摘要：敘述在通信系統(tǒng)中過電壓產(chǎn)生的原因、雷電的形成、防護的措施以及各種防護器件。

    關(guān)鍵詞：過電壓  雷電  防護  器件

1 引言

    隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人們對現(xiàn)代化的通信手段的依賴程度越來越強烈�，F(xiàn)代通信正向大規(guī)模、高速度、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。這就要求通信設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)能夠安全可靠的運行。但在日常工作中由于雷擊和電磁感應(yīng)等各種原因產(chǎn)生的過電壓，時常破壞和干擾通訊系統(tǒng)及其附屬設(shè)施（如交換機、遠端模塊、傳真機、電話機、調(diào)制解調(diào)器、開關(guān)電源、機房空調(diào)等），造成財產(chǎn)損失、設(shè)備停用，嚴重時甚至威脅維護人員和用戶的人身安全，給通信部門和用戶帶來巨大損失。因此，如何防止過電壓的產(chǎn)生，減輕過電壓造成的危害，一直是通信部門十分關(guān)注的問題。在具體的維護工作中，我們應(yīng)針對不同的過電壓產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的保護措施，以確保通信設(shè)備安全可靠的運行。

2 過電壓產(chǎn)生的原因

    過電壓的產(chǎn)生有多種原因，其中最常見的是靜電放電、電磁感應(yīng)等。

    靜電放電所產(chǎn)生的過電壓中，最具代表性的是雷擊過電壓。電磁感應(yīng)過電壓包括雷電感應(yīng)過電壓和其它感應(yīng)過電壓等。

2.1 雷擊過電壓的形成

    密集于大地上空的帶有大量正電荷或負電荷的云，稱為雷云。當雷云中的電荷聚集量很大且具有較高的電場強度時，周圍的正、負雷云之間或雷云與大地之間，可能發(fā)生強烈的放電現(xiàn)象，稱之為雷電現(xiàn)象。

    習慣上把大地的電位視為零，雷云的電位遠高于大地的電位，由于靜電感應(yīng)而使大地感應(yīng)出大量的與雷云電荷異號的電荷，兩者類似于一個巨大的空間電容器。雷云中的電荷分布并不均勻，常常形成多處電荷聚集中心，當它的電場強度達到（25～30）kV/cm時，雷云就會開始向大地方向擊穿空氣，形成一個導電的空氣通道，稱為雷電先導。當雷電先導進展到離地面100m～300m時，地面上感應(yīng)出來的異號電荷也在相對集中，尤其是向地面上較高的突出物上集中，于是形成了迎雷先導。迎雷先導和雷電先導在空中相互靠近，當兩者接觸時，正、負電荷強烈中和，出現(xiàn)極大的電流并伴有雷鳴和閃光，這就是雷電的主放電階段，時間很短，一般為50μs～100μs。主放電階段過后，雷云中的剩余電荷沿主放電通道繼續(xù)流向大地，稱為放電的余輝階段，時間約為0.03s～0.15s，但電流較小，約幾百安。

    雷電波具有很高的電壓幅值和電流幅值，前者難以測量，后者則可測得雷電流的幅值和增長速率（即雷電流陡度），這兩個參數(shù)是防雷設(shè)計的重要依據(jù)。圖1是在實驗中得到的雷電波的波形，從圖中可以看出雷電流從先導放電開始到最大值時間很短，一般約1μs～4μs，稱為波頭the；雷電流從最大幅值開始衰減，到幅值之半所經(jīng)歷的時間tta稱為波尾，約需數(shù)十微秒。波頭和波尾的整體波形為雷電流波形，通�？捎眯苯遣^表示。雷電流（或雷電壓）波形是一種脈沖波，所以常稱為沖擊波，它是有極性的。

    雷電流陡度a=di/dt，是波頭部分的增長速度，單位為kA/μs。雷電流陡度越大，產(chǎn)生的過電壓（u=Ldi/dt）越大，對電氣設(shè)備絕緣的破壞性越嚴重。如何設(shè)法降低雷電流的陡度是防雷設(shè)計中的關(guān)鍵。

2.2 雷電感應(yīng)過電壓的形成

    在架空線路附近發(fā)生對地雷擊時，架空導線上有可能感應(yīng)出很高的電壓，其幅值可達300V～400V，對電氣絕緣的破壞性很大，必須設(shè)法加以防范。

在雷云放電的起始階段，雷電先導中有大量電荷向地面挺進，這些電荷形成的電場對架空導線發(fā)生靜電感應(yīng)，于是導線上逐漸聚集起大量與雷云電荷異號的束縛電荷Q，見圖