浅谈通信设施雷电过电压防护措施——从一次雷击事故谈通信设施的防保

所属栏目:通信论文 发布日期:2013-02-17 08:45 热度:

  摘要:通信在现代化经济建设中发挥的作用日趋重要,而保证通信设施的免受雷击更是通信建设、设施维护过程中应引起高度重视的工作之一。

  关键词:通信,光缆,防护

  2007年8月,我项目部在某地敷设管道光缆期间,遇到一次光缆遭雷击的事故。

  一、 雷击现场情况:

  本段光缆采用层绞式光缆(金属加强芯),线路沿公路侧。全部在管道内敷设,屏蔽层、加强芯全部断开不连通,设计院在本工程中不考虑防雷措施。

  当天当地强雷电活动频繁,雷电后通信中断,经测试后发现该段142号井至146号井之间中间,现场检查光缆有两处破损点,同时143、144、145三个光缆接头盒遭遇不同程度损坏。但相同线路另条光缆在靠外侧另一管道的子管中,光缆无损。

  由于该季节雨水较多,人井中有积水,在抽干人井后,打开143号井的接头盒,光纤及接头盒部件己被烧黑、进水。144号井的接头盒的光纤完全烧焦,接头盒部件烧焦发黑,盒内无水(人孔内也无水)。145号井的接头盒上盖爆裂、进水,光纤及接头盒部件有灼烧过的痕迹。距144号井的南面580米处(紧靠光缆上测有棵孤立大树,树根有烧痕),发现光缆外皮有一个2厘米左右的孔,屏蔽及光纤护套完全烧焦。在此孔的南端40米处(靠近水塘),也有一处光缆外皮与上述形状完全一样的孔洞,不同的是无发黑灼烧痕,像是从内向外爆崩伤痕。

  二、现场分析

  1、根据故障点的现状及当时的环境因素,初步认为是由强雷电引起的,直击雷的可能性不大,因为没有发现直击雷过后的巨大燃烧或爆炸现场,所以应该是由感应雷放电引起的线路故障。强雷电远远大于光缆及接头盒的所承受耐压要求。

  2、虽然光缆在管道中存在被外力损伤PE护套的可能性(例人为、鼠害、光缆护套本身的砂眼等),均可能造成光缆中金属层暴露而引起绝缘不好,a、b两点是雷电的引入点,a点上方有一棵大树就在光缆10-15cm处,b点光缆旁有一个池塘,人井及管道中有大量积水。

  3、相同线路另一条光缆在另一管道的子管中,是在雷击光缆的外侧,离大树较远,但没有遭遇雷击,这可能与雷电引入点(大树) 的距离有关, 同时,由于雷电强电流先感应在本光缆上,此情况类似排流线的功能,所以反而保护了同线路上的其它光缆。

  4、人井及管道中有积水,光缆及接头盒浸入水中不可避免,虽然接头盒和光缆的耐高压测试合格,但由于耐高压的15KV电压与雷电感应的超电压(上亿伏) 相比微不足道。另外在其它有防雷措施的直埋光缆也发生过被雷击现象。

  三、通信设施的防雷措施

  通常来说,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:

  1、外部防护

  外部防护主要采用避雷针(避雷网、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。

  (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。

  ②避雷地线的直流通路的电阻要求足够低,一般为10-50Ω。

  ③接地引入线长度应不大于30米,其材料应采用热镀锌扁钢或铜排,截面积应不小于40mm×4mm。

  ④为了增大地表层的过电压的泄放面积,可采用埋设有一定间隔的多根接地体,且相互焊接。

  ⑤对一些重要的通信工程来说,可以考虑安装放射性避雷装置。

  (2)防感应雷击的方法

  除在通信铁塔上安装避雷针或避雷装置的同时,还要注意消除感应雷击,其常用的方法是在天馈系统中安装电涌保护器(SPD)。

  2、内部防护

  ①、电源部分的防护,因为线路是雷电侵入的主要通道之一。对于高压部分,供电部门有专用的高压避雷装置,而线对线的过压则无法控制。因此,对380V低压线路应进行过电压保护。

  ②、信号部分的防护,这需要根据通信设备的对雷电的敏感度来确定。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时,应对地加装避雷器,电缆中的空线应接地,并做好屏蔽接地。

  ③、接地处理,接地系统把雷电流引入大地,从而达到保护设备和人身安全的目的。

  五、结束语

  总之,防雷接地对通信设备来说是一个永恒的话题,接地系统的正确与否直接关系到通信设备和人身的安全。根据国际、国内相关技术的发展以及国际、国家和信息产业部的有关设计规范,可以明确以下几点。

  1.通信局(站)必须按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上。

  2.无论是通信大楼,还是通信设施,都必须采用层层防护的原则。

  3.防雷装置的接地电阻应符合《建筑物防雷接地规范》与通信行业防雷接地标准。根据各通信机房、基站等所处的环境,应从电缆引入开始安装多级保护器。

  4.防雷装置的接地线应尽可能短,因为在雷击情况下,接地线的阻抗主要取决于接地线的电感,而电感主要取决于接地线的长度。因此,接地线应尽量粗、短而直,禁止不必要的弯曲、打圈和迂回,才能达到更佳的防雷效果。

  5.注意避雷元器件使用是否正常,应在每年雷雨季节到来之前和过后对其进行检查,重点测试它们的动作电压和额定电压下的漏电流,如果测试数值跟原来产品参数存在一定范围的变化,就应该立刻将其更换掉,以免发生不必要的损失。

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