城市建筑及通信设施防雷保护

论文导读：
摘要：雷电灾害已成为“电子时代的一大公害”。本文简要分析防雷保护的原因和方法。
关键词：城市建筑；通信设施；防雷；保护
前言：随着城市建筑和现代通信设施的飞速发展，城市建筑的防雷要求也越来越高，一般建筑物都有不同级别的保护，然而除了这些保护现代通信设备和精密仪器的精密度和精细化越来越来高，同时昂贵，也更容易受到毁损，特别是容易遭受雷电攻击而导致设备不能正常使用，从而大大降低通信设备的可靠性，给国家和人民群众的财产造成巨大损失。城市建筑防雷保护一般在设计时都做了不同级别的防护，现主要根据不同建筑物及安装设施的现状，主要对建筑物及强弱电设施遭受雷击的原因及措施作简单说明，供大家参考。

一、城市建筑的防雷保护

1、安装避雷针是防止直击雷的主要措施。

避雷针的接闪器一般选用ф16mm圆钢，长度为1~2m，其顶端应车制成锥尖。接闪器须热镀锌。
机械设备上的避雷针的防雷引下线可利用该设备的金属结构体，但应保证电气联接。机械设备所有的动力、控制、照明、信号及通信等线路，应采用钢管敷设。钢管与机械设备的金属结构体作焊接以保证其接地通道的电气连接。

2、装设避雷器是防止雷电侵入波的主要措施。

避雷器可选用FS-10型阀式避雷器，杆上避雷器应排列整齐高低一致。10kV避雷器安装的相间距离不于小350 mm。避雷器引线应力求做到短直、张驰适度、连接紧密，其引上线一般采用16mm2的铜芯绝缘线，引下线一般采用25mm2的钢芯绝缘线

3、接地装置

避雷装置是由接闪器（或避雷器）、引下线的接地装置组成。而接地装置由接地极和接地线组成。接地极与接地线宜选用镀锌钢材，其将埋于地下的焊接处应涂沥青防腐。

二、通信设施的防雷保护

常见故障的原因

1、交流电网线路的入侵

通信设备的电源往往由室外架空电力线路输入室内，架空电力线路可能遭受直击雷和感应雷；直击雷击中高压电力线路，经过变压器耦合到 380V 低压侧，入侵计算机供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压。在 220V 电源线上出现的雷电过电压平均可达 10000V ，对计算机网络系统可造成毁灭性打击。

2、通信线路的入侵

通信线路入侵分为三种情况。
情况一：当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。
情况二：雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电气设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。
情况三：通信线缆错综复杂，大部分一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。

3、地电位反击电压通过接地体入侵

雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其它接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护通信系统，反而可能引入了雷电流。通信系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在 100V 以下，因此必须建立多层次的通信防雷保护系统，层层防护，确保通信网络系统的安全。
从以上不难看出，防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——接闪、均压、屏蔽、接地、分流（保护），才能将雷害减少到最低限度。
1、接 闪 。接闪装置就是我们常说的避雷针、避雷带、避雷线或避雷网，接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道，而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。因此通信设备所在的建筑物上必须安装避雷针，在设备的低压配电室入相处安装一级避雷器。
2、均 压 。接闪装置在接闪雷电时，引下线立即产生高电位，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。为了减少这种闪源于：大学生论文网www.7ctime.com
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。
为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，通信设施的电源线、信号线、金属管道等都要在线路的入相处安装过压保护器进行等电位连接，
3、屏 蔽 。屏蔽就是利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来，使雷电电磁脉冲波入侵的通道全部截断，所有的屏蔽套、壳等均需要接地。
屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对通信设施影响的最有效方法。
4、接 地 。接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。
防雷接地是防雷系统中最基础的环节，应严格按照防雷规范标准接地。
5、分流（保护） 。这是现代防雷技术迅猛发展的重点，是保护各种电子设备或电气系统的关键措施。
所谓分流就是在一切从室外来的导体（包括电力电源线、数据线、电话线或天馈线等信号线）与防雷接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器SPD，当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，雷电电流就由此处分流入地了。雷电流在分流之后，仍会有少部份沿导线进入设备，这对于一些不耐高压的微电子设备来说是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前，应进行多级分流（即不少于防雷保护）。
现在避雷器的研究与发展，也超出了分流的范围。有些避雷器可直接串联在信号线或天线的馈线上，它们能让有用信号顺畅通过，而论文导读：
对雷电过压波进行阻隔。
采用分流这一防雷措施时，应特别注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。比如信号避雷器的接入应不影响系统的传输速率；天馈避雷器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。

6、躲 避

在建筑物基建选址时，就应该躲开多雷区或易遭雷击的地点，以免日后增大防雷工程的开支和费用。当遇雷雨天气时，应根据实际条件关闭设备、拔掉电源插头，对必要通信设施采取其他供电方式以减少雷电带来的不必要的损失。
结束语：近几年来，城市建筑和通信设施迅速发展，给通信设备和人员造成严重危害，防雷保护刻不容缓！
参考文献：

1、《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 (2000年版)

2、《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》.GA267-2000

3、《雷击电磁脉冲的防护.2屏蔽、等电位及连接》GB19271.2-2005

4、《科技与生活》2011年第19期的《变压器防雷保护措施》

5、《气象研究与应用》2011年01期

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。