通信電源設備是現代通信系統中的重要組成部分，其目的是為通信設備提供安全、可靠、高效、穩定、不間斷的能源。隨著科技水平的進步，對于通信電源設備性能的要求也逐步提高，除必須滿足基本的功能外，還要求具備交流配電、自動切換、直流配電、遠程智能集中監控、電池自動管理等功能，從而滿足網絡管理的需求。
通信電源的發展經歷了從線性電源、相控電源到開關電源的發展歷程，由于開關電源具有功率轉換效率高、穩壓范圍寬、功率密度比大、重量輕等優點，從而成為通信電源的主體，并向著高頻小型化、高效率、高可靠性的方向發展。計算機控制、通信和網絡技術的快速發展，為通信電源遠程監控系統的發展和完善提供了更加便利的條件，使其無人值守成為可能。
通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電和監控模塊組成，如圖1所示。集中式監控系統可將交流配電柜、直流配電柜和整流柜放在不同樓層，實現分散供電，進行實時監控。交流配電柜主要完成市電輸入或油機輸入切換和交流輸出分配功能，要求采取必要的防護措施，交流配電柜一般要求具有多級防雷措施、單面操作維護、實時狀態顯示和告警等功能；直流配電柜主要完成直流輸出路數分配、電池接入和負載邊接等功能，一般要求可自由出線，可出面操作維護，可實現柜內并機和柜外并機，具有狀態顯示和告警功能，能檢測每一路熔斷器的通斷狀態；整流柜的主要功能是將輸入交流電轉換輸出為滿足通信要求的直流電源，它一般由多臺整流模塊并聯組成，共同分擔負載，并能良好地均分負載，單模塊故障不應影響系統工作。電源模塊采用低壓差自入均流技術，使模塊間的電流不均衡度小于3％，并具有輸出短路故障自動恢復功能。
監控模塊主要實現交流配電柜、直流配電柜和模塊監控，此外還要進行電池自動管理功能。通信電源系統作為通信網絡的能源供給者，除了必須具備可靠、穩定等基礎特性外，其電磁兼容設計、防護設計、可操作性和可維護性也是非常關鍵的因素。安全性是電源設備最重要的指標，其不安全隱患不但不能完成正常的供電要求，而且還有可能發生嚴重的事故，甚至造成機毀人亡的巨大損失。為此，必須加強安全性設計工作。而目前影響電源設備安全性最重要的工作是如何有效提高其防雷電過電壓的能力
2通信電源雷擊侵入途徑
為了達到最佳通信效果，大部分通信站設置在地勢最高、曠野孤立處。由于條件所限或為了節省投資，其交流電源絕大部分采用架空電線引入，傳輸信號電纜也大部分采用架空引入，加上通信鐵塔避雷針的引雷效應，因此通信設備所處的環境是高雷擊風險的區域。雷擊可分為直擊雷和感應雷。
2.1直擊雷的危害
雷電直接擊中通信站建筑、電力電纜、通信電纜和操作人員，可能會造成建筑損毀，設備損壞、人員傷亡和電氣短路引起火災等嚴重后果，因此直擊雷發生的概率雖然很小，但其危害十分大，所以不能掉以輕心。
2.2 感應雷的危害
雷云對地放電的主通道雖然沒有經過被保護物，但放電過程中產生的強大的電磁場可以在附近的導體中感應起電磁脈沖，我們稱為雷電電磁感應脈沖，即通常所說的感應雷。顯然感應雷是由直擊雷引起的，感應雷產生于導體中并沿導體傳播，損壞與導體相聯的設備或設備中的某些器件（這些設備或器件的耐沖擊水平較低）。通信電源設備通過電力電纜和各種通信傳輸電纜與外界相連，其中也有大量的集成電路通過金屬導線相連，這就為感應雷的侵入提供了良好的條件，加上控制和通信電路采用了大量高集成度的微電子電路，其耐沖擊水平較低，容易被感應雷損壞，產生各種各樣的設備故障。如接口板損壞、內部通信口的損壞、整流模塊的損壞等，有時感應雷引起故障甚至讓我們很難與雷電聯系在一起，但卻是由雷電引起的。感應雷形成的破壞雖然不及直擊雷大，但其損害的往往是設備的核心器件，給設備正常工作帶來障礙。
有研究表明直擊雷可在其周圍1000米范圍的半導體上感應起危險電壓，加上通信站與外界連接的各種長距離電纜可在更大的范圍內感應上雷電電磁脈沖，并幾乎無衰減的沿電纜傳入通信站。因此對通信站來講感應雷的概率遠大于直擊雷的概率，可以這樣說，通信站防雷主要是防感應雷。
3通信電源系統的防雷措施
3.1直擊雷的防護：
根據GB50057-94《建筑物防雷設計規范》（2000年版）對直擊雷電流分類：
第一類防雷建筑物防范的雷電流為200kA（10/350uS）；
第二類防雷建筑物防范的雷電流為150kA（10/350uS）；
第三類防雷建筑物防范的雷電流為100kA（10/350uS）。
如圖所示：
一個能量為200kA的直擊雷，由整個系統的接閃器、引下線、接地網、電源、管線、通信網絡線來分擔。以通信站來講，基本無管道系統，大約有50％通過外部防雷裝置（接閃器、引下線和地網）直接入地，電源部分承擔其中近45%（100kA），以三相四線為例，每線承擔大約有25kA（10/350uS）的雷電流。通信線路承擔剩余5%的雷電流。由此可見，電源系統對直擊雷的防護非常關鍵。
3.2 感應雷的防護
前面已提到感應雷是因為直擊雷放電而感應到附近的金屬導體中的，其實感應雷可通過兩種不同的感應方式侵入導體，一是靜電感應：在雷云中的電荷積聚時，附近的導體也會感應上相反的電荷，當雷擊放電時，雷云中的電荷迅速釋放，而導體中原來被雷云電場束縛住的靜電也會沿導體流動尋找釋放通道，就在電路中形成電脈沖。二是電磁感應：在雷云放電時，迅速變化的雷電流在其周圍產生強大的瞬淶绱懦。諂涓澆牡繼逯脅芨叩母猩綞啤Ｑ芯勘礱鰨壕駁綹杏Ψ絞揭鸕睦擻渴隊詰绱鷗杏σ鸕睦擻俊?
感應雷可以通過電力電纜、通信電纜、光纖和天饋線侵入通信站，由于電力電纜的距離長且對雷電波的傳輸損耗小，所以由電源侵入的感應雷造成的危害十分突出，按信產部的統計約占了通信站雷擊事故的80%。因此，對通信站進行感應雷防護時，電源是重點。
感應雷還可以通過空間感應侵入通信站的內部線路，雖然經過建筑物和機殼的屏蔽衰減后其能量大為減小，但站內許多電信設備的抗過壓能力也很弱，如果處理不當也可能造成設備故障。
3.3 接地匯集線的布置
接地匯集線（匯流排）應布置在靠近避雷器的地方，以使避雷器的接地連接線最短，各樓層的分匯集線應直接與樓底的總匯集線相連，這樣能保證實現單點接地方式，當樓層高于30米時，高于30米部分的分匯集線應與建筑物均壓環相連，以防止側擊。近年來IEC的研究認為：接地匯集線的多重互連是有益的，但部標尚未采納。
3.4 等電位連接
各種系統的防雷要求種類很多，但其防雷思想是一致的，就是努力實現等電位。絕對的等電位只是一個理想，實際中只能盡量接近，目前是綜合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法來連接。
3.5 電源避雷器的選擇和應用原則
考慮到電源負荷電流容量較大，為了安全起見及使用和維護方便，數據通信電源系統的多級防雷，原則上均選用并聯型電源避雷器。
3.5.1電源避雷器的保護模式有共模和差模兩方式
共模保護指相線-地線（L-PE）、零線-地線（N-PE）間的保護；差模保護指相線-零線（L-N）、相線-相線（L-L）間的保護。對于低壓側第二、三、四級保護，除選擇共模的保護方式外，還應盡量選擇包括差模在內的保護。
3.5.2殘壓特性
殘壓特性是電源避雷器的最重要特性，殘壓越低，保護效果就越好。但考慮到我國電網電壓普遍不穩定、波動范圍大的實際情況，在盡量選擇殘壓較低的電源避雷器的同時。還必須考慮避雷器有足夠高的最大連續工作電壓。如果最大連續工作電壓偏低，則易造成避雷器自毀。
3.5.3電源系統低壓側有一、二、三級不同的保護級別
應根據保護級別的不同，選作合適標稱放電電流（額定通流容量）和電壓保護水平的電源避雷器，并保證避雷器有足夠的耐雷電沖擊能力。原則上，每一級的交流電源之間連接導線超過25m以上，都應做該級相應的保護。
3.5.4電源低壓側保護用的電源避雷器
應該選擇有失效警告指示、并能提供遙測端口功能的電源避雷器，以方便監控、管理和日后維護。
3.5.5阻燃功能
電源避雷器必須具有阻燃功能，在失效、或自毀時不能起火。
3.5.6電源避雷器必須具有失效分離裝置
在失效時，能自動與電源系統斷開，而不影響通信電源系統的正常供電。
3.5.7電源避雷器的連接端子
必須至少能適應25mm²的導線連接。安避避雷器時的引線應采用截面積不小于25mm²的多股銅導線，建議使用 25mm²的多股銅導線，并盡可能短（引線長度不宜超過1.0m）。當引線長度超過1.0m時，應加大引線的截面積;引線應緊湊并排或綁扎布放。
3.5.8電源避雷器的接地
接地線應使用不小于25~35mm²的多股銅導線，并盡可能就近與交流保護地匯流排、或總匯流排、接地網直接可靠連接。
由于10/350us模擬雷電電流沖擊波的能量遠大于8/20us模擬雷電電流沖擊波的能量，因此一般需要使用電壓開關型SPD(如放電間隙、放電管)才能承受10/350us模擬雷電電流沖擊波，而由MOV和SAD組成的SPD一般所承受的標稱放電電流是8/20us模擬雷電電流沖擊波。
3.6電源避雷器的安裝要求
在安裝電源避雷器時，要求避雷器的接地端與接地網之間的連接距離盡可能越近越好。如果避雷器接地線拉得過長，將導致避雷器上的限制電壓（被保護線與地之間的殘壓）過高，可能使避雷器難于起到應有的保護作用。
因此，避雷器的正確安裝以及接地系統的良好與否，將直接關系到避雷器防雷的效果和質量。避雷器安裝的基本要求如下：
1）、電源避雷器的連接引線，必須有足夠粗，并盡可能短；
2）、引線應采用截面積不小于25mm²的多股銅導線；
3）、如果引線長度超過1.0m時，應加大引線的截面積；
4）、引線應緊湊并排或幫扎布放；
5）、電源避雷器的接地線應為不小于25~35m²多股銅導線，并盡可能就近可靠入地。
3.7電源防護
信息產業部發布了專門的通信電源防雷標準，對各種通信站的電源防雷提出了具體要求，主要是兩條：一是電力電纜應有金屬屏蔽層，且必須埋地進出通信站。二是在電源上逐級加裝電源防雷器，實現多級防護。即在變壓器的高壓端加裝高壓防雷器，低壓側加裝低壓防雷器，在交流配電屏和直流配電屏分別加裝交、直流防雷器。
3.8通信電源防護應注意以下問題
1)、進局電力電纜的防雷容易引起重視，而其它進出通信站的電力線常常被忽視，如照明路燈線、塔燈電力線、非電信設施租用電信電力線等。現在宜采用太陽能塔燈，可減少一個雷擊入侵渠道。其它出局電力線應在防雷系統的保護范圍內，否則應采取專門的防雷措施。
2）、加裝直流防雷器是最近發布的防雷標準中才提出的，因為直流防雷器的殘壓大大低于交流防雷器，因此能有效地提高通信站內敏感設備抵御雷電電磁脈沖的能力。
3）、防雷器的防雷能力與安裝方式有密切關系，主要是引線電感會產生額外的殘壓，應盡可能地縮短電力線與防雷器的連線和防雷器與接地匯接板連線的長度。
4）、多級布置防雷器可減小引線電感帶來的額外殘壓，因為前級防雷器已將大部分雷電流泄放入地，在后級的防雷器只泄放少部分雷電流，雷電流的減小必然導致引線上的附加殘壓減小。為保證防雷器前后級的能量配合，防雷器之間的電力電纜長度應不小于15米，否則應采用退耦器進行能量配合。
5）、現代通信電源為實現無人值守，均具備遠程監控功能，例如遙信、遙測、遙控，而與之相聯的信號線接口通信距離長，極容易遭受感應雷損壞而造成停機等事故，根據信產部要求應加裝相應的信號防雷器予以保護。
4總論
防雷設計是保證通信電源系統可靠運行的必不可少的環節，雷電對信息設備產生危害的根源在于雷電電磁脈沖，這種雷電電磁脈沖包括雷電流和雷電電磁場。雷電流是產生過電壓的根源，而雷電電磁場則是產生感應過電壓的根源。對于通信設備而言，雷電過電壓來源主要包括直擊雷/感應雷過電壓、雷電侵入波和反擊過電壓。在一般情況下，通信電源必須采取系統防護、概率防護和多級防護的防雷原則，通信電源系統應采用多級防雷體系。
采用防雷器件時還應考慮到防雷器件對系統的影響，包括工作電壓、工作電流、工作頻率、諧波干擾、工作溫度、泄漏電流、絕緣等級、插入損耗、結構形式、遠程監控、操作與維護等，還有安規的影響。
通信電源作為通信設備的重要組成部分，其自身的防護問題也越來越突出。而防雷是一個系統的工程，只有系統的全面的考慮才能取到好的防護效果。相信在廣大電源設計工作者和使用維護人員的共同努力下，使通信電源的工作可靠性得到更大提高。
5防雷設計依據
(1) 建筑物防雷設計規范 GB50057-94
(2) 電子計算機機房設計規范 GB50174-93
(3) 民用建筑電氣設計規范 JGJ/T16-92
(4) 計算站場地安全要求 GB9361-88
(5) 計算站場地技術文件 GB2887-89
(6) 計算機信息系統防雷保安器 GA173-1998
(7) 雷電電磁脈沖的防護 IECI312
(8) 通信局（站）雷電過電壓保護工程規范 YD/T 5098－2001
(9) 通信局（站）接地設計暫行技術規定 YDJ26E9
(10) 通信局（站）電源系統總技術要求 YD/T1051-2000
京公網安備 11010502049343號