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Abstract: The computer because of its high efficiency, convenient, fast, the network system can realize the comprehensive data sharing, remote transmission, greatly enhance the work efficiency, so it is widely favored by people from all walks of life. Further to species diversity, rich in the form of computer room becomes an important part in intelligent building engineering, comprehensive attention gradually by the construction, design personnel. In order to improve the efficiency of computer application, realizes the equipment stability, reliable, safe operation must consider the system of computer room design, should be strictly in accordance with the standards of the existing. In this paper, how safe and reliable, advanced technology, design of lightning protection and lightning protection measures of economic reasonable grounding system is discussed.
Key words: lightning protection; lightning protection; lightning protection engineering; equipotential connection
中图分类号:TU856
1.现代防雷体系
现代防雷体系是从分析各种雷电威胁途径着手,运用防雷技术,从外部到内部,全方位、多层次地进行拦截雷电的措施。
“躲”就是在建筑选址、时考虑防雷,躲开多雷区或易落雷的地点,是一条非常重要的经济有效的措施。
避雷针(带,网)、引下线和接地装置是最基本且行之有效的建筑物外部防雷措施,没有良好的、符合标准的避雷针(带,网)、引下线和接地装置预先泄放雷电能量,任何其它防雷措施都从谈起。
等电位连接,从物理学讲,就是把各种金属物之间用粗的导线焊接起来或把它们直接焊接起来,以保证电位相等。完善的等电位连接,也可以消除因地电位骤然升高而产生的反击现象。
传导的作用是把闪电的巨大能量引导到大地耗散掉,当然也可以研究其他方法来吸收、耗散它的能量,使它不能对被保护的对象产生破坏作用。
分流的作用是把沿导线传入的过电压波在避雷器处经避雷器分流入地,也就是类似于把雷电流的所有入侵通道拦截了,而且不只是一级拦截,可以多级拦截。
接地是闪电能量的泻放入地,虽然接地措施在防雷措施中是基础,如果没有它,等电位连接、传导、分流三个防雷措施就不可能达到预期的效果,接地是否妥当,是防雷技术上特别受重视的环节,各种防雷规范都对接地措施做出了明确的规定。它又是防雷工程的重点和难点,避雷装置安全检测的主要工作就是围绕它
屏蔽就是用金属网、箔管等导体把需要保护的对象包裹起来,从物理意义上讲,就是拦截闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道,力求“无隙可钻”。
2.机房位置的选择
由于计算机的特性对机房位址的选择应对设备运输、管线敷设、雷电感应和结构负载等问题进行综合考虑和经济比较。首先电力供给要稳定可靠,其次应远离水灾火灾隐患区域、远离强震源和强噪音源,最后要避开强电磁干扰,采用专用空调的主机房应具备安装室外机的建筑条件。
3.机房防雷接地系统设计
在计算机网络系统中,为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全,解决环境电磁干扰及静电危害,需要一个良好的接地系统。计算机网络的接地系统宜采用联合接地方式,当防雷接地与交流接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时,接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定,接地电阻要求R<1Ω。机房的接地应优先考虑采用建筑物的自然接地网。联合接地的优点就是尽可能减少雷击时相互连接设备间的电压差,最大可能地实现等电位。机房的接地装置包括机房内环形接地母排、设备接地线、及大楼基础地网,人工接地网
机房等电位连接主要是指将机房内所有金属物体,包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接,放置重要设备的场所内机房设备的功能等电位连接,在机房静电地板下,沿墙体四周分别均布安装环形接地母排,其截面为40mm×4mm的铜排母环,距地面高约50-150mm,距墙800 mm,并每隔1000mm在铜排上钻一个孔Φ10,将机房内的防雷地、工作交流地(N线)、静电地、屏敝地、直流地、绝缘地、安全保护地等接地直接连接到环形接地母排上。机房环形接地母排与机房立柱内主钢筋至少两处可靠焊接。
4.机房电源系统防雷保护设计
计算机房信息系统对雷电十分敏感,电子元器件耐受过电压的能力很弱,任何雷电侵入途径都可能造成损害,为了限制雷电感应,在被保护设备端口或附近装设避雷器。在各种防雷措施的配置位置中,避雷器位于最后,是最后把关的。如果前面的其他各种防雷措施有所疏漏,则接在被保护设备端口或附近的避雷器还能截住残余的、感应的雷电电压(电流),使设备受到最后的保护。所以避雷器对降低信息系统雷害概率、提高防雷可靠性有很好的、综合性的作用。
对于低压供电系统,浪涌引起的瞬态过电压保护,采用分级保护的方式来完成。从大楼供电系统的进入端开始逐步进行浪涌能量的释放,对瞬态过电压进行分阶段抑制。将雷电流引起的残压降低到设备承受的范围内。
4.1第一级电源防雷保护
根据国家有关低压防雷的有关规定,外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物,且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器,将由外部线路可能引入的雷击高电压引致大地泄放,以确保后接设备的安全。
对于机房电源一级电源防雷器,因在机房所在建筑物的总配电电源进线端(三相四线)并联安装设I级试验的电涌保护器,其电压保护水平值应≦2.5kV,每一保护模式的冲击电流值应≧12.5kA,该防雷器在整个防雷系统中所起的根本作用是,当发生强度很大的雷击时,通过第一级电源防雷器后的残压还比较高,仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值,在残压进入机房之前将绝大部分电流泄放入地。
4.2第二级电源防雷保护
作为分级配电柜的次级防雷器,可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内,要求具有20KA以上的通流容量。防雷器并联安装在机房楼层分配电柜的电源进线端处。可以对已经经过一级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离第一级防雷器10-15米,以使防雷器的动作分级起效。
4.3第三级防雷保护
经过一、二级防雷而进入机房的雷击残压仍将有千伏以上,这将对机房的后接设备造成很大的冲击,并导致设备的损坏。作为第三级防雷器,要求有10KA以上的通流容量。防雷器并联安装在机房分配电柜的电源进线端处。
机房内UPS电源为机房内的一些重要设备进行供电保障,所以也需对UPS电源进行感应雷防护,弱电系统的电源三级防雷采用最大放电电流达20KA电源避雷器,安装在UPS主机前端;为了防止反击,同时在各个UPS的输出端安装1组;因此需要2组电源避雷器对电源进行其二级防雷。由于防雷器在泄放供电线路上高能量的雷电流时,在防雷器两端所呈现的残压仍然很高,仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值,因此通过三级防雷设备再次泄流而降低线路上的残压,进一步降低真正到达设备供电端口的浪涌电压值,使之小于设备耐压值,从而在发生雷击时,使设备遭受损坏的可能性大大减小。
4.4末级电源防雷保护
这是系统防雷中最容易被忽视的地方,现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件,这些器件的击穿电压往往只是几十伏,最大允许工作电源也只是mA级的,为了保护机房内重要电子设备(如交换机、其它重要设备等),选用较小通流量的插座电源防雷器,并联插接在重要设备如服务器、交换矩阵、路由器等插座处,使整个机房的重要用电设备得到电源末级保护,主要应用在各个机房重要设备的用电插座上。最大负载电流可达到10KA。末级防雷器主要用于重要设备的前端,当发生能量特别大的雷击时,感应雷电流在经过一、二、三级防雷器的泄放后,其残压仍然可能高于设备的最高耐压值,重的设备的埠及内部的高精度集成电路仍有可能被击坏,经过末级防雷器泄放残余雷电流,设备的安全运行就更为可靠了。
5.机房信号部分防护
在雷击发生时,产生巨大瞬变电磁场,在1KM范围内的金属环路,如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击,将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的,往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。一般计算机房重要信息设备及对应防雷设备主要为:
5.1、网络主交换机与服务器设备是特别重要、特别敏感的设备,需要额外加以保护。
如果服务器与主交换机设备之间有一段较长的距离,或靠近窗户,容易感应产生雷击过压,因此在服务器端口加装RJ45-E100/4S信号防雷器。
5.2、根据通信设备的具体情况,主要考虑由室外引入的数据(语音)或视频信号线路的防雷保护。避雷器主要串接在线路的两端设备的接口处。
5.2.1、100M服务器输入端口处安装单口RJ45端口信号避雷器,以保护服务器。
5.2.2、24口网络交换机串联24口的RJ45端口信号避雷器,避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设备。
5.2.3、在DDN专线接收设备上安装单口RJ11端口信号避雷器,保护DDN专线上的设备。
5.2.4、在卫星接收设备前端安装同轴端口天馈线避雷器,以保护接收设备
【关键词】通信基站;高铁通信机械室;防雷地网;保护
1.雷电的基本知识
1.1雷电的形成
雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云(雷云)中,因此常伴有强烈的阵风和暴雨,有时还伴有冰雹和龙卷。积雨云顶部一般较高,可达20公里,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空气对流等过程,使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂,但总体而言,云的上部以正电荷为主,下部以负电荷为主。因此,云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后,就会产生放电,这就是我们常见的闪电现象。
雷云的产生必须具有以下三个基本条件:
a.空气中应有足够的水蒸气。
b.有使潮湿的空气能够开始上升并开始凝结为水珠的气象条件或地形条件。
c.使气流能强烈持续上升的物理条件。
雷云是在某些适当气象和地理条件下,由强大的潮热气流不断上升进入稀薄大气冷凝的结果。
大多数雷电发电发生在云间或云内,只有小部分是对地发生的。在对地的雷电放电中,雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。根据放电电荷量进行的多次统计,90%左右的雷是负极性的。
1.2雷电的参数
1.2.1雷电流幅值的积累概率
雷电流幅值与雷云中电荷多少有关,也与主放电形成过程有关,是一个随机变量,他与雷电活动的频繁程度相关。
1.2.2雷电通道的波阻抗Z
对雷电的研究,特别是雷电防护的研究,主要关心的是主放电通道的波阻抗。在主放电时,雷电通道每米的电容和电感取C=14.2PF/m,L=1.84uH/m,算出雷电通道波阻抗Z=■=359(欧姆)。波速v=1/■=0.65C(C为光速)
注:C、L的估算值是以圆柱长导体为模型。
2.铁路通信机房及通信基站防雷设计
随着铁路建设的快速发展,铁路客运专线运营里程不断增加,目前我国投入运营的高速铁路已达到7055公里,我国高速铁路运营里程居世界第一位,正在建设之中的高速铁路有1万多公里。而CTCS-2及CTCS-3的运用,全线通信基站及通信机房不断增加。仅以沪杭客运专线为例,沪杭高铁由上海虹桥至杭州东站(杭州东站目前在建所以临时引入杭州站)全长153.5公里,正线2条,全程高架无隧道。沿线设7个车站、3个线路所、3个中继站和45个基站。如此高密度的机房和基站对其防雷提出了新的要求。
2.1通信基站的综合防雷设计
2.1.1基站简介
目前铁路沿线使用的基站分为两种类型,塔下基站和杆塔基站,而铁路基站一般都建于郊外等空旷地区,地处雷暴强度较强、雷暴日较多,遭遇雷击事故概率较大。而且基站内高集成高精密度设备对雷电的敏感度较强。雷击事故成上升趋势,据不完全统计,近年来遭遇雷击的基站占到了总基站数的10%。影响了铁路通信及运输安全。
2.1.2基站防雷措施存在的问题
通过对通信基站的防雷设施检测.根据调查及用现实情况,经过多方面的调研。基站防雷措施通常存在以下问题。
(1)基站铁塔上的避雷针与通信天线的垂直、水平距离太近,没有按照滚球法计算,接闪过程中,天馈线的电磁感应电压过高,损坏通信设备,铁塔顶端至底端的过渡电阻I>0.03 欧姆,避雷针的接地电阻过大,不利于雷电流的泄流。
(2)基站天线铁塔地网和机房地网没有形成联合接地。独立铁塔旁的机房或铁塔下面的机房通信设备接地不规范,通信设备接地线从塔脚引入,没有从地网处引入,存在地电位反击。
(3)基站供电线路一般是采用架空引入,电力电缆金属护套或钢管两端没有就近可靠接地。配电屏中性线进站后重复接地,室内接地排与室外接地排没有分开设计,没有安装适合的电涌保护器SPD,防止雷电波侵入。
(4)基站铁塔高度≥60m.天馈线中间和进入机房前都没有接地。馈线与通信机端口未设置馈线SPD。光纤架空敷设,光纤内加强芯、光端机及通信设备未作接地处理,使光端机和设备损坏。
2.2通信机房防雷设计
通信机房的防雷主要通过屋顶避雷网、避雷带和引下线、接地系统和机房屏蔽四块来实现。
2.2.1作用
导流、屏蔽。
2.2.2材料
采用40mm×4mm热镀锌扁钢或不小于Φ8mm热镀锌圆钢,引下线与分线盘(柜)之间的距离不小于5m。引下线下端采用?准50mm的绝缘管将引下线套起,防止雷击时,造成人员接触电击事故。绝缘管下端距地面距离30~50mm,绝缘管高度大于1.8m。
2.2.3设置
沿通信楼屋顶四周均匀设置4根以上,上端与避雷带焊接连通,中间用膨胀螺栓固定在墙面上,引下线与墙面距离15mm。下端与地网焊接。引下线下端采用?准50mm的绝缘管将引下线套起,防止雷击时,造成人员接触电击事故。绝缘管下端距地面距离30~50mm,绝缘管高度大于1.8m。
2.2.4工艺要求
所有扁钢搭接处三面焊接,焊接长度必须大于宽边的2倍。焊点平滑无毛刺,并做防腐处理,防腐层应在焊点四周延伸20-25mm,焊接处不得出现急弯(弯角不小于R90°),引下线与分线盘(柜)之间的距离不小于5m。与其它电气线路距离大于1m。引下线的固定卡钉布置应均匀牢固,间距宜小于2m。
2.3接地系统
2.3.1接地系统
通信设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线。通信设备的机架(柜)、控制台、箱盒、梯子等应设安全地线,交流电力牵引区段的电缆金属护套应设屏蔽地线,防雷保安器应设防雷地线,安装防静电地板的机房应设防静电地线,微电子设备需要时可设置逻辑地线。上述地线均由共用接地系统的地网引出。
2.3.2地网
由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、基础钢筋构成的接地体相互连接构成。
【参考文献】
[1]边登程.通信基站的综合防雷设计[期刊论文].黑龙江气象,2009,(26).
【关键词】通信机房 防雷措施 避雷装置 等电位联结 设备屏蔽
一、概述
随着国民经济的快速发展,人们对于网络通信质量的要求越来越高,通信基站的数量不断增加,类型也区域多样化,大量通信机房得以建设。而信息化技术的快速发展,大量的微电子产品和设备应用在通信基站内,来调节和控制移动网络通信信号的传输。微电子产品的广泛应用,提升通信设备性能的同时,也大大降低了通信机房的耐压能力,加大了通信机房在雷电防护问题上的难度,尤其是安装在电源主控室内的通信设备,受到雷击的概率更是大于其他机房。所以对雷电灾害的研究进行深入研究来了解通信机房收雷电击中而发生灾害的原理,对于通信机房的雷电防护问题具有很大的现实意义。
二、雷电灾害形成以及对通信机房造成的灾害
雷电是自然界中常见的带电云层放电现象。当天空中有雷雨云层时,云层会携带大量的电荷而产生静电感应作用。当地面某些特殊物体或者建筑物与带电云层形成强电场而足以让带电云层进行对地方放电时就形成了雷电现象。一般的,雷电现象对通信机房造成的破坏有直击雷灾害和感应雷灾害两种形式。直击雷是带电云层直接放电而造成的破坏,这类雷电放电具有瞬发性,短时间内形成高电压并释放大量的电流而对通信机房和通信设备造成强烈破坏。感应雷是由于带电云层与通信机房的信号传输线、设备连接线形成强电场,强大的电磁感应对通信设备中的微电子元件间接造成破坏的灾害现象。虽然没有直击雷造成的灾害严重,但是发生的概率却很大,而且强电场形成的电磁感应对微电子产品造成的过压破坏会使通信设备产生故障而是通信机房瘫痪,对于整个通信网络而言,造成的破坏也是不可估量的。所以感应雷是通信机房主要防范的雷电灾害。
三、通信机房的防雷措施
通信机房的防雷措施主要以防止感应雷为主,直击雷主要通过安装避雷装置和浪涌保护器等保护装置来降低雷电对通信机房内电源和通信设备等的危害。另一方面,在建设通信机房时,要消灭机房内的防雷隐患等,确保将防雷工作做到最底层。
(一)安装避雷装置,减少电荷量
在通信机房上部安装避雷装置是通信机房的主动防雷,通过避雷装置,可以将通信机房上部的带电云层在聚集电荷足够多之前就对和带电云层运行形成通电回路而对带电云层进行放电,并将多余的电荷导入到大地,从而避免通信机房由于带电云层电量过多而进行放电造成的破坏。针对建筑物常见的避雷装置有避雷针、避雷线、避雷器等,在建设通信机房时,可以根据当地的气候条件来选择避雷装置,或者多种装置结合辅助使用以增强通信机房的防雷能力。此外,安装在通信机房内的电源避雷器的引入线不宜过长,以避免在雷击发生时由于引入线过长而抬高雷电电位,同样对通信设备造成过压伤害。一般的,通信机房内的电源避雷器的火线引线应该尽量短,加上和接地线总长度应尽量控制在5米以内,以确保雷电不会从交流引入线进入通信机房。同时,针对避雷装置的安装,针对通信机房的建筑、电源、通信设备等独立、可靠接地,且相距一定距离,尽量避免保护地联合使用,以避免使用同一接地线致使整体的防雷能力降低,防雷效果不佳。
(二)联结机房等电位,消除电位差
针对通信机房防雷措施,虽然建筑、通信设备、电源等接地系统相互独立,但是同类型内部应该进行等电位联结。当通信机房遭受雷击时,如果通信建筑之间或者电子设备之间彼此接电线没有等电位联结,那么彼此之间就会由于接地电阻而产生电位差,当电位差足够大时,同样会破坏通信机房的绝缘系统,造成设备破坏。针对通信机房建筑之间的等电位联结,将建筑接地引下线与建筑柱内钢筋焊接在一起,从而使建筑接地形成上端与顶层混凝土钢筋相焊接,地部与地网相焊接,从而形成笼式避雷网,将雷电的高电流强电压进行分流均压。同样的,针对电子设备的等电位联结,需要将通信设备中的电气、电子设备的金属外壳、通信电缆外皮、设备机柜、各种浪涌保护器、安全保护器等接地端都应该以最短的距离联结起来,以降低甚至消除电子设备内部防雷系统的电位差。
(三)加强通信设备雷电防护
通信机房的雷电防护要确保通信设备的正常运作,以保证通信网络的正常运行。通信设备的保护包括电源保护和设备屏蔽两部分。针对电源的雷电防护,需将避雷器加装到通信机房总配电室的电缆内芯两段来进行一级保护,同时在通信机房每个楼层的电缆内芯两侧加装避雷器进行二级防护,最后在各种重要的通信设备以及UPS前段对地部分加装避雷器作为三级保护,最终确保侵入电源系统内的雷电流通过分流技术将其泄入大地。通信设备的屏蔽的主要目的是避免雷电产生的电磁场对通信设备进行干扰而扰乱通信网络的正常运转。通信设备屏蔽包括空间屏蔽和线路屏蔽,线路屏蔽是对网络信号线和电源线进行屏蔽,此外还需对机房进行屏蔽,将其内部的金属门、窗等以及防静电专业地板进行接地,以减少雷电场对通信设备的干扰。
四、总结
通信机房的雷电防护措施主要从预防雷电灾害的直击雷和感应雷两方面入手,通过为通信机房建筑、通信设备、电源等进行避雷设备安装,以减少带电云层放电时对通信机房造成的危害,同时通过内部接地系统的等电位联结,降低甚至消除由于接地电阻产生的电位差,同时要加强通信设备的雷电防护工作,确保设备电源供应正常,设备运转正常。通信机房的防雷工作要从细处入手,做到方方面面,一点疏忽就会造成整个防雷系统失效,所以我们要不断努力,将通信机房的防雷工作做到细处,保证通信设备正常运转,保证通信网络正常提供服务。
参考文献:
[1]孙君厚,赵志国,金兆华. 通信机房和设备的防雷技术与实践研究[J]. 技术创新和应用. 2012(15)
关键词 广播电视;发射机房;防雷问题
中图分类号G2
文献标识码A
文章编号1674-6708(2016)156-0052-02
雷电是非常严重的一种自然灾害,其有着巨大的释放能量和较短的放电时间,在雷电发生时,会有上万安培的泄放电流,如果广播电视机房没有将相应的防雷措施运用过来,就会带来十分巨大的破坏,损坏到设备,中断广播电视信号等。因此,就需要采取一系列的防雷措施。
1 雷击机房的主要方式
1.1 经过架空管线侵入
现阶段电视机房将有线网络的架空管线给运用过来,这样如果有雷电现象发生,就会有巨大的电场形成于较大的范围内,因为水平电场为架空管线接近终端位置的主要成分,在电场突出物体上容易积聚感应电荷,提升周围电场强度,在放电作用下,很容易雷击到架空管线的突出部分,进而导致设备过电压的发生,对广电设备造成较为严重的损坏。同时,雷云对地放电作用下,依然会有感应过电压产生于架空管线上,进而严重损坏电源设备。
1.2 经过发射铁塔和天馈线侵入
一般来讲,发射铁塔具有70m~llOm左右的高度,雷电发生时,铁塔上的避雷针被雷电击中,顺着铁塔,经过接地设备向地下流入产生的电流,在较大程度上升高地网电位,增加了设备和机房地网之间的电位差,导致地电位反击出现,进而严重损坏到设备。因为将同轴电缆作为天馈线,雷击时,会有较高的感应电流产生,经过天馈线,机房中进入感应电流,也会严重损坏到机房设备。
2 广播电视发射机房防雷措施
2.1 天线防雷措施
为了促使广播电视发射机房的安全得到保证,需要将避雷针安装于天线塔顶,这样可以有效放电于云层静电荷,防雷作用也能充分发挥。同时,要将避雷装置安装于天线上,装置设置放射线,以便有效化解掉云层的电荷。一般来讲,在天线基面绝缘体上设置放电球,按照lOOmm的标准控制其直径。防雷电保护器中,放电球发挥着较大的作用,通过运用放电球,可以促使恶劣天气状况下,设备的正常工作不受影响。要平行放置两种放电器,避免竖立放置。冬天时分,采取一些措施,避免被积雪所覆盖。此外,在天线防雷系统接地中,则可以选择有较小电阻的线缆,按照lOOm的标准控制天线塔之间的距离,深度需要达到地下水层。为了将防雷电电流的作用给充分发挥出来,可以将一个或者多个环加设于天线馈线部分,这样能够有低电感限制圈形成,还可以避免由同轴馈入电缆,而导致广播电视发射机房中进入电流,经济性较好。
2.2 电源防雷措施
电源是广播电视发射机房设备的共同载体,如果损坏到了电源,就会导致雷电损坏到整个系统,因此,需要充分重视电源避雷器的作用,但是依然需要将隔离变压器安装于关键设备终端。这样可以避免通过电源,而导致广播电视机器设备遭到雷电的损坏。一般可以将这些措施给运用过来,首先将架空地线架设于高压线的进线上,控制线长度在lOOOm以上;将避雷针安装于防雷区域;将避雷器安装于进电站处;结合电力系统规范要求,科学安置线路接地设施。避雷针的安装,如果有直击雷侵入天馈系统,能够向大地引入雷电产生的电流。一般利用不锈钢或者镀锌钢来制作避雷针,厚度控制在3mm以内,直径控制为25mm~40mm以内,同时,保护直径应该为1.5倍的高度。在防雷地网构建中,中心选择的是机房和铁塔,之后将50cm左右的地沟给挖出来,然后在地下钉入4根2m左右的镀锌角铁钉,按照20m的标准控制其间距,并且焊接扁铁,同时接地连接铁塔和机房,并且防腐处理焊接口。
2.3 设备接地防雷措施
地线是重要的一种设备接地防雷措施,具体来讲,地线就是将导线设置于广播电视发射机房的发射机中,以便向大地有效引导雷电产生的电流。如果出现了过高的电压,或者设备漏电等问题,借助于地线,电流可以有效流向大地。因此,在电路中,十分重要的一个组成部分就是地线。通过接地和屏蔽措施的运用,能够有效防护雷电电磁干扰。在电路内部,接地可以作为电位参考点而存在,借助于接地参考点,能够对其他电位有效测量。接地也可以看作为一个连接,有效连接了大地。
2.4 加装保护装置
为了促使机房防雷能力得到提高,需要分类架空导线,然后借助于金属管埋入地下,之后进入机房,不能够向机房直接引入架空导线。如果有较远的路程,需要将保护装置加装于电力线及电缆两端。电力线和信号线分别属于强电和弱电,如果走线时混合电力线和信号线,将会造成不利的影响。因此,在实践中,需要在地线上焊接金属管的两端,同时防腐处理焊点。其他设备则需要严格依据相应的安装要求,连接系统与接地汇流排,之后连接室内接地排。机房中,一般是从室内地线排中引入设备的电源接地线,并且互相独立保护地,之后连接接地汇流排,不能够与引线共用。
2.5 预留接地孔
为了提升防雷水平,施工过程中,需要将接地孔预留于铁塔顶部天线平台、铁塔中间及铁塔基础上,在接地点方面,可以将塔身螺栓发展为加长型螺栓。因为铁塔具有较高的高度,因此,如果铁塔相邻两个接地点的距离在60m以内时,就需要将一个接地点增设于两个结点之间;同时,为了促使雷电流得到分散,需要对连接点的分散性和数量严格控制,并且每隔5m,就需要相互连接机房地网及铁塔地网,相互连通需要保证在2处以上。为了避免雷击危害,机房需要全部焊接信号接收天线,之后将避雷针安装于天线竖杆上,要对避雷针的高度严格控制,以便对天线设备有效的保护。
关键词:有线电视前端机房 防雷 接地
中图分类号:TN948.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)09(b)-0042-01
1 雷电危害的特点
雷击一般分为直击雷和感应雷。直击雷是指被雷电直接击中,其危害较大,但一般可通过架设避雷针和防雷网来进行防护。感应雷是由高压放电在附件导体上的电磁感应引起的,其强度虽小,但发生的概率要高得多。感应雷电流可以通过电源线、信号传输线缆等的金属部分窜入,有线电视系统的电子设备即使在避雷针和防雷网的保护下,也有可能遭到严重损坏。
2 雷电有线电视前端机房的主要途径
2.1 通过供电线路侵入
有线电视前端机房基本是采用市电供电,市电接入配电室再通过UPS进入机房。在遭受雷击时,市电线路及供电设备上有可能产生相当高的感应电压,感应电流将顺着供电线路侵入有线电视前端机房。
2.2 通过信号传输线路侵入
有线电视前端机房有大量的信号传输线路进出机房,当遭遇强烈雷击时,信号传输线路上可能会产生高压感应电流。还有就是当埋地线缆附近的地面突出物遭到雷击时,强大的放电电压可能透过周围土壤击穿线缆外皮,继而侵入信号传输线路。信号传输线路与前端设备直接连接,雷电电流可能循信号传输线路进入而烧毁前端设备。
2.3 通过电子设备接地体侵入
当雷电击中避雷针时,避雷针接地体对大地放电,如果在足够近的距离内有其它电子设备的接地体,放电产生的高压地电位反击电流将通过接地体侵入电子设备,使设备“间接”遭受雷击。
3 有线电视前端机房防雷措施综述
前端机房防雷工作主要分为四大部分。
3.1 供电线路防雷
据有线电视设备雷害事故统计,约70%以上是由雷电通过供电线路侵入造成的,为此我们应根据实际情况在以下位置加装避雷器或其它防护装置:(1)在供电线路上加装避雷器,位置在供电线路进入配电室之前。在供电线路遭雷击时,可将大部分感应电流释放掉。(2)在配电室安装低压避雷器。可以进一步消释放雷击感应电流。(3)如果条件允许,还可在前端机房配电柜前加装避雷器形成三级避雷,以进一步减弱感应电流。剩余的电流能量在理论上已不能危害到设备安全了。
3.2 楼顶天线防雷
机房楼楼顶一般安装有卫星天线锅和无线接收天线,并且附近无遮挡,高度相对较突出,易招雷袭。这些天线都通过同轴电缆与前端机房设备相连,为防止在雷击时引入雷电电流,同时为了保护建筑物,必须加装避雷针。为彻底防止在雷击时从接收天线引入雷电电流,楼顶天线还需采取以下防雷措施:(1)接收天线与避雷针保持距离,至少应大于3 m。(2)所有卫星天线底座、无线接收天线杆和天线放大器等室外设备的金属外壳应连为一体并可靠接地。(3)连接楼顶卫星接收天线和前端机房卫星接收机的馈线等同轴电缆必须采用双屏蔽电缆或加装金属护套,双屏蔽电缆的外层或金属护套要做到上端与天线底座连为一体,下端连接接地母线。
3.3 进出机房线缆防雷
有线电视前端有许多信号传输线缆进出机房,当遭遇强烈雷击时,传输线缆上可能会产生高压感应电流。并由线缆的金属部分引入机房,所以信号传输线缆应做到几点:(1)线缆的各个出入口位置都应在避雷针的保护范围内。(2)在线缆进出前端机房时应按照“内高外低”的原则,以免雨水顺线缆流入机房。这样可防止雷电电流通过雨水导入机房,同时避免机房设备短路。(3)在信号传输线缆的外皮上加装避雷器,将线缆的外皮等金属部分引入的雷电电流释放掉。
3.4 设备保护接地
采用市电交流电源供电的电器设备应实施保护接地,即工作接地。有线电视前端机房的机柜、机架、电视墙、操作台和设备的金属外壳等要用专门的接地装置可靠接地,以释放掉电缆、光缆的金属部分引入的雷电和设备漏电、静电等。
4 有线电视前端机房防雷基本要求
4.1 供电线路防雷基本要求
(1)避雷器必须可靠接地,接地线必须用截面积大于4 mm2的绝缘导线,接地电阻小于4 Ω。(2)如有条件,除了供电线路的避雷接地外,还应做好配电室供电接地、机房电源接地以及配电柜,UPS等的接地工作,其中配电室接地电阻应小于5 Ω。(3)供电电源的零线最好做到重复接地。
4.2 采用避雷针防雷的基本要求
(1)避雷针安装方式常见的有两种:一是架设避雷塔,避雷针位于铁塔顶端,整个机房楼及楼顶天线都处在避雷塔保护范围内;二是在机房楼的楼顶四周边缘位置安装多个避雷针,并且所有避雷针连为一体,围绕整个机房楼及楼顶天线形成一个保护圈。(2)避雷针高度应满足对楼顶天线保护的基本要求。如安装单根避雷针时,按照避雷针保护特性,避雷针与天线高度差的数值应大于天线最大几何尺寸。(3)避雷针应采用接地引下线和接地体接入大地。引下线多采用截面积大于60 mm2的镀锌扁铁,连接处焊接固定,防止松动、锈蚀增大接地电阻。接地体可采用镀锌角铁、铜网等,埋入地下1.5 m以下,最好围绕机房楼多点布设。(4)避雷接地必须与接收天线接地严格分开,单独接地。且接地电阻应小于4 Ω。
4.3 工作接地
(1)工作接地的接地引下线应采用扁铜条以降低接地电阻,并与其它地线保持1.5 m以上距离。为避免电磁干扰还可加装屏蔽层。(2)接地母线应选用较宽的扁铜条,在防静电地板下用绝缘物体支撑悬空架设。接地母线采用星型分配结构,扩展到每一组机柜、操作台和电视墙附近。(3)各机柜、操作台、电视墙和防静电地板分别与接地母线连接,连接线必须采用同等长度的扁铜带或截面积大于2.5 mm2的铜导线,两端连接处采用铜螺栓紧固。切不可将机架、操作台等串联起来再与接地母线相连,这样会因为接地电阻的不同导致较大电位差。(4)各个机柜、操作台、电视墙等内部的金属部件应连为一体,上架安装的设备外壳应与机柜、操作台等内部的金属部件保持良好接触。(5)工作接地的地线要单独布设,工作接地电阻应小于4 Ω。接地体多采用面积大于1.5 m2的铜板、铜网,在地下1.5 m以下,并与防雷接地分开50 m以上布设。接地体附近土壤应保持湿润,必要时可使用降阻剂。
参考文献