無線通信設(shè)備防雷措施探討(一)

1、無線通信設(shè)備防雷措施探討 一 摘要： 目前無線通信已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，但是由于雷電的危害， 無線通信設(shè)備時(shí)刻都處在危險(xiǎn)當(dāng)中。本文探討了無線通信設(shè)備的防雷措施。關(guān)鍵字：無線通信設(shè)備防雷措施 Abstract ： Wirelesscommunicationispopularlyusedinsomearea.Butbecauseofthethunderbreakin ， wilelesscommunicationisindangerseverytime.Thisarticleintroducedlightingpreventionmeasureofw ilelesscommunicationd

2、evice 。Keywords：wilelesscommunicationdevicelightingpreventionmeasure一、前言在我們的生活中會(huì)經(jīng)常見到電閃雷鳴，但是大家知道嗎？全球平均每年要發(fā)生 1600 萬次閃 電。雷電具有驚人的能量， 每次雷擊所產(chǎn)生的能量大約為 55萬千瓦 /小時(shí)，足以燃點(diǎn) 100 萬 個(gè)燈泡1小時(shí)、直擊雷電流平均都有34kA。有記錄的最大直擊雷電流為210kA。目前人類尚未能對(duì)雷電的能量加以有效利用， 而雷害造成的損失卻是巨大的。 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 在歐美國家每 年有 20%30%的電腦故障是因感應(yīng)雷引起的，在一處電網(wǎng)中每8 分鐘便有一個(gè)瞬間過電壓產(chǎn)生。全球每

3、年有數(shù)以千人死傷于雷擊事故、經(jīng)濟(jì)損失有數(shù)十億美元。所以雷電災(zāi)害對(duì)無線通信設(shè)備的危害也是不言而喻的， 所以探討有關(guān)無線設(shè)備的防雷是非常 有必要的，這對(duì)于無線通信網(wǎng)絡(luò)的平安、質(zhì)量等都有很重要的意義。二、雷電對(duì)無線通信設(shè)備損害的原理和主要形式1. 原理 要真正做到對(duì)無線設(shè)備的防雷首先必須了解雷電對(duì)無線通信設(shè)備危害產(chǎn)生的原理。以負(fù)雷云為例 ,由于電云負(fù)電的感應(yīng) ,使附近地面積累正電荷 ,地面與雷云之間形成強(qiáng)大的電場。 當(dāng)某處 積累的電荷密度很大 ,激發(fā)的電場強(qiáng)度到達(dá)空氣游離狀態(tài)空氣擊穿 的臨界值時(shí) ,雷云便開始向下梯級(jí)式放電。接近地面的物體到達(dá)一定的距離時(shí) ,地面物體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生尖端放 電,形成

4、向雷云方向逐漸向上先導(dǎo)放電 ,二者集合形成雷電通路 ,異性電荷劇烈中和形成很大 的雷電流 ,并發(fā)出強(qiáng)烈的閃電和雷鳴。雷電發(fā)生時(shí) ,雷電流經(jīng)架空線路或空中金屬管道等金屬 物體產(chǎn)生沖擊電壓 ,隨物體走向而迅速擴(kuò)散 ,形成危害。2. 三種主要形式雷擊破壞的三種主要形式為:2.1 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,叫做 “直擊雷 。直擊雷只發(fā)生在雷云對(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 ,造成的損壞程度較大。直擊雷主要對(duì)室外物體產(chǎn)生破壞作

5、用,所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)。2.2 球形雷簡稱球雷 ,是一種特殊的雷電現(xiàn)象。一般是橙或紅色,或似紅色火焰的發(fā)光球體 也有帶黃色、綠色、藍(lán)色或紫色的，直徑約為1020cm,最大的直徑可達(dá)1m,存在的時(shí)間大約為百分之幾秒 至幾分鐘，一般是15s, 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。2.3 感應(yīng)雷雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí),并在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、地埋電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備 ,

6、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,叫做“二次雷 或稱“感應(yīng)雷 。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)雷不管雷云對(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。此外一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)使多個(gè)電子設(shè)備同時(shí)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)中繼線等引入傳輸?shù)胶苓h(yuǎn),致使雷害范圍擴(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)。三、無線電設(shè)備防雷措施探討1. 外部防雷外部防雷系統(tǒng)由避雷針、引下線、接地地網(wǎng)等組成 ，缺一不可。 一般防止直

7、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)通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 ，可以通過合理的設(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。接地體指埋入土壤中或混凝土根底中作散流用的導(dǎo)體。 有人工接地體和自然接地體兩種。 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)。一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng) ，因?yàn)樗?/p>

8、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(hù)設(shè)備和人身平安。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 生命平安。 另外還有防干擾、 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。然而 ，各地網(wǎng)之間必須獨(dú)立時(shí) ，如果相互之間距離達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的話，那么容易出現(xiàn)地電位還擊事故，因此，各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)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。2. 內(nèi)部防雷有可靠的外部防雷措施同時(shí)更需要完善內(nèi)

9、部防雷措施 ，內(nèi)部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和 等電位連接三局部組成。1屏蔽 每對(duì)雙絞線或四對(duì)雙絞線都可使用金屬屏蔽 ，不同的雙絞線或四對(duì)雙絞線放在一起可共同使 用一個(gè)金屬屏蔽。由于金屬屏蔽的趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的吸收和反射作用，可更好的分割周圍的電磁場和減少單獨(dú)屏蔽的對(duì)絞線之間的串音。2防雷器防雷器是用一種低壓時(shí)呈現(xiàn)高阻開路狀態(tài)，高壓時(shí)呈現(xiàn)低阻短路狀態(tài) ，能承受數(shù)百安培大電流通過的過壓保護(hù)電子器件組合。 將防雷器并聯(lián)在供電線路、 信號(hào)傳輸線路上使用。 當(dāng)遇到雷 擊和高電壓大電流時(shí)其立即呈現(xiàn)短路，將瞬間產(chǎn)生高電壓大電流通過地網(wǎng)泄放到大地中，使設(shè)備受到保護(hù)。發(fā)生雷擊時(shí) ，直擊雷或者沿著線路進(jìn)入室內(nèi)的感應(yīng)雷會(huì)使設(shè)備的進(jìn)線電壓瞬間 急速升高 ，到達(dá)幾百甚至上千伏。 由于在進(jìn)線端采用了第一級(jí)保護(hù)，并聯(lián)一個(gè)氣態(tài)放電管 ，通過惰性氣體的電離 ，能轉(zhuǎn)移大局部的瞬變能量。 因?yàn)闊o分布電感電容 ，通流容量極大 ，特別適合用 于吸收直擊雷 ，保護(hù)后的殘留電壓為二十幾伏，對(duì)于集成電路而言 ，這個(gè)電壓還是偏高 ，還起不到有效保護(hù)。 另外氣態(tài)放電管 ，反響速度慢 ，導(dǎo)致其上沖電壓可到達(dá)電壓峰值，有鑒于此 ，增加一級(jí)保護(hù) ，并且在兩極之間采用電感耦合，利用電感電流不能突變的原理，起到一個(gè)延遲的作