雷电防护在移动通信基站的应用

雷电防护在移动通信基站的应用中国联通通辽分公司赵伟民通辽联通经过十五期工程建设，有很多新建基站建在山区或郊外较空旷地区，金属构架的铁塔由于相对位置较高，是最容易引发雷击的目标，铁塔一旦遭受雷击，基站内设备将位于雷电干扰中心（直击雷干扰半径为500m），内部引线将产生强烈的电磁感应，这种干扰甚至直接作用于基站内各种设备的线路板，而造成其损坏。另外雷电的电磁感应、二次效应以及地线的反击都会对基站内设备造成危害。所以对于高山和野外基站，作好雷电防护至关重要。一、雷电对通信设备的危害及分类众所周知，雷电有很大的破坏力，可损坏通信设备或设施，危害到人的生命安全。雷电的破坏作用有三个方面，即电性质的破坏作用、热性质的破坏作用、机械性质的破坏作用。雷电的破坏作用表现形式为雷击。移动通信基站的铁塔是属于易遭受雷击的构筑物之一。为保证国家财产和维护人员的生命安全，移动通信基站的防雷也是十分必要的。雷电大体可分为直击雷、感应雷、球雷、雷电侵入波等。1、直击雷：带电的云层与大地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袭击一个小范围的目标。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破坏作用，所以把防直击雷的系统称为外部防雷系统。2、二次雷（感应雷）：雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，在附近的户外传输信号线路、地埋电力线、设备间连接线上产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害的放电现象。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。感应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范围内的多个电子设备间产生感应雷过电压现象，并且这种感应高压可以通过基站供电线和信号中继线等引入，并通过传输使雷害范围扩大。感应雷发生时一般对室内的用电设备和电子元器件起到破坏作用，因此把防止感应雷和雷电电磁脉冲波（LEMP）破坏的系统称为内部防雷系统。3．球形雷：一种特殊的雷电现象，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，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，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，只有在一些特殊的地理环境或者特殊的基站位置上才会有球形雷的发生。可以通过铁塔避雷系统、机房避雷系统、围墙避雷系统等构成多系统多层次的整个站区防护系统，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，遭受直击雷后，雷电波沿着这些击中物传播，即为雷电侵入波。二、防雷技术和雷电防护1、外部防雷系统一般防止直击雷破坏是通过避雷装置即避雷针、引下线和接地网络构成完整的电气通路后，将雷电流泄入大地。然而避雷针、引下线和接地装置的导通只能保护安装避雷针的物体本身免受直击雷的损毁，但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备。对通信基站而言，天馈线系统和机房建筑物容易遭受到直击雷的袭击，可以通过合理设计避雷针的保护角和良好的接地系统起到保护作用。但需要说明，避雷针必须有足够可靠，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，它不但起不到避雷的作用，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。将避雷针通过引下线与大地做良好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屏蔽引来的雷电流尽快地放泻到大地中去，以保护人员、设备和建筑物的安全。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或者把各系统原来的接地网通过地下或者地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的统一接地网。在接地处理过程中，一定要有一个良好的接地系统，因为所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果基站接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外防干扰、防静电等问题都需要建立良好的接地系统来解决。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。当各地网之间必须独立时，如果相互之间距离达不到规范要求的话，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范的要求时，应尽可能连接在一起，如实际情况不允许直接连接的，可通过地电位均衡器实现等电位连接。2、内部防雷系统有可靠的外部防雷措施同时，更需要完善内部防雷措施。在外部防雷措施中，避雷设施在雷电发生的瞬间，接地引下线会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的雷电磁脉冲波（LEMP），此时就需要内部防雷措施。内部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。床建筑蓝物内沸部防独雷工骄程涉米及面垂较宽锄，归界纳起佩来有专高电鉴压引统入和决电磁蚀脉冲鲜波，艺其中汁危害遵最大够的是块高电誓压引炮入。膜高电呜压引浸入是路指雷闭击产幅生的能高电借压通牢过金挤属线阴引入每到其喷他地室方和卫室内蠢，造逆成破裙坏的必雷害弓现象悬。高衣电压带引入顺的途慕径有欢二种锹：其拌一是亩直击拖雷直艰接击亲中金济属导浴线，飘让高首压雷绒电以铲波的坛形式慕沿着秒导线申两边红传播拆而引予入室乐内；敏第二携种是肯来自舍感应沈雷的优高电渔压脉挪冲，关即由锣于雷葡雨云贡对大辱地放饱电或做雷雨合云之副间迅段速放提电形但成的贤静电怨感应府和电牧磁感彼应，牌感生工出几搏千伏砌到几愈十千双伏甚芦至数银百千须伏的致地电竞位反重击，赠这种傅反击防会沿辜着电微力系会统的斩零线粮、保演护接炮地线找和各提种形踏式的劈接地彻线，孩以波揉的形晌式传奉入室顺内或屡传播昌到更宁大的易室内送范围枪，造些成大克面积陪的危竹害。宵3、历过电缴压保拥护线所谓符的过删电压笔保护蓬就是钥限制刻被保棚护设迷备上纤雷电取过电暗压幅让值。启根据酿IE用C1址31糊2制酿定的累雷电屯电磁短脉冲筝防护愧标准百，用沟对电嗓源部麦分和棒信号绞部分骗安装创电源碰类S闷PD木和通嘴讯网容络类疤SP凉D（胶瞬态评过电阅压保蔽护器羡）进持行过仰电压陈保护您。S押PD均是保玉护电绢子设有备在酿受雷垄电闪标击或萌者其精它干夸扰造皇成浪式涌过械电压艰危害政的有止效手堤段。牛对于波正常之工作否状态环下的亩低压羞系统勾，安颂装S欣PD佛后要剑求不揉会对含原有殖系统籍和原滚有设坏备工大作特辞性造慢成影福响；梢对于仁出现扰浪涌篮等非景正常汽工作堆状态蜡的低无压系齐统，柜SP扯D应细及时乎对浪袋涌做坑出反练应，功通过给SP石D限脾制瞬化态过竿电压粱和分境走浪遮涌电硬流的喘特性借，将荡过电候压降秆到I懒EC点60很66毫4-柿1规渔定的奋各类寿别不场同设茶备耐诞冲击绩过电泡压额据定值羽以下恐。对蛛于经疮历了读非正舰常状财态的蜻低压侧系统如，即裁经过剧浪涌得后恢劣复正香常状短态的凭SP赵D，演应恢混复其溜高阻饿抗特恳性，迹并采粘取措乐施防菊止或筒抑制壤电力阴线上旱的续妥流。哲当浪衰涌电卡压超辛过设造计的覆最大粮承受结能力边和放辞电电半流容色量时呜，S如PD窝可能牛会失王效或考被损递坏。妻SP渡D的驳失效借模式编大致欲分为个开路誓和短蛙路两隶种方治式。最处于袋开路消模式井时，毁被保首护设营备将系不再营受保杯护。泉这时才，因追为处贡于开吩路模墨式的渡SP晒D对田系统验本身挂不会幕产生戒影响呈，很秘难发攀现S腔PD秘己失标效。出为了团保证叨在下状一次吵浪涌墙到来础之前测，能谎将失僚效的阅SP脸D替蔽换掉贝，要狮求S逗PD巷必须陈具备政失效砍指示决的功扣能。巴处于简短路袭模式宵时，悬短路纳电流污由配联电系筛统流杂向失肃效的安SP猜D，粥失效仙的S荡PD锄通常烫并未梨完全毕短路踏且有悟一定潜阻抗欣，在鸟开路泰前将迹产生姐热能兔引起锋燃烧壤，此内时，粉对处窜于短蹦路失冲效模猛式的订SP匪D要妖求安陷装一崇个合校适的秧脱离穴装置门（断晃路器尤），子使被窜保护辽系统型与失俗效的蛮SP箭D发乌生脱幻离。损三、酸雷电拨防护骆在移氏动通畏信基色站的改应用必移动固通信德基站召设备狭是通矩过接既地来苹达到饮保护彼设备滤的目惹的。参基站让的接院地分乐为保赛护接画地、乎工作站接地疗、防辉雷接巷地。民这三程种接蛋地合吴设一观组接拐地体膜时称祖为三破合一立接地坝系统吃。袍保护包接地的、工归作接闪地的柔地排膝安置羞在机蛙房内度，防止雷接竹地的全地排农安置党在机闸房外李。然接地接有助忘于减秃少雷五击破末坏和矩人为栗噪声逐，所礼以对诉移动需通信次设备衬进行稍良好桥接地岛是十淘分重梦要的事。尝1、掘馈线李的防桃雷接扒地雨为了看避免逆在雷运击时检由馈握线引唯入高掠电位茎，应搁在馈危线进乱入机援房前杏将同巨轴电矮缆的凡外导花体做总三级涝可靠臣的接拔地，喇即第馒一级债天线强端、污第二王级畏铁塔岔中部丰、第矿三级劳馈线夺引入奸机房揭前。宿三级勤接屋地污线应颜接至叨机房吸外地幕排。哄铁塔杀上架估设的伸馈线养、同屿轴电杂缆金板属外怀护层焦应分帝别在宫上、作下端辛及进功入机围房入稻口处桑外侧煮就近响接地留，当拳馈线刷及同车轴电香缆长姻度大切于问60统m集时，临其屏涉蔽层幕宜在认塔的扰中间授部位仪增加同一个副接地男连接惯点，浩室外辫走线浩架始后末两萄端抱均应棕和接片地线加、避下雷带帮或地望网连乞接榴,掠接地摄连接到线为沾不小护于底16赚mm糠2况。泽2、石机房盾内设陵备的粱工作表接地趣和保速护接肢地讽机房键内通颜信设世备及期其供秧电设天备正货常不惊带电悄的金帖属部例分，台进局享电缆猪的保盾安装患置接胳地端晨，以咐及电伐缆的迷金属扶护套训均应墙做保真护接玉地。渠DD默F架妨OD炒F河机架帆应做泽接地纵保护暂。旗室内邮的走创线架蹄及各帜类金摩属构着件必雹须接隙地，拥各段涌走线责架之影间必粪须电玉气连宪接陡。贱基站购内所状有设番备的洽外壳浇应单求点接矿地；习所有振进线恢（交蠢流电躬源线黎、馈仆线尖）在迹进入烦基站醉前应矩实现绒单点册接地保。设茎备地坡线应至分区窝接地锄，在革接地偏汇流眠排上娇应将渠易产爪生浪散涌的初设备蔑（如允主配驶电箱浑、电觉源设肚备等寸）地锄线和扰易受悦浪涌着干扰泽的设轧备分别区接技地以摆更有屠效地邪防止早浪涌住干扰宴。在机房认内设须备机贼架、纱走线埋架都写应与雀室内车接地子排做渔可靠详连接傲。自告接地裁排至突各种椅设备桐分别风用1崖×辟25纯及1蛾×英35紧mm盐2含电缆喉连接拜，接我地线戏要尽享量短饥。援3卧、接区地装饲置与惨接地印电阻柱的测敌试评由于壮接地舒系统装的质蹦量往低往成梳为发梅生雷厦击事把故的灯关键烛，所理以对谅山区民基站很、平应原孤惯立山增上的米基站狼接地奴装置伯的宽质量被更为艺重要周。寒接地互装置芝的东材料羞一般坚选用兆φ素50挤×葱5谱×井25眉00却的无塌缝热鸣镀锌股钢管冒做接翅地极博，－国40帅×庙4的降热镀咱锌扁驶钢饺做水周平连港接导瞒线别。仍施工银时先族挖一暗条段0.聋7米饰深的蚁沟，要在沟牲底部园按尺乓寸要丛求夯搜入教φ度50否×岭5灵×泄25逼00条的无坟缝热役镀锌胜钢，盼钢管虏上部舌距地肝面晌0.夹5米溪，再纯用－坑40收×药4的阔热镀盐锌扁间钢把吴夯入脆的钢右管焊款接起岩来对，焊克接处径需做焦防腐兄处理愧。辈接地至电阻益的测浸试刚：芒电压陕极、喜电流纷极直可采磁用三骡角形护布置汪方法牲。一师般取骗d2得=d嫁1牵≥鲜2D捞，夹还角约痰为花30趁°屈。疼D帖—杆被测盆接地总装置留的最赞大对消角线骑长度到d京1贯--江被测妖接地谎装置蕉至电霸流极览的距左离债d2熊--降被测宫接地挽装置谜至电爷压极讽的距懂离删移动义通信与基站择的工厘频接真地电宅阻一季般控教制在爹10始Ω宇之内织、地芽网的季等效绘半径蒜应在粉10术m投左右籍；当洪基站暮的土热壤电刘阻率算大于鞋10驱00滤Ω·畅m时便，可僚不对击基站进的工芒频接矮地电样阻予岔以限蛇制，移但要厉求其态地网乱的等香效半样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