雷电防护在移动通信基站的应用

雷电防范在搬动通讯基站的应用中国联通分公司伟民联通经过十五期工程建设，有很多新建基站建在山区或田野较空旷地区，金属构架的铁塔由于相对地址较高，是最简单惹起雷击的目标，铁塔一旦受到雷击，基站设施将位于雷电搅乱中心（直击雷搅乱半径为500m），部引线将产生强烈的电磁感觉，这种搅乱甚至直接作用于基站各种设施的线路板，而造成其损坏。其他雷电的电磁感觉、二次效应以及地线的反击都会对基站设施造成危害。因此对于顶峰和野外基站，作好雷电防范至关重要。一、雷电对通讯设施的危害及分类众所周知，雷电有很大的损坏力，可损坏通讯设施或设施，危害到人的生命安全。雷电的损坏作用有三个方面，即电性质的损坏作用、热性质的损坏作用、机械性质的损坏作用。雷电的损坏作用表现形式为雷击。搬动通讯基站的铁塔是属于易受到雷击的修筑物之一。为保证国家财产和保护人员的生命安全，搬动通讯基站的防雷也是十分必要的。雷电大体可分为直击雷、感觉雷、球雷、雷电侵入波等。1、直击雷：带电的云层与上某一点之间发生迅猛的放电现象。直击雷只有在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，也就是说直击雷发生的几率较低，而且直击雷发生时一次只能侵袭一个小围的目标。但是由于放电现象发生过程迅猛，被直接击中的目标会由于放电电流过大而造成较严重的损坏。直击雷主要对室外物体产生损坏作用，因此把防直击雷的系统称为外面防雷系统。2、二次雷（感觉雷）：雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，在周边的户外传输信号线路、地埋电力线、设施间连接线上产生电磁感觉并侵入设施，使串通在线路中间或终端的电子设施碰到损害的放电现象。感觉雷诚然没有直击雷强烈，但其发生的几率比直击雷高得多。感觉雷不论雷云对地闪击还是雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。哪怕是一次雷闪击都可以在较大围的多个电子设施间产生感觉雷过电压现象，并且这种感觉高压可以经过基站供电线和信号中继线等引入，并经过传输使雷害围扩大。感觉雷发生时一般对室的用电设施和电子元器件起到损坏作用，因此把防范感觉雷和雷电电磁脉冲波（LEMP）损坏的系统称为部防雷系统。．球形雷：一种特其他雷电现象，简称球雷。一般是橙或红色（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），或似红色火焰的发光球体，直径一般约为10～20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大体为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，一旦碰到物体或电气设施时会产生燃烧或爆炸，其主若是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。球形雷一般发生的较少，只有在一些特其他地理环境也许特其他基站地址上才会有球形雷的发生。可以经过铁塔避雷系统、机房避雷系统、围墙避雷系统等组成多系统多层次的整个站区防范系统，达到保护的目的。4、雷电侵入波：架空电力线路或金属管道等，受到直击雷后，雷电波沿着这些击中物流传，即为雷电侵入波。二、防雷技术和雷电防范、外面防雷系统一般防范直击雷损坏是经过避雷装置即避雷针、引下线和接地网络组成完整的电气通路后，将雷电流泄入。但是避雷针、引下线和接地装置的导通只能保护安装避雷针的物体自己免受直击雷的损毁，但雷电会透过多种形式及路子损坏电子设施。对通讯基站而言，天馈线系统和机房建筑物简单受到到直击雷的侵袭，可以经过合理设计避雷针的保护角和优异的接地系统起到保护作用。但需要说明，避雷针必定有足够可靠，并且有接地电阻尽量小的引下线和接地装置与其配套，否则，它不仅起不到避雷的作用，反而会增大雷击的损害程度。避雷器与接地装置之间的金属导体称为引下线。将避雷针经过引下线与做优异的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把由避雷针和网络障蔽引来的雷电流赶忙地放泻到中去，以保护人员、设施和建筑物的安全。所谓的接地网，是把需要接地的各系统统一接到一个地网上也许把各系统原来的接地网经过地下也许地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的一致接地网。在接地办理过程中，必然要有一个优异的接地系统，由于所有防雷系统都需要经过接地系统把雷电流泄入，从而保护设施和人身安全。若是基站接地系统做得不好，不仅会惹起设施故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。其他防搅乱、防静电等问题都需要建立优异的接地系统来解决。一般整个基站的接地系统有建筑物地网、铁塔地、电源地、逻辑地（也称信号地）、防雷地等。当各地网之间必定独马上，若是相互之间距离达不到规要求的话，则容易出现地电位反击事故。当各接地系统之间的距离达不到规的要求时，应尽可能连接在一起，如实质情况不同样意直接连接的，可经过地电位均衡器实现等电位连接。、部防雷系统有可靠的外面防雷措施同时，更需要完满部防雷措施。在外面防雷措施中，避雷设施在雷电发生的刹时，接地引下线会有很大的瞬变电流经过，也就是说在周围会产生很大的雷电磁脉冲波（LEMP），此时就需要部防雷措施。部防雷工程主要由障蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。建筑物部防雷工程涉及面较宽，归纳起来有高电压引入和电磁脉冲波，其中危害最大的是高电压引入。高电压引入是指雷击产生的高电压经过金属线引入到其他地方和室，造成损坏的雷害现象。高电压引入的路子有二种：其一是直击雷直接击中金属导线，让高压雷电以波的形式沿着导线两边流传而引入室；第二种是来自感觉雷的高电压脉冲，即由于雷雨云对放电或雷雨云之间迅速放电形成的静电感觉和电磁感觉，感生出几千伏到几十千伏甚至数百千伏的地电位反击，这种反击会沿着电力系统的零线、保护接地线和各种形式的接地线，以波的形式传入室或流传到更大的室围，造成大面积的危害。、过电压保护所谓的过电压保护就是限制被保护设施上雷电过电压幅值。依照IEC1312拟定的雷电电磁脉冲防范标准，用对电源部分和信号部分安装电源类SPD和通讯网络类SPD（瞬态过电压保护器）进行过电压保护。SPD是保护电子设施在受雷电闪击也许其他搅乱造成浪涌过电压危害的有效手段。对于正常工作状态下的低压系统，安装SPD后要求不会对原有系统和原有设施工作特点造成影响；对于出现浪涌等非正常工作状态的低压系统，SPD应及时对浪涌做出反应，通过SPD限制瞬态过电压和分走浪涌电流的特点，将过电压降到IEC60664-1规定的各种型不同样设施耐冲击过电压额定值以下。对于经历了非正常状态的低压系统，即经过浪涌后恢复正常状态的SPD，应恢复其高阻抗特点，并采用措施防范或控制电力线上的续流。当浪涌电压高出设计的最大承受能力和放电电流容量时，SPD可能会无效或被损坏。SPD的无效模式大体分为开路和短路两种方式。处于开路模式时，被保护设施将不再受保护。这时，由于处于开路模式的SPD对系统自己不会产生影响，很难发现SPD己无效。为了保证在下一次浪涌到来从前，能将无效的SPD替换掉，要求SPD必定具备无效指示的功能。处于短路模式时，短路电流由配电系统流向无效的SPD，无效的SPD平时并未完好短路且有必然阻抗，在开路前将产生热能惹起燃烧，此时，对处于短路无效模式的SPD要求安装一个合适的走开装置（断路器），使被保护系统与无效的SPD发生走开。三、雷电防范在搬动通讯基站的应用搬动通讯基站设施是经过接地来达到保护设施的目的。基站的接地分为保护接地、工作接地、防雷接地。这三种接地合设一组接地体时称为三合一接地系统。保护接地、工作接地的地排部署在机房，防雷接地的地排部署在机房外。接地有助于减少雷击损坏和人为噪声，因此对搬动通讯设施进行优异接地是十分重要的。、馈线的防雷接地为了防范在雷击时由馈线引入高电位，应在馈线进入机房前将同轴电缆的外导体做三级可靠的接地，即第一级天线端、第二级铁塔中部、第三级馈线引入机房前。三级接地线应接至机房外处排。铁塔上架设的馈线、同轴电缆金属外护层应分别在上、下端及进入机房入口处外侧就近接地，当馈线及同轴电缆长度大于60m时，其障蔽层宜在塔的中间部位增加一个接地连接点，室外走线架始末两端均应和接地线、避雷带或地网连接,接地连接线为不小于16mm2。、机房设施的工作接地和保护接地机房通讯设施及其供电设施正常不带电的金属部分，进局电缆的保安装置接地端，以及电缆的金属护套均应做保护接地。DDF架ODF机架应做接地保护。室的走线架及各种金属构件必定接地，各段走线架之间必定电气连接。基站所有设施的外壳应单点接地；所有进线（交流电源线、馈线）在进入基站前应实现单点接地。设施地线应分区接地，在接地汇流排上应将易产生浪涌的设施（如主配电箱、电源设施等）地线和易受浪涌搅乱的设施分区接地以更有效地防范浪涌搅乱。机房设施机架、走线架都应与室接地排做可靠连接。自接地排至各种设施分别用1×25及1×35mm2电缆连接，接地线要尽量短。、接地装置与接地电阻的测试由于接地系统的质量经常成为发生雷击事故的要点，因此对山区基站、平原孤立山上的基站接地装置的质量更为重要。接地装置的资料一般采用φ50×5×2500的无缝热镀锌钢管做接地极，－×4的热镀锌扁钢做水平连接导线。施工时先挖一条0.7米深的沟，在沟底部按尺寸要求夯入φ50×5×2500的无缝热镀锌钢，钢管上部距地面0.5米，再用－40×4的热镀锌扁钢把夯入的钢管焊接起来，焊接处需做防腐办理。接地电阻的测试：电压极、电流极可采用三角形部署方法。一般取d2=d1≥2D，夹角约为30°。d2电压极)≈30°d1电流极D—被测接地装置的最大对角线长度d1--

被测接地装置至电流极的距离d2--

被测接地装置至电压极的距离搬动通讯基站的工频接地电阻一般控制在

10Ω之、地网的等效半径应在10m

左右；当基站的土壤电阻率大于

1000

Ω·m

时，可不对基站的工频接地电阻予以限制，但要求其地网的等效半径应大于等于20m，并在地网四角加以2