摘 要:本文从通信机房的雷害产生的主要原因出发,结合铁路沿线通信机房的实际情况,探讨了综合防雷技术的应用。
关键词:铁路 通信机房 防雷 应用
中图分类号:TP92文献标识码:A文章编号:1007-9416(2011)04-0014-01
铁路沿线通信机房是为适应铁路运输的运营需求、保证铁路通信全程全网畅通而设置的,是长途通信、区段通信、地区通信、数据通信、调度专网通信、无线调度通信、移动通信等多种通信系统设备的安置场所。铁路沿线通信机房一般面积较小,且处于无人值守状态,往往位于铁路车站信号楼内,紧邻铁路线路,处于比较容易受到雷电伤害的空旷地带。近年来通信设备受到雷击的现象经常发生,且呈现不断上升的趋势,严重威胁着铁路通信的畅通和铁路运输的安全。因此,在铁路沿线通信机房根据系统工程观点,综合运用防雷技术,实施多层多级综合防雷,对于确保通信设备的安全运行是具有相当重要的意义。
1、通信设备雷害的主要产生原因
雷电对通信设备产生危害的根源是雷电电磁脉冲。雷电电磁脉冲包括雷电流和雷电电磁场。雷电流是产生直击雷过电压的根源,而雷电电磁场则是产生感应雷过电压的根源。对于铁路沿线通信机房内的各种通信设备而言,雷电过电压的来源主要有以下几种。
1.1 感应过电压
感应过电压是指雷击建筑物或其近区时,瞬态空间电磁场造成设备的损坏。感应过电压包括电磁感应和静电感应。
1.2 雷电侵入波
雷电侵入波又称线路来波,当雷云之间或雷云对地放电时,在附近的金属管线上产生的感应过电压,并以行波的方式窜入室内,造成电子设备的损坏。
1.3 反击过电压
雷电反击是指雷击建筑物或其近区时,造成其附近设备的接地点处地电位的升高,使设备外壳与设备的导电部分间产生高过电压导致设备损坏。
2、铁路沿线通信机房综合防雷的实施
铁路沿线通信机房的防雷是一个系统工程,包括直击雷的防护、等电位连接措施、屏蔽措施、规范的综合布线、安装电涌保护器(SPD)、完善合理的接地系统六个部分组成。综合防雷措施包含三种关键技术:外部防直击雷系统、合理配置过电压保护装置(含电源、通信)、良好的等电位连接,这三种技术在一个完善的防雷系统工程中缺一不可。防雷设计应进行全面规划、综合治理、多重保护。铁路沿线通信机房的防雷应综合实施对雷电流的分流、屏蔽和疏导,斩断雷电流对通信设备内部微电子电路的侵害。根据铁路沿线通信机房的实际,重点做好以下措施。
2.1 建筑物的防雷
铁路通信机房建筑物本身防雷的目的主要是为了防止直击雷的灾害,建筑物的直击雷保护装置由安装在楼顶的避雷针(或避雷带、避雷网)以及雷电流的引下线组成。按照等地位的原则,防雷关键点就是将建筑物的防雷接地和建筑物内通信设备的接地共用一组接地体。
2.2 联合接地系统的应用
过去在通信业界曾有过通信机房联合接地和分设接地的争论,根据铁路通信设备微电子化的趋势,按照等地位理论,应该使用联合接地。通信设备的工作接地、保护接地、建筑物的防雷接地应共用一组接地体,即为联合接地的方式。对于铁路沿线机房,还要求机房地网、铁塔地网、配电变压器地网、贯通地线、金属管线等连接成一个统一的地网。铁路通信维护规则对联合接地的阻值做了规定,实践中要缩小接地阻值,定期监测,确保可靠。
2.3 天线及天馈线的的防雷
无线通信(如无线列调系统、站场无线调度系统、移动通信系统等)的天线架设时,应处于建筑物避雷针30度角的保护范围内。天线的馈线应在铁塔顶、铁塔底及机房入口处外侧就近良好接地。当铁塔高度大于或等于60m时,同轴电缆馈线的金属外护层还应在铁塔中部增加一处接地 铁塔底的接地应在馈线经走线桥上铁塔的转弯处上方0.5～1米范围内实施,同时走线桥始末两端均应应良好接地。天馈线应铺设在走线桥上进入机房或埋地进入机房。馈线防雷器接地端子应就近引接到室外馈线入口处接地线上。馈线进入机房后与通信设备连接处应安装馈线防雷器。
2.4 交流供电的防雷
交流供电应采用TN-S制,即三相五线制(单相三线制)。在这种供电方式的整个系统中,具有单独的中线N和保护接地线PE;在系统中,中线N与保护接地线PE分开。根据供配电线路导体长距离传输的特点、防雷器件的特性、来自线路雷电流的强度,以及配电系统中各部分的耐电水平,必须采用多级、分级防雷保护。对用户供电系统预防LEMP,一般采用用户总电源、用户分电源、设备工作机房电源等多级保护方法治理,分级配置“进户”、“进室”、“单机”及“直流”电源过电压保护器予以保护。进入机房的低压电力电缆宜埋地引入,采用具有金属铠装屏蔽层的电缆(或穿金属管屏蔽),屏蔽层两端接地(或金属管两端接地)。电缆埋地长度不小于50m。
2.5 直流电源的防雷
-48V直流电源的正极(或+24V直流电源的负极)应在直流电源柜的输出处接地。直流电源柜的工作接地、保护接地应与通信设备的保护接地共用一组接地体,直流电源柜与通信设备处于同一机房的情况下,应用同一个机房保护接地排。对于使用直流电源的设备,其直流工作地的接地线,应从室内接地汇集线上就近引接。
2.6 入局线缆的防雷
所有的进出局站的光电缆都应采用埋地敷设方式,并应选用具有金属外护套的线缆。双绞线或多芯电线,应穿过埋地的铁管后进局。金属外护套或铁管两端应分别就近与防雷的接地装置相连。室内各种线缆尽可能相互靠近,以避免它们之间形成较大的感应回路。电缆进入室内后在设备的对应接口处应加装信号避雷器保护,信号避雷器的保护接地线应尽量短。
2.7 设备机架及走线架的防雷
设备机架保护接地,应从总接地汇集线或机房内的分接地汇集线上引入,并应防止通过布线引入机架的随机接地。通信设备应做绝缘设计,使设备在机房中安装固定好之后,对于独立放置的设备,设备的外壳与机房地面、墙壁、屋顶、桌面绝缘;对于放置在机架内的设备,设备外壳与机架绝缘。要注意设备外壳与机房走线架应是绝缘。对于走线架的接地,按照标准的要求,应通过接地线连接到机房的接地排上。
2.8 机房内配线的防雷
所有进入机房的用户外线电缆的金属外护套应在配线架上接地或直接接到机房保护接地排。严禁用户外线电缆不经过保安单元连到电话交换机及接入网设备上。未用的用户外线电缆应在配线架处做接地处理。配线架和交换机应采用联合接地方式,即配线架的保护地和交换机的保护地应共用一组接地体,配线架和交换机在同一机房时,宜共用同一个机房保护接地排。配线架的接地线长度应尽可能短,不要盘绕。
3、结语
铁路沿线机房的防雷应该树立科学的综合防雷理念,以等电位连接为基础,分层次、分级对各种设备及线缆建立综合防雷接地的细化措施,强化综合防雷措施的日常检查测试,确保良好可靠,只有这样才能应对雷电这种尽管发生概率小但又危害性极强的灾情,确保通信网络安全,为铁路运输系统的正常高效运营提供技术保障。