[摘 要] 本文首先雷电现象产生的原理，说明了避免雷击对现代通讯设备的重要性，然后详细说明了通信设备防雷的内部、外部防护方法。
[关键词] 通信设施 雷电 防护方法
随着科技的迅猛发展，通信设备电路的精密程度日益提高，通信网络呈现出高速化、规模化的发展趋势，以其功耗低、集成度高、工作电压低、运行速度快的优点得以广泛应用，通信设施和通信网络的安全性也显得异常重要。但由于耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲( LEMP)的能力差，使之极易遭受雷电的危害。雷电电压干扰、破坏通信设施的情况时有发生，一旦发生通信设施雷击损坏的情况，不但造成较大的经济损失，甚至威胁机房设备及维护人员的人身安全，为了保证通信系统的安全运行，我们必须采取适当的防护方法来规避雷电电压给通信设施带来的危害，这就对现代通信防雷系统提出了更高的要求。
1.雷电危害的产生和常用避雷方法
“雷云”乃下雷阵雨时出现的一种黑色云朵，一般是带不同电荷的云朵撞击而能产生雷电的云朵的总称。如果雷云中的电荷大量聚集且具备高强度电场时，周边的正、负雷云之间或雷云与大地之间就会产生强烈的放电现象，即为我们平常所见的雷电。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。云中电荷的分布较复杂，但一般来说，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。当云的上、下部之间的电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。雷电作为一种自然现象，给人类社会带来了不少的危害。雷电引发的瞬间冲击对以集成电路为核心的通信系统有很大的威胁。当发生雷电时， 带电的云层会在通信设施的天线上产生感应电荷和感应电压，通过通信和电力线路侵入，如果天线和通信线缆与大地之间保护电路不畅，就会引起过电压，致使通信设施无法承受强电流的入侵而损害。
一般情况下，建筑物或者通信设备避免遭受雷击的方法有以下几种：
第二，隔离设置。将雷电产生的过电压与被保护物隔离开，避免雷击；
第一，疏导设置。将雷云中的电荷通过导体，直接引入大地，避免直接的雷击或感应雷击电流流经被保护物，免受雷击；
第三，中和设置。即释放出异性电荷，和雷云中的电荷进行中和，阻止雷电形成；
第四，等位设置。即将铁塔地、设备工作地、天馈线地、公共地等置于等电位上；
2.通信设施的防雷方法
具体到某个通信工程的防雷过电压，主要的防雷过电压方法分两类:内部防护和外部防护。
2.1外部防护方法
外部防护的主要手段是避雷针等类似设备和接地装置。其保护原理是：雷云放电逐渐接近地面时，使地面的电场发生畸变，在避雷针（避雷线）顶部形成局部电场畸变，这就影响了雷电先导入电的方向，引导雷电向避雷针（避雷线）放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而保护了通信工程设施。这种方法简单可靠，造价低廉，长期以来一直为人们采用。但是，随着应用的不断深入，被动放电式避雷针逐渐暴露出反应速率低、保护范围有限、导通量不足等缺点。根据现代通信发展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30°、45°、60°等不同角度考虑，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围，增加导通量。
具体进行避雷针设置的时候，要注意以下几点：
第一，避雷针要与天线之间有一定的间隔，通常应装在高于天线尖端的数米之处，以保证天线的通信效果；
第二，可在地下埋设具有一定间隔的多根接地物，彼此焊接成一体，这样可以大大增加过电压的泄放面积，安全系数进一步增加；
第三，避雷地线的直流通路电阻要求要足够低，一般为10Ω～50Ω范围内。雷电的浪涌电流较大，频谱较宽，持续时间短，所以需要尽量小的电感量，即产生很小的感抗；
第四，注意接地引入线长度应不长于30m，其材料应采用热镀锌扁钢或铜排，截面积应不小于40mm×4mm，之所以保证最小截面积，是为了保证足够小的电阻值。地线不能用扁平编织线和绞合线，因为这两种线易被腐蚀且不利于泄放雷击电流；
第五，对一些大型且重要的通信工程中，可以考虑安装放射性避雷装置。避雷针、线、网、带等，都是通过控制雷击点来发挥防雷作用的。但是，曾有人观察到雷雨时避雷针顶端出现电晕放电，而并未形成雷击的现象。这说明有可能人为增强电晕放电以抑制雷击的发生。放射性避雷装置的核心部分是放射源，放射源可以连续自行发射α粒子，发射的α粒子使周围空气电离产生大量的电子。在电离装置附近形成强电场，使空气电离，以在雷云和电离装置之间产生离子流，缓慢中和雷云所带的电荷，在电子流作用下将已经存在的低电场消除，将有可能形成高电场将为低电场，保持空间电场强度不超过空气的击穿强度，消除落雷条件，抑制雷击的发生。
电离装置可做成不同的形状，如板形、锥形等，但必须有多个放电尖端。电离防雷装置的电晕电流越大，则消雷效果越好。电晕电流的大小主要决定于电离装置附近电场强度超过30kV／m的强场区域的大小。电离装置的高度不应低于30m，并应超过被保护物的高度。电晕电流还与电离装置的半径有关，此半径越大，电晕电流也越大，但其与电离装置高度的比值不宜超过0.15，以免降低电场的不均匀程度。
电离防雷装置空中保护半径可达其高度的15倍，并可达1000m以上。地面上的保护半径约为空中保护半径的70％；有的电离防雷装置配用带有放射性元素的电离装置，或配用带有特种材料(或特殊镀层)电离针的电离装置，它对于增大电晕电流有不同程度的效果。
2.2 内部防护方法
内部防雷系统采用三项措施: 屏蔽、通信机房选址、电源的防雷保护。
首先是信号部分的防护，这部分的防护要依据通信设施对雷电的敏感度来判定。可以在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，加装相应的避雷器，电缆中的空线要接地，且要做好屏蔽接地。通信设施要求交直流工作地、安全保护地以及防雷地必须独立，若相互之间距离达不到规范的要求，则出现地电位反击事故的概率会大大增加。
其次通过雷电流和其他电流一样具有“集肤效应”，集肤效应又叫趋肤效应，当交变电流通过导体时，电流将集中在导体表面流过，这种现象叫集肤效应。电子在导体中传导时，会聚集于总导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中。因此，按集肤效应原理，雷电流几乎全部集中在外墙，而室内的磁场强度在电流流经的柱子附近最大。为了减小外界雷电电磁干扰，设备机房选址应避开大楼外侧作为引下线的柱子，在机房内布置设备时，应与外墙立柱保持一定的距离，避免出现严重电磁感应现象，影响设备安全。
线路是雷电入侵的主要通道，因此内部防护首先应该是电源部分的防护。对于高压部分，供电部门已采取相应方法，如安装专用的高压避雷装置。但是，线对线的过压则是难以控制的。按照国家规范，对于380V低压线路进行电压保护主要分为三级保护，目的是用限流技术将雷电脉冲能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。防护器的质量、性能的好坏将直接影响防护的效果好坏，所以要对避雷装置的质量进行严格的把关。
参考文献：
[1]叶茂.浅谈通信设施对雷电电压的防护措施[J]. 科技资讯，2009(30) [2]卢天.浅谈通信设施的防雷措施[J]. 甘肃科技，2008(17)
[3]吕鹏.通信设施雷电过电压防护浅谈[J]. 科技信息，2009(10)
