通信设备雷电防护探讨
摘 要 防雷器的作用是阻断或降低雷电流,从而达到保护通信/电力系统中各种电路板、连接线、及相关器件免受雷电损坏的一种电器。防雷器的种类主要有避雷针、天馈防雷器、电源防雷器、信号防雷、控制系统防雷。信号防雷主要用于限制大气过电压,一般用于信号线入室、线路和信号设备段保护,例如通信用,用户线引入机房中的保安器。
关键词 防雷器;电磁感应;屏蔽;电位
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)07-0090-02
避雷针主要用于局站机房、外线、配电室等的一级防护。天馈防雷器主要用于无线基站天馈系统的雷电防护。防雷器件所能防护的基本都是感应雷。防护雷电最直接有效的方法莫过于设备屏蔽/保护接地。对于机房设备进行多级屏蔽,使设备内部电磁场尽量少或完全没有外泄,是对设备最好的防雷方法。对于外引入线防雷可以通过以下几种方法:间歇屏蔽层接地;地埋线引入室;引入线加装防雷器。
防雷学在电相关学科中有着举足轻重的地位。人们通常提到雷多数是防护,但将来有很大可能会利用雷电。
雷电产生需要两个必要条件:形成集聚电能的云;云中电荷分布不均匀。满足以上两个条件在风与温度的影响下,造成不同雷云的相互碰撞,产生集聚电流形成雷电。雷电分类:直击雷、感应雷、雷电波侵入、球形雷。雷电具有统计特性:①雷电易于发生在南方、山地、内地、潮湿、暴雨天气。绝大多数雷电发生在云内,不与地面设施发生电流。少数发生在雷云与大地之间或雷云与高点建筑物之间;②90%左右的雷是负极性的。雷电实例:2004年8月3日中铁十八局唐古拉山段,一处山顶无线电基站天线塔被雷直击。导致天线塔大部分融化、机房起火。格尔木铁通公司一处用户架空电缆被雷击中,感应电沿电缆流入机房,造成机房保安器尽数烧损,部分设备器件被击穿。综上所述提高对雷防范是有一定必要的。
1 防雷基本原则
1)分两部分雷电系统防护:①外部防雷包括接闪器、屏蔽、地线装置、避雷针;②内部防雷包括合理布线、等电位防护、屏蔽、过压保护器。
2)雷的分布与防护:①雷电放电分部有一定规律,不同地理位置雷的数量不同;不同季节雷的种类也是不同的,经多年统计记录,可以得出相应的规律;②防雷装置不能阻止直击雷对设备损坏,避雷针可以影响直击雷对设备损伤程度;③防雷器件不能完全抑制所有感应雷形成的过电压和过电流;④对于发生概率为10%左右的高频雷击其防护的费用急剧上升,就是说我们能防护的雷是占90%的低频雷。
3)多级防护原则:在线路入室到电源,到设备,到模块进行多级防护,使雷电电压逐级降低。达到对不同通信机房,设备进行不同程度雷电防护。
2 通信设备雷电防护设计
2.1 通信局站楼体的接地系统设计
其中同一机房的防雷引地线功能:防雷接地、静电接地、工作接地。必须与统一的防雷体链接,尽量达到等电位(能源部分与信号部分电位差不能超过1 V)。联合接地主要包括:保安器、金属隔离层、ODF/DDF配线架、设备机架、电池组、静电防护地面等。
图1
2.2 移动基站防雷
图2
铁塔高度要高于天线高度,达到避雷针的效果。机房建于塔下30度角范围内,由塔对机房进行避雷防护。馈线入室后经过保安器防雷。
2.3 局内布线
1)进局的能源电缆:进入通信局站的能源电缆如果是铠装电缆,入室两米内必须去除钢铠。铠装层与屏蔽层两端接地或入室金属管两端接地。如非铠装电缆入室,在引入设备前必须安装防雷器。
2)进局光/电缆的防雷:光/电缆应通过地埋进入通信机房;进入通信局站的光/电缆应采用屏蔽电缆、光缆加强芯接地、穿金属管;光/电缆的屏蔽层,必须两端接地;信号电缆进入室内后应在设备的对应接口处加装信号避雷器保护,信号避雷器的保护接地线应尽量短/粗。
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