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浅谈通信供电系统的雷电防护
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摘要 从通信系统避免遭受雷击的防范途径，按照防雷接地规范，针对交流供电系统存在的防雷问题，从高压引入线、低压进线、防雷器几方面进行了对雷电的防护论述。
关键词 雷击途径；交流系统 ；分级防雷
中图分类号：TN86 文献标识码：A
一般来说，通信建筑物或通信设备避免雷击的途径大致有四条：①疏导：即将雷云中的带电荷通过接地装置疏导至大地，从而避免直接雷击或感应雷击电流流经被保护的建筑物或设备，从而使这些建筑物或设备免受雷击；②隔离：即将雷电信号和通信设备隔离开来从而避免雷击。③等位：即将天线铁塔接地、工作接地、通信建筑物的公共接地等置于同一电位。④消散：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。
在通信局（站）中，交流供电系统的高低压架空线路由于分布很广，尤其在多雷区单独架设的高低压线路，很容易受到雷击。同时，高低压架空电源线直接引入通信局（站）时，高低压设备绝缘水平很低，因此我们必须考虑雷电沿着高低压引入线侵入通信局（站）内的防雷保护措施。其具体措施如下：
①对于高压引入线端应安装避雷器，3～10kV Y／Y接线的配电变压器，宜在低压侧安装一组阀型避雷器或保护间隙，变压器低压侧为中性点不接地的情况，应在中性点处装设击穿保险器；
②对于重要用户，宜在低压线路引入室内前50m处，安装一组低压避雷器，入室后再装一组低压避雷器；
③对于一般用户，可在低压进线第一支持物处，装一组低压避雷器或击穿保险器，亦可将接户线的绝缘子铁脚接地，其工频接地电阻不应超过30Ω；
④对于易受雷击的地段，如果直接与架空线路相连接的电动机或电度表，宜加装低压避雷器或间隙保护，间隙距离可采用1.5～2mm，也可以采用通讯设备上用的500V放电间隙保护，以达到避雷的目的。
电源避雷器的使用上，原则是与负载并联的，目的是把雷电的电压峰值限制在电器可以承受的一定范围内。在比较筛选合格的避雷器后，在进行安装时还应考虑到线路的敷设和接地处理的问题。根据保护对象对雷电压敏感情况的不同，适度考虑做屏蔽处理。屏蔽是指利用各种屏蔽体来阻挡和衰减施加在电子设备上的电磁干扰和过电压能量。屏蔽可以大到整栋楼层，小到设备机房、电缆线等。测量结果表明：如果电缆屏蔽一端接地，可将高频干扰电压降低一个数量级；屏蔽两端接地，可降低两个数量级。因此，屏蔽处理是线路敷设和避雷器安装必不可少的一项重要内容。避雷器安装后，必须有着良好的接地装置，使雷电流迅速流向大地。
⑤实现分级防雷。防雷器的残压是保护通信设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据表1中电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和通信局（站）的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据通信局（站）内主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行电源设备的防雷。避雷器的直流1mA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求的依据，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。具体局（站）内主要配置设备的耐雷电冲指标和防雷器残压要求如表1：
表1 通信局（站）配套设备的耐雷电冲击指标和防雷要求
防雷 级别
设备 名称
额定 电压(V) 模拟雷电冲击波电流峰值(kV) 避雷器残压峰值要求(kV) 直流1mA参考电压(V)
备注
(1.25/ 50μs) (8/ 20μs)
A 电力 变压器 1000
≥75 ≥20 ≤45(5kA) 23000 变压器高压侧
B 交流 稳压器 220/380 ≥6 ≥3 ≤2.6 (1.5kA) 600/ 1200 变压器低压则
C 交流 配电器 220/380 ≥4 ≥2 ≤1.3 (1.5kA) 600/ 1200 局内
D 交流 整流器 220/380 ≥2.5 ≥1.25 ≤1.3 (1.5kA) 600/ 1200 开关 电源
E 直流 配电屏 直流-48 ≥1.5 ≥0.75 安装在屏后
实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右。当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离（>1m），这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这时无距离要求。
当电力变压器设在站内时，在变压器的高压侧和低压侧三相线应分别对地加装无间隙氧气锌避雷器，作为供电线路的A级和B级过电压保护。当220/380V低压供电线路直接进入通信局（站）时，应首先进行B级过电压保护。在引入点设置B级过电压保护，此时须保证B级与C级电源避雷器之间的供电线路有15 m以上距离，以确保B级避雷器的正常响应。如果距离太近，势必造成C级防雷器响应超前于B级防雷器，B级防雷器没有动作，C级防雷器可能被烧毁。交流稳压器应该安装在B级防雷器的后面，C级防雷器的前面。
市电进入局（站）机房后，应在机房内配电箱的输出端加装相应的C级电源避雷器。C级电源避雷器技术参数按照GB11032-89《交流无间隙金属氧化物避雷器》中规定：雷电通流量≥2kA;响应时间≤25ns;残压峰值≤1.3kV（标称放电电流为1.5kV等级）。
为了进一步防止雷电过电压的危害及当供电线路发生故障时造成的危害过电压，尚需在开关电源等交流负荷电源进线的空开后加装D级防雷器，在直流配电屏的输出端上安装浪涌吸收装置（直流避雷器），作为电源线路的E级过电压保护，并在直流负荷设备的电源入口处安装浪涌吸收装置。交流配电箱、开关电源等所有负荷设备的内部防雷器接地端子应与机壳就近连接。如果负荷设备的内部防雷器与上一级避雷器之间的距离太近，无法达到15m时，则负荷设备的内部防雷器可采用串联型避雷器。
一个通信局（站）的交流供电防雷接地是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节，涉及到设备的各个环节，所以需要我们要树立长远的战略目标，不断总结经验，从现实着手，不断提高各类设备的防雷技术水平，从而更好地保障通信设备的正常运行。 作者：吴鸿斌（贵州省电信有限公司安顺市分公司 安顺市） 来源：通信电源技术
关键词 雷击途径；交流系统 ；分级防雷
中图分类号：TN86 文献标识码：A
一般来说，通信建筑物或通信设备避免雷击的途径大致有四条：①疏导：即将雷云中的带电荷通过接地装置疏导至大地，从而避免直接雷击或感应雷击电流流经被保护的建筑物或设备，从而使这些建筑物或设备免受雷击；②隔离：即将雷电信号和通信设备隔离开来从而避免雷击。③等位：即将天线铁塔接地、工作接地、通信建筑物的公共接地等置于同一电位。④消散：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。
在通信局（站）中，交流供电系统的高低压架空线路由于分布很广，尤其在多雷区单独架设的高低压线路，很容易受到雷击。同时，高低压架空电源线直接引入通信局（站）时，高低压设备绝缘水平很低，因此我们必须考虑雷电沿着高低压引入线侵入通信局（站）内的防雷保护措施。其具体措施如下：
①对于高压引入线端应安装避雷器，3～10kV Y／Y接线的配电变压器，宜在低压侧安装一组阀型避雷器或保护间隙，变压器低压侧为中性点不接地的情况，应在中性点处装设击穿保险器；
②对于重要用户，宜在低压线路引入室内前50m处，安装一组低压避雷器，入室后再装一组低压避雷器；
③对于一般用户，可在低压进线第一支持物处，装一组低压避雷器或击穿保险器，亦可将接户线的绝缘子铁脚接地，其工频接地电阻不应超过30Ω；
④对于易受雷击的地段，如果直接与架空线路相连接的电动机或电度表，宜加装低压避雷器或间隙保护，间隙距离可采用1.5～2mm，也可以采用通讯设备上用的500V放电间隙保护，以达到避雷的目的。
电源避雷器的使用上，原则是与负载并联的，目的是把雷电的电压峰值限制在电器可以承受的一定范围内。在比较筛选合格的避雷器后，在进行安装时还应考虑到线路的敷设和接地处理的问题。根据保护对象对雷电压敏感情况的不同，适度考虑做屏蔽处理。屏蔽是指利用各种屏蔽体来阻挡和衰减施加在电子设备上的电磁干扰和过电压能量。屏蔽可以大到整栋楼层，小到设备机房、电缆线等。测量结果表明：如果电缆屏蔽一端接地，可将高频干扰电压降低一个数量级；屏蔽两端接地，可降低两个数量级。因此，屏蔽处理是线路敷设和避雷器安装必不可少的一项重要内容。避雷器安装后，必须有着良好的接地装置，使雷电流迅速流向大地。
⑤实现分级防雷。防雷器的残压是保护通信设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据表1中电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和通信局（站）的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据通信局（站）内主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行电源设备的防雷。避雷器的直流1mA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求的依据，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。具体局（站）内主要配置设备的耐雷电冲指标和防雷器残压要求如表1：
表1 通信局（站）配套设备的耐雷电冲击指标和防雷要求
防雷 级别
设备 名称
额定 电压(V) 模拟雷电冲击波电流峰值(kV) 避雷器残压峰值要求(kV) 直流1mA参考电压(V)
备注
(1.25/ 50μs) (8/ 20μs)
A 电力 变压器 1000
≥75 ≥20 ≤45(5kA) 23000 变压器高压侧
B 交流 稳压器 220/380 ≥6 ≥3 ≤2.6 (1.5kA) 600/ 1200 变压器低压则
C 交流 配电器 220/380 ≥4 ≥2 ≤1.3 (1.5kA) 600/ 1200 局内
D 交流 整流器 220/380 ≥2.5 ≥1.25 ≤1.3 (1.5kA) 600/ 1200 开关 电源
E 直流 配电屏 直流-48 ≥1.5 ≥0.75 安装在屏后
实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右。当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离（>1m），这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这时无距离要求。
当电力变压器设在站内时，在变压器的高压侧和低压侧三相线应分别对地加装无间隙氧气锌避雷器，作为供电线路的A级和B级过电压保护。当220/380V低压供电线路直接进入通信局（站）时，应首先进行B级过电压保护。在引入点设置B级过电压保护，此时须保证B级与C级电源避雷器之间的供电线路有15 m以上距离，以确保B级避雷器的正常响应。如果距离太近，势必造成C级防雷器响应超前于B级防雷器，B级防雷器没有动作，C级防雷器可能被烧毁。交流稳压器应该安装在B级防雷器的后面，C级防雷器的前面。
市电进入局（站）机房后，应在机房内配电箱的输出端加装相应的C级电源避雷器。C级电源避雷器技术参数按照GB11032-89《交流无间隙金属氧化物避雷器》中规定：雷电通流量≥2kA;响应时间≤25ns;残压峰值≤1.3kV（标称放电电流为1.5kV等级）。
为了进一步防止雷电过电压的危害及当供电线路发生故障时造成的危害过电压，尚需在开关电源等交流负荷电源进线的空开后加装D级防雷器，在直流配电屏的输出端上安装浪涌吸收装置（直流避雷器），作为电源线路的E级过电压保护，并在直流负荷设备的电源入口处安装浪涌吸收装置。交流配电箱、开关电源等所有负荷设备的内部防雷器接地端子应与机壳就近连接。如果负荷设备的内部防雷器与上一级避雷器之间的距离太近，无法达到15m时，则负荷设备的内部防雷器可采用串联型避雷器。
一个通信局（站）的交流供电防雷接地是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节，涉及到设备的各个环节，所以需要我们要树立长远的战略目标，不断总结经验，从现实着手，不断提高各类设备的防雷技术水平，从而更好地保障通信设备的正常运行。 作者：吴鸿斌（贵州省电信有限公司安顺市分公司 安顺市） 来源：通信电源技术
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