發展，信息網絡不斷更新換代，這些新技術、新器件在通信網絡中的廣泛應用，使雷電的防護更加困難，使通信系統對防雷、防強電、防靜電等措施提出了更高的要求。近年來雖然對通信局（站）建筑物的防雷接地進行了大量的改進，但雷電產生的浪涌電流對通信設備的損壞，雷擊使通信中斷的事故時有發生。雷擊造成的通信設備損壞事故的大部分都是雷電過電壓引起的，因此，加強對通信局（站）雷電過電壓的防護是建設一個好的防雷接地系統、保障通信暢通、提供優質通信網絡的基礎。

1 通信局（站）浪涌產生的途徑

通信網絡是由無數個本地網組成，每個本地網根據通信局（站）的規模大小，又由不同數量的通信樞紐樓、綜合接入點和通信基站匯聚而成，不論通信局（站）的規模大小，通常都是由市電引入設備、發電機組、市電油機轉換設備、低壓配電設備、通信電源設備、通信網絡終端設備等各個通信環節組成，如圖1所示。由于通信局（站）遍布各種不同的復雜環境，各種通信網絡終端設備的鏈接又紛繁復雜，使通信局（站）遭受浪涌過電壓的幾率都很高。浪涌又稱為突波，就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。通常可以把浪涌電壓產生的途徑簡單地分為：雷擊與線路浪涌，這也是平常產生浪涌電壓最多的現象。

1.1 雷擊的渠道

雷電是一種大氣中放電現象，具有很大的破壞性，產生于積雨中，積雨云在形成過程中，某些云團帶正電荷。它們對大地的靜電感應，使地面或建筑物表面產生異性電荷，當電荷聚到一定程度時，不同電荷云團之間，或云與大地之間的電場強度可以擊穿空氣，開始游離放電，我們稱之為“先導放電”。云對地的先導放電是云向地面跳躍式逐漸發展的，當到達地面時（地面上的建筑物，架空輸電線等），便會產生由地面向云團的逆導主放電。在主放電階段里，由于異性電荷的激烈中和，會出現很大的雷電流，并隨之發生強烈的閃電和巨響，這就形成了雷電。對于通信局（站）來說，通信建筑物或通信設備遭受雷電或過電壓侵入的途徑不外乎以下幾種。（1）雷電直擊或在附近閃擊供電線路，雷電波沿電力線路侵入機房電源設備，損壞通信設備。（2）雷電直擊或閃擊在通信架空光纜上，在線路上產生瞬間過電壓，沿光、電纜金屬外皮或加強芯迅速向線路兩端擴展進入機房，損壞與光纜直接相連的設備。（3）雷電直擊通信基站鐵塔，雷電波沿天饋線迅速侵入通信設備，直接損壞與饋線相連的通信單元，造成通信中斷。（4）雷擊建筑物，雷電流泄放入地時，在其接地電阻上產生很高的電位升，使地電位驟然升高，容易引起地電位反擊，該電位升能夠導致和外部有線纜連接的設備絕緣擊穿，導致設備損壞，并且沿著連接線纜傳導到其他建筑物的設備，導致其他設備損壞，如圖2所示。

1.2 線路浪涌

1.2.1 故障浪涌

在電力線路中由于人為或自然因素造成相線與地線短路、一相開路等會產生過電壓，以及其它故障原因也會引起過電壓。

1.2.2 系統開關過電壓

當大的電感性負載如空調壓縮機等開關時會產生過電壓，當開關大電容負載自動功率因數補償器會產生過電壓，當迅速切斷電流也會產生過電壓，如熔斷器等保護負載裝置因短路或過載而熔斷，高能的瞬變電壓就會在供電端出現。

2 通信局（站）防浪涌電壓的防護措施

2.1 通信配電系統的防護措施

電源來自于供電網絡，供電網絡綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發生的幾率都很高，為防止浪涌過電壓沿電力線路侵入機房，通信局（站）一般要求在電源變壓器的初級、次級、低壓電纜進入機房交流配電屏前加裝相應的避雷器，即三級雷電保護。盡管三級雷電保護對來自供電網絡的浪涌進行了相應的防范，但其能量仍足以毀壞設備，更何況還有線路浪涌的產生。為了更好的防范浪涌電壓，還應將電力線穿鐵管埋地引入室內，并在來電入室處安裝一較大容量的避雷器，此避雷器的作用是提供一低阻抗電路使大能量的閃電電流安全地流回大地。但一般的入室避雷器的鉗位電壓都較高，未必能提供足夠的浪涌保護，因此需在保護的設備之前再加裝相應的具有反應速度快的保護裝置，以確保電壓被鉗位到設備可接受的程度。因此，通信配電系統的防雷是一個系統工程，其基本理念為“逐級限壓限流和絕緣配合”。

2.2 光纜線路的防護措施

通信局（站）的各種引入線纜在進入機房前，其金屬外護套及其光纜金屬加強芯在靠近機房的最后一個接頭處以及末端等兩處都要可靠就近接地，否則往往會在線纜與設備連接的終端產生火花放電，甚至出現雷擊故障。因此，架空應避開易遭受直擊雷的特殊地段，雷害特別嚴重地段應在架空光纜上方設架空地線，光纜進站時盡可能埋地引入，進入機房后，可增加光纜終端盒，并將其中的加強芯就近入地，而不能接在均壓環上，若增加光纜終端盒有困難時，光纜加強芯可通過傳輸機柜中的加強芯固定板接地，固定板用16平方銅線就近連接到接地端子上。

2.3 通信基站鐵塔的防護措施

通信基站根據鐵塔與機房的不同建筑特點，主要有機房與鐵塔分別設立、機房被鐵塔四角包含、鐵塔四腳建在機房之上幾種類型，通過對不同類型基站結構的分析，雷電侵入的途徑主要來自鐵塔、同軸饋線引下線、走線架等環節。因此，應首先考慮切斷雷電流入機房的主要途徑，將引下線盡量在遠離機房內設備的外墻引下，同時，將鐵塔、走線架、以及同軸饋線外導體要多處相連，尤其在進入機房處的外墻位置，一定要相互可靠連接，并與聯合接地網就近可靠連接，以消除鐵塔、走線架以及同軸饋線外導體上出現的壓差降，使相互之間保持相同的電位。

2.4 地電壓反擊的防護措施

無論是大型樞紐樓還是建立在郊區、山區的綜合接入點及獨立的通信基站，其接地系統一般分為：工作地，保護地（含屏蔽地），建筑物的防雷接地，在通信技術發展的前期，部分通信局（站）的接地一般采用分散接地，當供電線路或站內分散的建筑物遭受雷擊時，遭受雷擊的建筑物地網會有大量雷電流入地，從而引起局部地網出現巨大的地電位升，造成該建筑物內設備與站內其它設備間產生很大的電位差，并對站內其它設備產生反擊，引起雷擊故障。為有效的避免地電壓反擊，采用聯合接地是最好的防護措施，將各種地網通過有效的低阻抗接地體連到一點，雷擊電流通過連接導體分散到各局部地網入地，可以減小建筑物間纜線連接的設備間的過電壓。實際上是為均壓等電位提供了最基本的“平臺”。因此，采用聯合接地的方式對人身和設備的安全保障比分設接地方式更有利，并且采用聯合接地，整個大樓避雷裝置和基礎地網相互焊成一個整體，構成一個大型金屬網籠，對于雷電，可以起到均壓和屏蔽兩種作用，地網的覆蓋面積更為寬廣，在相同的土質條件下，可獲得比其他接地方式低得多的接地電阻值，分流效果更顯著。

3 通信局（站）防浪涌電壓存在的防護隱患

通信局（站）通過各級防雷裝置的層層防護，以及良好的聯合接地系統的保護，通信設施的安全性得到了有效的保護，但信息系統的防浪涌電壓是一個系統工程，隨著時間的推移，往往會在防護過程中出現一些不規范的操做行為，使防護工作大打折扣，雷擊現象時有發生，日常工作中，應加強如下一些防護細節的關注，將使防護工作得到有力的加強。

（1）日常維護中，每當落雷之后和雷雨季節來臨之前，一定要仔細檢查各級避雷器和接地線是否完好無損，以排除隱患，重點檢查防雷器空氣開關是否跳閘，防雷片是否損壞以及防雷片狀態微觸點開關接觸是否不良等項目，保證各級避雷措施完好，只有這樣才能有效的衰減和屏蔽由電源線引入的雷電過電壓。

（2）對于光纜進入機房后，應增加光纜終端盒，如因增加光纜終端盒有困難時，應將光纜加強芯通過傳輸機柜中的加強芯固定板接地，施工時應注意每根光纜加強芯與固定板的固定螺絲要擰緊，確保連接可靠。

（3）通信基站的鐵塔、走線架以及同軸饋線外導體在進入機房的外墻處，一定要相互可靠連接，并就近可靠接入聯合接地網，重點做好前期的防腐處理，并加強對防腐處理的檢查，確保防腐處理的完好性。

（4）裝有電子信息設備的場所，防干擾要求高，盡可能采用TN-S或TN-C-S系統，三相交流線盡可能采用三相五線制電纜，并且防止零線與保護地線的互接亂搭現象，保證各種通信板件與機殼、機殼與系統、系統與大地之間都有良好的接地措施，以提高通信系統的電磁兼容性。

（5）通信機房使用的蓄電池組的安裝方式主要有柜式、雙層和單層三種，都是采用金屬鐵架安裝，并對電池架進行了可靠接地保護。但在實際工作中，根據目前的蓄電池安裝方式，往往由于現場條件限制，蓄電池相鄰距離和維護空間很小，使得日常維護中難以及時發現客體變形、漏酸等故障現象，而通信電源系統大部分負載設備都是采用-48V工作電壓，要求蓄電池組的正極與開關電源的正極必須同時良好接地，如這時將蓄電池金屬架進行良好接地，等于把電池組的正極直接接到了蓄電池安裝架的金屬體上，一旦出現上述漏液、電池極板與金屬架相碰或金屬扳手緊固電池端子時與金屬電池架表外相碰等現象時，都相當于電池組中數只或整組電池通過安裝架發生接地短路，而且短路電流不經過熔絲，故沒有可以切斷回路的保護開關，只能任憑電池燒毀，甚至造成人員傷害，從而發生更大的通信事故。因此，日常工作中，蓄電池組金屬安裝架易采用不接地的浮空安裝方式是合理的選擇。

（6）通信樞紐樓各層的接地體除了通過地網連接外，在各層應進行等電位連通或連接到建筑鋼筋，防止等電位連接結構不當產生較大的電位差引起設備損壞。

浪涌電壓的防范必須堅持防范的科學性、經濟實用性和耐久可靠性，是一個全方位綜合治理的系統工程，它不僅需要在局（站）建設的初期給予全面、系統的考慮，更需要在日常的維護工作中給予高度重視，使通信局（站）的防雷措施能夠持續穩定的發揮作用。

參考文獻

[1]蘇邦禮.雷電與避雷工程[Z].

[2]陳泓達，謝芳，耿波濤.淺議輸配電線路運行管理技術[J].科技致富向導，2010（18）：76.

[3]劉吉克.現代通信局（站）的防雷與接地技術[M].電子科技大學出版社.