雷電防護在移動通信基站的應用

雷電防護在移動通信基站的應用中國聯(lián)通通遼分公司趙偉民通遼聯(lián)通經(jīng)過十五期工程建設，有很多新建基站建在山區(qū)或郊外較空曠地區(qū)，金屬構架的鐵塔由于相對位置較高，是最容易引發(fā)雷擊的目標，鐵塔一旦遭受雷擊，基站內設備將位于雷電干擾中心（直擊雷干擾半徑為500m），內部引線將產(chǎn)生強烈的電磁感應，這種干擾甚至直接作用于基站內各種設備的線路板，而造成其損壞。另外雷電的電磁感應、二次效應以及地線的反擊都會對基站內設備造成危害。所以對于高山和野外基站，作好雷電防護至關重要。一、雷電對通信設備的危害及分類眾所周知，雷電有很大的破壞力，可損壞通信設備或設施，危害到人的生命安全。雷電的破壞作用有三個方面，即電性質的破壞作用、熱性質的破壞作用、機械性質的破壞作用。雷電的破壞作用表現(xiàn)形式為雷擊。移動通信基站的鐵塔是屬于易遭受雷擊的構筑物之一。為保證國家財產(chǎn)和維護人員的生命安全，移動通信基站的防雷也是十分必要的。雷電大體可分為直擊雷、感應雷、球雷、雷電侵入波等。1、直擊雷：帶電的云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷只有在雷云對地閃擊時才會對地面造成災害，也就是說直擊雷發(fā)生的幾率較低，而且直擊雷發(fā)生時一次只能襲擊一個小范圍的目標。但是由于放電現(xiàn)象發(fā)生過程迅猛，被直接擊中的目標會由于放電電流過大而造成較嚴重的損壞。直擊雷主要對室外物體產(chǎn)生破壞作用，所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)。2、二次雷（感應雷）：雷電在雷云之間或雷云對地的放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、地埋電力線、設備間連接線上產(chǎn)生電磁感應并侵入設備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設備遭到損害的放電現(xiàn)象。感應雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。感應雷不論雷云對地閃擊還是雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災害。哪怕是一次雷閃擊都可以在較大范圍內的多個電子設備間產(chǎn)生感應雷過電壓現(xiàn)象，并且這種感應高壓可以通過基站供電線和信號中繼線等引入，并通過傳輸使雷害范圍擴大。感應雷發(fā)生時一般對室內的用電設備和電子元器件起到破壞作用，因此把防止感應雷和雷電電磁脈沖波（LEMP）破壞的系統(tǒng)稱為內部防雷系統(tǒng)。3．球形雷：一種特殊的雷電現(xiàn)象，簡稱球雷。一般是橙或紅色（也有帶黃色、綠色、藍色或紫色的），或似紅色火焰的發(fā)光球體，直徑一般約為10～20厘米，最大的直徑可達一米，存在的時間大約為百分之幾秒至幾分鐘，一般是3至5秒，一旦遇到物體或電氣設備時會產(chǎn)生燃燒或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或開著的門窗進入室內，有的由煙囪或通氣管道滾進樓房，多數(shù)沿帶電體消失。球形雷一般發(fā)生的較少，只有在一些特殊的地理環(huán)境或者特殊的基站位置上才會有球形雷的發(fā)生。可以通過鐵塔避雷系統(tǒng)、機房避雷系統(tǒng)、圍墻避雷系統(tǒng)等構成多系統(tǒng)多層次的整個站區(qū)防護系統(tǒng)，達到保護的目的。4、雷電侵入波：架空電力線路或金屬管道等，遭受直擊雷后，雷電波沿著這些擊中物傳播，即為雷電侵入波。二、防雷技術和雷電防護1、外部防雷系統(tǒng)一般防止直擊雷破壞是通過避雷裝置即避雷針、引下線和接地網(wǎng)絡構成完整的電氣通路后，將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導通只能保護安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀，但雷電會透過多種形式及途徑破壞電子設備。對通信基站而言，天饋線系統(tǒng)和機房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊，可以通過合理設計避雷針的保護角和良好的接地系統(tǒng)起到保護作用。但需要說明，避雷針必須有足夠可靠，并且有接地電阻盡量小的引下線和接地裝置與其配套，否則，它不但起不到避雷的作用，反而會增大雷擊的損害程度。避雷器與接地裝置之間的金屬導體稱為引下線。將避雷針通過引下線與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把由避雷針和網(wǎng)絡屏蔽引來的雷電流盡快地放瀉到大地中去，以保護人員、設備和建筑物的安全。所謂的接地網(wǎng)，是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網(wǎng)上或者把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過地下或者地上用金屬連接起來，使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。在接地處理過程中，一定要有一個良好的接地系統(tǒng)，因為所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴重的還將危害工作人員的生命安全。另外防干擾、防靜電等問題都需要建立良好的接地系統(tǒng)來解決。一般整個基站的接地系統(tǒng)有建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地（也稱信號地）、防雷地等。當各地網(wǎng)之間必須獨立時，如果相互之間距離達不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故。當各接地系統(tǒng)之間的距離達不到規(guī)范的要求時，應盡可能連接在一起，如實際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實現(xiàn)等電位連接。2、內部防雷系統(tǒng)有可靠的外部防雷措施同時，更需要完善內部防雷措施。在外部防雷措施中，避雷設施在雷電發(fā)生的瞬間，接地引下線會有很大的瞬變電流通過，也就是說在周圍會產(chǎn)生很大的雷電磁脈沖波（LEMP），此時就需要內部防雷措施。內部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。床建筑藍物內沸部防獨雷工驕程涉米及面垂較寬鋤，歸界納起佩來有專高電鑒壓引統(tǒng)入和決電磁蝕脈沖鮮波，藝其中汁危害遵最大夠的是塊高電誓壓引炮入。膜高電嗚壓引浸入是路指雷閉擊產(chǎn)幅生的能高電借壓通牢過金擠屬線陰引入每到其噴他地室方和衛(wèi)室內蠢，造逆成破裙壞的必雷害弓現(xiàn)象懸。高衣電壓帶引入順的途慕徑有歡二種鍬：其拌一是畝直擊拖雷直艱接擊親中金濟屬導浴線，飄讓高首壓雷絨電以鏟波的壇形式慕沿著秒導線申兩邊紅傳播拆而引予入室樂內；敏第二攜種是肯來自舍感應沈雷的優(yōu)高電漁壓脈挪沖，關即由鑼于雷葡雨云貢對大辱地放飽電或做雷雨合云之副間迅段速放提電形但成的賢靜電怨感應府和電牧磁感彼應，牌感生工出幾搏千伏砌到幾愈十千雙伏甚蘆至數(shù)銀百千須伏的致地電競位反重擊，贈這種傅反擊防會沿辜著電微力系會統(tǒng)的斬零線糧、保演護接炮地線找和各提種形踏式的劈接地徹線，孩以波揉的形晌式傳奉入室順內或屢傳播昌到更寧大的易室內送范圍槍，造些成大克面積陪的危竹害。宵3、歷過電繳壓保擁護線所謂符的過刪電壓筆保護蓬就是鑰限制刻被保棚護設迷備上纖雷電取過電暗壓幅讓值。啟根據(jù)釀IE用C1址31糊2制釀定的累雷電屯電磁短脈沖箏防護愧標準百，用溝對電嗓源部麥分和棒信號絞部分騙安裝創(chuàng)電源碰類S悶PD木和通嘴訊網(wǎng)容絡類疤SP涼D（膠瞬態(tài)評過電閱壓保蔽護器羨）進持行過仰電壓陳保護您。S押PD均是保玉護電絹子設有備在釀受雷壟電閃標擊或萌者其精它干夸擾造皇成浪式涌過械電壓艱危害政的有止效手堤段。牛對于波正常之工作否狀態(tài)環(huán)下的畝低壓羞系統(tǒng)勾，安頌裝S欣PD佛后要劍求不揉會對含原有殖系統(tǒng)籍和原滾有設壞備工大作特辭性造慢成影福響；梢對于仁出現(xiàn)擾浪涌籃等非景正常汽工作堆狀態(tài)蠟的低無壓系齊統(tǒng)，柜SP扯D應細及時乎對浪袋涌做坑出反練應，功通過給SP石D限脾制瞬化態(tài)過竿電壓粱和分境走浪遮涌電硬流的喘特性借，將蕩過電候壓降稈到I懶EC點60很66毫4-柿1規(guī)漁定的奮各類壽別不場同設茶備耐誕沖擊績過電泡壓額據(jù)定值羽以下恐。對蛛于經(jīng)瘡歷了讀非正艦常狀財態(tài)的蜻低壓側系統(tǒng)如，即裁經(jīng)過劇浪涌得后恢劣復正香常狀短態(tài)的憑SP趙D，演應恢混復其溜高阻餓抗特懇性，跡并采粘取措樂施防菊止或筒抑制壤電力陰線上旱的續(xù)妥流。哲當浪衰涌電卡壓超辛過設造計的覆最大糧承受結能力邊和放辭電電半流容色量時嗚，S如PD窩可能牛會失王效或考被損遞壞。妻SP渡D的駁失效借模式編大致欲分為個開路誓和短蛙路兩隸種方治式。最處于袋開路消模式井時，毀被保首護設營備將系不再營受保杯護。泉這時才，因追為處貢于開吩路模墨式的渡SP曬D對田系統(tǒng)驗本身掛不會幕產(chǎn)生戒影響呈，很秘難發(fā)攀現(xiàn)S腔PD秘己失標效。出為了團保證叨在下狀一次吵浪涌墻到來礎之前測，能謊將失僚效的閱SP臉D替蔽換掉貝，要獅求S逗PD巷必須陳具備政失效砍指示決的功扣能。巴處于簡短路襲模式宵時，懸短路納電流污由配聯(lián)電系篩統(tǒng)流雜向失肅效的安SP猜D，粥失效仙的S蕩PD鋤通常燙并未梨完全畢短路踏且有悟一定潛阻抗欣，在鳥開路泰前將跡產(chǎn)生姐熱能兔引起鋒燃燒壤，此內時，粉對處竄于短蹦路失沖效模猛式的訂SP匪D要妖求安陷裝一崇個合校適的秧脫離穴裝置門（斷晃路器尤），子使被竄保護遼系統(tǒng)型與失俗效的蠻SP箭D發(fā)烏生脫幻離。損三、酸雷電撥防護駱在移氏動通畏信基色站的改應用必移動固通信德基站召設備狹是通矩過接既地來蘋達到飲保護彼設備濾的目惹的。參基站讓的接院地分樂為保賽護接畫地、乎工作站接地療、防輝雷接巷地。民這三程種接蛋地合吳設一觀組接拐地體膜時稱祖為三破合一立接地壩系統(tǒng)吃。袍保護包接地的、工歸作接閃地的柔地排膝安置羞在機蛙房內度，防止雷接竹地的全地排農(nóng)安置黨在機閘房外李。然接地接有助忘于減禿少雷五擊破末壞和矩人為栗噪聲逐，所禮以對訴移動需通信次設備襯進行稍良好橋接地島是十淘分重夢要的事。嘗1、掘饋線李的防桃雷接扒地雨為了看避免逆在雷運擊時檢由饋握線引唯入高掠電位莖，應擱在饋危線進亂入機援房前杏將同巨軸電矮纜的凡外導花體做總三級澇可靠臣的接拔地，喇即第饅一級債天線強端、污第二王級畏鐵塔岔中部豐、第礦三級勞饋線奪引入奸機房揭前。宿三級勤接屋地污線應顏接至叨機房吸外地幕排。哄鐵塔殺上架估設的伸饋線養(yǎng)、同嶼軸電雜纜金板屬外懷護層焦應分帝別在宮上、作下端辛及進功入機圍房入稻口處桑外側煮就近響接地留，當拳饋線刷及同車軸電香纜長姻度大切于問60統(tǒng)m集時，臨其屏涉蔽層幕宜在認塔的擾中間授部位儀增加同一個副接地男連接慣點，浩室外辮走線浩架始后末兩萄端抱均應棕和接片地線加、避下雷帶幫或地望網(wǎng)連乞接榴,掠接地攝連接到線為沾不小護于底16賺mm糠2況。澤2、石機房盾內設陵備的粱工作表接地趣和保速護接肢地諷機房鍵內通顏信設世備及期其供秧電設天備正貨常不驚帶電悄的金帖屬部例分，臺進局享電纜豬的保盾安裝患置接胳地端晨，以咐及電伐纜的迷金屬扶護套訓均應墻做保真護接玉地。渠DD默F(xiàn)架妨OD炒F河機架帆應做澤接地縱保護暫。旗室內郵的走創(chuàng)線架蹄及各幟類金摩屬構著件必雹須接隙地，擁各段涌走線責架之影間必糞須電玉氣連憲接陡。賤基站購內所狀有設番備的洽外殼澆應單求點接礦地；習所有振進線恢（交蠢流電躬源線黎、饋仆線尖）在跡進入煩基站醉前應矩實現(xiàn)絨單點冊接地保。設莖備地坡線應至分區(qū)窩接地鋤，在革接地偏匯流眠排上嬌應將渠易產(chǎn)爪生浪散涌的初設備蔑（如允主配駛電箱渾、電覺源設肚備等寸）地鋤線和擾易受悅浪涌著干擾澤的設軋備分別區(qū)接技地以擺更有屠效地邪防止早浪涌住干擾宴。在機房認內設須備機賊架、紗走線埋架都寫應與雀室內車接地子排做漁可靠詳連接傲。自告接地裁排至突各種椅設備桐分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