通信系统过电压产生的原因与防护

支避雷针的保护范围

2.3其它感应过电压

对于通讯线路来讲，感应过电压不仅仅是雷电感应过电压。当通讯线路与电力电缆敷设于同一电缆管道中，当电流流过电力电缆时，在电力电缆周围就会产生一个电磁场，这一电磁场能在通讯线路中感应出干扰电压，这个干扰电压虽功率较低，但其持续时间实际上是无限的。特别是当电力电缆漏电时，对通讯电缆的危害将更大，因此在工程中应合理敷设电缆，尽量将不同类型的电缆管道分开。

从以上过电压产生的原因可以看出，直击雷过电压对通信建筑、无线基站、无线系统的铁塔、天馈线、发射机等高大建筑物和通信设备有较大的危害；而感应过电压对交换机、配线架、远端模块、变压器、开关电源、传真机、电话机等构成危害。这就要求对不同的设备，不同的过电压产生的原因，采取不同的防护措施。

3过电压的防护

3.1雷电过电压的防护

直击雷的防护一般采用避雷针、避雷线、避雷网等来保护被保护对象。

（1）避雷针

避雷针是一种高出被保护物的金属针，它的作用是将雷电吸引到金属针上来并安全地导入大地，从而保护附近的被保护物免遭雷击。当雷电先导通道向地面迅速发展而距避雷针顶部较近时，雷云中的电荷即被引向避雷针而导入地中。避雷针在结构上一般由接闪器、引下线及接地体3个主要部分组成。接闪器是避雷针顶部直接与雷云闪络放电的部件，一般用1m～2m长的镀锌钢管(直径大于12mm)或镀锌圆钢管(直径大于20mm)做成，镀锌的目的在于防腐蚀和防锈；引下线采用经过防腐蚀处理的圆钢（直径大于8mm）或扁钢(截面积大于12mm×4mm)，一般应沿支持构架或建筑物外墙以最短路径下地，尽量减小雷电流在引下线上产生的电压降；接地体是埋入地下土壤中的接地装置，用来向大地泄放雷电流的。

图4单支避雷线的保护范围

避雷针的保护范围是根据模型实验结果而确定的，所谓保护范围是指被保护物在此空间范围内不会遭受雷击。单支避雷针的保护范围是以避雷针为轴的折线圆锥体，跟雨伞有些相似，如图3所示。折线的确定方法是：A点为避雷针的顶点，避雷针高度为h；B－B′水平线距地面高度为h/2；C（C′）点是地平面上距避雷针（垂直线）1.5h的点；自A点作－45°及225°斜线与B－B′水平线的交点B（B′）。联结ABC和AB′C′折线所包围的空间即为单支避雷针的保护范围，在地面上的保护半径r=1.5h。

被保护物的高度系指建筑物最高点的高度，被保护物必须完全处于折线锥体的范围之内，这样才不致于遭受雷击。对单支避雷针保护不理想的情况，还可以采用两支或多支避雷针保护，具体的计算方法与单支避雷针类似。

（2）避雷线

避雷线主要用来保护传输线路，它由悬挂在被保护物上方的钢绞线、接地引下线和接地体3个主要部分组成。

单支避雷线的保护范围如图4所示。由避雷线向两侧作与垂直面成25°的斜面，即构成保护范围的上部空间；在h/2处转折，与地面上离避雷线水平距离为h的直线相连的平面，构成了保护范围的下部空间，总体保护范围如同一个屋脊形空间，被保护物必须处于该保护空间之内。

比较图3和图4可知，同样高度的避雷针和避雷线，避雷针的保护半径（宽度）较大，在地面上保护半径约为避雷线保护宽度的1.5倍，因为避雷针先导的能力大于避雷线。

（3）避雷网、带

避雷网是在被保护建筑物屋顶上连结成的金属网格，用引下线接至接地体。金属网格可用直径大于8mm的钢筋或截面大于12mm×4mm的扁钢焊接而成，其边长不宜超过6m～10m。对于屋脊、屋角、屋檐、檐角等易受雷击的部位，宜采用避雷网防护直击雷。避雷网还有防护雷电感应的作用。

避雷带是在建筑物的边缘及凸出部分装设的金属钢带，利用浇灌在建筑物上的支持铁夹加以固定。支持铁夹高出屋面约100mm～150mm，每两支铁夹间的距离为1m～1.5m；钢带一般采用直径大于8mm的圆钢或截面积大于12mm×4mm的扁钢。避雷带同样需经引下线接至接地体，还可以与建筑物的钢筋焊接在一起，以减小接地电阻。

防雷设施用的接地体，其效果和作用的大小可用冲击接地电阻Rsh来表达，Rsh愈小则说明该接地体的效果和作用愈好。所谓冲击接地电阻，就是通过接地体引泄雷电流时的电阻。由于接地体引泄雷电流时电流密度很大，使接地体周围土壤的电场强度增大，所以接地体周围将产生局部火花放电。在火花放电范围内，土壤中的电压降有所减小，相当于增大了接地体的尺寸，因此冲击接地电阻比工频接地电阻要小些。即

图5避雷针与被保护物间的距离

Rsh=ashRE

式中RE——工频接地电阻（可测得）；

ash—