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通信基站的常用防雷措施介紹
現(xiàn)代防雷保護(hù)主要有三道防線：
第一，外部保護(hù)，將絕大部分雷電流直接引入地下泄散； 第二是內(nèi)部保護(hù)，即阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號(hào)線侵入波危害設(shè)備； 第三，過電壓保護(hù)，限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過電壓幅值。這三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。 一、一般雷擊破壞的三種主要形式 1．直擊雷：帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷只有在雷云對(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)害，也就是說直擊雷發(fā)生的幾率較低，而且直擊雷發(fā)生時(shí)一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)。但是由于放電現(xiàn)象發(fā)生過程迅猛，被直接擊中的目標(biāo)會(huì)由于放電電流過大而造成較嚴(yán)重的損壞。直擊雷主要對(duì)室外物體產(chǎn)生破壞作用，所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)。 2．二次雷（感應(yīng)雷）：雷電在雷云之間或雷云對(duì)地的放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、地埋電力線、設(shè)備間連接線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害的放電現(xiàn)象。感應(yīng)雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。感應(yīng)雷不論雷云對(duì)地閃擊還是雷云對(duì)雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。哪怕是一次雷閃擊都可以在較大范圍內(nèi)的多個(gè)電子設(shè)備間產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓現(xiàn)象，并且這種感應(yīng)高壓可以通過基站供電線和信號(hào)中繼線等引入，并通過傳輸使雷害范圍擴(kuò)大。感應(yīng)雷發(fā)生時(shí)一般對(duì)室內(nèi)的用電設(shè)備和電子元器件起到破壞作用，因此把防止感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖波（LEMP）破壞的系統(tǒng)稱為內(nèi)部防雷系統(tǒng)。 3．球形雷：一種特殊的雷電現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱球雷。一般是橙或紅色（也有帶黃色、綠色、藍(lán)色或紫色的），或似紅色火焰的發(fā)光球體，直徑一般約為10～20厘米，最大的直徑可達(dá)一米，存在的時(shí)間大約為百分之幾秒至幾分鐘，一般是3至5秒，一旦遇到物體或電氣設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或開著的門窗進(jìn)入室內(nèi)，有的由煙囪或通氣管道滾進(jìn)樓房，多數(shù)沿帶電體消失。球形雷一般發(fā)生的較少，只有在一些特殊的地理環(huán)境或者特殊的基站位置上才會(huì)有球形雷的發(fā)生。可以通過鐵塔避雷系統(tǒng)、機(jī)房避雷系統(tǒng)、圍墻避雷系統(tǒng)等構(gòu)成多系統(tǒng)多層次的整個(gè)站區(qū)防護(hù)系統(tǒng)，達(dá)到保護(hù)的目的。 二、外部防雷系統(tǒng) 一般防止直擊雷破壞是通過避雷裝置即避雷針、引下線和接地網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成完整的電氣通路后，將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀，但雷電會(huì)透過多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。對(duì)通信基站而言，天饋線系統(tǒng)和機(jī)房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊，可以通過合理設(shè)計(jì)避雷針的保護(hù)角和良好的接地系統(tǒng)起到保護(hù)作用。但需要說明，避雷針必須有足夠可靠，并且有接地電阻盡量小的引下線和接地裝置與其配套，否則，它不但起不到避雷的作用，反而會(huì)增大雷擊的損害程度。 避雷器與接地裝置之間的金屬導(dǎo)體稱為引下線。將避雷針通過引下線與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把由避雷針和網(wǎng)絡(luò)屏蔽引來的雷電流盡快地放瀉到大地中去，以保護(hù)人員、設(shè)備和建筑物的安全。 所謂的接地網(wǎng)，是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個(gè)地網(wǎng)上或者把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過地下或者地上用金屬連接起來，使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。在接地處理過程中，一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因?yàn)樗蟹览紫到y(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。 另外防干擾、防靜電等問題都需要建立良好的接地系統(tǒng)來解決。一般整個(gè)基站的接地系統(tǒng)有建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地（也稱信號(hào)地）、防雷地等。當(dāng)各地網(wǎng)之間必須獨(dú)立時(shí)，如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故。當(dāng)各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí)，應(yīng)盡可能連接在一起，如實(shí)際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實(shí)現(xiàn)等電位連接。 三、內(nèi)部防雷系統(tǒng) 有可靠的外部防雷措施同時(shí)，更需要完善內(nèi)部防雷措施。在外部防雷措施中，避雷設(shè)施在雷電發(fā)生的瞬間，接地引下線會(huì)有很大的瞬變電流通過，也就是說在周圍會(huì)產(chǎn)生很大的雷電磁脈沖波（LEMP），此時(shí)就需要內(nèi)部防雷措施。 內(nèi)部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。 建筑物內(nèi)部防雷工程涉及面較寬，歸納起來有高電壓引入和電磁脈沖波，其中危害最大的是高電壓引入。高電壓引入是指雷擊產(chǎn)生的高電壓通過金屬線引入到其他地方和室內(nèi)，造成破壞的雷害現(xiàn)象。高電壓引入的途徑有二種：其一是直擊雷直接擊中金屬導(dǎo)線，讓高壓雷電以波的形式沿著導(dǎo)線兩邊傳播而引入室內(nèi)；第二種是來自感應(yīng)雷的高電壓脈沖，即由于雷雨云對(duì)大地放電或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，感生出幾千伏到幾十千伏甚至數(shù)百千伏的地電位反擊，這種反擊會(huì)沿著電力系統(tǒng)的零線、保護(hù)接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內(nèi)或傳播到更大的室內(nèi)范圍，造成大面積的危害。 四、過電壓保護(hù) 所謂的過電壓保護(hù)就是限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過電壓幅值。根據(jù)IEC1312制定的雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，用對(duì)電源部分和信號(hào)部分安裝電源類SPD和通訊網(wǎng)絡(luò)類SPD（瞬態(tài)過電壓保護(hù)器）進(jìn)行過電壓保護(hù)。SPD是保護(hù)電子設(shè)備在受雷電閃擊或者其它干擾造成浪涌過電壓危害的有效手段。對(duì)于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng)，安裝SPD后要求不會(huì)對(duì)原有系統(tǒng)和原有設(shè)備工作特性造成影響；對(duì)于出現(xiàn)浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，SPD應(yīng)及時(shí)對(duì)浪涌做出反應(yīng)，通過SPD限制瞬態(tài)過電壓和分走浪涌電流的特性，將過電壓降到IEC60664-1規(guī)定的各類別不同設(shè)備耐沖擊過電壓額定值以下。對(duì)于經(jīng)歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，即經(jīng)過浪涌后恢復(fù)正常狀態(tài)的SPD，應(yīng)恢復(fù)其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。當(dāng)浪涌電壓超過設(shè)計(jì)的最大承受能力和放電電流容量時(shí)，SPD可能會(huì)失效或被損壞。 SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時(shí)，被保護(hù)設(shè)備將不再受保護(hù)。這時(shí)，因?yàn)樘幱陂_路模式的SPD對(duì)系統(tǒng)本身不會(huì)產(chǎn)生影響，很難發(fā)現(xiàn)SPD己失效。為了保證在下一次浪涌到來之前，能將失效的SPD替換掉，要求SPD必須具備失效指示的功能。處于短路模式時(shí)，短路電流由配電系統(tǒng)流向失效的SPD，失效的SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在開路前將產(chǎn)生熱能引起燃燒，此時(shí)，對(duì)處于短路失效模式的SPD要求安裝一個(gè)合適的脫離裝置（斷路器），使被保護(hù)系統(tǒng)與失效的SPD發(fā)生脫離。 五、電子時(shí)代雷電災(zāi)害的特點(diǎn) 當(dāng)社會(huì)進(jìn)入電子信息時(shí)代后，雷災(zāi)出現(xiàn)的特點(diǎn)與以往有極大的不同，可以概括為下面四點(diǎn)。 1．受災(zāi)面大大擴(kuò)大：從電力、建筑這兩個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè)，特別是與高新技術(shù)關(guān)系最密切的領(lǐng)域，如航天、航空、國(guó)防通信、計(jì)算機(jī)、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等。 2．從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵：從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場(chǎng)從三維空間入侵到任何角落。 3．雷災(zāi)的經(jīng)濟(jì)損失和危害程度大大增加：雷災(zāi)襲擊對(duì)象本身的直接經(jīng)濟(jì)損失有時(shí)并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響則難以估計(jì)。 4．雷災(zāi)的主要對(duì)象已集中在微電子器件設(shè)備上：雷電的本身并沒有變，而是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活狀況發(fā)生了變化，微電子技術(shù)的應(yīng)用滲透到各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，而微電子器件又極端靈敏，這一特點(diǎn)很容易受到無孔不入的LEMP的利用，造成微電子設(shè)備的失控或者損壞。 (中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
