摘要分析了移動通信基站引入雷電災害的主要途徑,並在此基礎上詳細介紹了移動通信基站鐵塔和通信機房防雷、架空管線防雷、天饋線防雷、等電位連接以及降低接地電阻值等雷電防護措施,使防雷方案的制定做到技術可靠、經濟合理。
關鍵詞通信基站;雷電;引入途徑;防護措施
隨着通信行業的迅速發展,微電子設備得到廣泛應用,通信設備的集成度越來越高,其耐壓水平也越來越低[1]。由於移動通信基站分佈範圍廣,位置處於制高點,容易遭受雷擊災害[2]。雷電具有很強的破壞性,一旦通信基站遭受雷擊,容易造成通信設備損壞,通信信號中斷,給社會帶來較大的經濟影響,因此做好移動通信基站的防雷是一項重要的工作[3]。
1雷擊移動通信站的主要途徑
1.1雷電透過基站鐵塔和天饋線侵入
一般的基站鐵塔高度爲40~60 m,有些高達70~90 m。當鐵塔的避雷針受到直接雷擊時,雷電流透過鐵塔,經其接地裝置散流入地,使地網地電位升高,導致基站地網與設備之間產生很高的電位差而形成地電位反擊,對通信設備造成損壞。如果天饋線爲同軸電纜,在導體上感應出較強的感應電流,即爲同軸電纜的感應電流。感應電流經同軸電纜從鐵塔天線進入基站機房,進入收發信機,燒壞移動通信設備。
1.2雷電透過架空管線侵入
移動通信系統基站的`架空管線是引入雷害的重要途徑。當雷雲放電時,其空間形成強大的電場,在架空管線靠近終端時,主要成分是水平電場,出現在電場中的突出物體最易出現感應電荷的集中,使其周圍電場強度顯著增加,架空管線很容易發生尖端放電而被雷電擊中。當架空管線遇雷電侵襲時,將過電壓引入基站機房,很可能燒壞基站的通信設備。雷雲對地放電也會在架空管線上感應過電壓,該過電壓也會對電源設備造成威脅。
1.3雷電電磁感應影響
接閃器在接閃過程中,雷電流強度大,放電時間短,在接閃器和引下線周圍將產生較大的瞬時電磁場。在強磁場作用下,處於磁場中的導體將產生高達幾千至幾萬伏的感應電壓,如此之高的感應電壓勢會造成通信設備的損壞。移動通信設備是集成化較高的設備,耐衝擊力相對較差,因此受雷電感應的影響較大。
1.4基站機房引入雷電
當移動基站機房建在山頂上,機房位置的海拔高度很高時,直擊雷可能繞過避雷針從橫向及斜面擊中被保護物,這種現象叫雷電繞擊。在這種情況下,孤立的避雷針往往已不能防禦雷電對機房的直擊。因此,基站機房必須採取必要的防雷措施。
2通信基站的綜合防雷措施
2.1鐵塔的防雷
鐵塔頂部天線平臺處,塔身中部及塔基處應預留接地孔,或將附近塔身緊固螺栓改用加長緊固螺栓作接地點。因鐵塔較高,上述相鄰2個接地點之間距離超過60 m時,需在該網點之間增加1個接地點。一定要保證連接點的數量和分散性,以利於分散雷電流。鐵塔爲落地塔時,其鐵塔地網與機房地網之間應每間隔3~5 m相互焊接連通1次,且至少有2處相互連通。鐵塔四腳與其他地網就近焊接連通。移動通信天線應有防直擊雷的保護措施。天線鐵塔設避雷針並與鐵塔焊接。天線安裝位置應在避雷針的防雷保護區內。避雷針與鐵塔焊接的目的就是確保避雷針有良好的接地線,以保證雷電流及時流入大地。
2.2架空管線的防雷
連至機房的電力線、光纜等架空管線不能直接進入,應分類穿入金屬管埋地後進入機房。若路程較長,則電力線、光纜兩端均應加裝保護裝置。金屬管兩端分別與地線焊接,焊點要作防腐處理,電力線與信號線不能混合走線。各系統的接地應按照安裝要求,分別接至各自的接地匯流排,再統一接至室內接地排。機房內直流電源接地線從室內地線排上引入,與保護地各自獨立,再接入接地匯流排上,且不共用引線。
2.3天饋線的防雷
饋線屏蔽層應在塔頂、饋線離開塔身至機房轉彎處上方0.5~1.0 m處、進入機房入口後的內側3點妥善接地。當長度超出60 m時,應在其中間增加接地點,使相鄰2個接地點間距離不超過60 m,室內走線架應每隔5~10 m接地1次。某些廠家要求饋線進入室內後加裝避雷器,避雷器的安裝位置應儘可能緊靠饋線進建築物的入口處。
2.4通信機房的防雷