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通信基站的常用防雷措施介紹
現代防雷保護主要有三道防線：
第一，外部保護，將絕大部分雷電流直接引入地下泄散； 第二是內部保護，即阻塞沿電源線或數據線、信號線侵入波危害設備； 第三，過電壓保護，限制被保護設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之間發(fā)生迅猛的放電現象。直擊雷只有在雷云對地閃擊時才會對地面造成災害，也就是說直擊雷發(fā)生的幾率較低，而且直擊雷發(fā)生時一次只能襲擊一個小范圍的目標。但是由于放電現象發(fā)生過程迅猛，被直接擊中的目標會由于放電電流過大而造成較嚴重的損壞。直擊雷主要對室外物體產生破壞作用，所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)。 2．二次雷（感應雷）：雷電在雷云之間或雷云對地的放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、地埋電力線、設備間連接線上產生電磁感應并侵入設備，使串聯在線路中間或終端的電子設備遭到損害的放電現象。感應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。感應雷不論雷云對地閃擊還是雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災害。哪怕是一次雷閃擊都可以在較大范圍內的多個電子設備間產生感應雷過電壓現象，并且這種感應高壓可以通過基站供電線和信號中繼線等引入，并通過傳輸使雷害范圍擴大。感應雷發(fā)生時一般對室內的用電設備和電子元器件起到破壞作用，因此把防止感應雷和雷電電磁脈沖波（LEMP）破壞的系統(tǒng)稱為內部防雷系統(tǒng)。 3．球形雷：一種特殊的雷電現象，簡稱球雷。一般是橙或紅色（也有帶黃色、綠色、藍色或紫色的），或似紅色火焰的發(fā)光球體，直徑一般約為10～20厘米，最大的直徑可達一米，存在的時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備時會產生燃燒或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或開著的門窗進入室內，有的由煙囪或通氣管道滾進樓房，多數沿帶電體消失。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有球形雷的發(fā)生。可以通過鐵塔避雷系統(tǒng)、機房避雷系統(tǒng)、圍墻避雷系統(tǒng)等構成多系統(tǒng)多層次的整個站區(qū)防護系統(tǒng)，達到保護的目的。 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、引下線和接地網絡構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通只能保護安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀，但雷電會透過多種形式及途徑破壞電子設備。對通信基站而言，天饋線系統(tǒng)和機房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊，可以通過合理設計避雷針的保護角和良好的接地系統(tǒng)起到保護作用。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，反而會增大雷擊的損害程度。 避雷器與接地裝置之間的金屬導體稱為引下線。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絡屏蔽引來的雷電流盡快地放瀉到大地中去，以保護人員、設備和建筑物的安全。 所謂的接地網，是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網上或者把各系統(tǒng)原來的接地網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。在接地處理過程中，一定要有一個良好的接地系統(tǒng)，因為所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴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。一般整個基站的接地系統(tǒng)有建筑物地網、鐵塔地、電源地、邏輯地（也稱信號地）、防雷地等。當各地網之間必須獨立時，如果相互之間距離達不到規(guī)范要求的話，則容易出現地電位反擊事故。當各接地系統(tǒng)之間的距離達不到規(guī)范的要求時，應盡可能連接在一起，如實際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實現等電位連接。 三、內部防雷系統(tǒng) 有可靠的外部防雷措施同時，更需要完善內部防雷措施。在外部防雷措施中，避雷設施在雷電發(fā)生的瞬間，接地引下線會有很大的瞬變電流通過，也就是說在周圍會產生很大的雷電磁脈沖波（LEMP），此時就需要內部防雷措施。 內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生的高電壓通過金屬線引入到其他地方和室內，造成破壞的雷害現象。高電壓引入的途徑有二種：其一是直擊雷直接擊中金屬導線，讓高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內；第二種是來自感應雷的高電壓脈沖，即由于雷雨云對大地放電或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應和電磁感應，感生出幾千伏到幾十千伏甚至數百千伏的地電位反擊，這種反擊會沿著電力系統(tǒng)的零線、保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內或傳播到更大的室內范圍，造成大面積的危害。 四、過電壓保護 所謂的過電壓保護就是限制被保護設備上雷電過電壓幅值。根據IEC1312制定的雷電電磁脈沖防護標準，用對電源部分和信號部分安裝電源類SPD和通訊網絡類SPD（瞬態(tài)過電壓保護器）進行過電壓保護。SPD是保護電子設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。對于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng)，安裝SPD后要求不會對原有系統(tǒng)和原有設備工作特性造成影響；對于出現浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，SPD應及時對浪涌做出反應，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)定的各類別不同設備耐沖擊過電壓額定值以下。對于經歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，即經過浪涌后恢復正常狀態(tài)的SPD，應恢復其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。當浪涌電壓超過設計的最大承受能力和放電電流容量時，SPD可能會失效或被損壞。 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，被保護設備將不再受保護。這時，因為處于開路模式的SPD對系統(tǒng)本身不會產生影響，很難發(fā)現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，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，在開路前將產生熱能引起燃燒，此時，對處于短路失效模式的SPD要求安裝一個合適的脫離裝置（斷路器），使被保護系統(tǒng)與失效的SPD發(fā)生脫離。 五、電子時代雷電災害的特點 當社會進入電子信息時代后，雷災出現的特點與以往有極大的不同，可以概括為下面四點。 1．受災面大大擴大：從電力、建筑這兩個傳統(tǒng)領域擴展到幾乎所有行業(yè)，特別是與高新技術關系最密切的領域，如航天、航空、國防通信、計算機、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閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵到任何角落。 3．雷災的經濟損失和危害程度大大增加：雷災襲擊對象本身的直接經濟損失有時并不太大，而由此產生的間接經濟損失和影響則難以估計。 4．雷災的主要對象已集中在微電子器件設備上：雷電的本身并沒有變，而是科學技術的發(fā)展使得人類社會的生產、生活狀況發(fā)生了變化，微電子技術的應用滲透到各種生產和生活領域，而微電子器件又極端靈敏，這一特點很容易受到無孔不入的LEMP的利用，造成微電子設備的失控或者損壞。 (中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮) |
