通信設備的過壓過流及其防護措施

近年來，隨著微電子技術和計算機技術在通信設備中的廣泛應用，各類先進通信設備對過壓過流及其保護措施的要求越來越高，因此防雷保護越來越重要。由於在通信與數據線路上雷電、強電、靜電以及操作引起的瞬間過電壓造成的危害時常發生，因此必須採取適當的保護措施以避免因過電壓以及所產生的過電流對通信設備、傳輸線路和相關人員造成的危害。

　　通信大樓一般都安裝有避雷針、避雷帶或避雷網，並且採取了聯合接地的方式。從表面上看，它已具備了良好的防雷和抗外界電磁干擾的性能，那麼為什麼通信設備有時還會遭受過壓過流而損壞呢？還會對操作維護人員的人身構成威脅呢？下面將日常維護巡檢過程中發現的一些問題和防護措施歸納如下。

　　１ 引起通信設備過電壓的原因

　　從山西省萬家寨引黃工程個別高山施工通信站雷擊通信設備造成的故障情況分析來看，絕大部分故障是由於雷電電磁脈衝波從戶外電力線路、傳輸線路侵入而造成的。這時，機房本身並未遭受雷擊，而是雷電直擊電力線、傳輸線，或在距電力線路／傳輸線路一定距離處有雷電閃擊。例如，某站一個高山施工通信機房距電力線路４００ ｍ處的落雷電流大約為８０ ｋＡ，架空電力線路距地面平均高度為５ ｍ，由此可估算出該處電力線路上瞬間過電壓約為２５ ｋＶ。這樣高的感應電壓向電力線兩端擴展，雷電電流感應電壓雖能經線路逐漸衰減，但由於通信機房距離落雷地點不是很遠，此殘餘感應電壓仍有一定的強度，侵入到機房後仍可導致部分通信設備損壞，造成通信中斷。後經技術人員多方分析、改造，採取多種防護方式，避免了雷擊現象。強電、靜電都是引起通信設備過電壓的主要來源，具體而言，輸入／輸出信號線、交／直流電源線、接地系統和空間電磁波都是過電壓源入侵通信設備的主要途徑。所以必須採取多種防護措施切斷過電壓入侵通信設備的主要途徑。

　　２ 多級防護

　　隨著通信設備的大規模應用，雷電、強電、靜電以及操作引起的瞬間過電壓造成的危害常常發生。以往的防護體系已不能滿足現代通信網路安全的要求，應從單一防護（無源防護，其內涵是與系統電源無直接電氣連接的防護系統）轉為三維防護（有源和無源防護，其內涵是與系統電源無直接電氣連接的防護和與系統電源有直接電氣連接的防護系統組合的立體空間防護系統）。三維防護包括防直擊雷、防感應雷電、防地電位反擊、防靜電直擊、過電壓感應以及操作引起的瞬間過電壓影響等多方面的防護，即根據空調、數字程式控制、光電傳輸、交直流電源等所有微電子設備的不同功能、不同受保護程度和所屬保護層確定防護要點做分類保護。根據雷電、強電、靜電和操作瞬間過電壓的危害的可能通道，從電源線到數據通信線路都應該做多級保護。

　　３ 外部防護

　　外部防護主要採用避雷針（避雷網、避雷線和避雷帶）和接地裝置（接地線、地極）來加以防護。其保護原理是：當雷雲放電接近地面時，它使地面的電場發生畸變，在避雷針（避雷線）頂部形成局部電場強度畸變，以影響雷電先導入電的發展方向，引導雷電向避雷針（避雷線）放電，再通過接地引下線、接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護物免受雷擊，這是人們長期實踐證明的防直擊雷的有效方法。然而，被動放電式避雷針存在反應速度差、保護的範圍小以及導通量小等不足。根據現代通信發展的要求，避雷針應選擇提前放電主動式的防雷裝置，並且應該從３０°、４５°、６０°等不同角度考慮，以做到對各種雷擊的防護，增大保護範圍，增加導通量。建築物的所有外露金屬構件（管道）都應與防雷網（避雷帶或避雷線）良好連接。

　　４ 內部防護

　　首先是電源部分的防護，因為雷電、強電主要是通過線路侵入的。對於高壓部分，電力部門有專用的高壓避雷裝置，而線對線的過壓則無法控制。因此，對３８０ Ｖ低壓線路應進行過電壓保護，按國家規範應分為３部分：建議在高壓變壓器後端到通信局（站）電力機房總配電盤的電纜內芯線兩端對地加裝避雷器，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避雷器，作為二級保護；在所有重要的、精密的設備以及ＵＰＳ的前端對地加裝避雷器，作為三級保護。目的是用分流（限流）技術將雷電過電壓（脈衝）能量分流泄入大地，從而達到保護目的。分流（限流）技術中採用的防護器的品質、性能的好壞均直接影響防護的效果，因此選擇合格優良的避雷器至關重要。

　　其次是信號部分的防護，這要根據通信設備的敏感度來確定。應該考慮的主要有：衛星接收系統、數字微波傳輸系統、電話系統、網路專線系統以及監控系統等。建議在所有信息系統進入樓宇的電纜內芯線端時，應對地加裝避雷器，電纜中的空線應接地，並做好屏蔽接地。

　　最後是接地處理，接地系統把雷電流引入大地，從而達到保護設備和人身安全的目的。一般建築物的接地系統有建築物地網（與法拉第網相接）、電源地（要求地阻＜１０ ?贅）、邏輯地（也稱信號地）和防雷地等。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，如果相互之間距離達不到規範的要求，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範要求時，應儘可能使它們連接在一起，如實際情況不允許直接連接，可通過地電位連接。如光纖到戶局點、移動通信基站、尋呼機房、通信局（站）的總接地點盡量做到只有一個，從而保證各類接地點的基準電位是惟一值。為確保系統正常工作，每年在雷雨季節前後或春、秋檢修時應定期用精密地阻儀檢測地阻值，以確保地阻值始終保持在規定的範圍。

　　５ 結論

　　總之，對通信設備而言，接地與防雷是一個永恆的課題，接地系統的正確與可靠直接關係到人身和通信設備的安全。綜合考慮國際、國內相關技術的發展以及國家和信息產業部的有關標準，可以明確以下幾點。

　　（１） 通信局（站）必須按規範採用聯合接地系統。

　　（２） 單點接地原則。無論是聯合接地系統還是分散接地系統，地下防雷線、保護地線、工作地線等金屬地應連在一起，並通過總接地線彙集排後，這些地線必須絕緣分開。

　　（３） 無論是防雷擊通信局（站）建築物，還是防雷電經交流電力線侵入通信局（站），都必須採用層層防護的原則。