所屬欄目:通信論文 發布日期:2013-02-17 08:45 熱度:
摘要:通信在現代化經濟建設中發揮的作用日趨重要,而保證通信設施的免受雷擊更是通信建設、設施維護過程中應引起高度重視的工作之一。
關鍵詞:通信,光纜,防護
2007年8月,我項目部在某地敷設管道光纜期間,遇到一次光纜遭雷擊的事故。
一、 雷擊現場情況:
本段光纜采用層絞式光纜(金屬加強芯),線路沿公路側。全部在管道內敷設,屏蔽層、加強芯全部斷開不連通,設計院在本工程中不考慮防雷措施。
當天當地強雷電活動頻繁,雷電后通信中斷,經測試后發現該段142號井至146號井之間中間,現場檢查光纜有兩處破損點,同時143、144、145三個光纜接頭盒遭遇不同程度損壞。但相同線路另條光纜在靠外側另一管道的子管中,光纜無損。
由于該季節雨水較多,人井中有積水,在抽干人井后,打開143號井的接頭盒,光纖及接頭盒部件己被燒黑、進水。144號井的接頭盒的光纖完全燒焦,接頭盒部件燒焦發黑,盒內無水(人孔內也無水)。145號井的接頭盒上蓋爆裂、進水,光纖及接頭盒部件有灼燒過的痕跡。距144號井的南面580米處(緊靠光纜上測有棵孤立大樹,樹根有燒痕),發現光纜外皮有一個2厘米左右的孔,屏蔽及光纖護套完全燒焦。在此孔的南端40米處(靠近水塘),也有一處光纜外皮與上述形狀完全一樣的孔洞,不同的是無發黑灼燒痕,像是從內向外爆崩傷痕。
二、現場分析
1、根據故障點的現狀及當時的環境因素,初步認為是由強雷電引起的,直擊雷的可能性不大,因為沒有發現直擊雷過后的巨大燃燒或爆炸現場,所以應該是由感應雷放電引起的線路故障。強雷電遠遠大于光纜及接頭盒的所承受耐壓要求。
2、雖然光纜在管道中存在被外力損傷PE護套的可能性(例人為、鼠害、光纜護套本身的砂眼等),均可能造成光纜中金屬層暴露而引起絕緣不好,a、b兩點是雷電的引入點,a點上方有一棵大樹就在光纜10-15cm處,b點光纜旁有一個池塘,人井及管道中有大量積水。
3、相同線路另一條光纜在另一管道的子管中,是在雷擊光纜的外側,離大樹較遠,但沒有遭遇雷擊,這可能與雷電引入點(大樹) 的距離有關, 同時,由于雷電強電流先感應在本光纜上,此情況類似排流線的功能,所以反而保護了同線路上的其它光纜。
4、人井及管道中有積水,光纜及接頭盒浸入水中不可避免,雖然接頭盒和光纜的耐高壓測試合格,但由于耐高壓的15KV電壓與雷電感應的超電壓(上億伏) 相比微不足道。另外在其它有防雷措施的直埋光纜也發生過被雷擊現象。
三、通信設施的防雷措施
通常來說,避免建筑物及設備遭受雷擊的方式大致有四種:①疏導,即將雷云中的電荷通過引線疏導至大地,避免直接雷擊或感應雷擊電流流經建筑物或通信設備,從而使建筑物或通信設備免受雷擊。②隔離,即將雷電所產生的過電壓和被保護物隔離開來從而避免雷擊。③等位,即將鐵塔地、天饋線地、設備工作地、建筑物的公共地等置于等電位上。④中和,即釋放出異性電荷和雷云中的電荷進行中和,從而阻止雷電的形成。根據以上的四種避雷方法,具體到通信工程的防雷電過電壓來說,其主要的措施有以下幾種方法:
1、外部防護
外部防護主要采用避雷針(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:當雷云放電接近地面時,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。
(1)安裝避雷針或接地裝置的要求
①避雷針應當裝在高于天線尖端數米,避雷針與天線之間應有一定的間隔,以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形影響通信效果。
②避雷地線的直流通路的電阻要求足夠低,一般為10-50Ω。
③接地引入線長度應不大于30米,其材料應采用熱鍍鋅扁鋼或銅排,截面積應不小于40mm×4mm。
④為了增大地表層的過電壓的泄放面積,可采用埋設有一定間隔的多根接地體,且相互焊接。
⑤對一些重要的通信工程來說,可以考慮安裝放射性避雷裝置。
(2)防感應雷擊的方法
除在通信鐵塔上安裝避雷針或避雷裝置的同時,還要注意消除感應雷擊,其常用的方法是在天饋系統中安裝電涌保護器(SPD)。
2、內部防護
①、電源部分的防護,因為線路是雷電侵入的主要通道之一。對于高壓部分,供電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380V低壓線路應進行過電壓保護。
②、信號部分的防護,這需要根據通信設備的對雷電的敏感度來確定。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,并做好屏蔽接地。
③、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。
五、結束語
總之,防雷接地對通信設備來說是一個永恒的話題,接地系統的正確與否直接關系到通信設備和人身的安全。根據國際、國內相關技術的發展以及國際、國家和信息產業部的有關設計規范,可以明確以下幾點。
1.通信局(站)必須按規范建立在聯合接地系統、均壓等電位分區保護的基礎上。
2.無論是通信大樓,還是通信設施,都必須采用層層防護的原則。
3.防雷裝置的接地電阻應符合《建筑物防雷接地規范》與通信行業防雷接地標準。根據各通信機房、基站等所處的環境,應從電纜引入開始安裝多級保護器。
4.防雷裝置的接地線應盡可能短,因為在雷擊情況下,接地線的阻抗主要取決于接地線的電感,而電感主要取決于接地線的長度。因此,接地線應盡量粗、短而直,禁止不必要的彎曲、打圈和迂回,才能達到更佳的防雷效果。
5.注意避雷元器件使用是否正常,應在每年雷雨季節到來之前和過后對其進行檢查,重點測試它們的動作電壓和額定電壓下的漏電流,如果測試數值跟原來產品參數存在一定范圍的變化,就應該立刻將其更換掉,以免發生不必要的損失。
文章標題:淺談通信設施雷電過電壓防護措施——從一次雷擊事故談通信設施的防保
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