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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 單相導軌開關電源

無線電監測站防雷容易忽視的20個防雷安全隱患

發布日期：2022-07-16 點擊率：70

我國大部分地區處于多雷區，雷擊災害時常發生，無線電監測站配備大量的接收機和天線，因此雷擊防護一直是監測站設施日常維護和項目建設中不可缺少的部分。筆者在無線電監測站防雷接地工程勘察、調研、交流、建設、驗收和維護中，發現了一些常見且容易忽視的防雷安全隱患，如不及時消除，可能引起重大雷擊災害，造成財產損壞或人員傷害。

1、安全隱患
1.1?樓頂缺少有效的直擊雷防護裝置
很多監測站樓頂架設了天線，借用建筑物自身建設時女兒墻上自帶的接閃網。這些接閃網通常位置不高，無法對天線進行有效的直擊雷防護，天線可能完全暴露在直擊雷非防護區內。此時天線就變相成為避雷針(避雷針為接閃器的一種常見形式)，受雷擊時極易造成天線和室內機房設備的損壞。
解決方式：根據滾球法計算增設高性能避雷針，同時在樓頂增加金屬接閃網格。

1.2?接閃器保護范圍不夠
直擊雷防護只有依靠接閃器進行接閃，才能達到防護的目的。在勘察中發現部分接閃器架設高度不滿足要求，導致接閃器保護范圍不夠，無法有效地對被保護對象進行直擊雷防護。
解決方式：增加接閃器高度，對天線進行有效的直擊雷防護。

1.3?信號線纜屏蔽管破裂生銹導致接地不良
一般信號線纜在室外走線時需要進行穿金屬管屏蔽，并且金屬管需要進行接地處理。裸露在外的金屬管，經過長時間的日曬雨淋很容易腐蝕生銹，造成信號線纜屏蔽失效，并且使接地電阻偏大，無法正常地進行接地保護。金屬屏蔽線管腐蝕生銹如圖1所示。
解決方式：更換金屬屏蔽線管，進行良好接地。

圖1 金屬屏蔽線管生銹腐蝕

1.4?天饋線與電源線并行捆綁
對于有源天線，除了有天饋線以外還有電源線，電源線不宜與信號線進行并行近距離走線，電源線和天饋線直接并行捆綁走線會造成一定的雷擊風險。
解決方式：電源線與信號線保持安全距離，有條件的情況下應穿金屬管。

1.5?接地電阻過大
有的監測設施雖然有接閃器，也進行了接地，但是由于使用年限過久，接地電阻偏大，超過標準規定值，不利于雷電流快速泄放、導入大地。
解決方式：對接地網進行定期檢測，對接地電阻偏大的接地網及時改造。

1.6?天饋線較長時間未進行接地
有的天線鐵塔高度大于或等于60m，天饋線中間和進入機房前都沒有接地，甚至有的天饋線與接收機端口未設置天饋浪涌保護器。
解決方式：對于高度大于或等于60m的天線鐵塔，天饋線應在中間位置進行接地。除此以外，天饋線落地后應埋地敷設，在進入機房前應在進室處再次接地，在天饋線與接收機端口處設置合適參數的浪涌保護器。

1.7?監測樓或機房供電線路架空進入
有的監測樓或者機房，尤其是小型監測站的機房，建筑物簡單獨立，供電有時為圖方便直接將供電線架空從窗子接入機房。這種架空方式很容易把雷電直接引入機房，造成設備損壞。
解決方式：供電線路埋地敷設進入站區。

1.8?光纜金屬加強芯未接地
隨著光纖通信的普及，帶來了通信的速度提高和便利。由于光纜是靠光傳遞信號，是很好的天然防雷措施。但是我們很容易忽視部分光纜為增加強度是帶有金屬加強芯的，金屬加強芯可將雷電流引入機房，造成光端機通信設備的損壞，這在施工中很容易被忽視。
解決方式：做好光纜金屬層和金屬加強芯的接地。

1.9?強、弱電接地線串聯使用
如圖2所示，避雷針接地線與機房接地線串用，天線鐵塔接閃器接地線與機房接地匯集線共用一根接地引入線與地網相連。當天線鐵塔接閃器遭受雷擊時，大量的瞬間雷電流就會沿著鐵塔接地線進入機房，造成設備因雷擊過電壓而損壞。
解決方式：天線鐵塔接地與機房接地分別從接地網的不同位置引出，并且保持5m以上的安全距離。

圖2 避雷針接地線與機房接地線串用

1.10?強、弱電接地線同一位置引出
如圖3所示，避雷針接地線與機房接地線同一位置引出，天線鐵塔避雷針接地線與機房接地匯集線雖然經各自的接地引入線與地網連通，但兩根接地引入線在地網上的入地點相同，沒有拉開5m以上的安全距離。當天線鐵塔接閃器遭受雷擊時，瞬間雷電流沿著接地引入線泄放到地網時，入地點的電位驟然上升，機房監測及信息設備會因地電位升高反擊而損壞。
解決方式：天線鐵塔接地線與機房接地線分別從接地網的不同位置引出，并且保持5m以上的安全距離。

避雷針接地線與機房接地線同一位置引出

圖3 避雷針接地線和機房接地線同一位置引出

1.11?弱電設備接地線搭在避雷帶上
如圖4所示，機房接地線搭在避雷帶上，機房接地匯集線與避雷帶連接。當鐵塔接閃器遭受雷擊時，大量的瞬間雷電流沿避雷帶和設備接地線引入機房，會使監測及信息設備因雷擊高電壓而損壞。
解決方式：天線鐵塔接地線與機房接地線分別從接地網的不同位置引出，并且保持5m以上的安全距離。

圖4 機房接地線搭在避雷帶上

1.12?引下線串接并單根引出
樓頂有多副天線時，每副天線均用支撐桿作為防雷引下線。有時施工人員圖方便，用一根扁鋼串聯起所有的天線支撐桿，引入接地網。這樣做的弊端是：當一根天線遭受雷擊接閃時，雷電流會沿串聯的扁鋼引下線去影響其他未遭受雷擊接閃的天線，容易造成其他天線的損壞；同時引下線采用串聯幾根天線支撐桿的方式，造成引下線的長度過長，雷電流不能以最短的距離和時間泄放至大地；另外串聯的扁鋼如果損壞未及時發現，會造成多根天線的接閃器未接地，使接閃裝置失效。
解決方式：樓頂天線支撐桿直擊雷引下線對稱引出，建筑物防雷引下線可利用大樓外圍柱內的主鋼筋。主鋼筋不應少于兩根，鋼筋自身上、下連接點應采用搭接焊，且其上端應與房頂接閃裝置、下端應與地網、中間應與各均壓帶焊接連通。建筑物鋼筋電氣連通性不符合防雷引下線要求時，應至少設兩條專用引下線。

1.13?接閃器與天線安全距離不足
接閃器未與天線預留一定的安全距離。為防止接閃時產生閃絡，按GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》規定安全距離應大于3m，所以接閃器架設時一定要考慮安全距離。
解決方式：保持接閃器與天線邊緣大于3m的安全距離。

1.14?信號線穿洞進入機房未進行進線處理
按標準規定，信號線進入機房前需要在進線室的位置進行接地處理。信號線(多為天饋線)直接穿洞進入機房的方式，除了沒有在室外進行接地處理以外，在穿墻的過程中很容易接觸墻體內的鋼筋。當墻內鋼筋在進行雷電流釋放到接地網時就會在信號線上感應過電壓，以線路入侵的方式進入監測機房，造成設備損壞。
解決方式：設置進線室，進行進線處理。

1.15?雷雨季節臨時架設天線
在雷雨季節為完成特殊的監測任務，需要臨時架設天線時，不能超出原有接閃器的保護范圍，否則容易遭受直擊雷。同時，天饋線應采用規范布線的方式，不能采用外墻飛線或飛窗進入等方式，這容易使外部的雷電感應過電壓進入機房，損壞設備。特別是臨時架設的天線，通常都沒有配備浪涌保護器，也很少在入戶前對天饋線做金屬外皮的接地處理。此時，一旦遭受雷擊，雷電流會順天饋線毫無衰減地進入設備端口，損壞監測設備。
解決方式：雷雨季節臨時架設天線時，注意一定要在原有建筑物的直擊雷保護范圍內架設。如果超出保護范圍，要注意天氣變化情況，盡量在非雷雨天使用后，盡快拆除，避免遭受雷擊。如果使用周期較長，需要做好規范的防雷措施。

1.16?新建監測設施未與原系統進行聯合接地
無線電監測站在新建監測設施時，一定要注意將新建接地網與現有接地網進行有效連接(距離太遠的獨立系統除外)。例如，某無線電監測站在站區內新建天線鐵塔，新建天線鐵塔的接地網未與綜合監測樓的接地網有效連接，未形成聯合接地，兩者之間存在地電位差，易造成地電位反擊損壞機房設備。
解決方式：新建接地網與原有接地網有效連接。

1.17?天饋浪涌保護器接地線接至室內接地排
正確的天饋線浪涌保護器接地方法是接至室外再接地排，這樣可以避免室外的雷擊能量進入室內。在勘察中發現，機房建好后，每年因為不同的需求，會逐漸配置新的接收機。配置接收機后，新增加浪涌保護器的接地線誤接到機房室內接地排上，容易造成地電位反擊，引起雷擊災害。
解決方式：機房內設置室外專用接地排，天饋浪涌保護器接地線接至該專用接地排。

1.18?可轉動天線供電電源未安裝合適的浪涌保護器
無線電監測站為提高接收的靈敏度，通常配置可轉動的方向性天線(例如對數周期天線)。一般廠家為方便安裝，將天饋線、控制線和電動機電源線都連接至室內機房的專用控制設備，且很少提供浪涌保護器。按規定，機房內的電源是需要經過總配電房、樓層配電柜、機房配電柜2~3級浪涌防護的，如果電動機電源線直接連入機房的電源系統，相當于將室外的電纜未加任何浪涌保護直接引入機房內部，容易造成機房內的電源系統遭受雷電入侵，引起機房內其他設備大面積損壞。
解決方式：在天線電源端口(與電機端口相連)和監測機房內部供電輸出端口(與電源輸入端口相連)增設電源浪涌保護器，形成兩級浪涌防護。除此以外，因為傳感器的線纜也是直接連接室外天線的，也需要增加信號浪涌保護器進行浪涌防護。根據工程經驗，除增設浪涌防護外，還可在電機電源輸入端口采用一路帶專用控制開關的電源進行單獨供電。雷雨季節，該專用電源開關保持常關狀態，在需要轉動時才打開該電源控制開關。這樣既可以有效避免雷雨季節雷電過電壓由天線電機電源線侵入機房，也能保證天線接收功能不受影響，這是目前在實踐中總結出來相對安全有效的防雷措施。

1.19?浪涌保護器
失效未更換雷擊發生后，很可能造成浪涌保護器失效，需要及時更換。否則下次雷電來襲，就無法有效地進行防護。浪涌保護器失效如圖 5 所示，從圖 5 中可以看出左數第二路浪涌保護器顯示窗已經出現色柱，代表該路已失效。
解決方式：定期檢查維護，尤其是在雷擊發生后，要仔細檢查浪涌保護器是否已經失效，如果失效應該及時更換。

1.20?配電柜未加電源浪涌保護器
勘察中發現，部分樓層配電柜和機房配電柜缺少浪涌保護器。特別是目前機房都配有UPS電源，UPS電源價值較高，損壞后對工作影響較大，而UPS配電柜缺少浪涌保護的情況時有發生。
解決方式：為配電柜增加合適參數的電源浪涌保護器。

2、結束語
部分無線電監測站已經運行多年，伴隨雷擊、地震、洪水、日曬、雨淋等自然損耗，有的監測站已經出現防雷設施老化失效的現象。如果新建監測設施設計不合理，也容易破壞原有的防雷系統，造成防雷設施失效。本文結合實際工作經驗，總結了20種無線電監測站日常維護和建設中容易出現的防雷安全隱患，供無線電監測站設備設施維護和資產管理人員參考。

作者簡介
陳良，國家無線電監測中心成都監測站，室主任/高級工程師，四川省電子學會電磁脈沖與雷電防護技術專業委員會會員。從事無線電監測技術研究、監測站防雷設施建設及行業標準起草、無線電監測站固定和移動監測站開場測試方法研究及行業標準起草、無線電監測大數據分析應用研究。

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