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通信設備防雷設計

2010-06-21 14:38:21

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通信設備防雷應根據IEC組織提出的DBSG的基本思想，按照“綜合防護”的要求進行設計。在設計前宜做現場雷電環境和電磁環境評估，根據所在地區雷暴等級、設備所在不同的雷電防護區以及系統對雷電電磁脈沖的抗擾度采用不同的防護措施。具體從以下幾方面綜合考慮：
1、合理選擇機房位置
根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB/50057-94（2000年版）規定，建筑物的防雷區劃分為LPZ0A，LPZ0B，LPZ1，LPZn+1等區。LPZ0A區，在本區內的物體都可能遭到直接雷擊，區內電磁場沒有衰減；LPZ0B區,在本區內的物體不可能遭到直接雷擊，區內電磁場也沒有衰減;LPZ1區，在本區內的物體不可能遭到直接雷擊，區內的電磁場有可能衰減; LPZn+1區為后續防雷區。根據以上分區原則,應盡可能把通信機房放在LPZn+1區，以減少雷電電磁脈沖對通信設備的影響。對高層建筑，還應把機房設在4層以下首層以上的空間內。
2、安裝避雷與接地裝置
避雷與接地裝置可將絕大部分雷電流直接引入地下基礎接地裝置泄散，是防止直擊雷破壞的主要手段。避雷與接地裝置主要由避雷針（避雷網、避雷線和避雷帶等接閃器）、引下線、接地體等構成。對通信設施而言，天（饋）線系統和機房建筑物易遭受直擊雷的襲擊，通過合理設計、安裝避雷與接地裝置可以起到有效的保護作用。
安裝避雷針或接地裝置應該注意以下幾點：①避雷針應當高于天線尖端數米，間隔>15個波長，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；②避雷地線的直流通路電阻要足夠低，電感盡量小；③接地引入線長度應不大于30m，其材料應采用熱鍍鋅扁鋼或銅排，截面積應不小于40mm×4mm；④為了增大地表層的過電壓的泄放面積，可采用埋設有一定間隔的多根接地體，且相互焊接。對一些重要的通信工程來說，可以考慮安裝放射性避雷裝置。
3、屏蔽和隔離措施
比較脆弱或重要通信設備應建立屏蔽室，把閃電以及強干擾的電磁脈波在空間的入侵通道全部阻斷，保護設備安全。屏蔽室與等電位接地端子或接地帶進行可靠連接，與其相連的尤其是進出屏蔽區域的電纜應采用屏蔽電纜，有時為了加強屏蔽作用，還需要將電纜穿入鐵管之內，并將鐵管兩端以及在防雷區交界處進行等電位連接。
敏感的通信設備盡可能避開或遠離雷電和浪涌容易干擾或破壞的地方。比如把通信設備安放在遠離窗戶以及大功率電感性或電容性負載的地方；使用光纜進行連接（光纜的加強鋼筋應在兩端做等電位接地連接）；不用手或只用帶靜電手套（手腕）的手直接接觸通信設備的元器件、線路板和端口等。
4、合理綜合布線
將容易引起干擾的線纜（比如強電和弱電線纜、架空和非架空線纜、室外進線和室內線纜等）分開敷設，并保持一定間距，并且符合國家標準GB/T50311規范的規定；或者利用金屬走線槽進行分開走線。大樓建筑物電氣線路的主干線，應敷設在建筑物的電氣豎井內，并且應當避開作為防雷引下線的結構柱子，防止雷電感應高電壓的襲擊。接入串聯型浪涌保護器的輸入和輸出線路不應交叉重疊；當閉合線路較長時，閉合線路所包圍的面積應盡可能小。通信電纜以及地線的布放應盡量集中在建筑物的中部，并盡可能遠離建筑物立柱或橫梁。
5、等電位連接
國家標準《建筑物防雷設計規范》GB/50057-94（局部修訂條文）明確規定：各防雷區交接處，必須進行等電位聯結。進入建筑物的所有金屬導體、管道、電纜的外屏蔽層，應在LPZ0B區與LPZ1區交界處或在LPZ1區與LPZ2區交界處作等電位連接與接地，不能直接連接時，應通過等電位連接體進行連接。配置有通信設備的機房內應設等電位連接端子板，端子板應可靠接地。機房內的電氣和電子設備的金屬外殼（包括機柜和機架）、屏蔽線外層以及各種SPD接地端均應以最短的距離就近與等電位連接端子板連接。
6、聯合共用接地
一個完整的接地系統包含建筑物地網、鐵塔地、電源地、邏輯地、防雷地等。接地網是把需要接地的各系統，統一接到一個地網上或者把各系統原來的接地網通過地下或者地上用金屬連接起來，使它們之間成為電氣相通的統一接地網，即共用接地。共用接地的接地電阻應以接入設備中最小值確定，一般不宜大于4Ω。某些通信設備要求交直流工作地、安全保護地、防雷地必須獨立時，根據國家JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》有關規定，地網間距離必須大于20m。如果相互之間距離達不到規范的要求，則容易出現地電位反擊事故。因此，各接地系統之間的距離達不到規范要求時，應盡可能使它們連接在一起，保證各類接地點的基準電位是惟一值。
7、安裝防雷器（SPD）
在高壓變壓器后端到樓宇總配電盤的電纜芯線兩端對地加裝防雷器，作為一級保護；在樓宇總配電盤至樓層配電箱間電纜內芯線兩端對地加裝防雷器，作為二級保護；在所有重要設備以及UPS的前端對地加裝防雷器，作為三級保護。為確保遭受雷擊時高電壓首先經過一級電源防雷器，然后再經過二級電源防雷器，一級電源防雷器和二級電源防雷器之間的距離要大于10～15m，如果兩者間距不夠，可采用帶線圈的防雷箱，這樣可以避免二級電源防雷器首先遭受雷擊而損壞。
所有進入樓宇的通信電纜兩端接入設備前串接信號防雷器；架空線入室前埋地，埋地長度≥15m；金屬鎧裝電纜直接埋地，非金屬鎧裝電纜穿金屬管道埋地，金屬管道外壁與接地網相連，鎧裝電纜入室后，金屬外皮與接地網相連。饋線在塔頂與天線連接處接地，進機房前與地網就近接地，進入機房后，與設備連接處接地，饋線與設備接口處加裝防雷器。天線鐵塔和機房之間裝設支撐電纜的金屬過橋或懸掛電纜的鋼絞線時，過橋和鋼絞線在電氣上與鐵塔連通，在電纜進入機房外側時，將過橋和鋼絞線、電纜外護層連在一起，并通過最短路徑與接地網相連。當設備間有跨防雷區信號連接時，應在兩端加裝信號防雷器；處在中雷區以上的機房內部控制系統的信號線，雖未跨防雷區連接，但線的長度大于50m,小于100m，則應在其一側的終端設備采用防雷器；若長度大于100m，其兩側的終端設備輸入口均應具有防雷器保護。
一個完善的通信設備防雷工程，上述七個綜合措施缺一不可。如果某一個環節考慮不周，即使進行了防雷方面的工作也起不到防雷作用，還有可能引雷入室而造成通信設備失靈或永久性損壞。另外，為保證防雷設施工作正常，應在每年雷雨季節前后或春、秋檢修時定期檢測地阻值和防雷器，確保完好。

關鍵詞：
防雷設計
通信設備

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