現(xiàn)在已進(jìn)入電子信息時代，各行各業(yè)都日益廣泛地采用電子信息技術(shù)裝備自己，尤其在通信領(lǐng)域。微波通信設(shè)備中電子電路集成越來越高，對過電壓和電磁脈沖干擾的防護(hù)也提出了更高的要求，而雷擊是造成通信設(shè)備損壞的主要原因。據(jù)資料顯示，近年來系統(tǒng)通信站特別是微波通信站發(fā)生了數(shù)起雷擊事件，中斷通信時間長的達(dá)數(shù)十小時，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
由于微波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，微波通信放大多建在高山、高樓頂或空曠地區(qū)，而且都裝有天線，通信站遭雷擊的機(jī)率很高。因此，加強(qiáng)微波通信站的雷電防護(hù)已成為當(dāng)務(wù)之急。
1、雷電特征:
雷電是一種大氣物理現(xiàn)象，雷電的形成必須具備三個條件，其一是大氣中有足夠高的正、負(fù)電荷形成的電位差。當(dāng)天空中的電場增強(qiáng)到某點(diǎn)的電位梯度大于3×106V/m時，產(chǎn)生擊穿放電即閃電。閃電可發(fā)生在云與云之間或云與大地之間，一次閃電由幾次放電脈沖組成，每次放電脈沖有兩個階段：準(zhǔn)備階段(先導(dǎo)過程)和回?fù)綦A段(主放電過程)。
IEC 1312-l認(rèn)為，雷電流可以看成是由*雷擊電流if(10/350μs)和后續(xù)雷擊電流is(0.25/100μs)所組成。
IEC TC81(防雷專業(yè)委員會)把斜三角波形為 10/350μs沖擊電流，稱為雷擊電流(Lightning)，8/20μs 沖擊電流稱為浪涌電流(Surge)，二者是不同的概念，國內(nèi)學(xué)術(shù)界稱其為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷和感應(yīng)雷是雷擊的兩種形式。
直擊雷是指雷電直接擊中電器設(shè)備或線路造成強(qiáng)大的雷電流，通過被擊中物體泄放入地。
感應(yīng)雷是指建筑物或系統(tǒng)附近發(fā)生雷暴活動時，設(shè)備或線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)，雷云向物體由先導(dǎo)放電過程發(fā)展到主放電過程，物體上電荷釋放所產(chǎn)生的雷電過電流或過電壓。
雷電的主要參數(shù)一般如下：
雷云電荷量 20-100C
地面電場強(qiáng)度 >30kV/cm
雷電流幅值 20kA
雷電流頻率 主要能量集中在100Hz-1kHz，...頻率可達(dá)106Hz。
2、雷電入侵的主要途徑
對于微波通信站，需要充分考慮雷電的入侵方式，只有這樣我們才能有針對性地進(jìn)行雷電防護(hù)，而雷電入侵的主要途徑有：
（1）雷電直擊微波塔上的避雷針或其他受雷裝置，雷電電流經(jīng)鐵塔、地網(wǎng)入大地，地電位升高，對設(shè)備反擊，損壞通信設(shè)備；
（2）雷電經(jīng)天饋線引入機(jī)房，經(jīng)機(jī)架入地，同軸電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電壓(流)，侵入并損壞微波機(jī)；
（3）通信機(jī)房外接的音頻電纜遭雷擊，通過音頻電纜過電壓(流)入侵損壞通信設(shè)備；
（4）電力線路遭雷擊，雷電通過輸電線路侵入交、直流配電系統(tǒng)、整流系統(tǒng)，損壞電源系統(tǒng)；
（5）通信機(jī)房外部的接閃裝置接閃時，強(qiáng)大的雷電流通過引下線向地泄放的過程中以引下線為中心在通信機(jī)房周圍產(chǎn)生高頻的電磁場。這個高頻的電磁場通過耦合和傳導(dǎo)的形式，使其周圍的各種導(dǎo)線產(chǎn)生感應(yīng)電流(壓)侵襲設(shè)備。
雷擊情況是多樣化的，以上并未代表全部，各通信站必須根據(jù)自己的實(shí)際情況，認(rèn)真分析雷擊的多種可能，主動防雷。
3、解決方案
提到防雷，首先得談接地，接地是防雷的基礎(chǔ)。微波通信站能否成功防雷，關(guān)鍵之一，是否有一個高質(zhì)量的聯(lián)合接地系統(tǒng)。因此，微波通信站在建設(shè)過程中就必須綜合考慮接地系統(tǒng)，已在運(yùn)行的通信站必須按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行檢測和改造。
有關(guān)微波通信站聯(lián)合接地系統(tǒng)的接地電阻值，我國有明確規(guī)定：
依據(jù) YDJ 20-88《程控電...交換設(shè)備安裝設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)定》，通信綜合樓＜lΩ，微波樞紐站＜5Ω；
依據(jù)YD 2011-93《微波站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》，微波中繼站＜10Ω，微波無源中繼站＜20Ω(土壤電阻率很高時，可放寬到30Ω)。
有一個標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)合接地系統(tǒng)以后，微波通信站應(yīng)重點(diǎn)搞好以下幾個部分的防雷：
3.1 天饋線防雷
天線鐵塔設(shè)置避雷針。避雷針高于天線數(shù)米，保證微波天線在其保護(hù)范圍之內(nèi)，避雷針與引下線可靠焊接連通并直接入地，引下線材料為40mm×4mm鍍鋅扁鋼或不小于95 mm2的單股銅線。當(dāng)微波天線鐵塔位于機(jī)房頂時，其四腳應(yīng)在房顛與雷電流引下線分別就近連通；當(dāng)微波天線鐵塔位于機(jī)房旁邊時，其四腳與地網(wǎng)就近焊接連通。
微波天線的饋線的金屬外護(hù)層，應(yīng)在頂端及進(jìn)入機(jī)房入口處的外側(cè)就近接地；經(jīng)走線架上塔的天線的饋線，應(yīng)在其轉(zhuǎn)彎處上方0．5-lm范圍內(nèi)作良好接地。
天線鐵塔和機(jī)房之間裝設(shè)有支撐電纜的金屬過橋或懸掛電纜的鋼紋線的，過橋和鋼絞線電氣上與鐵塔連通，并在電纜進(jìn)入機(jī)房外例時，將過橋、鋼絞線和電纜的金屬外護(hù)層連在一起，并通過短路徑與接地網(wǎng)相連。
塔頂航空降礙信號燈饋線的金屬外護(hù)層也應(yīng)在頂端及進(jìn)入機(jī)房的外側(cè)就近接地。
3.2 機(jī)房防雷
機(jī)房防雷的要求主要是減少沖擊電壓和均衡電位，減少雷電流的回路阻抗，使其在受雷擊時能從短的引線距離均勻入地，并通過大地網(wǎng)盡快散流。按照此要求，微波機(jī)房應(yīng)做好以下防雷工作：
微波機(jī)房頂設(shè)置避雷網(wǎng)，其網(wǎng)格尺寸不大于3m×3m，且與屋頂避雷帶一一焊接連通，這樣可以有效防止直擊雷。機(jī)房四腳設(shè)置雷電流引下線，該引下線可利用機(jī)房四角房柱內(nèi)2根以上主鋼筋，其上端與避雷帶、下端與地網(wǎng)焊接連通，形成一個很好的屏蔽籠(法拉第籠)，有效地保護(hù)機(jī)房內(nèi)的設(shè)備。
機(jī)房內(nèi)設(shè)置接地匯流排，并與接地網(wǎng)可靠焊接連通，機(jī)房內(nèi)各種設(shè)備的金屬外殼、工作接地、保護(hù)接地、走線架、吊掛鐵件、金屬通風(fēng)管道等均以短的距離與接地匯流排連接，形成一個等電位體。機(jī)房的接地網(wǎng)與微波鐵塔接地網(wǎng)、電源系統(tǒng)接地網(wǎng)相互聯(lián)結(jié)，構(gòu)成統(tǒng)一的接地網(wǎng)，達(dá)到均壓的目的。機(jī)房的防雷接地裝置的沖擊接地電阻宜小于10Ω，對三合一接地(聯(lián)合接地)應(yīng)滿足工作接地電阻的要求。
3.3 電源系統(tǒng)防雷
通過以往一些通信站遭雷擊情況的資料表明，電源系統(tǒng)雷擊率較高，尤其采用10 kV電源供電的微波通信站更是突出，因此做好電源系統(tǒng)的防雷十分重要。
（1）配電變壓器防雷
在雷暴活動比較頻繁的地區(qū)，對配電變壓器防雷...實(shí)行綜合過電壓保護(hù)，其設(shè)置了四道防線：架空地線及耦合地線；高壓避雷器；電抗線圈；低壓避雷器。
具體地，在變壓器進(jìn)線前 5根電桿頂部加高1．5m，上面架設(shè)一條架空地線，在架空地線始端加裝地極，接地電阻不大于10Ω，各電桿在地中用Φ10mm的圓鋼連結(jié)起來，同時每條電桿的架空地線與下面的地線連通，下面的地線起耦合地線的作用，增大耦合系數(shù)，可以提高耐雷水平，架空地線的接地極與配電變壓器的接地極...分開。配電變壓器高壓側(cè)的三根相線分別就近對地加裝FS-6～10型高壓閥式避雷器。在變壓器高壓套管與避雷器引線之間加裝空心電感線圈，作用是促使避雷器可靠動作。低壓側(cè)的每根相線也分別對地加裝金屬氧化物孟間隙避雷器(FS-0．38)。高、低壓側(cè)的避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器裝設(shè)。另外，變壓器的機(jī)殼，低壓側(cè)的交流零線，以及與變壓器相連的電力電纜的金屬外護(hù)層，應(yīng)就近接地。
測高、低壓避雷器，以保證變壓器絕緣水平和保護(hù)裝置的良好可靠，這些是做好配電變壓器防雷的基礎(chǔ)。
（2）電源線防雷
變壓器低壓側(cè)入機(jī)房的電力線路采用鎧裝電纜且埋入地，屏蔽層兩端就近接地，電氣距離不小于10m。低壓架空線路，在終端桿上安裝氧化鋅避雷器，穿鐵管地埋10m以上后再進(jìn)入機(jī)房，鐵管兩端接地。站內(nèi)的工頻低壓配電線宜采用金屬暗管穿線的布設(shè)方式，其垂直部分應(yīng)盡可能靠近墻，金屬暗管兩端及中間就近接地。嚴(yán)禁采用架空交、直流電力線引入機(jī)房。另外，微波機(jī)房屋頂安裝有太陽能電池的，電纜在進(jìn)入機(jī)房時，其金屬外護(hù)層在入口處應(yīng)就近與屋頂?shù)谋芾讕Ы舆B通，電纜內(nèi)心在入口處加裝保安器。
（3）交直流配電設(shè)備防雷
交流零線與機(jī)房地母線(接地匯集線)連接，電源室電源屏的交流輸入前裝設(shè)防雷柜等，在交流輸入端裝設(shè)避雷器，在直流配電屏輸入端加浪涌吸收裝置，直流輸出電源采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地。直流電源正線在電源輸出端、機(jī)房配電屏輸入端分別接接地母線，直流電源負(fù)線在機(jī)房配電屏輸入端加裝避雷器。
4、結(jié)束語
雷電災(zāi)害被電工委員會(IEC)稱為“電子時代的一大公害”，破壞力之大，令人咋舌，因此搞好微波通信站的防雷至關(guān)重要。防雷作為是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)全方...保護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防。主要原理是通過接閃、引下、分流、接地為雷擊過電壓(流)提供一條低阻抗通道；同時，通過隔離、屏蔽等措施防止雷電的感應(yīng)電壓(流)對設(shè)備的干擾。但雷電入侵的途徑、雷擊的特點(diǎn)是多樣化的，各微波站必須根據(jù)具體情況，全面考慮防雷。
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