移动通信基站引入雷电的主要途径及防护措施

移动通信基站引入雷电的主要途径及防护措施摘要：分析了移动通信基站引入雷电的主要途径及相应的防护措施，使防雷方案的制定做到技术可靠、经济合理。关键词：通信基站雷电引入途径防护措施随着社会的进步，移动通信迅速发展，而移动通信基站能否正常运行是移动通信的关键。基站的设备大部分是微电子设备，它的电磁兼容能力低、抗雷电、抗电磁干扰能力弱。所以若基站被雷击会造成通信中断，给人们的生产和生活带来不便或巨大的损失。1雷击移动通信站的主要途径1.1雷电波的侵入移动通信系统基站的架空管线是引入雷害的重要途径。当雷云放电时，其空间形成强大的电场，在架空管线靠近终端时,主要成分是水平电场，出现在电场中的突出物体最易出现感应电荷的集中，使其周围电场强度显著增加，架空管线很容易发生尖端放电而被雷电击中。当架空管线遇雷电侵袭时产生的高电位雷电波，可能沿架空线引入基站机房烧坏基站的通信设备或其他的电源设备。1.2雷电通过基站铁塔和天馈线侵入般的基站铁塔高度为40~60m,有些高达70~90m。当铁塔的避雷针受到直接雷击时，雷电流通过铁塔，经其接地装置散流入地，使地网地电位升高，导致基站地网与设备之间产生很高的电位差而形成地电位反击,对通信设备造成损坏。如果天馈线为同轴电缆，在导体上感应出较强的感应电流，即为同轴电缆的感应电流。感应电流经同轴电缆从铁塔天线进入基站机房，进入收发信机,烧坏移动通信设备。1.3感应雷的影响雷电未直接击中电气设备，而是由雷电对线路、设备或其他物体的电磁感应而引起的过电压。接闪器在接闪过程中,雷电流强度大，放电时间短,在接闪器和引下线周围将产生较大的瞬时电磁场。在强磁场作用下，处于磁场中的导体将产生高达几千至几万伏的感应电压，如此之高的感应电压势会造成通信设备的损坏。移动通信设备是集成化较高的设备，耐冲击力相对较差，因此受雷电感应的影响较大。1.4基站机房引入雷电当移动基站机房建在山顶上，机房位置的海拔高度很高时,直击雷可能绕过避雷针从横向及斜面击中被保护物，这种现象叫雷电绕击。在这种情况下，孤立的避雷针往往已不能防御雷电对机房的直击。因此，基站机房必须采取必要的防雷措施。2通信基站的防雷措施2.1架空管线的防雷首先根据避雷线的保护范围在架空线路上面架设避雷线。之后连至机房的电力线、光缆等架空管线不能直接进入，应分类穿入金属管埋地后进入机房。若路程较长，则电力线、光缆两端均应加装保护装置。金属管两端分别与地线焊接，焊点要作防腐处理，电力线与信号线不能混合走线。各系统的接地应按照安装要求,分别接至各自的接地汇流排，再统一接至室内接地排。机房内直流电源接地线从室内地线排上引入，与保护地各自独立，再接入接地汇流排上，且不共用引线。2.2铁塔及天馈线的防雷1）铁塔顶部天线平台处，塔身中部及塔基处应预留接地孔，或将附近塔身紧固螺栓改用加长紧固螺栓作接地点。因铁塔较高，上述相邻2个接地点之间距离超过60m时,需在该网点之间增加1个接地点。一定要保证连接点的数量和分散性，以利于分散雷电流。铁塔为落地塔时，其铁塔地网与机房地网之间应每间隔3〜5m相互焊接连通1次，且至少有2处相互连通。铁塔四脚与其他地网就近焊接连通。移动通信天线应有防直击雷的保护措施。天线铁塔设避雷针并与铁塔焊接。天线安装位置应在避雷针的防雷保护区内。避雷针与铁塔焊接的目的就是确保避雷针有良好的接地线，以保证雷电流及时流入大地。2）基站的馈线一般采用同轴电缆，由于它已在避雷针的保护范围内，其引入机房的主要是感应雷电波，所以可采用屏蔽层接地的方法，将雷电流尽快的泄入大地，减少对机房通信设备的影响。馈线屏蔽层应在塔顶、馈线离开塔身至机房转弯处上方0.5〜1.0m处、进入机房入口后的内侧3点妥善接地。当长度超出60m时，应在其中间增加接地点,使相邻2个接地点间距离不超过60m,室内走线架应每隔5〜10m接地1次。2.3通信机房的防雷通信机房的防雷包括机房和供电系统的防雷。1）机房的防雷主要在屋顶安装避雷带或避雷网作为接闪器，并与屋顶的各种金属设施就近焊接连通，以有效防止直击雷和绕击。避雷带和避雷网一般可采用圆钢或扁钢，圆钢的直径不小于8mm，扁钢的截面积不小于48mm2，厚度不小于4mm，避雷网的网格尺寸应与机房的防雷等级相一致。对于钢筋混泥土结构的机房，可利用其梁、柱、楼板和四周墙壁内的混泥土钢筋作引下线。钢筋上端应与房顶的避雷装置相连，下端与地网可靠电气连接，中间与各层均压环焊接，这样形成的法拉第笼式结构，可大大削弱闪电时的瞬变电磁场。2）供电系统的防雷。通信电源是通信系统的“心脏”，做好通信电源的防雷保护是做好整个通信系统防雷工作的重要内容。对于电源系统的保护可在该系统中加入过电压保护器，它能在极短的时间内释放电路上因雷击而产生的大量脉冲能量，将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口的电位差不超过设备所能承受的冲击耐受电压，从而保护设备免遭破坏。2.4降低土壤电阻率的措施1）采用外引式接地装置2）深埋地极法3）换土法4）化学处理法。2.5等电位连接移动通信基站地网应将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网，基站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。对于高土壤电阻率地区的高山基站地网，除了要降低其土壤电阻值外，最重要的是进行等电位连接、屏蔽以及均压处理，以达到各部分之间的电位分布均匀，使电位差为“零”，从而确保雷电流不会对各部分造成高压反击及减小电磁干扰。