關于程控交換機綜合防雷問題的探討

2019-11-05 01:33:47

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供稿：網友

　　一、引言
　　電力通信(電力專用通信網)是現代電力系統不可缺少的重要組成部分，是現代電網安全穩定運行的三大支柱之一，而程控交換機是陜西電力通信網的一個重要組成部分，一旦發生故障，所造成的損失不僅是經濟上的，更為嚴重的是其對電網安全產生了潛在的威脅。因此，加強對程控交換機的安全防護就顯得尤為重要。
　　
　　程控交換機最主要的部件是集成電路(IC)。IC抗干擾能力比較低,即使是從線路感應過來的雷電電磁脈沖(LEMP),也能把IC元件擊穿。所以程控交換機很輕易發生雷擊事故。下面我將對這個問題進行深入的分析和探討。
　　
　　二、雷電災難的分類和預防原則
　　雷擊可以產生不同的破壞形式（見圖一），國際電工委員會已將雷電災難稱為“電子時代的一大公害”，雷擊、感應雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞電子設備的罪魁禍首。從大量的通信設備雷擊事例中分析，專家們認為：由雷電感應和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖（LEMP）是通信設備損壞的主要原因。為此我們采取的防范原則是“整體防御、綜合治理、多重保護”。力爭將其產生的危害降低到最低點。
　　　

　　三、防雷主要的應對措施
　　3．1完善的接地系統
　　
　　接地是防雷體系中最基本的，也是最有效的措施。
　　
　　3.1.1按照“接地”的作用不同，我們可以將“地”分成“工作地”、“保護地”和“防雷地”等形式。對重要的通信設備系統，一定具備的是“工作地”，它為整個系統提供標準參考電位，有了這個參考電位，系統才能正常工作；假如系統同時由強電電源供電，還需將設備外殼接“保護地”，以保護人身安全；假如系統還有室外架空金屬設備或電纜與之相連，還需要系統在合理位置接“防雷地”，以防止雷擊高壓串入系統中。
　　
　　3.1.2假如通信系統的“工作地”、“保護地”和“防雷地”是分別安裝，互不連接，自成系統，我們稱作“分設接地系統”。假如三者合并設在一起，形成一個統一接地系統，我們稱為“合設接地系統”。目前陜西省調度通信大樓為合設接地的接地方式。合設接地系統消除了不同接地點可能存在的電位差，在發生雷擊時，可以較好地抑制不同接地點之間發生的放電現象。
　　
　　3.1.3程控交換機的接地及其所在整棟建筑的接地很重要。按信息產業部的標準規定，電信建筑防雷接地接沖擊接地電阻不應大于10歐姆（YD5003-94《電信專用房屋設計規范》），重要的電信建筑物接地電阻應在1歐姆以下（YDJ20-88《程控電話交換設備安裝設計暫行技術規定》）。若接地不符合要求，當交換機受到強電力干擾或雷擊時，可能會造成嚴重的傷機事故。陜西省電力公司所轄程控交換機的接地采用聯合接地方式，接地體的接地電阻＜1Ω（實測0.7Ω）。
　　
　　3.1.4在實際布線過程中，采用類似“分散接地”的布線方式，即工作地線和保護地線都從地線排上引出，兩種地線不直接就近相連，如圖二所示，其優點是當雷電流流過接地網時，雷電流只縱向流動，即使存在接觸不良的接點，也不會造成橫向干擾。
　　
　　3.1.5交換機的接地處理：用一根135ｍｍ2的多股銅芯導線，單獨連接到接地線線排上。不同于系統的是：（1）不直接與交換機的正極就近相連，也不將機柜與帶正極的纜、線隨機連接。（2）機柜與高架地板及底座的接觸部分都進行了絕緣處理，相當于采用了“懸浮接地”方式，以防止相近面層的靜電及建筑物的雜散電流串入機柜，對通信造成干擾。
　　

　　3.1.6總配線架的接地：單獨從母線排上引入兩根50ｍｍ2的多股銅芯導線，其中一根接到配線架底座上，另一根接到配線架上端的接地銅排上。雙線分別接地的優點是：一方面可以提高保安設備和告警信號電路的可靠性；另一方面，當通信線路上受到雷擊和高壓電流而通過保安器入地后，可迅速降低配線架上的電位。
　　
　　采用聯合接地方式后，使設備、地板的接地更加可靠，有效地保證了設備和人身安全。
　　
　　3.2合理的綜合布線
　　
　　程控交換機的布線是一項專業性很強的工作，其布線方案，在設計階段就應該考慮到雷電安全問題。布線工作包括程控交換機的中繼線、內線、電力供電線、室內接地線等。
　　
　　3.2.1交換機的傳輸網絡在室外是采用架空和埋地兩種方法。其中對架空線纜應把電話線或電纜在入房前埋地,埋地長度>2ρ(ρ為接地電阻的電阻率,單位為Ω*m),實際長度>50m。而埋地一般是采用金屬鎧裝電纜直接埋地,或非金屬屏蔽電纜穿金屬管直接埋地。從避雷角度來講,在有條件的情況下入室電纜應選擇埋地方式。
　　
　　3.2.2程控交換機的傳輸網絡在室內應沿專用的信號電纜槽布線,避免沿大樓結構柱或緊貼外墻敷設;強弱電電纜不宜同槽敷設,以減小干擾。如陜西某調度中心大樓無專用的信號電纜槽,其信號線和電源線是同槽敷設的,當電源線遭雷擊或感應雷電電脈沖時,會在信號線上也感應出一個電磁脈沖,并沿信號線傳至交換機,致使交換機遭雷擊破壞。
　　
　　3.3確定分流限壓的措施
　　
　　3.3.1進入室內的程控電話和專用數據線路應安裝線路避雷器，要求在選用避雷器件時，啟動電壓應為保護線路信號電壓峰值的1.5倍，雷電流通量大于等于0.2KA，特性阻抗為600歐姆，工作頻率0-5MHZ。
　　
　　3.3.2對室外有接收裝置并有信號線與室內設備相聯接的，應在天線接收裝置引入線路與設備之間串入相應型號的避雷器。
　　
　　3.3.3.以上線路以及設備上安裝的信號避雷器應就近做好接地，接地電阻應小于4歐姆（有的個別對接地有非凡要求的要小于1歐姆）。而且其接地線不能接在避雷針、避雷帶上，應接在專用避雷器接地線上并與地網直接連接。在電源線、信號線上加裝保安器（俗稱避雷器），雷電電磁脈沖侵襲時，及時把雷電流分流入地從而起到保護作用。選用防雷器件時，要注重其響應時間大小。有些保安器在雷電流侵入時，被保護器件被擊壞了，保安器在仍完好無損，這是因為其響應時間太慢。現在市場上流行的以氧化鋅電阻（又稱壓敏電阻）為核心器件組成的線路避雷器，反應速度比較快，使用效果比較好。
　　
　　3.4其它一些有效的措施
　　
　　3.4.1確定通信機房等電位連接:即所有進出機房的金屬裝置、外來導電物、電力線路、通信線路及其它電纜均應與總匯流排做好等電位金屬連接。機房應敷設等電位均壓網，并應和大樓的接地系統相連接。等電位網宜采用M形網絡，各設備的直流地以最短的距離與等電位網相連接。
　　
　　3.4.2交換機的屏蔽原則：交換機的屏蔽(包括空間和線路屏蔽)除了信號線和電源線外,交換機房也應作屏蔽處理,具體作法是把金屬門、窗、天花龍骨和防靜電專用地板接地。各點電位分布均勻，內部的工作人員和設備會得到較好的屏蔽保護。
　　
　　四、結束語
　　在現代通信系統中，一個設計良好的防雷系統對設備的安全運行是至關重要的，而不僅僅是針對程控交換機而言，只有嚴格按照綜合防雷的原則，從各個可能的雷擊引入途徑進行規劃保護，才能保證整個通信網絡的安全運行。

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