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談無線電通信設備的防雷措施

雷電是一種自然天氣現象,如不注意防護將對人們的生命財產造成嚴重的危害。對于無線電通信工程而言,在進行工程設計時,尤其要把防雷設計作為一項重要的工作來做。


l.雷電的物理特性
根據觀測,地球上每秒鐘要出現大約100次的閃電雷擊。自古以來雷電就是一種令人畏懼的自然現象,給人類社會造成了一定的危害,因此了解它的形成過程,尋求有效地防護措施意義十分重大。
 

在春夏之交、夏秋之交冷暖空氣活動頻繁之際,上升暖空氣在高處逐漸冷卻,凝結出水滴或凍結的冰晶在重力作用下下降,水滴與速度較大的上升氣流摩擦,分裂成帶不同電荷的大小不一的水滴。上升氣流的分選作 用致使云的上部充滿了帶正電的小冰晶,而下降速度較大的冰雹把負電帶到了云的下部,持續的對流運動,使電荷越聚越多,便形成了具有很強電場的雷暴云。云中 的電荷分離后使云與云之間、云與地面之間、云的不同部位之間的電位梯度加大了。當電位梯度大到一定程度,在雷暴云之間或在暴云對地之間放電,這種現象就是 雷電。當通信設備的天線架設很高時,帶電的云層會在天線上產生感應電荷,如果天線與大地之間有直流通路,電荷會通過土地隨時泄放而不會積累起來。因此也不 會由于感應在天線與大地之間產生高電位而引起放電,否則就有可能遭受雷擊。


2.通信設備的防雷措施
一般來說,建筑物的避免雷擊的途徑大致有四條:
①疏導,即將雷云中的電荷疏導至大地,從而避免直接雷擊或感應雷擊電流流經被保護的建筑物或設備,從而使這些建筑物或設備免受雷擊。
②隔離,即將雷電信號和被保護物隔離開來從而避免雷擊。
③等位,即將鐵塔地、工作地、建筑物的公共地等置于同一電位。
④消散,即釋放出異性電荷和雷云中的電荷進行中和,從而阻止雷電的形成。根據以上的四種避雷途徑,具體到一個無線電通信工程的防雷設計來說,其主要的防雷措施有以下幾種方法。


2.1安裝避雷針或避雷裝置
大部分通信設備的防雷措施,主要是在通信塔上安裝避雷針,這種方法經濟、簡單,但要嚴格按照以下要求進行安裝。
①避雷針應當裝在高于天線尖端數米,避雷針與天線之間應有一定的間隔,以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形影響通信效果。一般的做法是避雷針成為天線塔體的主桿,通信天錢卻裝在避雷針外線大約1.5個波長以外。
②避雷地線的直流通路的電阻要求足夠低,一般為10-50Ω,由于雷電浪涌電流較大,頻譜較寬且持續時間短,因此要求必須有盡量小的電感量。
③地線不能用扁平編織線或絞合線,因為這種線電感較大,不利于泄放雷擊電流,且容易被腐蝕。要盡可能使用3毫米以上的實心導線,且最好是相同的金屬材料。
④為了增大地表層的泄放面積,可采用埋設有一定間隔的多根接地體,且相互焊接。如在建筑物的四周以12米的間隔埋上10根左右的銅管,并把它們焊接起來。
在通信塔上安裝避雷針雖然經濟簡單,但卻難做萬無一失。對一些重要的通信工程來說,可以考慮安裝放射性避雷裝置。放射性避雷裝置可以說是目前世界最先進的防雷保護裝置之一。

 

放射性避雷裝置的關鍵部分是放射源,它能連續自行發射α粒 子,使周圍空氣電離產生大量電子。在雷電場的作用下這些電子不斷加速,對空氣產生連鎖的多極電離或雪崩電離,形成與電場強度成正比的電子流,這時產生的由 放射源指向雷云的電離通導會永不間斷地中和及釋放空間電荷,把已有的低電場消除掉,把可能形成的高電場降為低電場,從而有效地防止發生雷擊,起到顯著的消 雷作用。這種放射性避雷裝置的防護面積較大,其半徑大約為260米左右,且安全可靠對人身無傷害。


2.2防感應雷擊的方法
除在通信鐵塔上安裝避雷針或避雷裝置的同時,還要注意消除感應雷擊,其通常的做法是在天饋系統中安裝避雷器。

 

在天饋系統中安裝避雷器時要注意以下方面的問題。一是避雷器的接地端必須與地可靠連接,接地電阻不得大于,否則將影響防雷效果。二是因避雷器存在一定的插入損耗,對于天線輻射信號的強度造成了一定的影響,同時還要注意駐波比的變化,一般要求天饋系統的駐波比小于或等于1.5 三是安裝通信天線時,天線支撐桿要與鐵塔可靠連接,連接電阻等于零。債統應從鐵塔內部垂下,并每隔一段距離用銅絲與鐵塔固定。
對重要的通信工程而言,除在天饋系統中安裝避雷器外,還要注意供電系統的防雷,一般的做法是在變壓器和配電房安裝避雷裝置。

來源:      時間:2015-4-21 14:17:50

 

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