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摘要：在现代建筑物体系中，电力通信系统已经成为一个不可或缺的组成部分。研究电力通信系统的雷电防护技术，尤其是感应雷电的防护技术，可有效减少雷击事件对该系统的影响，从而保证整个建筑体系的正常运转。本文先是简要指出了雷电灾害的成因及危害，然后重点讨论了应该采取何种雷电防护技术以提高电力通信系统应对雷电灾害的能力。
关键词：建筑物；电力通信系统；感应雷击；防护技术
中图分类号： TN914 文献标识码： A 文章编号：
建筑物的电力通信系统是由数量不等的微电子设备构成的，这些微电子设备对雷电具有十分强烈的敏感性，所以，在雷雨天气时，电力通信系统受损现象屡见不鲜。采取有效的雷电防护技术，降低雷电对建筑物电力通信系统的不良影响，保证整个建筑物体系的正常运转，是一个值得深入研究的课题。[1]
1.雷电对电力通信系统的危害
微电子设备因电子技术的日趋成熟而获得了广泛的应用，同时也显露了一些不足，如大多数微电子设备在绝缘强度方面不如人意，对电压的耐受能力十分有限，当遭遇雷电影响时，容易毁损，特别是计算机网络系统、通讯指挥系统以及公用天线等。
雷电对建筑电力通信系统的危害方式可归纳为两大类：1）直击雷引发的；2）感应雷击造成的。雷电直击能对电力通信系统产生严重的伤害，如设备烧毁，又或者整个电力通信系统的瘫瘓。[2]
当前，伴随建筑雷电防护技术研究的不断深入，我国大部分建筑物都配备防雷接地系统。无论是在雷电多发时期，还是在雷电多发地区，建筑物都能够利用本身配备的防雷接地系统对直击雷进行有效的防范，所以，直击雷相较感应雷击而言，已不再是建筑物电力通信系统的防雷重点。
在雷电强大的磁场作用之下，感应雷击和脉冲电压可以毫不困难地突破防雷接地系统，导致微电子设备的损害。感应雷击对建筑电力通信系统的危害方式可归纳为三大类：1）雷电直接落在建筑物的外部或者防雷接地系统之上，将会顺着接地引线等相关设施导入地表。在导入地表的途中，电流如果过于强大，往往会在引线的周围区域产生高强度的电磁脉冲，导致电力通信系统受到损害；2）雷电集中区域的地表电位较高，如果距电力通信系统较近，那么将对该系统中灵敏性较高的设备造成一定的反击，进而造成设备损坏；3）雷电落在天线或电缆等设施上之后，在这些设施内部传播的过程中，将会形成强大的感应电压，损坏建筑电力通信系统中的微电子设备。
雷击对建筑物电力通信系统中微电子设备造成的灾害一般具有以下特点，一是危害面积广，二是入侵形式多样，三是经济损失十分严重。随着科学技术水平的快速提高，电力通信系统中设备的灵敏度研究取得了长足的进步，与之对应的是设备元件的耐压水平发生了滑坡。另外，电力通信系统从建设到运行，再到维护，整个过程中的各种失误，也会导致设备在感应雷电防护方面表现出严重的不足，最终严重威胁电力通信系统及相关设备的运行安全。能量较小的雷击一般会给设备的信号传输造成一定的麻烦，使设备不能正常工作；能量较大的雷击则有可能造成系统中某些设备或者零部件的严重损毁，导致数据丢失或者系统瘫痪。所以，有必要加强建筑物电力通信系统感应雷电的防护设计与施工，这也是保障整个建筑物电力通信系统正常运行的一个关键环节。[3]
2.感应雷电的防护技术
2.1电源的防护
当雷电一旦落在建筑物上时，则有可能以电线为媒介直至电力通信系统内部，损害系统的电源。电力通信系统的电源，其高压部分通常配备专用的高压避雷装置，因此，一般不会受到雷击损害；然而电源内部低压线路部分，缺乏有效的防护手段，所以，容易被雷击损害。有鉴于此，在巩固电力通信系统电源防护时，需要加强电源内部低压线路部分的重点保护，如在建筑物的总配电室、各楼层的配电箱，还有重要设备的进线位置做好电涌保护器的安装，通过分离技术把能量过大的雷电分而散之，导入地面，最终有效保护建筑物电力通信系的电源不受雷电的损害。
2.2通信线路的防护
建筑物避雷针的防护范围是有一定局限性的，只能做到对关键设备或区域的防雷，如现场设备、主控楼的防雷以及部分附属建筑的防雷。一般情况下，避雷针无法保护建筑物之间通信线缆免受雷电的危害。据研究分析，避雷针未保护到的区域所遭受的平均雷击率是有避雷针保护区域的2.5-4倍。所以，进行该段通信线路（超出避雷针保护范围）建设时，需要注意以下两点：1）选择音频线、电话线以及超五类线时，若发现没有相应的防雷措施，则不予选用。因为，雷电产生的冲击波能够很轻松的以部分户外传输信息线路作为导体入侵通信设备，并造成损害。雷电的脉冲放电现象将会产生强大的电流，并进入通信机房的户外线缆之中，进行形成强大的感应过电压以及过电流。另外，使用金属材质的套管对电缆进行屏蔽时，如果两座建筑物只有几十米的距离，那么雷雨天气时，也存在一定的几率因地电位差而导致强电流的产生。因此，条件允许的情况下，在进行建筑物地线网铺设时，除了要应统一布局之外，还应该严格执行定期检查制度，这样可以发现并修补毁损的接地网，进而防止接地电阻差别明显，形成电位差；2）通信线路所经地面的地势不可过于低洼，避免积水或者植被生长等因素干扰线缆的通信效果。电缆沟应常年保持干燥状态，以防止雷击造成地电位上升，并通过线缆对通信设备造成反击，不利于通信设备的对地绝缘效果。[4]
对于模拟信号通信线、各种通信交换机用户门、中继及磁式门接口处、微机保护接口处采用ZH型中和变压器等专用隔离变压器时应注意，变压器如果没有接地端引线，则应该对其进行手动焊接，避免使用螺丝进行固定以防止接触电阻的产生，焊点应适当大些，并能做到均匀不易脱落，加装操作的过程中，除了接好信号线以外，还应实现接地引线的良好接地。它能在雷击或者地电位反击造成的10kV甚至更高过电压之下保持不被击穿，可以在电路上实现模拟信号通信线路设备侧及线路侧二者的有效隔离，彼此之间利用电磁耦合方式联系，同时不产生直接电流回路。[5]
2.3光缆的防护
研究光缆防雷时，重点需要解决电磁感应和地电位上升等相关因素对光缆的金属器件所造成的电磁干扰以及发热等现象。架空地线复合光缆(OPGW)由外进入建筑物后，在高压间隔通过接续盒换用全介质光缆进入建筑物主控楼的通信机房时，特别容易导致接续盒锈腐以及PVC管开裂等问题。门型架构光缆接续盒至通信机房段的导引光缆，大多数情况下顺着电缆沟道进行敷设，所以，有必要采用PVC管或者硅管实行穿管保护，以避免外力损坏，尤其是老鼠的啃咬，与此同时要做到保护管两端的高效密封，使其具有要求的防水性能以及阻燃性能。
OPGW进入建筑物内部之后，接下来要思考的是与普通地线的相互匹配问题，要尽可能做到连接的平滑。当受到雷电袭击时，雷电流将会顺着各类金属导体通路传导直至流入大地。不管是哪种金属导体都会有电阻的存在，因此，雷电流经过它们内部时，便会有热量的产生，热量大小可用公式W=Ridt（式中，R是金属导体的电阻，i是雷电流）进行计算。从公式中能够得出，雷电流通路中电阻越大的地方越会导致严重的热效应。引流导体转换位置接触不良，也就意味着此处电阻较大，进而产生严重的热效应，造成金属熔化又或者熔体飞溅，给通信线路及通信设备带来损害。[6]
2.4通信设备的防护
在电力通信系统中，有相当部分设备属于微电子设备的范畴，它们所能承受的击穿功率普遍较小，所以，应该采用多重的雷电防护措施对它们进行防护，可利用建筑物钢筋网形成法拉第笼，可利用各种金属外壳完成对通信设备的多重屏蔽，应该不断完善电力通信系统防雷接地设施的布置，与此同时，还应该做好通信设备与附近金属器件的等电位连接工作，以便能从根本上解决感应雷击对通信设备的损害，最终保障整个建筑电力通信系统的正常运转。
3.结语
做好建筑物电力通信系统的感应雷电防护工作，可以最大程度地降低雷击灾害给建筑物电力信息系统造成的损失，从而保证建筑物电力信息系统的正常运转、安全运转。这对于提高建筑物的整体功能而言具有十分重要的意义。
参考文献：
[1] 黄斌,黄远涛,肖青. 电力通信防雷系统分析及探讨[J]. 电信技术, 2012,(10) .
[2] 邹兴奋,刘志辉,李可娟. 建筑物防雷接地装置结构探析[J]. 气象研究与应用, 2010,(S2) .
[3] 徐律佳,杨乐祥. 电力通信设备防雷与接地的检测研究[J]. 电力系统通信, 2012,(11) .
[4] 周志成,马勇,陶风波,陈少波,魏旭. 雷击地线档距中央的反击性能分析[J]. 江苏电机工程, 2012,(06) .
[5] 李志平. 浅谈通信防雷地网[J]. 无线互联科技, 2011,(01) .
[6] 王社峰. 探析通信基站引入雷电的主要途径及防护措施[J]. 科学之友, 2011,(08) .
关键词：建筑物；电力通信系统；感应雷击；防护技术
中图分类号： TN914 文献标识码： A 文章编号：
建筑物的电力通信系统是由数量不等的微电子设备构成的，这些微电子设备对雷电具有十分强烈的敏感性，所以，在雷雨天气时，电力通信系统受损现象屡见不鲜。采取有效的雷电防护技术，降低雷电对建筑物电力通信系统的不良影响，保证整个建筑物体系的正常运转，是一个值得深入研究的课题。[1]
1.雷电对电力通信系统的危害
微电子设备因电子技术的日趋成熟而获得了广泛的应用，同时也显露了一些不足，如大多数微电子设备在绝缘强度方面不如人意，对电压的耐受能力十分有限，当遭遇雷电影响时，容易毁损，特别是计算机网络系统、通讯指挥系统以及公用天线等。
雷电对建筑电力通信系统的危害方式可归纳为两大类：1）直击雷引发的；2）感应雷击造成的。雷电直击能对电力通信系统产生严重的伤害，如设备烧毁，又或者整个电力通信系统的瘫瘓。[2]
当前，伴随建筑雷电防护技术研究的不断深入，我国大部分建筑物都配备防雷接地系统。无论是在雷电多发时期，还是在雷电多发地区，建筑物都能够利用本身配备的防雷接地系统对直击雷进行有效的防范，所以，直击雷相较感应雷击而言，已不再是建筑物电力通信系统的防雷重点。
在雷电强大的磁场作用之下，感应雷击和脉冲电压可以毫不困难地突破防雷接地系统，导致微电子设备的损害。感应雷击对建筑电力通信系统的危害方式可归纳为三大类：1）雷电直接落在建筑物的外部或者防雷接地系统之上，将会顺着接地引线等相关设施导入地表。在导入地表的途中，电流如果过于强大，往往会在引线的周围区域产生高强度的电磁脉冲，导致电力通信系统受到损害；2）雷电集中区域的地表电位较高，如果距电力通信系统较近，那么将对该系统中灵敏性较高的设备造成一定的反击，进而造成设备损坏；3）雷电落在天线或电缆等设施上之后，在这些设施内部传播的过程中，将会形成强大的感应电压，损坏建筑电力通信系统中的微电子设备。
雷击对建筑物电力通信系统中微电子设备造成的灾害一般具有以下特点，一是危害面积广，二是入侵形式多样，三是经济损失十分严重。随着科学技术水平的快速提高，电力通信系统中设备的灵敏度研究取得了长足的进步，与之对应的是设备元件的耐压水平发生了滑坡。另外，电力通信系统从建设到运行，再到维护，整个过程中的各种失误，也会导致设备在感应雷电防护方面表现出严重的不足，最终严重威胁电力通信系统及相关设备的运行安全。能量较小的雷击一般会给设备的信号传输造成一定的麻烦，使设备不能正常工作；能量较大的雷击则有可能造成系统中某些设备或者零部件的严重损毁，导致数据丢失或者系统瘫痪。所以，有必要加强建筑物电力通信系统感应雷电的防护设计与施工，这也是保障整个建筑物电力通信系统正常运行的一个关键环节。[3]
2.感应雷电的防护技术
2.1电源的防护
当雷电一旦落在建筑物上时，则有可能以电线为媒介直至电力通信系统内部，损害系统的电源。电力通信系统的电源，其高压部分通常配备专用的高压避雷装置，因此，一般不会受到雷击损害；然而电源内部低压线路部分，缺乏有效的防护手段，所以，容易被雷击损害。有鉴于此，在巩固电力通信系统电源防护时，需要加强电源内部低压线路部分的重点保护，如在建筑物的总配电室、各楼层的配电箱，还有重要设备的进线位置做好电涌保护器的安装，通过分离技术把能量过大的雷电分而散之，导入地面，最终有效保护建筑物电力通信系的电源不受雷电的损害。
2.2通信线路的防护
建筑物避雷针的防护范围是有一定局限性的，只能做到对关键设备或区域的防雷，如现场设备、主控楼的防雷以及部分附属建筑的防雷。一般情况下，避雷针无法保护建筑物之间通信线缆免受雷电的危害。据研究分析，避雷针未保护到的区域所遭受的平均雷击率是有避雷针保护区域的2.5-4倍。所以，进行该段通信线路（超出避雷针保护范围）建设时，需要注意以下两点：1）选择音频线、电话线以及超五类线时，若发现没有相应的防雷措施，则不予选用。因为，雷电产生的冲击波能够很轻松的以部分户外传输信息线路作为导体入侵通信设备，并造成损害。雷电的脉冲放电现象将会产生强大的电流，并进入通信机房的户外线缆之中，进行形成强大的感应过电压以及过电流。另外，使用金属材质的套管对电缆进行屏蔽时，如果两座建筑物只有几十米的距离，那么雷雨天气时，也存在一定的几率因地电位差而导致强电流的产生。因此，条件允许的情况下，在进行建筑物地线网铺设时，除了要应统一布局之外，还应该严格执行定期检查制度，这样可以发现并修补毁损的接地网，进而防止接地电阻差别明显，形成电位差；2）通信线路所经地面的地势不可过于低洼，避免积水或者植被生长等因素干扰线缆的通信效果。电缆沟应常年保持干燥状态，以防止雷击造成地电位上升，并通过线缆对通信设备造成反击，不利于通信设备的对地绝缘效果。[4]
对于模拟信号通信线、各种通信交换机用户门、中继及磁式门接口处、微机保护接口处采用ZH型中和变压器等专用隔离变压器时应注意，变压器如果没有接地端引线，则应该对其进行手动焊接，避免使用螺丝进行固定以防止接触电阻的产生，焊点应适当大些，并能做到均匀不易脱落，加装操作的过程中，除了接好信号线以外，还应实现接地引线的良好接地。它能在雷击或者地电位反击造成的10kV甚至更高过电压之下保持不被击穿，可以在电路上实现模拟信号通信线路设备侧及线路侧二者的有效隔离，彼此之间利用电磁耦合方式联系，同时不产生直接电流回路。[5]
2.3光缆的防护
研究光缆防雷时，重点需要解决电磁感应和地电位上升等相关因素对光缆的金属器件所造成的电磁干扰以及发热等现象。架空地线复合光缆(OPGW)由外进入建筑物后，在高压间隔通过接续盒换用全介质光缆进入建筑物主控楼的通信机房时，特别容易导致接续盒锈腐以及PVC管开裂等问题。门型架构光缆接续盒至通信机房段的导引光缆，大多数情况下顺着电缆沟道进行敷设，所以，有必要采用PVC管或者硅管实行穿管保护，以避免外力损坏，尤其是老鼠的啃咬，与此同时要做到保护管两端的高效密封，使其具有要求的防水性能以及阻燃性能。
OPGW进入建筑物内部之后，接下来要思考的是与普通地线的相互匹配问题，要尽可能做到连接的平滑。当受到雷电袭击时，雷电流将会顺着各类金属导体通路传导直至流入大地。不管是哪种金属导体都会有电阻的存在，因此，雷电流经过它们内部时，便会有热量的产生，热量大小可用公式W=Ridt（式中，R是金属导体的电阻，i是雷电流）进行计算。从公式中能够得出，雷电流通路中电阻越大的地方越会导致严重的热效应。引流导体转换位置接触不良，也就意味着此处电阻较大，进而产生严重的热效应，造成金属熔化又或者熔体飞溅，给通信线路及通信设备带来损害。[6]
2.4通信设备的防护
在电力通信系统中，有相当部分设备属于微电子设备的范畴，它们所能承受的击穿功率普遍较小，所以，应该采用多重的雷电防护措施对它们进行防护，可利用建筑物钢筋网形成法拉第笼，可利用各种金属外壳完成对通信设备的多重屏蔽，应该不断完善电力通信系统防雷接地设施的布置，与此同时，还应该做好通信设备与附近金属器件的等电位连接工作，以便能从根本上解决感应雷击对通信设备的损害，最终保障整个建筑电力通信系统的正常运转。
3.结语
做好建筑物电力通信系统的感应雷电防护工作，可以最大程度地降低雷击灾害给建筑物电力信息系统造成的损失，从而保证建筑物电力信息系统的正常运转、安全运转。这对于提高建筑物的整体功能而言具有十分重要的意义。
参考文献：
[1] 黄斌,黄远涛,肖青. 电力通信防雷系统分析及探讨[J]. 电信技术, 2012,(10) .
[2] 邹兴奋,刘志辉,李可娟. 建筑物防雷接地装置结构探析[J]. 气象研究与应用, 2010,(S2) .
[3] 徐律佳,杨乐祥. 电力通信设备防雷与接地的检测研究[J]. 电力系统通信, 2012,(11) .
[4] 周志成,马勇,陶风波,陈少波,魏旭. 雷击地线档距中央的反击性能分析[J]. 江苏电机工程, 2012,(06) .
[5] 李志平. 浅谈通信防雷地网[J]. 无线互联科技, 2011,(01) .
[6] 王社峰. 探析通信基站引入雷电的主要途径及防护措施[J]. 科学之友, 2011,(08) .