综合通信大楼的防雷接地

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    摘要：本文主要介绍了雷击通信大楼时的雷电流分布和程控交换机的防雷接地，最后详细说明了通信大楼的具体防雷措施。

     关键词：通信大楼 防雷 雷电流

     1 前言

     高层综合通信大楼受到雷电冲击时，大楼内冲击电位分布和空间瞬间时电磁场将会影响装在大楼与楼外有电气联系的设备，尤其是现代数字化通信设备中的计算机控制中心误动或损坏，据国外资料介绍0.03GS(高析)的磁场强度即可造成计算机误动，2.4 GS即可使元件击穿。但雷击时雷电流在建筑物内的分布有一定规律，这样，我们可以通过将通信设备尤其是对雷击敏感的计算机控制系统单元即数字终端设备在通信大楼的合理布局，并采取综合防护措施，如：分流、屏蔽、搭接等，有效地减少雷害。对于通信大楼内通信系统安装的规划者，了解雷击时通信大楼雷电流分布规律就变得非常必要了。

     2 雷击时通信大楼的雷电流分布

     关于雷电流在通信大楼的分布情况，国内外做了许多模拟试验。国内规模较大的是1992年10月在广西苹果变电所主控楼进行的模拟雷击试验，主控楼有3层，楼内有控制室、继电器室、微波室、载波室、计算机房，楼顶有微波塔，微波塔通过主控楼结构钢筋接地。国内，日本这方面实验较多。实验结果如下：

     （1）微波塔受冲击时，主控楼的跨步电势、接触电势一般可满足人身安全要求，但局部地区的跨步电势，接触电势偏高，其中以微波波导管引入微波机房的为最高，与塔顶天线相连的波导管外皮电流为塔顶的雷击电流的10%。

     （2）由于冲击作用过程，高层建筑物不同楼层存在电位差。

     （3）采用“法拉地笼”屏蔽的计算机机房内，电磁场干扰比无屏措施的办公室要小得多。

     （4）95%以上的雷电流流经大楼的立性、墙壁。避雷针引线中的雷电流仅百分之几。而且入侵大楼的雷电流几乎全部集中在外墙，大楼内柱子中的电流仅占百分之几。大楼内的电流几乎全是沿着纵向柱子入侵，除房顶外，横向电流很少。

     （5）直击雷时，没有钢筋混凝土外墙的大楼层间产生的电位差最大。

     （6）对于室内的磁场，雷电流入侵的柱子附近磁场最强，柱子与柱子间的中间处最弱。

     3 通信大楼中的程控交换机防雷接地

     日本NTT公司曾对程控交换机按照分来和一点接地的方法，模拟雷电对交换机的损坏，实验结果如下：

     （1）当整流设、用户交换机和MDF（总配线架）分别接地，在遭受雷击时，在这些设备间由于接地电阻的差异，使其产生了电位差，他们的绝缘被损坏，而一旦这些绝缘被破坏，由48v供给的电流系统就会在电源系统以外也产生电流，直至将各部件损坏。

     （2）整流设备、用户交换机及MDF用低租抗结地体到一点时，即使交换机上外加15kV的模拟雷电压，设备仍未被损坏。

     4 关于通信大楼防雷措施的几点结论

     通信大楼联合接地，避免了由于各系统分散接地电阻的差异，在受雷击时形成很高的瞬间冲击电位差给人身和通信设备造成的伤害。另外，通信系统在大楼安装位置考虑雷电影响，一些通信系统防雷薄弱环节应避开雷电流集中的地方。通信大楼的具体防雷措施如下。

     （1）对于通信大楼中的计算机控制中心，及控制单元的安装位置，在大楼设计规划时应放在建筑物的中部位置，即防雷电磁场最小的室内中央位置，对计算机及控制室采取有效的屏蔽措施。并在计算机控制室的电源引入端加装尖峰抑制器，避免计算机直接使用通信大楼的外墙体的电源插孔。

     （2）计算机、网络馈线及CP控制线接口单元雷击而造成损坏的情况，据调研结果表明是是多次发生的，故应在各类接口单元的输入端外线侧加装由压敏电阻组成的线路保安单元。

     （3）由于国内引进的程控交换机型号众多，而国内产品的接地方式也不同，有的要求工作地、屏蔽地、信号地、保护地可以使用一个接地系统，有的则要求分散接地。而计算机的接地按照现行的规定要球分散接地。这就给我们提出了新的课题即怎样解决这个矛盾，在通信大楼设计时，一方面要按照综合通信大楼的规定在引进设备时与外方商谈，要求联合接地，另一方面可采取暂态均压接地的思路，采取通信大楼与要求单独接地的设备分来接地，两地之间采用放电管相连。这样，通常正常运行时分为分散接地，而在雷击时又为暂态均压接地，避免了两接地系统因反击而造成设备的击坏。当然，在采用暂态均压接地时，通信大楼内的接地系统还要采取一些相应的措施。

     （4）通信大楼的接地引入线，应避免在建筑物外侧柱内作雷电引下线的柱子附近点引入。

     （5）出入通信大楼的进出线孔，各类缆线及光缆的金属外护层的接地线引入点也应避免在建筑物外侧内作雷电引下线的柱子附近的地方引入。

     （6）如果大楼内不设环形汇流排，或者底层采用环形汇流排，而各层采用分汇流排，则所设的分汇流排应考虑合理的布局，避开通信大楼外侧的雷电引下线的柱子。

     （7）由试验可知，在通信大楼遭受直击雷时，波导管引入的雷电流还有相当的量级。因此，通信大楼楼顶的各类通信电缆、同轴电缆及波导管在如楼前的接地格外重复，而且最好能采用相应的避雷器件。

     （8）大楼内的上下缆线竖井及接地引线竖井，包括电源馈线竖井，在通信大楼设计时，最好设计在大楼的中部，以避免雷电电磁场对过长的各类引线的影响。

     （9）市话电缆除在入局前金属护层接地外，其电缆芯线的空线对最好的接地。

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