通信防雷检测供应 (电力通信系统防雷技术设计)

从现代雷电研究理论和防雷技术来讲,通信系统的雷电防护技术是一项系统工程,必须贯彻整体防护的思想,综合运用直击雷防护(接闪)、等电位连接、屏蔽措施以及防雷装置等。

1.接闪:

接闪就是让在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去。避雷针是一种主动式接闪装置,其功能是把闪电电流引导入大地。避雷线和避雷带是在避雷针基础上发展起来的。采用避雷针是最首要、最基本的防雷措施。

2.均压连接:

接闪装置在捕获雷电时,引下线立即升至高电位,会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络,并使其电位升高,进而对人员和设备构成危害。为了减少闪络危险,最简单的办法是采用均压环,将处于地电位的导体等电位连接起来,一直到接地装置。局站内的所有设施形成一个“等电位岛”,从而保证导电部件之间不产生有害的电位差,不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。

3.接地:

接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地,避免发生反击。接地是防雷系统中最基础的环节,接地不好,所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来。防雷接地是地面通信局站安装验收规范中最基本的安全要求。防雷工程领域要求采用联合接地方式。

如前所述,联合接地系统是将防雷装置(LPS)、建筑物主要金属构件、低压配电保护线(PE线)、设备工作接地、设备保护接地、屏蔽体接地、防静电接地和信息设备逻辑接地等相互连接到一个或多个导通的接地装置的金属装置。联合接地系统是建筑物自然接地体与各种人工接地体的合理组合。

4.分流:

分流就是在一切从室外来的导线(包括电力电源线、电话线、信号线、天线的馈线等)与接地线之间并联一种适当的电涌保护器(SPD)。当直击雷或感应雷在线路上产生的过电压波沿着这些导线进入室内或设备时,SPD的电阻突然降到低值,近于短路状态,将闪电电流分流入地;同时它能将线路上感应的过电压抑制到各种线路设备可承受的范围内,从而保护电路设备不受损坏。

分流是防护各种电气电子设备的关键措施。由于雷电流在分流之后,仍会有少部分沿导线进入设备,这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的,所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流。

采用分流防雷措施时,应特别注意SPD性能参数的选择,因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。比如:信号用SPD的接入应不影响系统的传输速率;天馈线SPD在通带内的损耗要尽量小;若使用在定向设备上,不能导致定位误差。

5.屏蔽:

屏蔽就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来,阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道,是减少雷击电磁脉冲干扰的基本措施,它包括建筑物外部与内部线路屏蔽措施。一般采用屏蔽电缆,利用各种人工的屏蔽箱盒(金属管)、法拉第屏蔽笼等和各种可以利用的自然屏蔽体来最大限度地阻挡、衰减由于电磁感应而在系统设备上产生的电磁干扰或过电压能量,具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆(包括管道)的屏蔽。屏蔽的“趋肤效应”可使相当大的一部分电流沿屏蔽接地端口泄入大地。因此,在屏蔽中要重视对各种“洞或孔”的密封,除门、窗外,重点对入户的各种金属管道、通信线路、电力电缆等入口做好屏蔽和接地处理。各种线缆均要采取屏蔽措施。金属丝编织网、金属软(硬)导管、金属栈桥均可用于屏蔽电缆。

6.防雷装置:

防雷装置是指接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器(SPD)及其他连接导体的总合。一般将建筑物的防雷装置分为两大类:外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成,即传统的防雷装置。内部防雷装置主要用来减小建筑物内部的雷电流及其电磁效应,如采用电磁屏蔽、等电位连接和装设电涌保护器(SPD)等措施,防止雷击电磁脉冲可能造成的危害。

(1)接闪器:接闪器就是专门用来接受雷闪的金属物体。接闪的金属杆称为避雷器,接闪的金属线称为避雷线或架空地线,接闪的金属带、金属网称为避雷带或避雷网。所有的接闪器都必须经过引下线与接地装置相连。

(2)避雷针:避雷针一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。它通常安装在构架、支柱或建筑物上,其下端经引下线与接地装置焊接。由于避雷针高于被保护物,又和大地直接相连,当雷云先导接近时,它与雷云之间的电场强度最大,所以可将雷云放电的通路吸引到避雷针本身并经引下线和接地装置将雷电流安全的泄放到大地中去,使被保护物体免受直接雷击。避雷针的保护范围以它能防护直击雷的空间来表示。避雷针保护范围按 GB50057~1994《 建筑物防雷设计规范》规定的方法计算。

(3)避雷线:避雷线架设在架空线路的上边,用以保护架空线路或其他物体(包括建筑物)免受直接雷击。由于避雷线既架空又接地,所以又叫做架空地线。避雷线的原理和功能与避雷针基本相同,其保护范围按 GB50057~1994《建筑物防雷设计规范》规定的方法计算。

(4)避雷带和避雷网:避雷带和避雷网普遍用来保护较高的建筑物免受雷击。避雷带一般沿屋顶周围装设,高出屋面100~150mm,支持卡间距离1~1.5m。避雷网除沿屋顶周围装设外,需要时屋顶上面还用圆钢或扁钢纵横连接成网。避雷带和避雷网必须经引下线与接地装置可靠地连接。

(5)避雷器:避雷器是一种过电压保护设备,用来防止雷电所产生的大气过电压沿架空线路侵入变电所或其他建筑物内。避雷器也可以限制内部过电压。避雷器与被保护设备并联且位于电源侧,其放电电压低于被保护设备的绝缘耐压值。当过电压沿线路侵入时,将首先使避雷器击穿并对地放电,从而保护了后面的设备。避雷器的型式,主要有阀式和排气式等。

7.过电压保护:

(1)过电压的种类和来源

过电压指峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。它指一切可能对设备造成损害的危险电压。过电压包括:

① 瞬态过电压,持续时间为毫秒级或更短。

② 暂态过电压或短时过电压,持续时间相对较长,一般介于 0.1s和1s之间。瞬态过电压的来源主要有:雷击、开关操作、静电放电和核爆炸。

在通信局站,主要是雷电过电压或雷击过电压。暂态过电压主要有:转移过电压、断零过电压、断线谐振过电压和中性线漂移形成的过电压。此外,空载线路的电容效应、不对称接地故障和突然甩负荷也可能产生危险的过电压。

(2)电压保护的原则:通信电源系统过电压保护有两条基本原则:一是系统防护原则,二是概率防护原则。

系统防护原则:

① 既要考虑到瞬态过电压的保护,也要考虑到暂态过电压的耐受与防护;

② 要考虑到各种过电压的保护,也要考虑到电磁脉冲的防护;

③ 考虑到每个端口的保护;

④ 将电涌保护器和被保护电路作为一个整体看待,进行良好的配合与协调;

⑤ 过电压保护措施,必须符合相关标准和规范的要求;

⑥ 过电压保护措施的加人,不能影响其他通信设备间的正常运行和互联互通;

⑦ 提出合理的机房环境要求;

⑧ 提出合理的安装与维护要求。

概率防护原则之所以有概率防护原则,是因为:

① 雷电的形成和发生有一定的随机性和不确定性,雷电参数的取值也有一定的统计性质;

② 防雷装置不能阻止雷电的形成;

③ 由于技术的限制,防雷装置不能完全消除或阻止所有过电压,设备的过电压耐受能力也是有限的。

(3)过电压保护的方法

为了防止过电压威胁到设备的正常运行和安全,首先可以减少或阻止过电压能量到达设备,这样的方法包括:

① 衰减或转移能量,如采用屏蔽、滤波、加装电涌保护器(SPD)等措施。

② 断开危险线路,如采用熔断器、短路器等。这一方法要在条件允许时才可以实施。

③ 电气隔离,如采用隔离变压器、光藕等。

其次,由于过电压本身的不确定性和技术实现上的困难,不可能将过电压能量完全消除或阻止,这时需要增强设备抵抗剩余能量威胁的方法。这些方法有:提高设备的工作电压范围、提高设备的绝缘强度以及设计和实施完善的等电位连接与接地网络等。