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微波饋線防雷措施探討

文檔作者：田兆祿何勁文檔來源：中國華北電力集團(tuán)套司田兆祿何勁		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月04日
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微波饋線防雷措施探討
中國華北電力集團(tuán)套司 田兆祿何勁 了／ 7
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， ’
《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程~(SDJ 7—79)第113條規(guī)定：“波導(dǎo)管或問軸電纜
的金屬外皮，至少應(yīng)在上下兩端與塔身金屬結(jié)構(gòu)連接，并在機(jī)房(包括與主控制室合并的機(jī)
房)內(nèi)與接地網(wǎng)連接”。雖然我局系統(tǒng)的敬波站饋線已按規(guī)程要求大都采用上下二點(diǎn)(或三
點(diǎn))與鐵塔連接方式，但這種接地方式是否能夠防止從饋線引進(jìn)雷電流，有效地保護(hù)微波設(shè)
備，還是值得進(jìn)一步探討的。
一
、從天津某微波站雷害情況看目前饋線接地方式的不足
1991年9月2日凌晨2：40分，天津地區(qū)某微波站遭受雷擊．造成信道機(jī)22塊機(jī)盤損
壞，全電路中斷通信44小時(shí)?，F(xiàn)場事故分析表明，這次雷害的主要原因是雷擊鐵塔時(shí)，饋線
內(nèi)導(dǎo)體中引起了很強(qiáng)的感應(yīng)電流，致使信道機(jī)損壞 這個(gè)結(jié)論的依據(jù)是(1)這次雷害損壞的
機(jī)盤全部是與饋線直接相連的信道機(jī)的機(jī)盤，損壞的元件全部是耐壓水平比較低的集成電
路元件，與天饋線無直接聯(lián)系的PcM復(fù)用設(shè)備未發(fā)生任何損壞，而該站信道機(jī)與PCM復(fù)用
設(shè)備共同采用一個(gè)接地點(diǎn)與地網(wǎng)相連。(2)這次損壞的電路板上未發(fā)現(xiàn)任何放電痕跡+這就
在一定程度上排除了園地電位升高產(chǎn)生反擊造成損壞的可能性，因?yàn)橹挥袕酿伨€感應(yīng)進(jìn)來
的雷電流才可能造成這種現(xiàn)象 饋線畢竟是進(jìn)行了接地處理．這種處理起到了一定的分流作
用，而感應(yīng)的雷電流還不足以造成電阻、電容等耐壓水平較高的元件損壞
該站的三條饋線在距地面約10米處與塔身連接，饋線
上端外導(dǎo)體與天線相連，而天線與鐵塔是相連的，所以饋線
上端實(shí)際上已經(jīng)接地了 同樣，饋線的下端外導(dǎo)體與信道機(jī)
的外殼是相通的，而機(jī)器外殼是接地的，所以饋線的下端也
已經(jīng)接地了 但實(shí)踐證明，這洋1故并沒有能夠有效地阻止雷
電流進(jìn)入信道機(jī)。
我們知遭—般微波塔高約50~60ra，有些甚至達(dá)80～
90m，我們假設(shè)平均為?0m。如圖l所葡的饋線同軸電纜，
上、中、下分別為A、B、C三點(diǎn)接地，每個(gè)接地點(diǎn)的間隔約
3orn。雷擊鐵塔時(shí)，在饋線的外導(dǎo)體感應(yīng)出電流。由于每個(gè)
接地間隔長達(dá)30m，分流效果很差，所以會在同軸電纜的 圖I
內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)出較強(qiáng)的感應(yīng)電流。這樣A～B段和B-C段的內(nèi)導(dǎo)體上都會有感應(yīng)電流i 一
及i一一c。由于iA～B與iB-c方向相同，所以 —c—j 一一+i —c，i一即為整根同軸電纜的感應(yīng)雷
電流。如果有n條同軸電纜從鐵塔進(jìn)入微波機(jī)房，則進(jìn)入微波信道機(jī)的總感應(yīng)電流i~-ni^-c。
一13 —
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這個(gè)感應(yīng)雷電流最終經(jīng)同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體進(jìn)入信道機(jī)，使其損壞。所以我們認(rèn)為即使按照目前
的防雷規(guī)程，將信道機(jī)饋線三點(diǎn)接地，當(dāng)雷擊鐵塔時(shí)，還不能保證避免高電位從饋線內(nèi)導(dǎo)體
引入信道機(jī)。
． 三、措施與建議一一對信道機(jī)饋線采用全屏蔽
．
電纜的屏蔽效果，—般可用轉(zhuǎn)移阻抗表征。轉(zhuǎn)移阻抗大．屏蔽效果差；轉(zhuǎn)移阻抗小，屏蔽
效果好。轉(zhuǎn)移阻抗定義為；電纜芯與外皮(屏蔽層)在一側(cè)短接，外皮電流設(shè)為l(t0)．引起電
纜另—側(cè)的感應(yīng)電壓設(shè)為Uo( )時(shí)，則轉(zhuǎn)移阻抗z(∞)一uD(o)／I( )·L(其中L為電纜長
度，co為角頻率)，電纜長度小于注入外皮電流波長的1／4時(shí)，有屏蔽的電纜可由集中參數(shù)電
路(如圖2，來等效。
b ) (b)
圖2 屏蔽電纜及其等效電路
圖2所示電路的電纜轉(zhuǎn)移阻抗為
z(∞) 一M)+
[1+ 號 )·L
式中 、L 一一分別為電纜外皮和芯線的自感I
M一一為電纜外皮與芯線間的互感；
Ro、R1一一分別為電纜外皮和芯線的輸入阻抗；
zm一一為鍘量儀表的阻抗，
電纜末端開路時(shí)的轉(zhuǎn)移阻抗為
z(o)=Cjo(L,-M)+R03／L
電纜外皮對芯紱女哺B做到完全屏蔽，即ko=M，則轉(zhuǎn)移阻抗只決定于外皮的電阻。這時(shí)
轉(zhuǎn)移阻抗最小。
根據(jù)有關(guān)資料，在0．05～2蛐z頻率范圍內(nèi)，單層屏蔽電纜轉(zhuǎn)移阻抗約為2～2 m，
雙層屏蔽電纜的為0，Ol～lMf枷。
由此可見．在同軸電纜外側(cè)再加—層屏蔽并接地，即為雙層屏蔽電纜，其屏蔽效果要比
單層屏蔽電纜高1至2個(gè)數(shù)量級。
綜E所述，我們認(rèn)為，在雷電話動較頻繁的地區(qū)，為更有效地防IE從夭饋線引入雷電流，
宜將饋線進(jìn)行金屏蔽處理。對于微波站來講。微波塔實(shí)際匕就是一個(gè)引雷裝置，而微波塔上
的饋線又是微波站目f入雷電流的主要途徑之一。把這個(gè)主途徑堵住，就可使緇啵站遭雷害的
可能性大大降低。
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