? 隨著通信技術的迅猛發(fā)展,大規(guī)模集成電路在通信設備中的應用越來越廣泛,對過電壓保護的要求也就越來越高。由于雷電在電源線、信號線、天饋線等上感應的瞬間過電壓造成的危害時常發(fā)生,所以要保證汛期通信的暢通,就必須采取適當的保護措施以避免因過電壓、過電流對通信設施和人員造成的危害。
由于黃河汛情主要發(fā)生在伏秋季節(jié),也是雷電的多發(fā)期。而現有黃河通信的傳輸通道大都是以微波為主的,當有雷電產生時,通信鐵塔上及地面的通信設施極易受到雷電的損害。如我局的通信設施幾乎每年汛期都要受到雷擊的損害而導致微波室內外單元、48V電源和交換機板件的損壞。為保證汛期通信的暢通,就必須采取適當的保護措施來減少雷電對通信設施的危害。
一、雷電對通信設備的危害分析
眾所周知雷電是一種自然現象,曾給人類社會帶來了不少危害,國際電工委員會已將雷電災害稱為“電子時代的一大公害”,雷擊、感應雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞通信電子設備主要問題。經查大量的通信設備雷擊事例中分析,由雷電感應和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖(LEMP)是通信設備損壞的主要原因。因此只有了解了它的形成過程,尋求有效地防護措施才能減少雷電帶來的損失。據資料顯示,我們地球上每秒鐘要出現大約100次左右的閃電雷擊。按照通信專用房屋設計規(guī)范,通信大樓和通信塔一般都安裝有避雷針、避雷網或避雷帶,并且均采取了聯合接地的方式。從形式上看,它已具備了良好的防雷和抗外界電磁干擾的性能,然而我們的防汛通信設備為什么還經常會遭受雷擊而損壞?甚至威脅操作維護人員的人身安全呢?這是由于當發(fā)生雷電時,帶電的云層會在通信設施的天線上產生感應電荷或雷電感應通過通信和電力線路侵入,如果天線和通信線纜與大地之間直流通路不暢,就會由于感應在天線和線纜與大地之間產生高電位而引起過電壓,致使通信設施無法承受強電流的侵入而損壞,甚至會危及操作人員的人身安全。
二、通信設施的防雷措施
就雷擊的防護措施通常來說,避免建筑物和通信塔及通信設備遭受雷擊的方式有四種:①疏導:即將雷電電荷通過引線疏導至大地,避免直接雷擊電流經建筑物或通信設備,從而使建筑物或通信設備免受雷擊。②隔離:即將雷電所產生的過電壓和被保護物隔離開來從而避免雷擊。③等位:即將鐵塔地、天饋線地、設備工作地、建筑物的公共地等置于等電位上。④中和:即釋放出異性電荷和雷云中的電荷進行中和,從而阻止雷電的形成。根據以上的四種避雷方法,具體到我局通信設施的防雷電過電壓來說,其主要的措施有以下幾種方法:
1.外部防護
外部防護主要采用避雷針和接地裝置(接地線、地極)來加以防護。其保護原理是:當雷云放電接近地面時,它使地面的電場發(fā)生變化,在避雷針頂部形成局部電場強度變化,以影響雷電導電的發(fā)展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線、接地裝置將雷電電流引入大地,從而使被保護物免受雷擊。然而,被動放電式避雷針存在反應速度差、保護范圍小以及導通量小等不足。也是這一原因導致了防汛通信設施在防雷工作上有一定不足,根據通信設施防雷技術的要求,避雷針應選擇提前放電主動式的防雷裝置,建議從30°、45°、60°等不同角度考慮,以做到對各種雷擊的防護,增大保護范圍,增加導通量。通信塔的所有外露金屬構件都應與避雷雷針連接良好。
(1)安裝避雷針或接地裝置的要求
?、俦芾揍槕斞b在高于天線尖端數米,避雷針與天線之間應有一定的間隔,以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形影響通信效果。
?、诒芾椎鼐€的直流通路的電阻要求足夠低,一般為5Ω以下,由于雷電浪涌電流較大,頻譜較寬且持續(xù)時間短,因此要求必須有盡量小的電感量。