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高山微波站的防雷

发表于2005-07-23    666人浏览    1人跟帖    复制链接  只看楼主

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高山微波站的防雷
高山微波站一般都处在海拔一千多米的山峰上,由于山高树木少,极易成为雷击的目标。山上土少石头多,接地电阻很难降得很低,有的站达20--30Ω,使雷电流的泄放造成很大困难。也有的站地线没有形成一个环形封闭网,难以做到电位均衡。因此各高山微波站均不同程度的遭受过雷击。为保证电路传输,减少雷击现象,应根据我省高山微波站特点,采用切实可行的防雷措施。
通过多年实践,人们发现雷电作为一种破坏因素时,其呈现的形式不是单一的,有直击雷、感应雷、雷电入侵波等,而雷电对现代某一特定对象的破坏渠道也不是单一的,有空间通道、馈线通道、信号通道、供电通道、地电位反击通道、地电流反冲通道和落雷点高位冲击通道等。而人类社会发展至今,如防雷技术水平还局限于任何一个单一的防雷器件,就无法保证所有保护对象的防雷安全。采用综合治理、整体防范、多重保护、层层设防的综合防治雷害的方针是行之有效的,或者说采用各种特定的防雷器件,构成特定的工程网络,在某一特定的保护空间的一切进雷通道上,采用引、泄、堵、消、防、避的方法,来保护被保护对象(通信设备、人身、房屋)安全。网络的设计和网络工程的规模又和当地的技术经济条件,所处地域的雷暴日数,保护对象性质,配置器件的连接方式及遭雷击历史等有密切关系。要保证设备群体安全、操作人员安全必须在该整体的一切进雷通道上消散、疏导、抑制掉直击雷、感应雷和雷电入侵波。
一、避雷针防雷
1752年富兰克林发明了世界上第一根避雷针,当时认为避雷针在雷雨云的感应下,产生尖端放电,能中和雷雨云中所带的电荷,从而避免雷击,而经过多次实验表明,避雷针在雷雨云的电场作用下,所释放的电量一般只有几个微安到几十个微安,而一次中等的雷电能释放大约25―30库仑的电量,相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量,从而指出,避雷针在雷暴期间放电电流太小了,它的作用是把闪电引向自身,并沿着它流入大地。而避雷针所产生的二次效应,即感应过电压和反击过电压,避雷针本身无法解决。传统的阀式避雷器、真空放电管等,也已不适应现代通信设备的避雷要求,已停用。氧化锌避雷器由于导通性能好,导通时间快而被广泛应用,但它的残压较高,对高速率或精密设备仍难以胜任防雷需要。例如:当di/dt=100kA/2.6μs时避雷针的二次雷击效应在附近平行导线上产生的感应电压:
Vj=0.2[λn1000/a-l/2]di/dt×l0-6
式中a为避雷针至平行导线的距离
  算出平行导线感应电压与距离的关系:
通过避雷针的雷电流产生的高电位反击效应:
Vx=LoHdi/dt十ir十iR
式中:
r为测试点至接地体的电阻
i通过引下线的雷电流100kA
Lo为引下线单位长度电感
Lo=1.67/μH/m
H为测试点距大地的高度,取H=l0
R为接地电阻
当r=0,R=10Ω时,Vx=1.6MV
  当r=0,R=0时,Vx=0.6MV
从以上情况看,避雷针局限性集中反映在di/dt上,如想法减少di/dt时,即减少△i,增加dt值,都会使避雷的效果提高。目前,常用的避雷针有几种基本形式,一是传统的避雷针,主要是吸引雷电流,通过良好的接地将雷电流传导到地,来保护特定目标。二是提早电流发射终端,它的曲率半径较大,有更强的积累电荷的能力,由于这个积累,它将在更远的距离内击穿空气发射电流,因此更易于与雷击的步进先导放电接通,拦截了附近目标的雷击,如接闪器就是利用这个道理。三是电子流延缓发射装置,它的曲率半径小,积累电荷很少时就会尖端放电,放散电荷形成电晕,降低目标顶端电势,避免或延缓离子化通道的形成,减少雷击的几率。还有根据阻抗限流和钳位分流原理开发的避雷针。避雷的关键是引雷入地,入地好就可以减少或避免雷击,引雷入地传统的方法用扁铁引雷入地,也有的用铜线引雷入地,还有的用引线电缆引雷入地,这是较好的方法,同轴电缆特性阻抗低,使雷电流直接入地,同时有两层屏蔽,大大减少了雷电的感应电压,保护了特定防雷目标。
微波通信天线比较高,馈线较长,馈线接地良好是避雷的良好措施之一,因此要求馈线在天线端、中间、进机房前采取三处接地处理,馈线较长的可在中间增加接地点,保证接地良好,以进行多级防护。
目前,有些厂家为满足现代化设备的防雷需要,研究开发了新型避雷针装置,如中光的ZGZ系列、ZGU系列,易事达接闪器和引线电缆装置等。
二、接地电阻的降低
在传统的接地工程中,通常使用扁铁、铜捧等作接地材料,山区沙石或高阻土壤使用时,需加入食盐、木炭等、后发展为化学降阻剂以及非金属接地模块,均使接地电阻有所降低。
l、非金属接地模块具有较强的保湿性,吸湿性,充分发挥了接地体中电解质的导电作用,增大了接地体和土壤的接触面积,从而增大了接地体本身的散流面积,减少了接地体和土壤的接触电阻。
2、化学降阻剂是普遍使用的一种接地材料,接地电阻降低效果比较显著。因化学降阻剂中,主要合成高分子材料占5―8%,电解质物质占8―9%,水成份占80%左右,所以它的粘度较低,凝固前渗透性极强,在灌到接地体坑内,几分钟就可以通过沙石缝向土壤深层渗透。凝固后,它紧紧包裹在接
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