浅析石油专网通信中微波站的防雷

【摘 要】本文从生产实践出发，主要以东北输油专网通信为依拖，介绍了在东北石油专网微波通信中，各种结构的微波站的防雷系统的完善和改进。

【关键词】接地母线电位差保护线避雷器 地网

微波通信站的防雷，在我们石油专网通信的运营管理中，是一个至关重要的问题，主要是微波通信站所处的地理位置千差万别，而且微波铁塔要高出周围建筑物很多，这样导致最直接后果就是微波塔非常容易遭到雷击，另外，由于微波站内由各种电源、传输系统以及交换机等通信电子设备组成，微波站内的集成化程度相对较高但抗过压能力较差，一旦受到雷击后果不堪设想，将造成设备通信中断和严重的损坏。从而对通信设备和国家财产造成巨大损失。

一、小二楼型微波站

小二楼型微波站的特点之一是实时有人值守，其二是机房内的线路设计，在施工阶段只留有少量的接地点，不做环形接地母线。如果在微波站内有做环形接地母线的需求，可采用室内室外两种方式。

（一）室内敷设环型接地母线

这一方法的使用条件是室内房间间隔较少，以便于在室内施工。具体方法为，首先选择铺线地点，要在室内低层距离地面20-30cm高的位置进行环形接地母线的敷设，然后将环形接地母线的四个接口与地下的接线带相连接，并用焊接或者搭接的方法使其相连。环形接地母线相关铺设工作完成后，再将室需要与环形接地母线相连接的相关设备进行连接就可以了。

（二）室外敷设环形接地母线方式。

通常对于小二楼型微波站而言，由于其室内房间间隔较多，因此，对室内环形接地母线进行敷设就会造成一定的困难。为此，我们根据客观分析最后决定在室外一二层的位置进行环形母线的敷设。具体就是在该型微波站室外墙壁距室内地面20～30cm的位置，分别对室内房间进行敷设40mm×4mm的镀锌扁钢固定环形接地母线，依据每个房间间隔大小与连接设备和金属构件的具置进行测算，从室外环形接地母线引入2根接地线（1根做备用），然后将引入接地线与室内的用电设备和需要进行接地的金属构件进行连接，最后将室外的环形接地母线与屋顶均压带以及铁塔进行等相连接，然后依据对称四点与微波站地下接地带相连接。

（三）还有的微波站是独立的二层建筑，对于这样的微波站接地网，需要做好微波楼与铁塔之间的相关连接。

如果微波站是处在变电所附近，务必要接好微波站与变电所之间的等电位连接，因为靠近变电所的微波站，一切相关的管道电线等都是与变电所直接相连的，如果变电所遭受雷击或者单相接地等过电压发生的时候，就会直接导致两个地网之间发生电位差现象，从而对微波站的人员和设备构成安全上的威胁。所以，妥善处理微波站与变电所之间的等电位连接尤为重要，在操作过程中通常采取的方法是把两个地网通过有一定规格的镀锌扁钢进行连接，从而使两地的电网达到等电位状态。

二、高山无人值守型微波站

由于高山无人值守型微波站，通常都会设置在地形较高的位置，因此，相对于所处平原地形的普通微波站而言更易遭受到雷击，特别是雷电流会通过微波铁塔和交流输电线路进行侵入。

在铁塔上的高频馈线外导体应最少采用2～3条接地，当高频馈线进入机房后，采用就近原则与环形接地母线进行连接，在交流输电线路上对其进行增设避雷线以防止雷电流，其具体做法：通常是在微波站附近的输电线路的电线杆上对其进行防雷保护线的布设，并确保每一个线杆避雷线都进行接地。对于设置在地形较高的微波站而言，其电源变压器的高低压侧都应对其进行必要的防雷器的接入。交流电源线应穿铁管地埋进入机房后，再对电源隔离变压器进行1：1的串接，这样的目的是为了更加有效隔离侵入的雷电流。最后对交直流配电屏及其通信设备电源入口进行加装必要的防雷组件及压敏电阻确保避免雷击造成的损坏。另外因为电源系统配备了多级防雷保护措施，所以该方案在改进和完善工作中实施后，有效地解决了通信设备的安全问题。

三、塔楼式微波站

该类型的微波站通常会与专业机房以及办公室设置在同一楼内，而微波铁塔通常都设置在楼层的最顶部，相对该型微波站而言，要特别注意将高频馈线的防雷接地工作做好，另外，也应做好对塔灯电源的接地工作。由于该型铁塔布局设置相对会较矮一些，因此，对铁塔上馈线进行两点接地就可以了。当馈线进入机房一定要选择就近原则与环形接地母线进行连接，从而有效的确保感应雷电过电压一旦进入和通过高频馈线后可以通过接地点迅速被泄掉。对于塔灯电源线布设时应尽可能的采用铅皮或者铠装电缆，然后将电缆直接敷设在固定的铁塔上从而保证电缆外皮可以与铁塔进行多点的有效连接。对于塔灯电源在室内的部分，应对其进行加装相应的防雷组件，目的是为了确保有效防止雷电流通过塔灯电源线串入到室内的电源盘内从而造成对设备损害。

对于微波机房的室内部分进行接地设置时，应首先将环形接地母线通过机房内四周进行敷设，另外，也可以直接将接地母线敷设在环形的地沟中，然后采用就近原则对设备进行接地。对于室内有金属的门窗而言也应采取就近原则与环形接地母线进行连接。由于塔楼型的微波站属于有人值守型的微波主站或被设置为中心站和总站，因此对其数字微波的监控系统进行必要的防雷接地显得尤为重要。具体设置应在不影响监控系统的信号传输的基础上对其数据监控通道进行防雷器件的加装，从而保障数字微波监控系统获得最佳的防雷效果。

对于塔楼型微波站而言，通常由于将微波站设置在办公大楼里，因而对于楼内的各种设备，如：计算机、动力装置、交换机设备等专业机房对于防雷要求较高，因此，对于该类型的微波机房的防雷接地，应根据办公建筑进行土建时提前预留出接地点进行布置接地，另外进行多点连接，从而有效保证等电位可以形成较为完整的“法拉第笼”。 同时要兼顾做好对微波机房内的接地系统与微波站内的其它计算机、动力装置以及交换机设备的等电位，由于微波机房与其它装置设备机房的联系紧密，且各个机房之间的电缆进行连接的情况较为复杂，而一旦某一个机房内出现电位升高就会对其它所有的机房造成相应的威胁。因而对其它专业机房的连接而言，应最少采用2条接地线进行接地布设。而相对于专业机房要求下的接地地网采用独立成网的情况下，微波机房与其它各个专业机房地网之间应采取相应措施，比如在计算机机房接地网与微波机房地网之间进行布设二极管隔离措施或者防雷元件隔离措施等。正常情况下，两个地网之间是互不干扰，各自正常工作的，一旦其中一个地网地电位升高，就会导致两个地网之间原有的隔离组件被击穿，使两个帝王之间的正常隔离被破坏，并且出现等电位的现象。

四、无源转接微波站

介于我省的多山区，结构复杂的地形特点，对于无源转接微波站的防雷接地工作方案一直没有得到最终的确认。相对于地理结构比较正常的无源转接站，如果满足接地电阻5Ω以下的条件，防雷接地措施就可以按照正常的微波站的标准实行。对于布满岩石的山顶来说，就可以忽略雷电击坏设备的可能，原因在于首先它的地理环境决定了它不适合接地引下线要引出上百米再做接地体的无源转接站，其次是无源转接站微波站的特性，就不会涉及到用电设备。因此即使真的遭遇雷电的攻击，也不会影响天线的正式使用。因此设计微波站的防雷系统过程中，可以忽略不计高山上的无源转接站防雷问题。事实证明，这样的设计时正确的。

五、综合实例分析

我国东北石油系统微波电路涵盖了从秦皇岛-锦州-沈阳-长春-大庆，途径四省区几十个市县，其中所有的传输设备均采用西门子的数字微波设备。该微波电路具有容量大、通信质量优良以及抗自然灾害能力强等优点，该类型微博系统已经成为我国石油专网输油生产中以及满足日常通信的重要的通信手段。

随着数字电路的发展，集成电路被大规模的应用于各种电力通信设备中，但同时造成了通信设备电子元件抗雷电冲击能力却表现出了不足，极易造成通信设备系统的损坏。另外，我国东北地区雷电日在20d/年左右，与我国其他省份进行比较属于较少地区，但在防雷设施改进和实施中，每年仍旧有很多的微波站遭受到雷击，从而引发造成微波站通信系统和设备中断的事故。

在秦皇岛-锦州段的绥中微波站疆场遭受雷击从而造成用户板、接口板等复接器设备损坏。该微波站属于典型小二层型微波站，该位置处于绥中输油站变电所外，由于该地形属于半山区平坦地带，因而在遭受雷击损坏设备后，对其现场进行了测试和分析最终认为：遭受雷击引起复接器损坏的主要原因是由于微波站与变电所之间的地电位不平衡所致，雷电流通过微波站的电缆串入通信设备从而导致复接器设备受到损坏。综上因素分析，我们对其防雷设施进行了必要的改进，具体的办法是：将该型微波站保障接地电阻尽可能小的同时将微波站内与各种金属管线和通道两端接地进行稳固的连接。

以上就是本人在多年微波通信维护管理中一点心得，望同行们多提宝意见。