防雷技术在短波通信机房中的实践应用

摘 要：在无线通信领域中，雷击是破坏电子通信设备的罪魁祸首，在机房或设备的建设中，特别是对于短波远距离传播的高山偏远站台机房，若不做好防雷防范措施，不仅直接影响生产安全，甚至威胁人身安全。本文结合广州海岸电台室内机房及室外天线防雷技术和经验，分析了通信设备和机房常见的雷击方式及具体的防雷实践。

关键词：防雷技术 雷击 通信机房

1.引言

雷电是自然界的一种放电现象，有时威力巨大，一次雷击可产生大约5.5×105k W / h的能量，瞬时电流可高达210KA，足以摧毁机房内外各种通信设施和电气设备，甚至人类的生活和生命安全都受到极大的威胁。据权威分析统计，华南地区是全国遭受雷击最频繁的地区，广州通信中心作为华南地区规模最大、功能最齐全的海岸电台，责任重大，需要确保通信链路和供电设备7*24小时的绝对安全，保障通信不中断，为水上公众通信提供更优质的服务。因此，在我台日常的通信设备维护管理中，防雷技术成为防护体系中最基础最重要的一环，各项机房设备系统的防御工作必须“严之又严、实之又实”，使之成为了安全可靠的防护网。

2.常见雷击方式及影响

自然界的雷电主要分为直击雷和感应雷。直击雷是雷雨云对地面和建筑物的放电现象，可导致电子设备绝缘破坏，设备零件熔断。感应雷是由雷雨云在放电过程中，产生强大的电磁场，使得在附近的导体中感应引电磁脉冲，破坏与导体相连接的设备或器件引发故障，特别是室内信号系统设备，容易受冲击，比如变压器、传输接口板等。

雷击曾多次造成我台山顶微波房光端机损坏，进而引起链路中断；中控微波房也曾多次遭遇雷击引起多链路告警等。总结近年来我台由于雷击而引起设备故障情况，如表1统计所示。

3.电台的防雷现状和设计原则

广州海岸电台天线发射站台主要建立在山顶较为开阔地带，发射距离较远，天线塔台普遍比较高，容易受雷击。因此，我台在建设机房及搭建塔台天线的同时，也严格按照国家《建筑物防雷设计规范》的相关要求，结合山地环境、天线的分布、周围居民楼宇等实际特点综合评估，采购比较先进的技术设备，系统化地设计和布置了一套防雷设施和体系。防雷设计的基本原则如下：

（1）安全可靠：秉持“安全通信，万无一失”和“以人为本”的理念，在施工建设过程中，开展了科学的设计、系统论证以及有效的可行性研究，选择专业的防雷技术方案，最大化保障了天线及机房设备，尤其是维护人员的人身安全。

（2）技术先进：市面上，防雷产品种类繁多，技术程度层次不齐，需要选择业界成熟的技术产品（如：三相电源避雷器），当前随着IT技术的不断进步，智能型防雷产品应运而生，为今后防雷更新换代提供更好的选择。

（3）经济合理：我台天线所在的山顶区域覆盖广，面积大，为避雷覆盖每一个角落，需要结合整体区域全面规划，降低防雷设备的投入以及长期的维护成本。

4.室外天线和室内机房设备的防雷技术应用

广州海岸电台属于高山偏僻发射站台，结合天线和机房的位置和周围居所，针对不同的雷击形式，采取室外和室内相结合，应用“三道防线”防雷技术保安全的方法，开展了一系列针对性的防雷防御手段和措施。

第一道防线：是区分室外天线和室内机房，安装先进的防雷设备，如电源浪涌抑制器、三相电源避雷器、单相避雷器等多个模块。

针对感应雷的特性，防雷技术主要需要将保护的建筑物的金属接地。

针对直击雷的特性，防雷技术主要在保护的建筑物上设置避雷针、避雷网、避雷线等措施。 防雷系统结构如图1所示。

4.1室外天线防雷技术原理和典型应用案例

室外防雷的原理主要针对直击雷的防护，通过在建筑物上安装避雷针或网等，将直击雷产生的电流截获，并电流引流至接地装置，从而分散到地下消失。

廣州海岸电台收发信天线众多，且地理位置分布广泛，几乎全部暴露于室外空旷场地，大部分位于山坡甚至山顶上，塔高长达十几米至几十米不等，雷雨天气极易遭遇雷电袭击。所以天线防雷至关重要，天线的立杆应装设避雷针，并要满足与天线的水平间距，立杆尽量与保护的建筑物接地。

【天线遭雷击案例】某日监控系统发现518业务（A25单塔（112m）天线）发信机出现WRN告警，试机无输出，天线匹配箱告警。

【问题分析】 发信机Modem板、Control板、接口板出现故障，A25天线匹配项K25继电器电路二极管CD26击穿，同时该继电器出现接触不良的情况。

【解决方案】经更换避雷器、遥控单元各电路板，重插K25继电器，并移除二极管CD26后，发信机恢复正常。

4.2室内设备防雷技术原理和典型应用案例

室内防雷的原理主要是在室内的金属设备形成电压均等的结构，减少因雷击造成电流引起的电压差的程度，因此需要将通信机房里的金属设备如机房架、电缆、静电地板等接地，避免室内的相应金属物之间引起电压差，室内电子设备就不容易出现损坏，有效起到防雷的作用。

【室内设备雷击案例】02机房光端机遭雷击案例：某日监控系统显示01到02机房PCM出现设备倒换，相关告警灯出现亮灯。

【问题分析】02方向光端机遭雷击引起损坏，导致到达对端无码，定位为光端机故障

【解决方案】经过业务通道的调整及时抢通业务，并通过更换光端机彻底解决。

第二道防线：是流程管理上有章法，在雷雨多发季节来临前，按照预定应急预案进行防雷预案演练，开展各种通信设备、电力设施的防雷、避雷接地等巡检和维修工作，确保各种防雷设备处于正常运行状态，备用器件有库存和专业人员定点支撑，有故障需及时修复或更换，建立了完整的长效的防雷系统和常态化监测和检修机制。

第三道防线：是雷电发生时，形成多“不”标准，工作人员不在户外行走，不靠近电子设备，不在电线杆和高压线下驻留。

5.总结

通信防雷是一项庞大的系统性工程，要做到内部与外部防雷系统相结合。不仅要做好机房外部防雷基础设施工作， 而且要注重机房内部的系统集成防雷合理化设计和解决方案，当然，随着现代技术的不断发展，智能化防雷技术将成为必然，将进一步加固对通信设备和机房的屏障保护，最大程度保障电台机房通信设备安全和水上通信更优质更畅通。

参考文献：

[1]杨帆.通信机房防雷工作核心内容分析，硅谷，2014，7（01）.

[2]孙君厚，赵志国，金兆华.通信机房和设备的防雷技术与实践研究[J].科技创新与应用， 2012（15）.

[3]中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94），2000（第1章）.