无线电通信设备的防雷措施

资料员

无线电通信设备的防雷措施

雷电是一种自然天气现象，如不注意防护将对人们的生命财产造成严重的危害。对于无线电通信工程而言，在进行工程设计时，尤其要把防雷设计作为一项重要的工作来做。
　　l．雷电的物理特性
    根据观测，地球上每秒钟要出现大约100次的闪电雷击。自古以来雷电就是一种令人畏惧的自然现象，给人类社会造成了一定的危害，因此了解它的形成过程，寻求有效地防护措施意义十分重大。
    在春夏之交、夏秋之交冷暖空气活动频繁之际，上升暖空气在高处逐渐冷却，凝结出水滴或冻结的冰晶在重力作用下下降，水滴与速度较大的上升气流摩擦，分裂成带不同电荷的大小不一的水滴。上升气流的“分选”作用致使云的上部充满了带正电的小冰晶，而下降速度较大的冰雹把负电带到了云的下部，持续的对流运动，使电荷越聚越多，便形成了具有很强电场的雷暴云。云中的电荷分离后使云与云之间、云与地面之间、云的不同部位之间的电位梯度加大了。当电位梯度大到一定程度，在雷暴云之间或在暴云对地之间放电，这种现象就是雷电。当通信设备的天线架设很高时，带电的云层会在天线上产生感应电荷，如果天线与大地之间有直流通路，电荷会通过土地随时泄放而不会积累起来。因此也不会由于感应在天线与大地之间产生高电位而引起放电，否则就有可能遭受雷击。
　　2．通信设备的防雷措施
    一般来说，建筑物的避免雷击的途径大致有四条：
　　①疏导，即将雷云中的电荷疏导至大地，从而避免直接雷击或感应雷击电流流经被保护的建筑物或设备，从而使这些建筑物或设备免受雷击。
　　②隔离，即将雷电信号和被保护物隔离开来从而避免雷击。
　　③等位，即将铁塔地、工作地、建筑物的公共地等置于同一电位。
　　④消散，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途径，具体到一个无线电通信工程的防雷设计来说，其主要的防雷措施有以下几种方法。
　　2.1 安装避雷针或避雷装置
    大部分通信设备的防雷措施，主要是在通信塔上安装避雷针，这种方法经济、简单，但要严格按照以下要求进行安装。
    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地线不能用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感较大，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。
    在通信塔上安装避雷针虽然经济简单，但却难做万无一失。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。
　　2.2 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，其通常的做法是在天馈系统中安装避雷器。
    在天馈系统中安装避雷器时要注意以下方面的问题。一是避雷器的接地端必须与地可靠连接，接地电阻不得大于5Ω，否则将影响防雷效果。二是因避雷器存在一定的插入损耗，对于天线辐射信号的强度造成了一定的影响，同时还要注意驻波比的变化，一般要求天馈系统的驻波比小于或等于1.5。三是安装通信天线时，天线支撑杆要与铁塔可靠连接，连接电阻等于零。债统应从铁塔内部垂下，并每隔一段距离用铜丝与铁塔固定。
    对重要的通信工程而言，除在天馈系统中安装避雷器外，还要注意供电系统的防雷，一般的做法是在变压器和配电房安装避雷装置。

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    防雷是一项系统工程，各项措施：直击雷防护、电源系统防护、信号系统防护、设备和机房等电位、电磁屏蔽、合理布线、接地等缺一不可。从设计层面来讲，必须保证系统安全可靠运行，设计符合标准规范，而且防雷接地具有个例的特点，因为每一个需要防雷的设备的所处的环境是不一样的：包括地理地质、气象条件、供电方式、地下物、土壤电阻率、设备布局等，因此防雷方案不能原本照抄，必须实地勘察现场，做到符合保护系统的个性方案，以保护系统安全运行。

   另外，防雷接地施工也是一个很严谨的事情。就是一个合理的方案，不是专业的人员施工，同样会带来负面作用，防雷可能会变为引雷。