谈发射机房防雷及过电压保护

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【摘　要】：简述雷电的产生过程及其危害，如何防范雷电是保护设备安全运行的重要措施。

【关键词】：雷电 浪涌电压 防雷器 地网系统 电磁脉冲

1．雷电的危害

雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数10万安培，其破坏范围可覆盖1.5～2km。近年来，随着大量数据设备和精密仪器的应用日益广泛，雷电损害事故逐渐上升，据IEEE不完全统计，2000年全球由于雷电造成直接经济损失达数10亿美元。
贵州省是一个雷电多发地带，据中国灾害委员会统计我国南方地区有雷天数60～80天。发射机房所处的地理位置相对较高，极易受到雷电袭击。防雷的重要性是不言而喻的，雷电除了会直接引起设备损坏，还可能造成停播事故。

　　1.1 雷电的主要特点

　　1.1.1 冲击电流大：高达104～105A

　　1.1.2 时间短：一般雷击分为3个阶段，即先导放电、主放电、余光放电。整个过程一般不会超过60μs。

　　1.1.3 雷电流变化梯度大：有的可达10kA/μs。

　　1.1.4 冲击电压高：强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达10.8V以上

　　1.2 雷电的破坏

　　雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达到一定程度(25～30kW/cm)时，所发生的猛烈放电现象。通常雷击有3种形式，直击雷、感应雷、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。雷电直接击中电源输入线或通信线，继而是损害设备。虽然电力线和通信线都要求接地，但一般达不到700V的安全残压要求(IEEE62.41)。

　　感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的2次雷。2次感应效应透过电阻性、电感性或电容性耦合到电源线或信号线，感应出10kV左右的感应电流，感应电流通过传导线击毁设备，同时雷电对地闪烁放电及发生云-云闪烁放电时，都会在附近产生强大的瞬变电磁场，当此瞬变电磁场强度超过一定数值时就会引起电气设备的硬件损害。球形雷是球状闪电的现象。

2．雷电的防范

综合防雷工作一是要防护直接雷击；二是要防闪电电磁脉冲。具体分为室内和室外两部分

2.1 室外接闪装置

2.1.1 具备1套较好的避雷针和接地体

2.1.2 设计1套良好的建筑物避雷网，在可能的条件下，尽量增加建筑物外部的接地金属体，使雷电有更多分流途径。

2.1.3 外置设备如CCTV天线、空调等必需置于避雷针45°角之保护区，否则需有其他相应之接地措施。

2.1.4 所有进入室内的公共设施包括水管、天馈线、电源线必须与建筑物共用同?quot;地网"，而且最好能在同一处进入室内。电源线、天馈线穿金属管屏蔽，金属管两端严格接地。计算机接地网和公共接地网如分开布设，中间加一低等电位连结体，正常情况下避免干扰，雷击时信号地和公共地形成暂态均压，避免地电位反击。所有进入室内的电源线、信号线加装浪涌电压防雷器。

2.2室内防浪涌系统

2.2.1主要对易受过电压破坏的设备，如：发射机、计算机、电梯等重要电子设备加装过电压保护装置。能快速动作将能量泄放，从而保护设备不受损坏。一般从变压器高压开始设置高压(阀型、管型、金属氧化物等)防雷器，在变压器低压侧出线端设置低电压电源防雷器，经配电柜母排分配各用户的隔离设备(如刀开关、断路器等)，最好在隔离设备进线端再设置1级电源防雷器。

2.2.2 电压避雷器工作原理：

避雷器是一种随外加电压不同而电阻呈显著变化的非线性器件。它安装在380V/220V三相线与接地之间，正常情况下，防雷器处于高阻状态，当电网因雷击出现瞬间脉冲电压时，防雷器在ns内导通，将脉冲电压短路于地泄放后又恢复为高阻状态，从而不影响用户设备的供电。

2.2.3 信号防雷器工作原理：

通信系统防雷信号经电缆或穿管(埋地)引入室内，在室外加装信号防雷器，在交换机、Modem和传真机之前经信号防雷器将信号送至收讯设备。正常工作时信号防雷器为一定速率的连接器。雷击时防雷器在ns内对地导通将脉冲电压短路于地泄放后正常工作。

2.3 防雷器一般性能要求：

2.3.1 动作时间 ＜25ns。

2.3.2 相容性 不会对其保护的设备和线路造成任何干扰及中断。

2.3.3 能承受高电流 达100kA。

2.3.4 低"匀通"电压 能把6kV的雷电冲击电压降到600V，(一般电子设备所能承受的范围低于700V)。

2.3.5 操作状态显示 无论是在正常状态，功能减退状态或发生故障状态，都能在面板上清楚显示出来。

2.3.6 反复使用 在正常使用情况下可承受多次感应雷击。

2.3.7 长寿命 在正常使用情况下可承受多次感应雷击，而自动回复原始保护状态。

2.3.8 电源防雷器选型依据 根据电网设备所处位置确定保护类别(保护级别)。电网的结构和相线制等。

2.3.9 通讯网络防雷器一般性能要求 低电平、低输入损耗、高传输速率、易安装、高箝位能力。

参考文献：

建筑物防雷设计规范·GB50057-94

智能建筑弱电工程设计施工图集·97X700

通信工程电源系统防雷技术规定·YD5078-98

雷电电磁脉冲的防护·国际电工委员会，IEC1312-1～3

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