浅谈程控交换机的感应雷防护措施

         电力通信是现代电力系统不可缺少的重要组成部分，是现代电网安全稳定运行的三大支柱之一，而程控交换机是电力通信网的一个重要组成部分，一旦发生故障，所造成的损失不仅是经济上的，更为严重的是其对电网安全产生了潜在的威胁。因此，加强对程控交换机的安全防护就显得尤为重要。
         现在很多单位都安装了程控交换机，而程控交换机最主要的部件是集成电路(IC)。IC抗干扰能力比较低，即使是从线路感应过来的雷电电磁脉冲(LEMP)，也能把IC元件击穿。所以程控交换机很容易发生雷击事故。而击坏的部件多数是中继板、用户板、计费卡和电源部分。由于这些主板价值不菲，为减少经济损失,有的用户想尽各种办法来保护交换机，甚至把整部交换机向保险公司投保，但因雷击导致通信中断带来的损失，却是无法弥补的。所以程控交换机的防雷显得尤为重要。
那么程控交换机的防雷应如何进行呢?笔者认为应从如下几个方面来综合考虑。

　
一、确定交换机的等电位连接
　　交换机等电位连接的目的在于减少需要防雷的空间内各种金属部件和系统之间的电位差。要求穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接(图1)。如在防雷区LPZO和LPZ1交界处的等电位连接带上，将所有进入交换机房的金属导体都应做等电位连接。此外，这些线路在LPZ1和LPZ2交界处应安装SPD。
 
　
二、首先要确定建筑物防雷设施的质量情况
　　根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的有关规定，程控交换机大楼天面必须有防直击雷的设施。当大楼高度超过30m(一类防雷)、45m(二类防雷)和60m(三类防雷)时,应将以上高度外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。另外防雷设施的接地电阻还应符合有关规范的要求。
　
三、确定建筑物内部的防雷区(LPZ)
根据国际电工委员会IEC1312-1《雷电电磁脉冲的防护》的有关规定,把建筑物划分为4个区(图1):LPZOA区，在本区内的物体都可能遭到直接雷击，区内电磁场没有衰;减LPZOB区，在本区内的物体不可能遭到直接雷击，区内电磁场也没有衰减;LPZ1区，在本区内的物体不可能遭到直接雷击,区内的电磁场有可能衰减;LPZ2区为后续防雷区。根据以上分区原则，应尽可能把程控交换机放在LPZ2区，以减少雷电电磁脉冲对交换机的影响。
 
四、确定布线的方法
　　目前，交换机的传输网络在室外是采用架空和埋地两种方法。其中对架空线缆应把电话线或电缆在入房前埋地,埋地长度>2ρ(ρ为接地电阻的电阻率，单位为Ω*m)，实际长度>50m。而埋地一般是采用金属铠装电缆直接埋地,或非金属屏蔽电缆穿金属管直接埋地。从避雷角度来讲，在有条件的情况下入室电缆应选择埋地方式。
程控交换机的传输网络在室内应沿专用的信号电缆槽布线，避免沿大楼结构柱或紧贴外墙敷设;强弱电电缆不宜同槽敷设，以减小干扰。如广州某中心大楼无专用的信号电缆槽，其信号线和电源线是同槽敷设的，当电源线遭雷击或感应雷电电脉冲时，会在信号线上也感应出一个电磁脉冲，并沿信号线传至交换机，使交换机遭雷击。因此，该中心大楼的总机和电脑网络系统经常遭雷击。
　
五、交换机的屏蔽
　　交换机的屏蔽(包括空间和线路屏蔽)除了信号线和电源线外，交换机房也应作屏蔽处理,具体作法是把金属门、窗、天花龙骨和防静电专用地板接地。
　
六、确定机房的位置
机房的位置应结合建筑工程的远、近规划，以及地形位置等因素来确定。对高层建筑，一般的做法是把机房设在4层以下首层以上的空间。在潮湿的地区，首层不宜设电话交换机房。但有的单位受条件限制，并不是按以上原则设交换机房的，如广东迎宾馆的程控交换机房就设在大楼天面的加层房内。根据IEC1312-1《雷电电磁脉冲的防护》的有关规定，大楼天面在防雷区的划分属LPZOB区，在该区内电磁场没有衰减，交换机受电磁场的影响很大。
 
七、确定分流限压的措施
　　在电源方面，应采用三级分流限压措施，以把雷电电磁脉冲幅值减到最小。因此，第一级设在主配电房的低压部分，安装40kA的电源避雷箱;第二级设在楼层的电源箱处，安装20kA的电源避雷箱;第三级设在交换机房的电源开关处，安装10kA的电源避雷箱，或在UPS前安装一级电源避雷箱。
在信号方面，也应采用分流限压的措施。首先在中继线和用户线分别安装性能可靠的程控交换机避雷器，在交换机和计费终端之间安装网络避雷器。
　
八、确定交换机的接地系统
　　程控交换机的接地包括：直流电源接地;电信设备机壳或机架屏蔽接地;入站通信电缆的金属护套或屏蔽接地;明线或电缆入站避雷器接地和信号电缆空线对的接地等。
　　为做好程控交换机的接地，有的单位单独为程控交换机做一副人工地极，地极的接地电阻也符合规范的要求，但人工地极和大楼的防雷接地由于受场地的限制相距不足20m。如广州云浮大酒店和华南大厦总机房的人工地极和大楼防雷接地都是相距不足20m，不符合国家JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》关于两地网独设时必须大于20m的有关规定。为解决上述问题，通常的做法是把程控交换机的所有接地与全站共用的通信接地装置相连，然后再把共用接地装置与大楼的防雷接地相连,做成合设地极。采用合设地极后，通信设备的接地装置需采用专用的接地干线，干线的截面积不小于25mm2的多股铜导线。
 
 总结：在现代通信系统中，一个设计良好的防雷系统对设备的安全运行是至关重要的，而不仅仅是针对程控交换机而言，只有严格按照综合防雷的原则，从各个可能的雷击引入途径进行规划保护，才能保证整个通信网络的安全运行。