1、通信機房遭雷擊分析及改進來源：農村電氣化 2007 年第 3 期 作者：陽斌 李衛平雷電是年復一年的嚴重自然災害之一。隨著我國現代化建設的不斷提高，通信設備越來越多，規模越來越大。一方面大型電子計算機網絡、程控交換機等系統設備耐過電流、耐雷電壓的水平越來越低；另一方面由于信號來源路徑增多，系統較以前更容易遭受雷電波的侵 入，致使雷電災害頻繁發生。 據統計， 雷電對通信設備的損害， 占通信設備損壞因素的比例高達 33%，通信設備防雷已成為一項迫切要求。對一起通信機房遭雷擊事件進行分析，目的是引起各位同行對通信防雷的高度重視，并通過分析提供一些防雷經驗。1 故障現象2006年3月22日下午 4點1

2、0分至 5點，電閃雷鳴，風雨交加，某市電業局通信機房交換機來回啟動，不能恢復，造成通信中斷。與此同時，位于相鄰大樓的運行管理所，樓內的 95598 客戶呼叫中心，通信也造成中斷。該次雷擊共造成 50 多萬元的通信、信息設備損壞。損壞的通信元件大多都是與電源有關的部件，如交換機的 2M 板、一部分子框接口等。在現場檢查了一塊損壞的 2M板，其插板方向的芯片上方有 1 cm 寬、4 cm 長的深褐色痕跡，用手摸有油滑感，且有黑色粉末，這塊板的運行年限已達 10 年以上。事后對通信大樓 2樓機房接地網， 5 樓負荷控制中心地網，運行管理所內 95598客戶呼叫中心接地網進行復測，測得主地網接地電阻為

3、0.33，小于 0.5, 屬于合格范圍。排除了主接地網不合格造成通信設備損壞的原因。2 故障原因分析2.1 低壓電源引雷入室通信機房遭雷擊的來源有直擊雷、感應雷和傳導雷三方面。直擊雷是雷電直接擊在建筑物、構架、樹木、動植物上，由于電效應、熱效應和機械效應等混合作用，直接摧毀建筑物，構筑物以及引起人員傷亡等。直擊雷有可能使機房微電子設備遭受浪涌過電壓的危害；感應雷是指雷云之間或雷云對地之間的放電，而在附近的架空線路、地埋線路、金屬管線或類似的傳導上產生感應電壓，該電壓通過傳導體傳送到設備，間接摧毀微電子設備；傳導雷是雷電擊中電力或信息通信線路，然后沿著傳輸線路侵入設備。其中地電位反擊也是傳導雷的

4、一種。從這次雷擊元件損壞情況看，損壞的是與電源有關部件，信道機部分沒有損壞，說明與直擊雷無關，而與傳導雷有關。從該通信機房的進出線可知，該機房的通信線都是光纖，故判斷 380 V 電源進線為雷電侵入途徑。雷電流侵入的路徑大致為通信大樓的交流電源，由10 kV 架空線路送入，事發當時電力局及附近雷擊頻繁，由于10 kV 架空線路經過的地域廣，其遭受直擊雷和感應雷的幾率相當大。當10 kV 線路落雷時，雷電沿線路侵入電力局的配電變壓器，配電變壓器的高壓側避雷器動作，在配電變壓器的接地電阻上產生壓降。雷電流以5 kA計（5 kA 雷電流出現的概率大于 86%），配電變的接地電阻以 3 計，則接地電阻

5、上的壓降為 15 kV 。通信大樓供電的配電變壓器，其 380 V側沒有安裝低壓避雷保護，低壓屏的各路380 V 出線也沒有安裝低壓避雷器。由于配電變壓器低壓側無避雷器保護，這一壓降作用在配電變壓器低壓側中性點上，而低壓側出線此時相當于經導線波阻接地，低壓繞組的阻抗遠大于波阻抗，故壓降的絕大部分都加在低壓繞組上。10 kV架空線遭感應雷擊后，變壓器 380 V側產生進波過電壓，且隨交流電源進入機房，因它具有零序的性質，故經通信機房整流變壓器一、二次繞組間的電容，耦合到通信電源直流+48 V端。由于 +48 V錯誤地經 78 m長引線接機房的地，而不是按建筑防雷規范的要求，以最短的路徑接地。這段

6、引線在雷電波作用下，相當于經電感接地。由于機房內的 48 V 正極與地母線之間出現了沖擊電位差， 48 V正極電位的振蕩變化，使得通信機上脆弱的集成電路元件損壞。特別是對 于運行年久的 2 M板，更易損壞。2.2 機房地母線與主接地網只有一點連接通信機房的地母線與主網只有一點相連，五樓負荷控制中心的地母線也一樣；運行管理所大樓本身沒有接地網，位于該樓內的 95598 用 戶呼叫中心機房的地母線的接地，是從大樓地網通過一根扁鋼引來的。改造前接地網如圖1 所示。這樣的接地連接不符合 DL 548-94 電力系統通信站防雷接地運行管理規程中“機房地母線與地網，不得少于4 點對稱布置的連接”要求。通信

7、機房 380 V電源N線接地； 48 V壓敏電阻接地端沒有直接接地，而是接在 +48 V 端，而+48 V端點與地的連接線長達 78 m。95598 機房的工作接地線沒有以最短的距離接地，而是將過長的線纏繞多圈之后再接地。這樣，當雷電侵入時，將在這多圈電感上形成壓降，導致電位分布不均勻，引起弱電元件閃路。3 改進措施3.1 通信機房與主地網進行多點連接從主地網引 4 條對稱布置的連接線與通信機房環形地網對稱布置連接，連接線用L40×4熱鍍鋅扁鋼。同時從二樓通信機房屋外的上述對稱布置的 L40×4扁鋼，引 4 條連接線與負荷控制中心機房地網相連。95598 用戶呼叫中心機房的

8、網，設在運行管理所大樓的二樓，在運行管理所大樓四周的草坪上，加做一個閉合的環形地網。該地網由水平電極和垂直電極共同組成，水平電極用L40×40 熱鍍鋅扁鋼，埋深 0.6 0.8 m，組成閉合環路。在閉合環上，每隔68 m焊一垂直接地級。垂直接地極采用 L40×50 ×5熱鍍鋅角鋼，每根長度為 2.5 m，垂直打入地中。為保證地網接地電阻符合規程要求和電位均衡，從大 樓主接地網引 4 條對稱布置的連接線，與所加地網對稱布置連接。然后，再將這4 條引線的接入點，通過連接線引入二樓95598 機房的環形地母線。改造后的接地網如圖 2 所示3.2 完善機房地網內的防雷接地

9、通信機房地網做成閉合環形。同時機房內各種電纜的金屬外皮，設備的金屬外殼和不帶電的金屬部分，各種金屬管道、金屬門框等建筑物金屬結構、金屬進風管、走線架、濾波器架等，以及保護接地、工作接地、交流電源N 線均以最短距離，與機房內的環形接地母線連接。進、出機房的電纜全部采用有金屬屏蔽層的電纜，其金屬屏蔽分別與機房的地網相連。3.3 機房內配電屏的交、直流電源加裝過電壓保護裝置對通信大樓 10 kV 配電變壓器的低壓樁頭（ 380V 側）和低壓配電室與開關屏中的隔離開關下端（靠用戶側），三相對地加裝 Y1.5W-0.28 金屬氧化物避雷器。直流電源加裝壓敏電阻保護，壓敏電阻起始動作電壓，不應大于直流電源

10、電壓最大值的 1.3 倍。壓敏電阻的接地端 應以最短的距離直接接在地母線上。4 結束語這次雷擊的主要原因是通信機房與主接地網單點連接，同時低壓電源無過電壓保護裝置。通過加裝避雷器和重新敷設接地網等改進措施， 目前已基本解決了該電業局通信機房防雷的薄弱環節，達到了亡羊補牢的效果。各通信機房維護單位應借鑒該經驗，對照各種防雷規程， 檢查本單位通信接地網的布置是否合理，是否裝設了合格的避雷器，避免造成更多的通信設備雷擊損壞，確保人民的生命和財產安全。搜索更多相關主題的帖子 : 通信 機房 雷擊 分析 改進通信機房遭雷擊分析及改進來源：農村電氣化 2007 年第 3 期 作者：陽斌 李衛平雷電是年復一

11、年的嚴重自然災害之一。 隨著我國現代化建設的不斷提高， 通信設備越來越多， 規模越來越大。 一方面大型電子計算機網絡、 程控交換機等系統設備耐過電流、 耐雷電壓的 水平越來越低； 另一方面由于信號來源路徑增多， 系統較以前更容易遭受雷電波的侵入， 致 使雷電災害頻繁發生。據統計，雷電對通信設備的損害，占通信設備損壞因素的比例高達 33%，通信設備防雷已成為一項迫切要求。對一起通信機房遭雷擊事件進行分析， 目的是引起各位同行對通信防雷的高度重視，并通過分析提供一些防雷經驗。1 故障現象2006年3月 22日下午 4點10分至 5點，電閃雷鳴，風雨交加，某市電業局通信機房交換 機來回啟動，不能恢復

12、，造成通信中斷。與此同時，位于相鄰大樓的運行管理所，樓內的95598 客戶呼叫中心，通信也造成中斷。該次雷擊共造成 50 多萬元的通信、信息設備損壞。損壞的通信元件大多都是與電源有關的 部件， 如交換機的 2M板、 一部分子框接口等。 在現場檢查了一塊損壞的 2M板，其插板方向 的芯片上方有 1 cm 寬、 4 cm 長的深褐色痕跡，用手摸有油滑感，且有黑色粉末，這塊板的 運行年限已達 10 年以上。事后對通信大樓 2 樓機房接地網， 5 樓負荷控制中心地網，運行管理所內 95598 客戶呼叫中 心接地網進行復測，測得主地網接地電阻為 0.33 ，小于 0.5, 屬于合格范圍。排除了主 接地網

13、不合格造成通信設備損壞的原因。2 故障原因分析2.1 低壓電源引雷入室通信機房遭雷擊的來源有直擊雷、感應雷和傳導雷三方面。直擊雷是雷電直接擊在建筑物、 構架、樹木、動植物上，由于電效應、熱效應和機械效應等混合作用，直接摧毀建筑物，構 筑物以及引起人員傷亡等。 直擊雷有可能使機房微電子設備遭受浪涌過電壓的危害； 感應雷 是指雷云之間或雷云對地之間的放電， 而在附近的架空線路、 地埋線路、 金屬管線或類似的 傳導上產生感應電壓， 該電壓通過傳導體傳送到設備， 間接摧毀微電子設備； 傳導雷是雷電 擊中電力或信息通信線路， 然后沿著傳輸線路侵入設備。 其中地電位反擊也是傳導雷的一種。從這次雷擊元件損壞

14、情況看， 損壞的是與電源有關部件， 信道機部分沒有損壞， 說明與直擊 雷無關，而與傳導雷有關。從該通信機房的進出線可知， 該機房的通信線都是光纖，故判斷 380 V 電源進線為雷電侵入途徑。雷電流侵入的路徑大致為通信大樓的交流電源，由10 kV 架空線路送入，事發當時電力局及附近雷擊頻繁，由于 10 kV 架空線路經過的地域廣，其遭受直擊雷和感應雷的幾率相當大。 當 10 kV 線路落雷時，雷電沿線路侵入電力局的配電變壓器，配電變壓器的高壓側避雷器動 作，在配電變壓器的接地電阻上產生壓降。雷電流以 5 kA 計（5 kA 雷電流出現的概率大于 86%），配電變的接地電阻以 3 計，則接地電阻上

15、的壓降為 15 kV 。通信大樓供電的配電變壓器，其 380 V側沒有安裝低壓避雷保護，低壓屏的各路380 V出線也沒有安裝低壓避雷器。 由于配電變壓器低壓側無避雷器保護， 這一壓降作用在配電變壓器 低壓側中性點上， 而低壓側出線此時相當于經導線波阻接地， 低壓繞組的阻抗遠大于波阻抗，故壓降的絕大部分都加在低壓繞組上。10 kV架空線遭感應雷擊后，變壓器 380 V 側產生進波過電壓，且隨交流電源進入機房，因 它具有零序的性質， 故經通信機房整流變壓器一、 二次繞組間的電容， 耦合到通信電源直流 +48 V 端。由于 +48 V錯誤地經 78 m長引線接機房的地，而不是按建筑防雷規范的要求，

16、以最短的路徑接地。這段引線在雷電波作用下，相當于經電感接地。由于機房內的 48 V 正極與地母線之間出現了沖擊電位差， 48 V 正極電位的振蕩變化，使得 通信機上脆弱的集成電路元件損壞。特別是對于運行年久的 2 M 板，更易損壞。2.2 機房地母線與主接地網只有一點連接通信機房的地母線與主網只有一點相連， 五樓負荷控制中心的地母線也一樣； 運行管理所大 樓本身沒有接地網， 位于該樓內的 95598 用戶呼叫中心機房的地母線的接地， 是從大樓地網 通過一根扁鋼引來的。改造前接地網如圖 1 所示。這樣的接地連接不符合 DL 548-94 電力 系統通信站防雷接地運行管理規程中“機房地母線與地網，

17、不得少于 4 點對稱布置的連 接”要求。通信機房 380 V 電源 N線接地； 48 V 壓敏電阻接地端沒有直接接地，而是接在+48 V 端，而+48 V 端點與地的連接線長達 78 m。 95598 機房的工作接地線沒有以最短的距離接地，而 是將過長的線纏繞多圈之后再接地。 這樣，當雷電侵入時，將在這多圈電感上形成壓降，導 致電位分布不均勻，引起弱電元件閃路。3 改進措施3.1 通信機房與主地網進行多點連接從主地網引 4 條對稱布置的連接線與通信機房環形地網對稱布置連接，連接線用L40×4熱鍍鋅扁鋼。同時從二樓通信機房屋外的上述對稱布置的L40×4扁鋼，引 4 條連接線與

18、負荷控制中心機房地網相連。95598 用戶呼叫中心機房的網，設在運行管理所大樓的二樓，在運行管理所大樓四周的草坪 上，加做一個閉合的環形地網。 該地網由水平電極和垂直電極共同組成， 水平電極用 L40×40 熱鍍鋅扁鋼，埋深 0.6 0.8 m，組成閉合環路。在閉合環上，每隔 68 m焊一垂直接地級。 垂直接地極采用 L40× 50 ×5熱鍍鋅角鋼，每根長度為 2.5 m ，垂直打入地中。為保證地網 接地電阻符合規程要求和電位均衡， 從大樓主接地網引 4 條對稱布置的連接線， 與所加地網 對稱布置連接。 然后，再將這 4條引線的接入點， 通過連接線引入二樓 95598 機房的環形地母線。改造后的接地