現(xiàn)代防雷保護(hù)主要有三道防線:
第一,外部保護(hù),將絕大部分雷電流直接引入地下泄散;
第二是內(nèi)部保護(hù),即阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號(hào)線侵入波危害設(shè)備;
第三,過(guò)電壓保護(hù),限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過(guò)電壓幅值。這三道防線相互配合,各盡其職,缺一不可。
一、一般雷擊破壞的三種主要形式
1.直擊雷:帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷只有在雷云對(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)害,也就是說(shuō)直擊雷發(fā)生的幾率較低,而且直擊雷發(fā)生時(shí)一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)。但是由于放電現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程迅猛,被直接擊中的目標(biāo)會(huì)由于放電電流過(guò)大而造成較嚴(yán)重的損壞。直擊雷主要對(duì)室外物體產(chǎn)生破壞作用,所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)。
2.二次雷(感應(yīng)雷):雷電在雷云之間或雷云對(duì)地的放電時(shí),在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、地埋電力線、設(shè)備間連接線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備,使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害的放電現(xiàn)象。感應(yīng)雷雖然沒(méi)有直擊雷猛烈,但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。感應(yīng)雷不論雷云對(duì)地閃擊還是雷云對(duì)雷云之間閃擊,都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。哪怕是一次雷閃擊都可以在較大范圍內(nèi)的多個(gè)電子設(shè)備間產(chǎn)生感應(yīng)雷過(guò)電壓現(xiàn)象,并且這種感應(yīng)高壓可以通過(guò)基站供電線和信號(hào)中繼線等引入,并通過(guò)傳輸使雷害范圍擴(kuò)大。感應(yīng)雷發(fā)生時(shí)一般對(duì)室內(nèi)的用電設(shè)備和電子元器件起到破壞作用,因此把防止感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖波(LEMP)破壞的系統(tǒng)稱為內(nèi)部防雷系統(tǒng)。
3.球形雷:一種特殊的雷電現(xiàn)象,簡(jiǎn)稱球雷。一般是橙或紅色(也有帶黃色、綠色、藍(lán)色或紫色的),或似紅色火焰的發(fā)光球體,直徑一般約為10~20厘米,最大的直徑可達(dá)一米,存在的時(shí)間大約為百分之幾秒至幾分鐘,一般是3至5秒,一旦遇到物體或電氣設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸,其主要是沿建筑物的孔洞或開(kāi)著的門(mén)窗進(jìn)入室內(nèi),有的由煙囪或通氣管道滾進(jìn)樓房,多數(shù)沿帶電體消失。球形雷一般發(fā)生的較少,只有在一些特殊的地理環(huán)境或者特殊的基站位置上才會(huì)有球形雷的發(fā)生。可以通過(guò)鐵塔避雷系統(tǒng)、機(jī)房避雷系統(tǒng)、圍墻避雷系統(tǒng)等構(gòu)成多系統(tǒng)多層次的整個(gè)站區(qū)防護(hù)系統(tǒng),達(dá)到保護(hù)的目的。
二、外部防雷系統(tǒng)
一般防止直擊雷破壞是通過(guò)避雷裝置即避雷針、引下線和接地網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成完整的電氣通路后,將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀,但雷電會(huì)透過(guò)多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。對(duì)通信基站而言,天饋線系統(tǒng)和機(jī)房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊,可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)避雷針的保護(hù)角和良好的接地系統(tǒng)起到保護(hù)作用。但需要說(shuō)明,避雷針必須有足夠可靠,并且有接地電阻盡量小的引下線和接地裝置與其配套,否則,它不但起不到避雷的作用,反而會(huì)增大雷擊的損害程度。
避雷器與接地裝置之間的金屬導(dǎo)體稱為引下線。將避雷針通過(guò)引下線與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把由避雷針和網(wǎng)絡(luò)屏蔽引來(lái)的雷電流盡快地放瀉到大地中去,以保護(hù)人員、設(shè)備和建筑物的安全。
所謂的接地網(wǎng),是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個(gè)地網(wǎng)上或者把各系統(tǒng)原來(lái)的接地網(wǎng)通過(guò)地下或者地上用金屬連接起來(lái),使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。在接地處理過(guò)程中,一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng),因?yàn)樗蟹览紫到y(tǒng)都需要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地,從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好,不但會(huì)引起設(shè)備故障,燒壞元器件,嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。
另外防干擾、防靜電等問(wèn)題都需要建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。一般整個(gè)基站的接地系統(tǒng)有建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地(也稱信號(hào)地)、防雷地等。當(dāng)各地網(wǎng)之間必須獨(dú)立時(shí),如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話,則容易出現(xiàn)地電位反擊事故。當(dāng)各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí),應(yīng)盡可能連接在一起,如實(shí)際情況不允許直接連接的,可通過(guò)地電位均衡器實(shí)現(xiàn)等電位連接。
三、內(nèi)部防雷系統(tǒng)
有可靠的外部防雷措施同時(shí),更需要完善內(nèi)部防雷措施。在外部防雷措施中,避雷設(shè)施在雷電發(fā)生的瞬間,接地引下線會(huì)有很大的瞬變電流通過(guò),也就是說(shuō)在周圍會(huì)產(chǎn)生很大的雷電磁脈沖波(LEMP),此時(shí)就需要內(nèi)部防雷措施。
內(nèi)部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。
建筑物內(nèi)部防雷工程涉及面較寬,歸納起來(lái)有高電壓引入和電磁脈沖波,其中危害最大的是高電壓引入。高電壓引入是指雷擊產(chǎn)生的高電壓通過(guò)金屬線引入到其他地方和室內(nèi),造成破壞的雷害現(xiàn)象。高電壓引入的途徑有二種:其一是直擊雷直接擊中金屬導(dǎo)線,讓高壓雷電以波的形式沿著導(dǎo)線兩邊傳播而引入室內(nèi);第二種是來(lái)自感應(yīng)雷的高電壓脈沖,即由于雷雨云對(duì)大地放電或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng),感生出幾千伏到幾十千伏甚至數(shù)百千伏的地電位反擊,這種反擊會(huì)沿著電力系統(tǒng)的零線、保護(hù)接地線和各種形式的接地線,以波的形式傳入室內(nèi)或傳播到更大的室內(nèi)范圍,造成大面積的危害。&n