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防雷技术

煤矿通信系统防雷接地要求及方法

发布时间:2021-06-23  

雷电是一种自然现象,国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”,雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。从大量的通信设备雷击事例中分析,专家们认为:由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲( LEMP)是通信设备损坏的主要原因。为保证通讯设施的安全,按照电信专用房屋设计规范,通信大楼一般都安装有避雷针,并且均采取了联合接地的方式。此外因煤矿中某些机电事故也会造成工业电力的过电压和大电流对通信系统的侵入,在没有合理可靠的接地保护时,将会更容易引起设备损坏及对操作人员造成人身伤害。接地系统是通信系统的重要组成部分,它不仅直接影响通信的质量和整个通信电源的正常运行,还起到保护设备安全和工作人员的安全的作用。接地是指把电气设备或金属部件连接到一个接地系统上,接地系统应具有以下功能:

(1)防止电气设备事故时故障电路发生危险的接触电位和使故障电路开路;

(2)保证系统的电磁兼容(EMC)的需要,保证通信系统所有功能不受干扰;

(3)提供以大地作回路的所有信号系统一个低的接地电阳;

(4)提高电子设备的屏蔽﹔

(5)减低雷击对通信系统的影响,尤其是减低对相对高处的设备雷击影响。

1.通信设备的接地系统

1.1接地系统的功能

当设备或系统的器件和单元能在其电磁环境中正常运行并不产生辐射而不危及或干扰其它器件.设备或系统,则称其达到电磁兼容EMC。现在的设备制造商和设计者拥有一系列的技术、产品,标准和建议来控制源于任何器件的电磁干扰( EMI )问题。但是,一个系统即使完全由满足EMC标准的部件组成,仍然容易受到源于组成此通信系统的成缆线路和网络连接产生的电磁干扰。为了使配置的整个通信系统达到EMC就必须制定“工作图和计划"。这种千扰控制计划包括所采取的这些操作的顺序和精确时间的所有步骤的记录。现代通信系统应用的各种技术需要通过接地系统连接,在叮靠通信系统中接地系统起到重要作用,因此系统设计中低阻抗通路至关重要。

1.2接地 系统的构成

接地系统包括:直流电源接地;电信设备机壳或机架屏蔽接地;人站通信电缆的金属护套或屏蔽接地;明线或电缆人站避雷器接地和信号电缆空线对的接地等。为做好程控交换机的接地,有时需单独做一副符合规范要求的接地极。在煤矿通信系统中各种设备因使用环境不同不能集中管理,除矿通讯科管理主要交换和传输设备,还有其他众多设备因专业功能不同分属其他职能单位管理,但是这些设备的功能及数据交换都要通过相应的电气接口与矿属主要交换和传输设备相联再与整个矿区通信网联接。因此在煤矿不只是要在本单

位做好符合规范的要求系统接地,同时也要协助兄弟单位按照相应的技术规范做好接地,使整个煤矿通信系统做到电磁兼容EMC。使之能够可靠稳定地运行,为煤安全生产更好的服务。

2.通信设施的防雷措施

通常来说,雷击和线路过电压的有害效应有以下几种表现形式:直击雷击、感应雷击电磁脉冲辐射、雷电过电压侵人和反击。相应得为避免建筑物及设备遭受雷击的方式大致有四种:①疏导②隔离③等位④中和。根据以上的四种避雷方法,具体到一个通信工程的防雷电过电压来说,其主要采取以下几种措施。

2.1 外部防护

外部防护主要采用接闪装置(避雷针、避雷网、避雷线和避雷带)和接地装置(接地线.地极)来加以防护。其保护原理是:当雷雨云放电接近地面时,接闪装置更容易吸引雷电,使主放电都集中到它的上.面再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地.从而使被保护物免受雷击,这是防直击雷的有效方法。

避雷针是靠自身的多受雷击而保护周围免受雷击。

(1) 防直击雷的方法。使用避雷针是长期实践证明的防直击雷的有效方法。然而,被动放电式避雷针存在反应速度差,保护的范围小以及导通城小等不足。根据现代通信发展的要求,避前针应选择提前放电主动式的防雷装置,并且应该从不同角度考虑,以做到对各种雷击的防护,增大保护范围,增加导通量。建筑物的所有外露金属构件(管道)都应与防雷网(避雷线或避雷带)连接良好。避雷针应当装在高于天线尖端数米,并与天线之间应有一定的间隔,以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。避雷地线的直流通路的电限要求足够低(一般为10-500 ),尽量小的电感比。要尽可能使用3mm以上,相同金属材料的实心导线。为增大地表的泄放面积,川采用埋设有一定间隔的多根接地体,且相互焊接。

(2)防感应雷击的方法。为了消除感应雷击,其常用的方法是安装电涌保护器( SPD)在安装SPD时应注意以下方面的问题:①SPD的接地端必须与地连接川靠,一般要求接地引线应从天馈线人口处外侧的接地线.避雷带或地网引接且接地电阻不得大于50 否则会影响到防雷的效果。②安装通信天线时天线的支撑杆耍与铁塔叮靠连接.连接电阻等于零。③对于煤矿通信工程而言除在天馈系统中安装SPD外,更加要注意供电系统的防雷,由于煤矿在高压供电中已经做了一级防雷措施,我们常见做法是在主机房的电源接入端安装电源第二级的防雷器和配电房安装避雷装置。同时积极协助叮能遭受雷击的关联设备管理单位做好防雷工.作,以免遭受不必要的损失。

2.2内部防护

(1)首先是电源部分的防护,因为线路是雷电侵人的主要通道之一。对于高压部分,供电部门有专用的高8压避雷装置而对380V低压线路应进行过电压保护,按国家规范要求应分为3部分:建议在高压变压器后端到配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器,作为一=级保护;在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器,作为二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器,作为三级保护。其作用是用分流(限流)技术将雷电过电压(脉冲)能量分流疏导至大地,达到保护的月的。因避雷器的质量.性能的好坏将直接影响防护的效果,所以应选择合格优良的避雷装置。

(2)第二是信号部分的防护,根据通信设备的对雷电的敏感度应在所有系统接人的电缆内芯线端对地加装避雷器,电缆中的空线应接地,并做好屏敞接地。在做敷设接入电缆工作时,应考虑外部环境的因素尽量做到合理布线。

(3)最后是接地处理,接地系统把雷电流引人大地,从而达到保护设备和人身安全的目的。通信网络一般接地系统有建筑物地网、电源地(要求地阻< 10Ω)、逻辑地(也称信号地)和防留地等。为保证系统正常工作,每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期检测接地阳值,若发现有脱焊、松动和锈蚀等,应进行相应的处理,特别是在断接卡或接地测试点处,确保接地阻值始终保持在规定的范围内。

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