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谈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?;さ慕ㄖ锘蛏璞?,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?;の锔衾肟创佣苊饫谆?。
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12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?;ぷ爸弥?。

 

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,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。

来源:      时间:2015-4-21 14:17:50

 

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