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一、引言
程控交換機(jī)系統(tǒng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的重要組成部分，是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)支柱之一，而ZXJ10程控交換機(jī)是江西贛州通信網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，一旦發(fā)生故障，所造成的損失不僅是經(jīng)濟(jì)上的，更為嚴(yán)重的是對該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和市政建設(shè)產(chǎn)生直接影響。因此，加強(qiáng)對ZXJ10程控交換機(jī)的安全防護(hù)就顯得尤為重要。
ZXJ10程控交換機(jī)最主要的部件是集成電路(IC)。IC抗干擾能力比較低,即使是從線纜感應(yīng)過來的雷電電磁脈沖(LEMP),也能把IC元件擊穿。所以程控交換機(jī)很容易發(fā)生雷擊事故。目前由于ZXJ10交換機(jī)防雷擊保護(hù)性能較弱，在雷擊防護(hù)性能上存在著較大的隱患，單板容易遭雷擊損壞。為了從根本上全面解決ZXJ10設(shè)備的防雷擊問題，提高設(shè)備抗雷擊能力，降低單板損壞率，我們對設(shè)備進(jìn)行了單獨(dú)的防雷設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)改進(jìn)已經(jīng)在多處系統(tǒng)中試運(yùn)行，效果良好。為更好的推廣實(shí)施防雷改進(jìn)工程。下面我將結(jié)合江西贛州地區(qū)正在進(jìn)行的ZXJ10程控交換機(jī)防雷工程深入的分析和探討綜合防雷問題。
二、雷電災(zāi)害的分類和預(yù)防原則
雷擊可以產(chǎn)生以下幾種不同的破壞形式：
1、直擊雷：
雷電流在閃擊中直接進(jìn)入金屬管道或?qū)Ь�時(shí)，它們沿著金屬管道或?qū)Ь�可以傳送到很遠(yuǎn)的地方。雷電流從導(dǎo)線傳送到用電設(shè)備，如電氣或電子設(shè)備時(shí)，將出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大的雷電沖擊波及其反射分量。反射分量的幅值盡管沒有沖擊波大，但其破壞力也大大超過半導(dǎo)體或集成電路等微電子器件的負(fù)荷能力，尤其是它與沖擊波疊加，形成駐波的情況下，便成了一種強(qiáng)大的破壞力。
2、雷電感應(yīng)：
感應(yīng)雷的破壞也稱為二次破壞。雷電流變化梯度很大，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向周圍物體放電，如附近有可燃物就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和爆炸，而感應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞性。
3、雷電波侵入：
由于雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。
4、雷擊電磁脈沖：
作為干擾源的直接雷擊和附近雷擊所引起的效應(yīng)。絕大多數(shù)是通過連接導(dǎo)體的干擾，如雷電流或部分雷電流、被雷電擊中的裝置的電位升高以及磁輻射干擾。
雷電災(zāi)害被稱為“電子時(shí)代的一大公害”，雷擊、感應(yīng)雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)住拇罅康耐ㄐ旁O(shè)備雷擊事例中分析，專家們認(rèn)為：由雷電感應(yīng)和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖（LEMP）是通信設(shè)備損壞的主要原因。為此我們采取的防范原則是“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)”。力爭將其產(chǎn)生的危害降低到最低點(diǎn)。
三、防雷主要的應(yīng)對措施
3．1完善的接地系統(tǒng)
接地是防雷體系中最基本的，也是最有效的措施。
3.1.1 按照“接地”的作用不同，可以將“地”分成“工作地”、“保護(hù)地”和“防雷地”等形式。對重要的通信設(shè)備系統(tǒng)，一定具備的是“工作地”，它為整個(gè)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)參考電位，有了這個(gè)參考電位，系統(tǒng)才能正常工作；如果系統(tǒng)同時(shí)由強(qiáng)電電源供電，還需將設(shè)備外殼接“保護(hù)地”，系統(tǒng)有室外架空金屬設(shè)備或電纜與之相連，還需要系統(tǒng)在合理位置接“防雷地”，以防止雷擊高壓串入系統(tǒng)中。
3.1.2 如果通信系統(tǒng)的“工作地”、“保護(hù)地”和“防雷地”是分別安裝，互不連接，自成系統(tǒng)，我們稱作“分設(shè)接地系統(tǒng)”。如果三者合并設(shè)在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一接地系統(tǒng)，我們稱為“合設(shè)接地系統(tǒng)”。目前江西贛州地區(qū)的通信大樓基本都是采用合設(shè)接地的接地方式。合設(shè)接地系統(tǒng)消除了不同接地點(diǎn)可能存在的電位差，在發(fā)生雷擊時(shí)，可以較好地抑制不同接地點(diǎn)之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。
3.1.3 程控交換機(jī)的接地及其所在整棟建筑的接地很重要。按信息產(chǎn)業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電信建筑防雷接地接沖擊接地電阻不應(yīng)大于10歐姆（YD5003-94《電信專用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》），重要的電信建筑物接地電阻應(yīng)在1歐姆以下（YDJ20-88《程控電話交換設(shè)備安裝設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定》）。若接地不符合要求，當(dāng)程控交換機(jī)受到雷擊時(shí)，可能會(huì)造成嚴(yán)重的受損事故。
3.1.4 在實(shí)際布線過程中，采用類似“分散接地”的布線方式，即工作地線和保護(hù)地線都從地線排上引出，兩種地線不直接就近相連，如圖一所示，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)雷電流流過接地網(wǎng)時(shí)，雷電流只縱向流動(dòng)，即使存在接觸不良的接點(diǎn)，也不會(huì)造成橫向干擾。
3.1.5 交換機(jī)的接地處理：用一根135ｍｍ2的多股銅芯導(dǎo)線，單獨(dú)連接到接地線線排上。不同于系統(tǒng)的是：（1）不直接與交換機(jī)的正極就近相連，也不將機(jī)柜與帶正極的纜、線隨機(jī)連接。（2）機(jī)柜與高架地板及底座的接觸部分都進(jìn)行了絕緣處理，相當(dāng)于采用了“懸浮接地”方式，以防止相近面層的靜電及建筑物的雜散電流串入機(jī)柜，對通信造成干擾。
3.1.6 總配線架的接地：單獨(dú)從母線排上引入兩根50ｍｍ2的多股銅芯導(dǎo)線，其中一根接到配線架底座上，另一根接到配線架上端的接地銅排上。雙線分別接地的優(yōu)點(diǎn)是：一方面可以提高保安設(shè)備和告警信號電路的可靠性；另一方面，當(dāng)通信線路上受到雷擊和高壓電流而通過保安器入地后，可迅速降低配線架上的電位。
采用聯(lián)合接地方式后，使設(shè)備、地板的接地更加可靠，有效地保證了設(shè)備和人身安全。
3.2 合理的綜合布線
ZXJ10程控交換機(jī)的布線是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，其布線方案，在設(shè)計(jì)階段就考慮到雷電安全問題。布線工作包括程控交換機(jī)的中繼線、內(nèi)線(用戶電纜等)、電源線、室內(nèi)接地線等。
3.2.1 交換機(jī)的傳輸網(wǎng)絡(luò)在室外是采用架空和埋地兩種方法。其中對架空線纜應(yīng)把電話線或電纜在入房前埋地,埋地長度>2ρ(ρ為接地電阻的電阻率,單位為Ω*m),實(shí)際長度>50m。而埋地一般是采用金屬鎧裝電纜直接埋地,或非金屬屏蔽電纜穿金屬管直接埋地。從避雷角度來講,在有條件的情況下入室電纜應(yīng)選擇埋地方式。
3.2.2 程控交換機(jī)的傳輸網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)應(yīng)沿專用的信號電纜槽布線,避免沿大樓結(jié)構(gòu)柱或緊貼外墻敷設(shè);強(qiáng)弱電電纜不宜同槽敷設(shè),以減小干擾。如陜西某調(diào)度中心大樓無專用的信號電纜槽,其信號線和電源線是同槽敷設(shè)的,當(dāng)電源線遭雷擊或感應(yīng)雷電電脈沖時(shí),會(huì)在信號線上也感應(yīng)出一個(gè)電磁脈沖,并沿信號線傳至交換機(jī),致使交換機(jī)遭雷擊破壞。
3.3 確定分流限壓的措施
3.3.1 進(jìn)入室內(nèi)的程控電話和專用數(shù)據(jù)線路應(yīng)安裝線路避雷器，要求在選用避雷器件時(shí)，啟動(dòng)電壓應(yīng)為保護(hù)線路信號電壓峰值的1.5倍，雷電流通量大于等于0.2KA，特性阻抗為600歐姆，工作頻率0-5MHZ。
3.3.2 對室外有接收裝置并有信號線與室內(nèi)設(shè)備相聯(lián)接的，應(yīng)在天線接收裝置引入線路與設(shè)備之間串入相應(yīng)型號的避雷器。
3.3.3 以上線路以及設(shè)備上安裝的信號避雷器應(yīng)就近做好接地，接地電阻應(yīng)小于4歐姆（有的個(gè)別對接地有特殊要求的要小于1歐姆）。而且其接地線不能接在避雷針、避雷帶上，應(yīng)接在專用避雷器接地線上并與地網(wǎng)直接連接。在電源線、信號線上加裝保安器（俗稱避雷器），雷電電磁脈沖侵襲時(shí)，及時(shí)把雷電流分流入地從而起到保護(hù)作用。選用防雷器件時(shí)，要注意其響應(yīng)時(shí)間大小。有些保安器在雷電流侵入時(shí)，被保護(hù)器件被擊壞了，保安器在仍完好無損，這是因?yàn)槠漤憫?yīng)時(shí)間太慢�，F(xiàn)在市場上流行的以氧化鋅電阻（又稱壓敏電阻）為核心器件組成的線路避雷器，反應(yīng)速度比較快，使用效果比較好。
3.4 增加防雷設(shè)備
3.4.1 加裝電源防雷盒；
電源防雷盒在機(jī)房中的安裝示意圖
3.4.2 加裝HW電纜轉(zhuǎn)接卡
HW防雷轉(zhuǎn)接卡用于對ZXJ10 V10.0交換機(jī)一些較老版本的單板LVDS信號加肖特基二極管保護(hù)，根據(jù)各單板HW電纜接口的不同和背板的不同，設(shè)計(jì)有PBCTN、PBROM、PCOMA、PCOMM、PDSN、PDSNI、PDTI、PODT、PREPD、PSP。通過增加該轉(zhuǎn)接卡，可以增強(qiáng)交換機(jī)抗靜電、抗雷擊的能力。
3.5 其它一些有效的措施
3.5.1 確定通信機(jī)房等電位連接:即所有進(jìn)出機(jī)房的金屬裝置、外來導(dǎo)電物、電力線路、通信線路及其它電纜均應(yīng)與總匯流排做好等電位金屬連接。機(jī)房應(yīng)敷設(shè)等電位均壓網(wǎng)，并應(yīng)和大樓的接地系統(tǒng)相連接。等電位網(wǎng)宜采用M形網(wǎng)絡(luò)，各設(shè)備的直流地以最短的距離與等電位網(wǎng)相連接。
3.5.2 交換機(jī)的屏蔽原則：交換機(jī)的屏蔽(包括空間和線路屏蔽)除了信號線和電源線外,交換機(jī)房也應(yīng)作屏蔽處理,具體作法是把金屬門、窗、天花龍骨和防靜電專用地板接地。各點(diǎn)電位分布均勻，內(nèi)部的工作人員和設(shè)備會(huì)得到較好的屏蔽保護(hù)。
四、結(jié)束語
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的防雷系統(tǒng)對設(shè)備的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的，而不僅僅是針對ZXJ10程控交換機(jī)而言，只有嚴(yán)格按照綜合防雷的原則，從各個(gè)可能的雷擊引入途徑進(jìn)行規(guī)劃保護(hù)，才能保證整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。
