根据国际电联提供的世界年雷暴日分布统计,我国是世界上年雷暴日最多的国家之一,我国的雷害事故比较频繁。为了防止雷击对通信设备和人身的伤害,首先要重视接地系统的建设和维护,二是要采用等电位原理,如电信局(站)采用联合接地系统,三是依据IEC 1312-1中的规定,将需要保护的空间划分为不同的防雷区(LPZ),以确定各部分空间区域不同的雷电电磁脉冲严重程度和相应的防护对策。
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一、防雷区
1、IEC的规定
依据IEC 1312-1《雷电电磁脉冲的防护》中第一部分的一般原则,应将一个易遭雷击的区域,按照通信局(站)建筑物内外,通信机房及被保护设备所处环境的不同,由外到内把被保护区域划分为不同的防雷区(LPZ,Lightning Protection Zones),以确定各部分空间区域不同的雷电电磁脉冲严重程度和相应的防护对策。防雷区以其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征,防雷区划分的一般原则,按下图1-1所示规定分区。分为LPZ0、LPZ1和LPZ2,LPZ0又分为LPZ0A和LPZ0B,LPZ2及以后分区也称为后续防雷区,也即当需要进一步减小雷电流和电磁场时应设后续防雷区。LPZ分区规定详见下表1-1。
图1-1:将一个需要保护的空间划分为不同防雷区的原则
表1-1:防雷区(LPZ)的分区规定
IEC的防雷理念是系统的综合防雷:即联合接地,等电位连接,屏蔽,合理布线,直击雷防护以及协同配合的多级SPD保护。
2、GB 50689的规定
在我国国家工程建设标准GB 50689《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》中,参照IEC 1312-1的规定,同样给出了图1-1的划分原则和表1-1的分区规定。同时专门给出了移动通信基站的防雷区划分,详见下图1-2,其各区应包括的设施内容具体详见下表1-2。
图1-2:移动通信基站的防雷区划分
表1-2:移动通信基站防雷区所包含的设施内容
3、划分防雷区的作用:确定SPD的保护原则
通信局(站)划分防雷区确定了浪涌保护器(SPD)多级保护的原则。通常,我们把通信局(站)建筑物外的设备为A级保护,0区与1区的交界处为B级保护,1区与2区的交界处为C级保护,2区内重要设备前端为D级保护。下图1-3所示为综合通信局(站)电源系统防雷与接地的示意图。图中A、B、C、D为交流电源系统浪涌保护器,E为直流电源浪涌保护器。安装在建筑物外的电源用SPD,应能疏导10/350μs的模拟雷电冲击电流;安装在建筑物内的电源用SPD,可以疏导8/20μs的模拟雷电冲击电流。
图1-3:综合通信局(站)电源系统防雷与接地示意图
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二、雷暴日与雷电活动区
所谓雷暴日(Thunderstorm Day)是指一天可听到一次以上的雷声则称为一个雷暴日。在不同年份观测到的雷暴日变化较大,一般取多年的平均值,即为年平均雷暴日。经过1951年~1985年的统计,我国主要城市的年平均雷暴日数详见下表2-1。
表2-1:我国主要城市的年平均雷暴日数统计表
我国国家标准GB 50689,根据年平均雷暴日的多少,将雷电活动区(Keraunic Zones)分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区,其规定详见下表2-2。结合表2-1即可知道各城市的雷电活动区的级别。
表2-2:雷电活动区的划分
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