CN2552215Y

CN2552215Y - 用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置

Info

Publication number: CN2552215Y
Application number: CN 02235412
Authority: CN
Inventors: 赖世能; 罗森文; 梁家劲
Original assignee: Guangdong Research Institute Of Telecomm
Current assignee: Guangdong Research Institute Of Telecomm
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-08

Abstract

一种用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，包括有避雷针接闪器、基座、基座顶端部件和基座下方的引下线电缆；其中基座由基座主体和金属底座所组成，基座主体是在高密度环氧树脂绝缘管内壁嵌铸不锈钢管而构成的双层复合绝缘管，金属底座位于双层复合绝缘管的外围，藉其将基座紧固在通信局站建筑物房顶的铁塔平台上。防雷引下线电缆在防护结构和走线布局上采取多种特殊措施，使之与铁塔金属架、建筑物内的钢筋严格地完全绝缘。该结构可确保避雷针的通流导体对铁塔顶部金属平台和建筑物钢筋的完全绝缘，又能大大提高基座主体的机械强度，使雷电流沿着限定通道下到地面，保证通信局站内的各种电信设备不再遭受直击雷冲击而损坏。

Description

用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置

所属领域

本实用新型涉及一种独立式避雷针装置，确切地说，涉及一种用于通信局站防直击雷的、与通信局站建筑物高度绝缘的独立式避雷针装置。该装置适用于高层通信局站防止其楼顶或塔顶因遭受直击雷打击，而造成楼内通信网络设备损害的事故灾害；属于通信设施防止雷击的技术领域。

背景技术

现有的传统避雷针通常都是直接安装在建筑物的钢筋网或天线铁塔顶上，与铁塔金属或建筑钢筋连接(或焊接)在一起，直接利用铁塔金属或建筑钢筋作为雷电流入地的引下线。这种避雷针的好处是安装简单，牢固可靠；但是，它仅适合用于普通建筑物中防止雷电对楼顶物体或楼内人员或物体遭受雷电袭击，而不能满足通信局站内的各种网络设备和通信设备的防雷要求。因为通过传统避雷针传递下来的高电位、强电流的雷电流在通过建筑物内的立柱或横梁中的钢筋下地的同时，也会将雷电流及其产生的电磁场带进楼内通信网络和设备之中，对各种电信设备造成强烈的电流脉冲冲击和电磁感应冲击。如果某个通信局站内的电信设备遭受这样的雷电冲击而损坏，将会造成通信瘫痪的严重故障。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置。该装置使得来自局站楼顶铁塔上的直击雷与通信局站的建筑物高度绝缘而直接入地，从而有效地避免了因该直击雷随着避雷针、天线和建筑钢筋进入机房而使通信局站大楼内的各种通信设施遭受严重损害、甚至造成通信瘫痪的重大事故的发生。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，包括有避雷针接闪器、基座、基座顶端部件和基座下方的引下线电缆；其特征在于：所述的基座是由基座主体和位于基座主体中下方的金属底座所组成，其中基座主体是在高密度环氧树脂绝缘管内壁嵌铸不锈钢钢管而构成的双层复合绝缘管，由水平金属安装底盘、镀锌钢管、定位卡环及四个方向的镀锌加强筋板组成金属底座位于该双层复合绝缘管的外围，该金属底盘通过其下侧的水平金属安装底盘及多个螺栓紧固在通信局站建筑物房顶的铁塔平台上。

所述的双层复合绝缘管中的高密度环氧树脂管的外径在110～160mm之间、管壁厚度在15～35mm之间，长度应不小于2m，该高密度绝缘管的内外壁之间应可至少承受120万伏的雷电瞬态脉冲电压而不损害绝缘；在绝缘管内壁嵌铸有一根不锈钢管，其外径等于绝缘管的内径，管壁厚度不小于5mm，长度不小于2m，以增强该双层绝缘管的机械强度，使之能够抗御12级以上台风的冲击；该不锈钢管的一端应凸出于高密度绝缘管，以便与避雷针接闪器的钢管紧密连接，形成一体化的电的良导体。

所述的金属底座的镀锌钢管位于该双层复合绝缘管外围，该镀锌钢管的内径等于或略微大于环氧树脂绝缘管的外径，藉由该镀锌钢管上下两端的两个定位卡环和螺栓使之与绝缘管紧密结合成为一体；所述的镀锌加强筋板分别设置在该镀锌钢管的四个方位。

所述的金属底座上方的双层复合绝缘管高度应大于70cm，底座以下的绝缘管长度应大于60cm，以保证在雷击发生时绝缘管顶端的不锈钢管不会对其下面的金属底座放电。

所述的基座顶端是由连接上面避雷针接闪器不锈钢圆管的不锈钢法兰盘、与四条引下线电缆连接的引流铜排和紫铜螺套、以及不锈钢防雨罩所组成。

所述的四条引下线用电缆的每根导线截面积应不小于95mm²，在不锈钢圆管内的用于连接引下线电缆的引流铜板的端部设有四个紫铜螺套接头，该螺套接头与引下线电缆紧密螺接成为一体，以保证其导电的通畅性。

所述的不锈钢防雨罩是一个直径大于40cm的的平板状圆形罩体，紧贴地安装在不锈钢大法兰盘的下侧，用以阻档下落的雨水，使环氧树脂绝缘管上不产生大的水流而影响绝缘效果。

所述的避雷针接闪器是由三支分别伸向不同方向的不锈钢细针、锥台状针座和具有一定高度的不锈钢钢管所组成，其中锥台状针座位于不锈钢钢管的顶端，该不锈钢钢管则是由多个呈直径渐减的不锈钢钢管，通过焊接在各个钢管端口的法兰盘和螺栓而顺序紧固连接在一起。

所述的基座下方的铜质引下线电缆是套入在由PVC或橡胶或其它高绝缘材料做成的多层绝缘防护管内被连接到地网的，该多层绝缘防护管至少设有三层绝缘材料，且各绝缘层之间设有空隙，以提高该引下线电缆对周围金属物体的绝缘度。

所述的基座下方的铜质引下线电缆共有四条，该四条防雷引下线电缆先是集束在一起装在一个多层绝缘防护管内，在距离铁塔顶部平台4米以下之处用分头将这四条电缆分别套入直径较细的多层绝缘防护管内，并分成东西南北四个方向沿铁塔延伸到楼顶天面，再沿天面延伸到该建筑物的四个角落，又继续沿建筑物的墙壁下地面，最后接入地网，保证该建筑物中央的电磁场强度最低。

本实用新型是一种独立式避雷针装置，将雷电流排除在建筑物钢筋(或其它金属物)之外是本实用新型专利的根本要求。为此，本实用新型的最大创新是采用了独特的避雷针基座，该基座主体是在高密度环氧树脂绝缘管内壁嵌铸不锈钢管而构成的双层复合绝缘管，再用紧固在该双层复合绝缘管外围的金属底座，将本实用新型基座主体紧固在通信局站建筑物房顶的铁塔平台上。这种结构既可以确保本实用新型中的避雷针接闪器、不锈钢圆管和雷电流的通流导体对铁塔顶部金属平台的完全绝缘，又能够大大提高避雷针基座主体的机械强度，使之足以抗御东部沿海地区频繁的、最高达到12级以上的台风冲击，以确保其安全工作。本实用新型的防雷引下线电缆也在其防护结构和如何引入地网的走线布局上采取多种特殊措施，使之与铁塔金属架、建筑物内的钢筋严格地完全绝缘，即使在直击雷这种大电流、高电压冲击下，也能确保整个避雷针装置与铁塔和建筑钢筋有足够的绝缘度，保证雷电流沿着本实用新型避雷针限定的通道下到地面，使通信局站内的各种电信设备遭受雷电冲击而损坏的严重故障不再发生。

本实用新型是基于通常雷电首先打在建筑物房顶或铁塔上的实际情况而采取了相关改进措施，其设计思路是对雷电流另辟新径，引导入地，并综合采取多种有效防范措施。特别是在我国普遍地将机房设备、走线架与建筑钢筋连在一起的现实情况下，本实用新型较好地解决了以前传统避雷针不能克服的难题，确实能够将雷电流完全、彻底地从建筑钢筋内排除出去，保证了通信设备和通信网络的安全，是一个十分有效的防止雷击的装置。

附图说明

图1是本实用新型独立式避雷针装置的总体结构示意图。

图2是本实用新型独立式避雷针装置的基座部分结构示意图。

图3是本实用新型独立式避雷针装置的基座顶端部分结构示意图。

图4是本实用新型独立式避雷针装置的接闪器接闪针部分结构示意图。

图5是本实用新型独立式避雷针装置安装在铁塔和建筑物上时其引下线电缆的布线安装示意图。

具体实施方式

参见图1-图5，本实用新型是一种用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其主要结构包括有避雷针接闪器、基座、基座顶端部件和基座下方的引下线电缆；其中基座是由基座主体和位于基座主体中下方的金属底座所组成(参见图2)，该基座主体是在高密度环氧树脂绝缘管内壁嵌铸不锈钢钢管1’而构成的双层复合绝缘管1，即浇铸环氧树脂管时就将不锈钢钢管1’紧紧包卷在一起，以其作为避雷针基座的主体骨架。该双层复合绝缘管1中的高密度环氧树脂管的外径在110～160mm之间、管壁厚度在15～35mm之间，长度应不小于2m，该高密度绝缘管1的内外壁之间应该能够承受至少120万伏的雷电瞬态脉冲电压而不损害绝缘，这样，使得在该复合绝缘管不锈钢钢管内的引下线电缆里流过的雷电流不会对铁塔平台金属和避雷针基座外侧用于紧固的金属底座放电，只能沿着防雷引下线电缆流到大地。由于环氧树脂绝缘管不能象普通金属一样牢牢地焊接塔顶平台上，而且环氧树脂绝缘管的强度比金属管要脆弱许多，而中国东部沿海地区台风频繁，绝缘管成为抗御台风的最薄弱环节。为此，本实用新型的重要创新点是在高密度环氧树脂绝缘管内壁嵌铸有一根不锈钢管，该不锈钢管外径等于绝缘管的内径，管壁厚度不小于5mm，长度不小于2m，用以增强该双层绝缘管的机械强度，使之能够抗御12级以上台风的冲击；该不锈钢管的一端应凸出于高密度绝缘管，以便与避雷针接闪器的钢管紧密连接，形成一体化的电的良导体。

参见图2，位于该双层复合绝缘管1中下方外围的金属底座是由水平金属安装底盘2、镀锌钢管3、定位卡环4及四个方向的镀锌加强筋板5组成，该金属底盘通过其下侧的水平金属安装底盘2及多个螺栓紧固在通信局站建筑物房顶的铁塔平台上(参见图5)。金属底座的镀锌钢管3位于该双层复合绝缘管1外围，该镀锌钢管3的内径等于或略微大于环氧树脂绝缘管1的外径，藉由该镀锌钢管3上下两端的两个定位卡环4和螺栓使之与绝缘管1牢牢地紧密结合成为一体。镀锌加强筋板4分别设置在该镀锌钢管3的东南西北四个方位上，使其既不会左右倾斜，也不会向下滑动。其中水平金属安装底盘2和两个定位卡环4也应进行镀锌防锈的表面处理，以延长其使用寿命。

该双层复合绝缘管1伸出金属底座上方的高度应大于70cm，金属底座本身高度为60cm，金属底座下侧的复合绝缘管1的高度也应大于60cm。因为复合绝缘管1顶端的不锈钢管1’与金属底座的绝缘距离至少有70cm，可以保证在雷击发生时，该不锈钢管1’不会对其下面的金属底座放电。而金属底座下侧的导流引下线电缆15因为其外侧套有多层防护绝缘管17、16(参见图5)，更不会对金属底座放电。

参见图3，本实用新型的基座顶端部件是由连接上面避雷针接闪器不锈钢圆管10的不锈钢连接法兰盘8、与四条引下线电缆连接的引流铜排7和紫铜螺套6、以及不锈钢防雨罩9所组成。其中不锈钢连接法兰盘8共有两个部件：一个小法兰盘8”焊接在基座主体的复合绝缘管中伸出的不锈钢1’端口，另一个大法兰盘8’则焊接在接闪器不锈钢圆管10底端的端口，两者通过周向均布的螺栓固接成为一体。一个直径大于40cm的平板状圆形罩体的不锈钢防雨罩9，藉由法兰盘8安装在避雷针接闪器不锈钢钢管10底端与双层复合绝缘管1中的不锈钢管1’顶端之间，用以阻档下落的雨水，使环氧树脂复合绝缘管1上不致产生过大的水流而影响绝缘效果。在避雷针接闪器不锈钢圆管10的底端设有引流铜板7和四个紫铜螺套接头6，藉由该两个部件使四条引下线电缆15与不锈钢圆管10紧密螺接成一体，以保证其导电的通畅性。

参见图4，本实用新型的避雷针接闪器是由多支分别伸向不同方向的接闪细针13(图示为三支)、锥台状针座12和具有一定高度的多个不锈钢钢管10所组成。其中多支接闪细针13可以加强对多个方向空中雷电的吸引，有利将雷电引导到该避雷针的接闪器上。接闪细针13藉由螺母14紧固在锥台状针座12上，锥台状针座12则安装在不锈钢钢管10的顶端。锥台状针座12、接闪细针13和螺母14都是用不锈钢制成。不锈钢钢管10则是由多个呈直径渐减的不锈钢钢管，通过焊接在各不钢管10端口的不锈钢法兰盘11和螺栓顺序地紧固连接在一起(参见图1)，既牢固，又可长时间不生锈，不变质。

本实用新型的避雷针装置应该安装在通信铁塔最高平台上，整个装置高度超过9m。要吸引天空中的雷电，让雷电打在接闪器上，而不打在别处，接闪器必须比楼顶和铁塔上的任何物体还要高。根据避雷理论，避雷针高度必须保证其它被保护物体在其45°范围内，考虑塔上移动通信天线高度为6米，按照其间距位置，本实用新型避雷针最低高度为9米，可根据需要将其高度调整至更高，以符合将雷电吸引到独立式避雷针上，然后引入地下的避雷要求。

参见图5，本实用新型避雷针装置的基座下方是四条铜质引下线电缆15向下延伸的通道，每条引下线电缆15的导线截面积应不小于90mm²。该引下线电缆15是套入在由PVC或橡胶或其它高绝缘材料做成的多层绝缘防护管17、16内被连接到地网的，该多层绝缘防护管17、16至少设有三层绝缘材料，且各个绝缘层之间设有空隙，以提高该引下线电缆对周围金属物体的绝缘度。该四条防雷引下线电缆15是先集束在一起穿入一个多层绝缘防护管17内，在离开通信铁塔18顶部平台19的距离4米以下之处，再用分头将这四条电缆15分别套入直径较细的多层绝缘防护管16内，并分成东西南北四个方向沿铁塔延伸到楼顶天面，再沿天面延伸到该通信局站建筑物21的四个角落，又继续沿建筑物21的墙壁下地面，最后接入地网。图中20是将多层绝缘防护管16紧固在铁塔18上的卡环。

本实用新型这种将引下线电缆15沿机房大楼建筑四角分散路径下地的布线结构，可以在巨大的雷电流沿引下线电缆15下地时，保证该建筑物中央的机房内雷电磁脉冲强度最小和电磁场强度最低，对通信设备的破坏力也最小。对于固定电话网络来讲，通信局站房顶上的移动通信铁塔是引雷的根源，将铁塔上雷电流排除在外，才能彻底解决固定电话网络的防雷问题；而对无线通信网络来讲，铁塔及天线已经成为通信系统的一个组成部分，从铁塔和天线引入的雷电会将无线通信系统严重损坏。本实用新型的独立避雷针装置可以彻底隔离或显著降低铁塔及天线上的雷电流，能够有效地解决无线系统吸引雷电进机房的难题。本实用新型也可适用于安装其它通信系统(例如数据通信、管理调度通信系统等)的电信局站机房的防雷要求，具有广泛的应用场合。

本实用新型已经在广东省若干通信局站(例如湛江麻章电信局、阳江江城电信局、茂名化州新局)的房顶上或铁塔上进行实施试验，试验时对集束在一起的四条引下线电缆外面套上的三层PVC绝缘管外径分别为：Φ75mm、Φ110mm和Φ160mm，以保证这四条引下线电缆对附近金属构件的绝缘水平。四条引下线电缆分开后，每根引下线电缆外面都套上外径分别为：Φ50mm、Φ75mm和Φ110mm的三层PVC绝缘管，以保证其对外面金属架的绝缘强度达到80万伏雷电压。经过一段时间的试验，没有发生一起雷击损坏局站机房内通信设备的事件。而在未安装本实用新型装置以前，这些通信局站每年都会至少发生一、二次遭直击雷损坏设备的事故，每次都使整个局的通信瘫痪，损失巨大。因此，本实用新型实现了发明目的，具有很好的应用前景。

Claims

1、一种用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，包括有避雷针接闪器、基座、基座顶端部件和基座下方的引下线电缆；其特征在于：所述的基座是由基座主体和位于基座主体中下方的金属底座所组成，其中基座主体是在高密度环氧树脂绝缘管内壁嵌铸不锈钢管而构成的双层复合绝缘管，由水平金属安装底盘、镀锌钢管、定位卡环及四个方向的镀锌加强筋板组成金属底座位于该双层复合绝缘管的外围，该金属底盘通过其下侧的水平金属安装底盘及多个螺栓紧固在通信局站建筑物房顶的铁塔平台上。

2、根据权利要求1所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的双层复合绝缘管中的高密度环氧树脂管的外径在110～160mm之间、管壁厚度在15～35mm之间，长度应不小于2m，该高密度绝缘管的内外壁之间应可至少承受120万伏的雷电瞬态脉冲电压而不损害绝缘；在绝缘管内壁嵌铸有一根不锈钢管，其外径等于绝缘管的内径，管壁厚度不小于5mm，长度不小于2m，该不锈钢管的一端应凸出于高密度绝缘管。

3、根据权利要求1所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的金属底座的镀锌钢管位于该双层复合绝缘管外围，该镀锌钢管的内径等于或略微大于环氧树脂绝缘管的外径，藉由该镀锌钢管上下两端的两个定位卡环和螺栓使之与绝缘管紧密结合成为一体；所述的镀锌加强筋板分别设置在该镀锌钢管的四个方位。

4、根据权利要求1所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的金属底座上方的双层复合绝缘管高度应大于70cm，底座以下的绝缘管长度应大于60cm。

5、根据权利要求1所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的基座顶端是由连接上面避雷针接闪器不锈钢圆管的不锈钢法兰盘、与四条引下线电缆连接的引流铜排和紫铜螺套、以及不锈钢防雨罩所组成。

6、根据权利要求5所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的四条引下线用电缆的每根导线截面积应不小于95mm²，在不锈钢圆管内的用于连接引下线电缆的引流铜板的端部设有四个紫铜螺套接头，该螺套接头与引下线电缆紧密螺接成为一体。

7、根据权利要求5所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的不锈钢防雨罩是一个直径大于40cm的平板状圆形罩体，藉由法兰盘安装在避雷针接闪器不锈钢钢管底端与双层复合绝缘管中的不锈钢管顶端之间。

8、根据权利要求1所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的避雷针接闪器是由三支分别伸向不同方向的不锈钢细针、锥台状针座和具有一定高度的不锈钢钢管所组成，其中锥台状针座位于不锈钢钢管的顶端，该不锈钢钢管则是由多个呈直径渐减的不锈钢钢管，通过焊接在各个钢管端口的法兰盘和螺栓而顺序紧固连接在一起。

9、根据权利要求1所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的基座下方的铜质引下线电缆是套入在由PVC或橡胶或其它高绝缘材料做成的多层绝缘防护管内被连接到地网的，该多层绝缘防护管至少设有三层绝缘材料，且各绝缘层之间设有空隙。

10、根据权利要求1或9所述的用于通信局站防直击雷的独立式避雷针装置，其特征在于：所述的基座下方的铜质引下线电缆共有四条，该四条防雷引下线电缆先是集束在一起装在一个多层绝缘防护管内，在距离铁塔顶部平台4米以下之处用分头将这四条电缆分别套入直径较细的多层绝缘防护管内，并分成东南西北四个方向沿铁塔延伸到楼顶天面，再沿天面延伸到该建筑物的四个角落，又继续沿建筑物的墙壁下地面，最后接入地网。