对移动通信基站中通信防雷分析.doc

1、对移动通信基站中通信防雷分析摘要：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。 关键词：移动通信基站通信防雷分析措施 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着通信行业的迅速发展,微电子设备得到广泛应用,通信设备的集成度越来越高,其耐压水平也越来越低。由于移动通信基站分布范围广,位置处于制高点,容易遭受雷击灾害。雷电具有很强的破坏性,一旦通信基站遭受雷击,容易造成通信设备损坏,通信信号中断,

2、给社会带来较大的经济影响,因此做好移动通信基站的防雷是一项重要的工作 1.雷击移动通信基站的主要途径 1.1 雷电通过基站铁塔和天馈线侵入 一般的基站铁塔高度为 4060 m,有些高达 7090 m。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。 1.2 雷电通过架空管线侵入 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

3、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,将过电压引入基站机房,很可能烧坏基站的通信设备。雷云对地放电也会在架空管线上感应过电压,该过电压也会对电源设备造成威胁。 1.3 雷电电磁感应影响 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

4、,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.避雷器原理与要求 2.1 避雷器保护原理 各种电气设备的绝缘都是按一定的耐受电压水平来设计的，为了设备的安全，需要对超过耐受度的过电压加以抑制，将过电压降低到绝缘耐受压范围以内，这种过电压抑制装置通常是避雷器。避雷器的保护动作特性是通过其动作电压体现出来的，当避雷器两端电压低于动作电压时，避雷器呈现近似开路，当避雷器两端电

5、压达到和超过动作电压时，它将导通，对过电压实施抑制。避雷器设置在被保护设备附近，安装在相导线与地之间，与被保护设备并联，如图 1 所示。在系统正常运行情况下，作用于避雷器两端的电压为系统的相对地工作电压，低于动作电压，避雷器处于开路状态，此时避雷器的存在不会影响到系统的正常运行。如果雷电过电压波沿线路侵入电气设备，则作用在避雷器两端的电压会明显高于动作电压，使避雷器导通，通过很大的冲击电流，向大地泄放雷电过电压的能量，并将雷电过电压降低到被保护设备绝缘可以耐受的限度内。电力系统中采用的避雷器主要有阀式避雷器，氧化锌避雷器，保护间隙和管型避雷器，其中有些避雷器还被用于抑制系统操作过电压。 2.2

6、 对避雷器的基本 要求 避雷器并联与被保护设备附近，为了使设备能够得到可靠保护，它应满足以下技术要求: 2.2.1 电气设备冲击绝缘强度是以伏秒特性，即击穿电压值与击穿放电延时之间的关系特性来表示的。当受到雷电过电压作用时，与被保护设备并联的避雷器应能率先动作限压，保护设备的安全，这一要求可以通过避雷器与设备之间的伏秒特性配合来满足。实际上，由于击穿过程的随机性，击穿电压具有明显的分散性，实测的伏秒特性是一条曲线带，有一个下限边界和一个上限边界，如图 2 所示，要实现较为理想的配合，避雷器伏秒特性带的上限边界应低于被保护设备伏秒特性带的下限边界，而其下限边界应高于系统最高运行电压（。 2.2.

7、2 避雷器应具有较强的绝缘强度自恢复能力 在雷电过电压作用下，避雷器开始动作导通后，就形成了相导线对地的近似短路。由于雷电过电压持续时间很短，当避雷器两端的过电压消失后，系统正常运行电压又继续作用在避雷器两端，在这一正常运行电压作用下，处于导通状态的避雷器中继续流过工频接地电流，该电流称为工频续流。工频续流的存在一方面使相导线对地的短路状态继续维持，系统无法恢复正常运行，另一方面也会使避雷器自身受到损坏。为此，避雷器应具备较强的绝缘强度自恢复能力，应能在雷电过电压消失后工频续流的第一次过零时自行切断工频续流，系统将恢复正常的运行。3.移动通信基站的防雷与接地 3.1 供电系统的防雷与接地 3.

8、1.1 移动通信基站的交流供电应采用三相五线制供电方式。 3.1.2 移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆，穿钢管埋地，并引入移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。 3.1.3 当电力变压器设在站外时，对于低处年雷暴日大于 20 天、大地电阻率大于 100/m 的暴露地区的架空高压电力线路，宜在其上方架设避雷线，其长度不宜小于 500m。电力线应在避雷线地 25角保护范围内，避雷线（除终端杆外）应每杆做一次接地。为确保安全，宜在避雷线终端杆的前一杆上，增装一组氧化锌避雷器。 3.1.4 当电力变压器设在站内时，其高压电力线应采用电力电缆从地

9、下进站，电缆长度不宜小于 200m，电力电缆与架空电力电缆连接处三根相线应加装氧化锌避雷器，电缆两端金属外护层应就近接地。 ， 3.1.5 移动通信基站交流电力变压器高压侧三根线，应分别就近对地加装氧化锌避雷器，电力变压器低压侧三根相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器，变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。出入基站的所有电力线均应在出口处加装避雷器。 3.1.6 进入移动通信基站的低压电力电缆，宜从地下引入机房，其长度不宜小于 50m。电力电缆在进入机房交流屏处，应加装避雷器，从屏内引出的零线不做重复接地。 3.1.7 移动通信基站供电设备的正常不带

10、电的金属部分、避雷器的接地端，均应做保护接地，严禁作接零保护。 3.1.8 移动通信基站的直流工作地，应丛室内接地汇集线上就近引接，接地线截面积应满足最大负荷的要求，一般为 3595mm2,材料为多股铜线。 3.1.9 移动通信基站电源设备应满足相关标准、规范中关于耐雷电冲击指标的要求，交流屏、整流器应设有分级防护装置。 3.10 电源避雷器和天馈线避雷器的耐雷电冲击指标等参数应符合相关标准、规范的要求。 3.2 铁塔的防雷与接地 3.2.1 移动通信基站铁塔应有完善的防直雷击及二次感应雷的防雷装置。 3.2.2 移动通信基站铁塔采用太阳能灯塔。对于使用交流电馈电的航空标志灯，其电源线应采用具

11、有金属外护层的电缆，电缆的金属护外套应在塔顶几进机房入口处的外侧就近接地。灯塔控制线及电源线的每根相线，均应在机房入口处分别对地加装避雷器，零线应直接接地。 4.结束语 随着 IT 业的不断发展，移动通信站点的设备和防雷措施也在不断革新，只要在工程实际中不断调查优化研究，充分认识雷电可能的入侵途径，采取全方位、多层次综合防护，就能取得有效的防雷效果。 参考文献： 1. YD5068-98.移动通信基站防雷与接地设计规范S 2.沈培坤, 刘顺喜.防雷与接地装置J.北京:化学工业出版社,2006 3.张志兵, 通信系统防雷接地技术初探J. 信息技术 , 2006 4.康忠学，通信基站被雷击的三大因素浅析J. 通信与信息技术 , 2006