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通信基站设备的防雷措施

基站选址时为了获取更好的通信效果,地势通常要高于周围的环境,相应的基站受到雷击的概率也大大增加。因此做好通信基站的防雷措施有着重要现实意义。下面小编为您分析雷电的基本形式与入侵途径,并从内部、外部、其它部位等三个方面分别讨论通信基站设备的防雷措施。

第一、雷电的基本形式

按照雷电形成的方法可以将其分为直击雷、感应雷以及球形雷三种。其中直击雷是指带电的云层与大地上某点发生瞬时放电现象,直击雷的危害主要针对室外物体,比如天馈、空调室外机以及室外变压器等等。通常我们把防直击雷的系统称为外部防雷系统,一般采用避雷针、避雷带等传统的避雷设备,规范设计、合理安装实现有效防御直击雷的目的。所谓感应雷是指雷电与雷云之间、雷云对地放电过程中,附近的各类连接线上会产生电磁感应,比如传输信号线路、电力传输线路以及基站内部各类设备的连接线等等,这种电磁感应可能会侵入到设备中,对串联在线路中的或者终端的电子设备造成损害。一般情况下一次雷闪击的影响范围较大,可能会造成若干电子设备同时产生感应雷过电压的现象,并且这种感应高压会被基站的供电线、信号中继线等引入系统中,并传送至很远的距离,进一步扩大雷害的范围。基站供电线路、馈线、光缆等均可能引入感应雷产生的感应电压,对交流配电箱、开关电源、传输设备、监控设备等产生破坏。因此防护感应雷击可以从上述入侵通道着手,采取措施将雷电过电压、电流泄放入地,常见的防护措施包括安装浪涌保护器、屏蔽、接地等方法。对于球形雷而言,通常某些特殊的地理环境或者地理位置才可能发生球形雷,其不具代表性,此处不做赘述。

第二、雷电的入侵途径

强雷电流会通过移动通信基站建筑物金属体、通信设备金属外壳的电气连接等直接流入通信设备内部,损坏通信设备;强雷电流脉冲流经基站柱或者梁金属体时会向机房空间发出雷电磁脉冲,机房内电缆线、通信设备上耦合产生感应电压损坏通信设备;雷电直击楼顶铁塔时,一些雷电流会直接流到天馈线并沿着天馈线涌入通信机房而损坏通信设备;还会通过基站建筑物的地线下地,由于地网中有相应数值的接地电阻,所以雷电流就会在地网上产生很高的地电位升,通信网络设备会由于不同地点的电位差过高最终被损坏。

雷电还会通过局外金属缆线对通信设备造成破坏,局外金属缆线长度过长,雷电经过之处会发出雷电磁脉冲,金属电缆上产生感应电压,整条线上的雷电压累积起来沿着电缆涌入机房,损坏通信设备;雷电直接击在缆线上会击穿电缆绝缘流入缆线,大雷电流沿着缆线进入房损坏通信设备;此外,基站建筑物附近落雷会产生强大的雷电磁脉冲,通过空间电磁感应基站金属缆线上会直接产生感应电压损坏精密的核心电子设备等。

第三、移动通信基站防雷措施

1、外部防雷

具体来讲整个外部防雷系统共包含三个部分,即避雷针、引下线以及接地地网,对于整个防雷系统而言,这三个模块缺一不可,三者构成一个完整的电气通路,一旦系统遭到雷电的袭击破坏,雷电流可以通过这个电气通路流泄入大地;而在通信基站内主要是天馈线系统、机房建筑物等会受到直击雷的损害。要合理的设计避雷针的保护角,保证接地系统的性能良好。接地体包括人工接地体与自然接地体两种,其埋入土壤或者混凝土基础中,起到散流的作用人;而接地网就是将需要接地的系统统一的连接到一个地网上,或者利用地下或地上用金属把各系统原来的接地网连接起来,形成一个电气相通的、统一的接地网,因为所有的防雷系统均需通过接地系统向大地泄放雷电流,才能实现保护设备与人身安全的目的,因此接地系统的性能一定要得到保证。具体而言,基站接地系统包括建筑物地网、铁塔地、电源地、逻辑地以及防雷地等,各地网相对独立,且保持特定的距离,以免发生地电位反击事故。所以如果接地系统之间的距离与规范要求不符,则要将其连在一起,如果受到环境条件的限制无法连接,则可以利用地电位均衡器进行等电位连接。

2、内部防雷

外部防雷要与内部防雷相结合,才能更有效的保证基站的安全性。具体而言,内部防雷包括三个部分,即屏蔽、防雷器以及等电位连接。每对双绞线或者四对双绞线均可使用金属屏蔽,双绞线或者四对双绞线不同,放在一起可以共同使用一个金属屏蔽,因为金属屏蔽具备趋肤效应,其所产生的吸收与反身作用可以将周围的电磁场进行分割,并且有效减少单独屏蔽对绞线之间的串音。防雷器则是一种过压保护电子器件组合,其具备低压状态下呈高阻开路状态、高压状态下呈低阻短路状态的特点,可以承受大电流通过。在供电线路上并联防雷器,一旦遇到雷击时会立即呈现短路保护设备不受损害。此外,防止干扰信号受影响可以采用等电位连接的措施,可以有效控制雷电流造成的电位差。其实所谓的等电位连接是指把建筑物金属材质的设备做良好的电气连接,包括通风管道与下水管道、大件金属物体以及建筑物的梁与柱内钢筋等等,并且可以实现与所有接地网良好的电气连接;这种连接方法可以保证系统在受到雷击时,整个建筑形成一个统一的带电体,大幅降低了每部分的电位差,特别是各类金属材质物体之间,几乎没有电位差,因此不会发生闪击放电或者损坏建筑的事故。

3、其它部位的防雷

其它部位是指馈线与走线架。馈线的防雷接地工作十分重要,馈线进入机房后会先连接避雷器,再利用1/2跳线将其引起至BTS机架;避雷器通过地线与防雷地线排相连接,每条主馈线的位置在靠近天线侧馈线顶部接头约1m处,杆体底部、进机柜后以及机架连接前需各做一次接地;如果馈线距离较长,间隔20m就要做一次接地,需要注意的是馈线接地线的布放必须与雷电流的方向保持一致。此外要注意做好直线架两端的防雷接地,室外走线架不得连接室内走线架。

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