IDC通信机房防雷必要性

IDC通信机房防雷必要性（共7篇）

篇1：IDC通信机房防雷必要性

一、通信机房防雷必要性：国家规范 行业规范

《电子信息系统机房设计规范》GB50174

《中国电信IDC机房设计规范》DXJS1029-2011

《建筑物防雷设计规范》GB50057

二、防雷必要性

广州属于雷雨多发区

直击雷传导雷 感应雷等对微电子设备影响越来越大

电磁脉冲、干扰、地电位反击等严重威胁通信网络的稳定

三、新建/改建机房IDC

电信强调提供一个 优质、稳定、可靠的托管服务（数据中心）

防雷工程是一个综合型工程应从整体上设计，杜绝雷害入侵途径。

外部防雷+内部防雷+等电位连接+联合地网+防雷设备，建设标准20年以上使用期防雷等级。

防雷工程内容： 1）防直雷--避雷针、避雷带、避雷网

依据：建筑物防雷分类IDC归属 二类建筑物 应建设防直击雷措施 避雷针和避雷带《建筑物防雷设计规范》GB50057第3.3.1章节

2）机房等电位连接

依据：《中国电信IDC机房设计规范》DXJS1029-20117.4.3章节

《电子信息系统机房设计规范》GB501748.4.58.4.68.4.章节

3）联合地网

依据：《电子信息系统机房设计规范》GB501748.4.2章节

《中国电信IDC机房设计规范》DXJS1029-20117.4.2章节

交流工作接地、安全保护接地、防雷接地、防静电接地、屏蔽接地应采用联合接地。

一般情况下一般以前的交换局机房并没有如此完整的功能划分和能够全部满足规范的联合地网，所以需要对防雷联合地网进行建设。

4）防雷器

依据：《中国电信IDC机房设计规范》DXJS1029-20117.4.4章节

其他营运商（兄弟分公司）做法：

移动南方基地 2010年省移动对IDC园区投入数百万巨额资金进行防雷建设工程。从标准的建筑物防雷：如天面避雷带 避雷针。到通信网络机房的等电位连接，新建大型高标准地网等要求。看出IDC数据中心防雷在广东移动的重视程度。

珠海电信将在2011年建设大型IDC中心，省公司已经批准。珠海电信在原有旧机楼进行改造（机房已建成7年以上了），其中防雷就是一期重点建设环节。按照网维中心相关责任人要求在建设部门在方案提高防雷系统技术等级。

南宁电信南宁市新建黄茅坪IDC机房

篇2：通信机房防雷技术

过去各类建筑物的防雷技术主要针对强电领域的防雷应对措施, 面对新的防雷形势, 若仍采用旧的防雷观念或技术必将导致更大的灾祸和损失。因此, 目前的防雷技术重点开始有针对性地转向弱电领域。

一、雷击破坏的三种常见形式

1. 直击雷。

带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象, 叫做“直击雷”。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害, 也就是说直击雷发生的几率较低, 而且直击雷发生时一次只能袭击一个小范围的目标。但是由于放电现象发生过程迅猛, 被直接击中的目标会由于放电电流过大, 造成的损坏程度较大。直击雷主要对室外物体产生破坏作用, 所以把防直击雷的系统称为外部防雷系统。

2. 感应雷。

雷电在雷云之间或雷云对地放电时, 与在附近的户外传输信号线路、地埋电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备, 使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害的放电现象, 叫做“二次雷”或称“感应雷”。感应雷虽然没有直击雷猛烈, 但其发生的几率比直击雷高得多。感应雷不论雷云对地闪击还是雷云对雷云之间闪击, 都可能造成灾害。此外, 一次雷闪击可以在较大的范围内使多个电子设备同时产生感应雷过电压现象, 并且这种感应高压还可以通过基站供电线和信号中继线等传输到很远, 致使雷害范围扩大。

3. 球形雷。

简称球雷, 是一种特殊的雷电现象。一般呈橙或红色, 或似红色火焰的发光球体 (也有带黄色、绿色、蓝色或紫色等) , 直径约为10~20cm, 最大的直径可达1m, 存在的时间大约为百分之几秒至几分钟, 一般是1~5s, 一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸, 其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内, 有的由烟囱或通气管道滚进楼房, 多数沿带电体消失。

二、雷电或过电压侵入机房通信设备的途径

在通信电源、微波通信收发信机、通信设备用户电路或接口电路损坏情况中, 雷电或过电压侵入占绝大多数, 侵入途径通常有以下几种:

1. 通过交流电源供电线路的入侵。

机房设备的电源由室外架空电力线路引入室内, 架空电力线路可能会遭受直击雷和感应雷的闪击, 雷电过电压平均可达10000V, 击损电源开关、保险及整流变换模块、电源盘等。

2. 通过通信线路的入侵。

雷电直击或闪击在通信架空光缆或电缆线路上, 在线路上产生的瞬间过电压, 沿光缆或电缆金属外皮或加强芯迅速向线路两端扩展进入机房, 损坏与光缆直接相连的机盘, 或造成与通信电缆直接相连的保安配线架、用户电路板或接口电路板的损坏。

3. 地电位反击电压通过接地体的入侵。

雷电直击铁塔或变电所内避雷针, 强大的雷电流通过避雷针引下线流入接地网, 在接地体附近形成放射型的电位分布, 会在相邻的导线 (包括电源线和信号线) 上感应出雷电过电压。

三、通信机房防雷保护综合机理的探讨

随着通信及计算机网络设备的大规模使用, 雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足通信网络安全的要求。为此, 防护技术应从单纯的一维防护转为三维防护, 包括:防直击雷、防感应雷电波侵入、防雷电电磁感应、防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面防护。

多级分级 (类) 保护原则。即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层, 确定保护要点进行分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道, 从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。

按照弱电设备防护范围可将通信设备的防雷措施分为两类:外部防护和内部防护。

四、通信机房防雷的一般性措施

1. 采用外部保护将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄放。

2. 采用过电压保护器阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的过电压波 (内部保护) 。

3. 采用过电压保护器限制被保护设备上的浪涌电压幅值。

4. 用光电隔离器隔离通信与RTU之间的RS232接口, 避免接口设备电气连接。

五、防雷应用的注意事项和技巧

1. 设置一套良好的建筑物避雷带或避雷网, 并与主钢筋一起接地。通信机房采用联合接地可以有效的解决地电位升高的影响, 合格的地网是有效防雷的关键。

2. 外置设备 (天线等) 。应尽量置于建筑物避雷网的保护角度范围内。

3. 采用共地的接地措施。

4. 在电源、信号或数据线各进出口安装性能可靠的专用防雷器。

5. 室内设备应尽量远离避雷导电体。

6. 室内布线, 包括各类传输线应尽量减小洄圈, 最好能加有屏蔽线并使两端接地。

六、结束语

篇3：通信机房的防雷与接地浅析

【摘 要】对于通信机房和设备，防雷与接地是一项系统工程，要多方面的预防，才能构建起完整的防护体系。由于雷击现象时常发生，对通信机房和设备造成损坏，因此在通信机房的防雷设计中一定要遵守层层防护、分层防护、全面考虑的原则。本文主要阐述雷电危害主要形式，防雷系统以及通信机房防雷接地的方法。

【关键词】雷电；通信机房；防雷；接地

一、 雷电的危害形式

雷电是一种强烈的大气放电现象，自古就是威胁人类生命财产的自然现象。近些年来，随着建筑智能化的迅速发展，建筑物内信息系统的防雷保护问题日益受到关注并已成为整个建筑物防雷设计的一个重要组成部分，对防雷问题也提出了更高、更苛刻的要求。直到今天，接地仍然是应用最广泛的并且无法替代的电气安全措施之一。

通信机房配备着信息系统和各种电子设备，其过电压耐受能力是有限的。当雷电侵入波从户外的电源线、信号线和各种金属管道侵入建筑物后，很容易使室内的电子设备损坏或造成永久性损伤，从而造成经济损失。雷电对通信设备具有很强的破坏性，在破坏形式上主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击等，尤以感应雷为常见。

（一）直击雷，指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备和架空线（如电力线、通信电缆、光缆等）。

（二）感应雷，分为静电感应及电磁感应。静电感应是当带电雷云（一般带负电）出现在设备上空时，由于静电感应作用，设备上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云发生放电，其负电荷瞬间消失，此时设备上大量正电荷以雷电波的形式入地，引起设备损坏。电磁感应是当雷电放电时，产生强交变电磁场，在这个场中的设备会感应出很高的电压，导致损坏。对于建筑物内的各种金属环路或电子设备而言，电磁感应分量大于静电感应分量。

（三）雷电侵人波也称为线路来波。当雷云之间或雷云对地放电时，在附近的金属管线上产生感应过电压（包括静电感应和电磁感应两个分量，但对于长距离线路而言，静电感应过电压分量远大于电磁感应过电压分量）。该感应过电压也会以行波的方式窜入室内，造成电子设备的损坏。

（四）地电压反击，是指雷击建筑物或其近区时，造成其附近设备的接地点地电位的升高，使设备外壳与设备的导电部分间产生高过电压（也称为反击过电压），而导致设备的损坏。

二、通信机房的防雷系统

（一）直击雷保护系统。一定高度的金属导体会使大气电场畸变，这样雷云就容易向该导体放电，且能量越大的雷就越容易被金属导体吸引。接闪器防雷就是因为将雷电引向自身而防止了被保护物被雷电击中。然后通过引下线将接闪器接闪的雷电流安全地导引入地。引下线一般不得少于两根，并应沿建筑物四周对称均匀的布置。

（二）感应雷保护系统。感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，其形成的几率很高，且由于通信楼引出的各种缆线较多，加之楼内设备大都采用了高集成度的微电子电路，故感应雷对建通信楼内的电气设备，尤其是低压电子设备威胁巨大，所以说通信楼防雷主要是防压感应雷。

（三）建立联合接地系统，形成等电位防雷体系。所谓联合接地，从功能来看，即将电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式。从建筑物的施工来看，即将建筑物的基础钢筋，梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好接地的法拉第笼，将通信机房内各部分的交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，各点形成等电位，消除感应过电压产生的因素。处在防雷区的计算机机房内的所有设备，均应做等电位联结。从等电位的角度出发，地网只是一个电位基准点，不是绝对的零电位点。电位均衡联结，就是使导体良好的导电性联结，使它们达到电位相等，为雷电提供低阻抗通道，以使它迅速泄流入地。

三、通信机房的接地措施

（一）接地系统

各种防雷的措施防护原理都是在雷击发生的瞬间内迅速响应，保证设备、大地、建筑物及其附属设备之间搭接构成一等电位体，从而避免过电压的损坏。实现均压等电位的关键就是整个机房的接地系统，所以接地系统在系统防雷中非常重要。

（二）接地系统的组成

（1）接地体，即埋人地中并直接与大地接触的金属导体，也就是通常所称的地网。

（2）接地总汇集线，是建筑物内各种接地线汇接的地方，可以理解为建筑物内的总接地排。

（3）接地引入线，是建筑物内接地总汇集线与接地体之间的连接线。

（4）接地排，是从接地总汇集线上接出到建筑物各层或各房间中的接地装置，各机房内通信设备的接地，都接到机房的接地排上。

（5）直击雷防雷保护装置，一般由安装在楼顶的避雷针（或避雷带、避雷网）以及雷电流的引下线组成，雷电流引下线可以是多根的，还要将外墙体的建筑钢筋（或金属结构）与直击雷避雷装置良好的连接在一起。

（三）对接地系统的要求

（1）接地的阻值应尽可能的小。

（2）满足等电位连接要求，机房交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地应共用一组接地装置。有无线发射的，要求机房地网、铁塔地网、配电变压器地网等连接成一个统一的地网。作用是防止通信局站内雷击发生时不同的接地体之间产生地电位反击。地电位反击很可能导致通信设备的一些接口引人过大的雷击过电压和过电流，即使接口部分有合理设计的防雷电路，通信设备也不能有效防止这种情况下的设备遭受雷击损坏。

（3）线路屏蔽必须良好接地。对传输线路采取屏蔽措施，是降低感应雷击破坏的有效方法。机房内综合布线的金属护管的屏蔽接地必须在兩端有效接地，系统设计与设备最大限度地减少感应雷击侵入的渠道。

四、结束语

综上所述，建设好防雷接地系统对保障通信机房和设备的安全是非常重要的，通信机房和设备在通信行业中具有重要的地位，是保证通信畅通的关键，所以必须加强防雷接地系统的建设，保证通信设备的安全运行。

参考文献：

[1]吴薛红，濮天伟，廖德利.防雷与接地技术[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]虞昊.现代防雷技术基础[M].清华大学出版社.2006.

篇4：通信机房的综合防雷技术应用研究

关键词：通信机房,防雷技术

目前, 雷击对于生产生活的影响极大, 对于通信机房而言, 只有认真仔细的落实防雷技术, 对于雷击及过电压因素进行仔细的研究, 执行防雷的有关规定, 根据实际情况不断完善防雷技术, 并且对于已经应用的防雷技术进行定期检查和维护, 才能够保障防雷技术平稳运行, 将雷电的损害降到最低。

1 雷电侵入通信设备的途径

从目前对通信设备遭遇雷击损坏的研究中我们不难发现, 通信电源、微波通信设备等容易遭到雷电算坏, 具体侵入途径主要包括以下几个方面:雷电通过击打户外输配电线路产生的雷电波顺着电力线侵入机房的电源设别, 造成通信电源开关、保险等的损害。微波天线铁塔被雷电击中后, 雷电波通过天馈线侵入到通信设备, 对微波收发信机造成直接的损坏。

通信架空光缆或者是电缆线路上受到雷电直击, 产生的瞬间过电压通过光缆或者是电缆金属外皮等侵入机房, 对金属机盘和音频或者是数字配架线造成损害, 并且容易使用户电路板受到影响。避雷针受到雷电侵袭, 导致雷电流通过避雷针引下线侵入到接地网, 导致电位升高, 一旦电阻阻值过分增大, 就会造成微电子设备的损坏。当电力线路的瓷瓶绝缘被击穿之后, 容易造成电力线对光缆通信线路放电的情况产生, 最后导致强电侵入机房, 造成对通信设备或者是人员的伤害。[1]

2 通信机房防雷存在的隐患

(1) 低压配电屏三相电源避雷器的引入线和接地线过长。三相电源避雷器的引入线和接地线过长对于防雷起不到应有的作用。在具体实际的安装过程中, 由于部分原因造成三相火线的引入长度超过标准长度, 或者防雷器地线到地线排的长度过长。在发生雷击过程中, 引入线或者是地线的长度超过一定的范围, 就会导致电位抬高到数万伏。这种情况的发生, 就会使三相电源防雷器泄流放电的能力下降或者是丧失, 起不到实际作用。在雷击过程中, 电力线引入感应雷, 并且顺着市电引入电缆进入到稳压器、低压配电屏, 影响低压配电屏侧防雷工作的正常运行, 并对下一层设备产生影响, 最终导致通信机房的各种设备都不同程度的受到损害。[2]

(2) 光电缆侧的金属护层和加强芯接地处理不好。在通信机房的日常工作中, 经常会遇到扩容光电缆的工程, 在此过程中容易造成光电缆金属保护层、加强芯在成端或者是接续侧接地不良的状况产生, 影响通信机房各种设备的正常工作, 提高了机房内设备雷击现象的产生。

(3) 通信机房内的地线排没有建设为独立、可靠的接地。由于受到建设场地等条件的影响, 许多通信机房都会出现机房内的接地系统和大楼接地或是与其他防雷设备公用接地系统的现象。将通信机房的地排线与其他地方的地排线结合容易造成隐患的产生。首先若是以建筑物地基主筋作为地线接出点, 如果连接处产生接触不良的状况或者是电阻增大的情况, 就会使通信机房成为建筑物防雷系统的泄流点, 增加了通信设备遭雷电侵袭的影响。其次若与移动基站公用接地系统, 移动设备的耐雷能力要高于传统的通信机房设备, 一旦发生雷击, 通信机房就会变成移动通信设备的总地线设备, 对通信机房的防雷技术产生影响。

3 通信机房防雷技术措施

(1) 直击雷防护措施。在通信机房的楼顶处要安装一定范围的避雷带。在材料选择上要格外重视, 通常都会选用热镀锌圆钢, 并且支架的高度要达到150㎜, 其中的间距也要不小于2m。采用镀锌扁钢制作的引下线沿建筑物靠四个角对称分布, 在每一条引下线处都要装有设断接卡, 能够对接地电阻进行测试。建设过程中的焊接处都要用沥青避免腐化。基站直击雷的防护主要是对通信天线进行直接的防护, 天线到铁塔中心或塔杆的距离应在2.5m范围之外。铁塔建在通信机房楼顶时, 要将接闪设备融入到建筑物直击雷的防护系统中, 并且塔脚与避雷带要在两个方向都进行焊接连通。[3]

(2) 对地网进行改造。地网改造即进行人工辅助地网建设。人工辅助地网要与楼房最少保持一米的距离, 挖地0.5m以下, 同时每间隔5m以上都要设置一组铜包钢锤直接地棒, 并与热镀锌扁钢焊接起来, 组合成闭合网。同样在焊接处要用沥青进行防腐准备。同时在塔基的四周做人工接地网, 将人工接地网、自然接地网、塔基的人工接地网合理有效的连接在一起, 形成联合地网。

(3) 等电位连接措施。在通信设备机房内要进行总接地汇流排的设置。通常都是运用镀锌铜排, 采用共网不共线的连接方式, 直接雷击防护引下线要与机房设备接地引入线分别走不同的线路。铺设的防静电地板应在地板支架处均匀铺设室内地面接地铜箔并与总接地汇流排连通。机房内在设备机架前后安装一组铜排, 并且各种接地要采用横截面积大于16平方毫米多股铜线与均压环连接。同时, 设备机房内的电源避雷器和信号避雷器的接地线, 要运用相对应相适合的多股铜线就近与均压环或者是总汇流排连接。

参考文献

[1]杨胜海, 周容, 周恩黔.通信机房防雷技术处理[J].贵州气象, 2010, 11 (6) :43-44

[2]孙刚.通信站综合防雷措施的应用[J].湖州师范学院学报, 2011, 10 (1) :27-28

篇5：通信设备防雷的重要性及措施

关键词通信设施;防雷措施;降低危害

中图分类号TN876.7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)022-0182-02

随着科技的迅猛发展,大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用,使得各种先进通信设备对过电压的要求也就越来越高。由于雷电在电源线、信号线、天馈线等上感应的瞬间过电压造成的危害时常发生,因此必须采取适当的保护措施以避免因过电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员造成的危害。

雷电是一种自然现象,它曾给人类社会带来了不少危害,国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”,雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。全球平均每年要发生1600万次闪电。雷电具有惊人的能量,每次雷击所产生的能量大约为55万千瓦/小时,足以燃点100万个灯泡1小时、直击雷电流平均都有34kA。有记录的最大直击雷电流为210kA。从大量的通信设备雷击事例中分析,专家们认为:由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲(LEMP)是通信设备损坏的主要原因。因此只有了解了它的形成过程,寻求有效地防护措施才能减少雷电带来的损失。按照电信专用房屋设计规范,通信大楼一般都安装有避雷针、避雷网或避雷带,并且均采取了联合接地的方式。从形式上看,它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能,然而通信设备为什么有时还会遭受过压过流而损坏呢?甚至还会对操作维护人员的人身构成威胁呢?这是由于当发生雷电时,带电的云层会在通信设施的天线上产生感应电荷或雷电感应通过通信和电力线路侵入,如果天线和通信线缆与大地之间直流通路不畅,就会由于感应在天线和线缆与大地之间产生高电位而引起过电压,致使通信设施无法承受强电流的侵入而损坏,甚至会危及操作人员的人身安全。

随着通信建设速度的加快,先进通信设备在通信网的大规模应用,单一的防护体系已不能满足现代通信网络安全的要求,防护体系已从单一防护体系转为多级防护,多级防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的瞬间过电压影响等多方面的防护,应根据数字程控、数字微波、VHF、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同功能、不同受保护程度确定防护要点和保护等级。根据雷电引起瞬间过电压的危害的可能侵入的通道,从电源线到数据通信线路都应该做到多级保护。为此我们应采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”,力争将其产生的危害降低到最低点。

1通信设施的防雷措施

通常来说,避免建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四种:

疏导,即将雷云中的电荷通过引线疏导至大地,避免直接雷击或感应雷击电流流经建筑物或通信设备,从而使建筑物或通信设备免受雷击。

隔离,即将雷电所产生的过电压和被保护物隔离开来从而避免雷击。

等位,即将铁塔地、天馈线地、设备工作地、建筑物的公共地等置于等电位上。

中和,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。

根据以上的四种避雷方法,具体到一个通信工程的防雷电过电压来说,其主要的措施有以下几种方法。

1.1外部防护

外部防护主要采用避雷针(避雷网、避雷线和避雷带)和接地装置(接地线、地极)来加以防护。其保护原理是:当雷云放电接近地面时,它使地面的电场发生畸变,在避雷针(避雷线)顶部形成局部电场强度畸变,以影响雷电先导入电的发展方向,引导雷电向避雷针(避雷线)放电,再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物免受雷击,这是人们长期实践证明的防直击雷的有效方法。然而,被動放电式避雷针存在反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足。根据现代通信发展的要求,避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置,并且应该从30°、45°、60°等不同角度考虑,以做到对各种雷击的防护,增大保护范围,增加导通量。建筑物的所有外露金属构件(管道)都应与防雷网(避雷线或避雷带)连接良好。

1.1.1 安装避雷针或接地装置的要求

1)避雷针应当装在高于天线尖端数米,避雷针与天线之间应有一定的间隔,以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆,通信天钱却装在避雷针外线大约1.5个波长以外。

2)避雷地线的直流通路的电阻要求足够低,一般为10-50Ω,由于雷电浪涌电流较大,频谱较宽且持续时间短,因此要求必须有尽量小的电感量。

3)接地引入线长度应不大于30米,其材料应采用热镀锌扁钢或铜排,截面积应不小于40mm×4mm。地线不能用扁平编织线和绞合线,因为这两种线电感较大,不利于泄放雷击电流,且容易被腐蚀。要尽可能使用3毫米以上的实心导线,且最好是相同的金属材料。

4)为了增大地表层的过电压的泄放面积,可采用埋设有一定间隔的多根接地体,且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的间隔埋上10根左右的铜管,并把它们焊接起来。

5)对一些重要的通信工程来说,可以考虑安装放射性避雷装置。放射性避雷装置可以说是目前世界最先进的防雷保护装置之一。放射性避雷装置的关键部分是放射源,它能连续自行发射α粒子,使周围空气电离产生大量电子。在雷电场的作用下这些电子不断加速,对空气产生连锁的多极电离或雪崩电离,形成与电场强度成正比的电子流,这时产生的由放射源指向雷云的电离通导会永不间断地中和及释放空间电荷,把已有的低电场消除掉,把可能形成的高电场降为低电场,从而有效地防止发生雷击,起到显著的消雷作用。这种放射性避雷装置的防护面积较大,其半径大约为260米左右,且安全可靠对人身无伤害。

1.1.2 防感应雷击的方法

除在通信铁塔上安装避雷针或避雷装置的同时,还要注意消除感应雷击,其常用的方法是在天馈系统中安装电涌保护器(SPD)。在天馈系统中安装SPD时应注意以下方面的问题:

1)SPD的接地端必须与地连接可靠,一般要求接地引线应从天馈线入口处外侧的接地线、避雷带或地网引接,且接地电阻不得大于5Ω,不然将会影响到防雷的效果。

2)因存在一定的插入损耗,对天线辐射信号的强度会造成一定的影响,并且还要注意驻波比,一般要求天馈系统的驻波比不大于1.5。

3)安装通信天线时,天线的支撑杆要与铁塔可靠连接,连接电阻等于零。对重要的通信工程而言,除在天馈系统中安装SPD外,还要注意供电系统的防雷,常见做法是在变压器和配电房安装避雷装置。

1.2内部防护

首先是电源部分的防护,因为线路是雷电侵入的主要通道之一。对于高压部分,供电部门有专用的高压避雷装置,而线对线的过压则无法控制。因此,对380V低压线路应进行过电压保护,按国家规范要求应分为3部分:建议在高压变压器后端到通信局(站)配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器,作为一级保护;在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器,作为二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器,作为三级保护。目的是用分流(限流)技术将雷电过电压(脉冲)能量分流疏导至大地,从而达到保护的目的。分流(限流)技术中采用的防护器的质量、性能的好坏将直接影响防护的效果,因此应选择合格优良的避雷装置。

其次是信号部分的防护,这需要根据通信设备的对雷电的敏感度来确定。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时,应对地加装避雷器,电缆中的空线应接地,并做好屏蔽接地。

通信局站内的E1线、网线不应架空走线,特别是移动基站到传输设备的E1线,以及数据通信设备的网线。E1线、网线是室内信号互连线,正常情况下不应架空出户走线。如果由于实际条件出现E1线、网线出户走线的情况,此时应按进局电缆的要求进行E1线、网线的防雷保护,可以采用以下措施来预防雷击的损坏:

1)信號电缆宜穿金属管从地下入局,金属管两端接地,信号电缆进入室内后应在设备的对应接口处加装信号避雷器保护,信号避雷器的保护接地线应尽量短。

2)如果因条件限制,室外电缆无法从地下走线,信号电缆宜穿金属软管进行屏蔽,金属软管的两端应可靠接地,在机房内可连接到机房保护接地排。电缆进入室内后在设备的对应接口处应加装信号避雷器保护,信号避雷器的保护接地线应尽量短。

3)室外电缆采用具有金属外护套的电缆,金属外护套的两端应可靠接地,在机房内可连接到机房保护接地排。 电缆进入室内后在设备的对应接口处应加装信号避雷器保护,信号避雷器的保护接地线应尽量短。

4)出入局站的信号电缆,电缆内的空线对在机房内宜做保护接地。例如:室外引入的E1总电缆内两对同轴线只用了一对,则另一对E1电缆的芯线和屏蔽层可在室内汇接到一块小金属板上,再由小金属板接出一根接地线到机房的保护接地排。

最后是接地处理,接地系统把雷电流引入大地,从而达到保护设备和人身安全的目的。一般建筑物的接地系统有建筑物地网(与法拉第网相接)、电源地(要求地阻<10Ω、逻辑地(也称信号地)和防雷地等。通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须独立时,如果相互之间距离达不到规范的要求,则容易出现地电位反击事故。因此,各接地系统之间的距离达不到规范要求时,应尽可能使它们连接在一起,如实际情况不允许直接连接,可通过地电位连接,从而保证各类接地点的基准电位是惟一值。为保证系统正常工作,每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期用精密地阻仪检测地阻值,以确保地阻值始终保持在规定的范围内。移动基站的机房地网、铁塔地网和变压器地网应在地下进行多点的连接,如下图所示。当铁塔设在机房房顶,电力变压器设在机房楼内时,其地网可合用机房地网。

地网间多点连接示意图

2结语

总之,防雷接地对通信设备来说是一个永恒的话题,接地系统的正确与否直接关系到通信设备和人身的安全。根据国际、国内相关技术的发展以及国际、国家和信息产业部的有关设计规范,可以明确以下几点:

1)通信局(站)必须按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上。

2)无论是通信大楼,还是通信设施,都必须采用层层防护的原则。

3)防雷装置的接地电阻应符合《建筑物防雷接地规范》与通信行业防雷接地标准。根据各通信机房、基站等所处的环境,应从电缆引入开始安装多级保护器。

4)防雷装置的接地线应尽可能短,因为在雷击情况下,接地线的阻抗主要取决于接地线的电感,而电感主要取决于接地线的长度。因此,接地线应尽量粗、短而直,禁止不必要的弯曲、打圈和迂回,才能达到更佳的防雷效果。

篇6：铁路铜九线通信机房防雷改造研究

上海通信段作为设备的维护单位, 长期以来在做好雷击损害设备的抢修和故障处理的同时, 对铁路通信机房遭受雷击的发生地点, 受害通信线路、设备, 雷害侵入方式、途径等方面作了详细的调查, 分析结果如下:

(1) 由铁路电力部门交流单相双电源进入通信机房交流配电箱, 配电箱内只有空开, 没有任何防雷措施。

(2) 开关电源柜中安装有二级SPD, 但都未安装直流防雷器。

(3) 机房内地排与地网之间的连接地线, 设备接地线横截面积基本上为6平方毫米, 部分设备接地线横截面积为16和25平方毫米。

2 针对性整治方案

2.1 交流电源引入加装一级防雷方案

2.1.1 加装一级SPD的影响分析

由于铜九线沿线铁路通信段机房地理位置的特殊性, 其雷电环境比较恶劣, 特别是在电力部门提供的2路交流引入中, 由于未安装一级SPD, 仅依靠开关电源内的二级SPD (最大放电电流一般为40kA) 来泄放雷电流其容量是不够的, 雷电发生时易造成二级SPD的损坏及后级被保护设备的损坏。进一步来说, 即使二级SPD不损坏, 由于其泄放的雷电流较大, 其残压也较高, 仍然会造成后级被保护设备的损坏。依据分级防护原则, 只有通过多级防护, 才能达到理想的防护效果。

2.1.2 一级防雷的加装方法建议

依据《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》文中第4节中铁路通信设备防雷保安器 (SPD) 的要求与设置, 可实行方案如下:

(1) 首先要在在机房交流配电箱处新设一接地处与地网连接, 其接地排采用40mm×4mm的热镀锌扁钢材料, 并采用同样材质 (热镀锌扁钢) 就近与机房地网作可靠焊接, 做好防锈反腐处理。也可采用50平方以上黄绿双色地线作为与地网之间的连接线, 供交流配电箱电源第一级SPD接地用。

(2) 交流配电箱的防雷。在AC配电箱前安装挂墙式单相双电源防雷箱, 作为一级防雷。电源防雷箱应设在户外交流电源馈线引入处 (交流配电箱前) , 设备选用标称冲击通流容量100kA SPD, 如SPD若动作电压过高, 超过设备的耐受水平, 会造成了设备的损坏, 同时采用采用L-N、L-PE和N-PE的单项防护模式。

为有效降低接线残压, 安装时应采取凯文接线, 如下图1所示, 这样安装一是交流引入线无需重新布放或接续, 工程量小;二是防雷箱地线与接地排最近, 引线短、残压低、泄放快速。

2.2 直流电源防雷方案

2.2.1 直流电源防雷分析

铁路通信机房设备直流供电一般采用-48V, 直流正接地, 这种接地形式当有雷击通过地网泄放时, 会在瞬间造成开关电源直流输出口处 (电源整流模块输出口) 或后端用电设备处 (数调分系统、传输、接入、数据等用电设备) 的电位抬升, 由于地电位抬升就可能从引入损坏设备。

2.2.2 直流电源防雷加装方法建议

依据《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》文中第4节中--铁路通信设备防雷保安器 (SPD) 的要求与设置, 应在直流电源的两端分别加装防雷器, 形成直流电源正、负极与地的瞬态等电位, 防止因地电位升高造成的电位反击损坏设备, 方案如下:

一是在设备直流电源输入端加装直流电源防雷器, 标称冲击通容 (In) 大于10KA限压为500V, 二是在直流电源输出部分可用10平方毫米多股铜芯线 (红蓝线) 并联安装相同参数的SPD, 并就近接地, 接地线采用16平方毫米多股铜芯线 (黄绿线) , 且匹配相应的1P空气开关。

2.3 连接地线采取均压环防雷方案

2.3.1 设备等电位对防雷的影响分析

机房设备的接地方式 (星型状) 一般如图2 A (等效为B) 所示, 当有雷击时, 会在接地引线上产生较大的电位差。

这个电位差, 可根据下式算出:U=Ldi/dt+IR, 如引线长1m, L电感量大约为1.44uH, 入侵的雷电流为20kA (8/20us) , 则每米导线上的电压降为:

如接地线长度为5米则地电位抬高为18kV, 接地线长度约为10米, 则地电位抬高为36kV, 此设备间的不等地电位足以使设备发生损坏。

为了减小此电位差, 可采取如图2 C中所示的方法加以改造, 如引线长5m, 这时的电位差可计算出为18kV, 如果等电位连接点提高到a点 (a至设备B之间为0.5m, a至PE之间为4.5m) , 则设备A和设备B之间的电位差为1.8kV, 仅为原来的1/10。

2.3.2 接地等电位连接改造设计方案

综上所述, 机房内电源类和通信类设备的损坏, 均是由于电源线或信号线上有感应过电压, 造成设备间形成电位差, 使得设备内元器件被击穿。只有当机房内所有设备都处于均压等电位的状态下时, 当有雷击的感应过电压时, 机房内设备因处于相同电位中, 就不存在电位反击, 形成水涨船高的形态, 才能够保证设备不被电磁干扰、雷击、感应过电压所破坏。设计参考图如图1中所示:

一是将铜九线通信机房内大量太细的地线进行更换, 设备或机架的接地线, 应使用截面积不小于16平方毫米的多股铜线。

二是在机房内静电板下面新设闭环式均压环 (环形的等电位连接排) , 材料采用40×4mm扁铜条, 要求闭环、电气连接和防腐措施可靠。

篇7：IDC通信机房防雷必要性

随着宣钢规模的逐步完善和技术水平的不断提高, 计算机与通信设备越来越多, 规模越来越大。宣钢网络机房位于新建信息中心办公楼二楼, 是宣钢867电话局域网程控交换数据处理中心, 同时也是宣钢办公自动化网络信息交换中心。所以在此通信网络机房设置一套功能良好同时可靠性强的的防雷系统很有必要。

宣钢通信网络机房的防雷系统通过外部防雷和内部防雷技术的应用设计, 自2008年底投运以来不断完善, 起到了防雷安全可靠的系统功能。该系统已于2009年4月通过张家口市防雷中心的检测。

2 雷击的危害及防护

2.1 雷击的分类

现实中雷击可分为直接雷击与感应雷击两种。

2.1.1 直接雷击

直接雷击就是雷电直接击打被雷击物体, 进而对物体直接产生电、热、机械力等方面的作用。试验证明采取接地连接的网络设备被雷电直接击中后会使其地电水平瞬间升高到几万甚至几十万伏, 这就形成了极大的雷电电流, 该电流流入使用中的网络设备, 致使其被严重损坏。

2.1.2 感应雷击

感应雷击是指雷电放电过程中与周围户外的信号传输线路、埋设的电缆电线、设备间的连接线产生电磁感应, 感应出的电流进入设备, 造成串联在线路上的电子设备因发生放电而损坏。可能未等听到雷声, 网络设备可能已被损坏。

2.2 对雷击的防护

2.2.1 对直接雷击的防护

要在机房所在的建筑物屋顶架设独立的避雷针或者避雷网, 将雷电电流引到远离建筑物的接地极处入地, 避免雷电进入建筑物内部从而达到保护整个建筑物的目的。同时, 避雷带要做防腐处理。

2.2.2 对感应雷击的防护

目前针对感应雷击, 大多数通过滤波、屏蔽等方法将雷电过电压消除在设备外围。其原理就是通过元器件本身电压、电流、功率、频率的不同组合制成不同的电源、反馈以及信号功能模块的避雷器。将对应功能的避雷器分别接在电子或者网络设备的对应接线回路中, 隔离了设备与外电网回路之间的直接连接。

3 宣钢通信网络机房防雷接地系统

为了杜绝直接雷击与感应雷击的入侵, 宣钢通信网络机房在设计防雷系统时采用了三方面保护, 分别为外部防雷保护、内部防雷保护和电涌保护。具体为:

3.1 外部防雷保护

包括由外部防雷接闪器、引下线和接地装置 (即避雷针或避雷带、引下线) 组成的接地系统;这些内容在机房所在办公楼设计和施工阶段就已经按照标准进行设计, 可以达到通过建筑物内部主筋和与之相连的金属构件实现防雷目的。

3.2 内部防雷保护

内部防雷就是采用屏蔽、等电位连结以及防闪络技术和装置, 实现对雷电波通过金属导线或者电磁场入侵途径的阻断;内部防雷系统主要通过加装过电压保护装置保护对雷击过电压敏感并且容易损坏的设备, 在过电压进入被保护设备之前, 保护装置能够起到接地作用, 从而使雷电能量提前释放, 进而保护设备不受雷击损坏。

3.3 电涌保护

电涌保护器 (SPD) 主要原理是根据某些电器元件的非线性特性, 将其连结在信号及配电回路中, 可以使过电压和过电流直接流入大地, 不入侵被保护设备。

4 宣钢通信网络机房防雷系统的内容

根据国家相关规定及上述设计原则, 宣钢通信网络机房在整个施工过程中严格遵循原则, 防雷效果良好。其主要内容体现在以下三个方面。

4.1 做好机房的防雷接地

通过在建筑物顶端安装与主钢筋相连的避雷带 (避雷网) 。可以有效的构建建筑物整体接地保护网络, 这种联合接地体可以解决地电位升高对通信机房影响。宣钢机房所在的整个楼房建筑体 (即宣钢信息中心新办公楼) 的接地采用了均压等电位的设计原则。就是使通信网络设备的工作接地以建筑物屏蔽接地和防雷接地共同使用同一组公共接地体, 达到联合接地的目的, 并严格按照要求, 保持接地电阻最大不超过1欧姆。

宣钢信息中心新办公楼及通信网络机房于2008年底投运后, 张家口市防雷中心于2009年3月30日对我中心做的第一次检测中, 接地电阻为1.07Ω, 不符合要求;随后, 4月25日至5月7日, 中心重新做了二次地线, 并与原地线联接, 实测接地电阻阻值为0.2Ω, 符合要求。并且在随后几年的防雷检测中, 该指标均符合要求。

4.2 对机房实施三级防雷保护

将机房空间进行内在防雷区划分, 根据不同空间遭受雷闪电磁脉冲的严重程度采取不同等级的保护。

防雷的三级保护按照安装位置划分, 第一级避雷器安装在总配电前端, SPD容量视情况选择, 范围在80KA~160KA;第二级避雷器安装在下级的区域配电箱处, SPD容量一般为10KA~40KA;第三级避雷器为信号避雷器, 此级避雷器安装在设备前端。

5 结语

2009年3月30日, 河北省张家口市防雷中心对宣钢信息中心新建办公楼通信网络机房的防雷系统和设备进行了第一次全方位的防雷检测。针对发现的问题, 提出了“张雷检字20090330367《建 (构) 筑物防雷装置安全检测报告》和“张家口市防雷中心整改通知No.2009/026”。针对防雷检测整改通知单, 我单位于2009年4月20日前完成整改, 主要做了以下工作:

(1) 将避雷带已与楼房接地系统相连, 完成闭合;并刷防护漆, 做了防腐处理。

(2) 对配电室、交换机房、呼叫中心的线桥各处与设备保护地连接, 做好了接地处理。

(3) 重新做了二次地线, 并与原地线联接, 实测接地电阻阻值为0.2Ω。

参考文献

[1]张文霞.机房防雷与接地技术的探讨[J].安徽建筑, 2007 (03) .

[2]叶晓燕, 仲嘉霖, 王俭.计算机信息系统安全防雷研究[J].电力系统通信, 2004 (03) .