無線通信基站防雷設(shè)計(jì)研究

陳君

摘要：無線通信基站能否正常工作直接影響著通信的運(yùn)營情況，而無線通信基站絕大多數(shù)置于露天環(huán)境中，容易受到大自然的破壞，特別是雷電的危害最大，所以需要對(duì)基站進(jìn)行防雷和接地設(shè)計(jì)。本文首先介紹了無線通信基站的特點(diǎn)，根據(jù)其特點(diǎn)做了無線通信基站綜合防雷設(shè)計(jì)思想，最后分析了防雷設(shè)計(jì)和接地技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，希望能對(duì)業(yè)內(nèi)人士有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無線通信基站；防雷設(shè)計(jì)

前言

無線通信技術(shù)在不斷發(fā)展并廣泛應(yīng)用的過程中，不僅使人們信息化水平得到了提高，還在很大程度上為人們的生活、學(xué)習(xí)、工作帶來了便利。而無線通信基站作為信號(hào)發(fā)射、傳輸、中繼、接收等的重要設(shè)備，因其部署通常都在街頭、曠野、樓頂?shù)任恢?，很容易受到雷電的襲擊，在一定程度上對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成了影響。據(jù)相關(guān)調(diào)查表示：無論是全國無線通信建設(shè)還是運(yùn)營企業(yè)基站，雷擊都會(huì)對(duì)這些設(shè)備造成損壞，雷電侵入到通信設(shè)備的供電系統(tǒng)中會(huì)引起電壓過高，導(dǎo)致通信系統(tǒng)心臟被擊穿，嚴(yán)重威脅著通信系統(tǒng)的接入設(shè)備，如果沒有進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)，極易導(dǎo)致無線通信的中斷。我們通常將多種雷電襲擊的綜合反映稱為雷電襲擊。在建設(shè)無線通信基站的同時(shí)需要嚴(yán)格做好防雷措施，達(dá)到雷電的綜合治理、合理均壓、聯(lián)合接地等效果，從而確?；镜姆览坠πё銐驈?qiáng)大。

1.無線通信基站的特點(diǎn)

無線通信基站具備以下幾個(gè)基本特點(diǎn)：

1.1地理位置

城區(qū)中通常將基站設(shè)置于建筑物高且大的樓層上，而鄉(xiāng)村和郊區(qū)等地通常設(shè)置在山區(qū)和相對(duì)開闊的地方。

1.2機(jī)房條件

不管是鄉(xiāng)村還是城區(qū)，建設(shè)在非專用通信建筑內(nèi)的建筑通常不具備防雷實(shí)施的要求，不僅包括了地網(wǎng)，內(nèi)外部防雷裝置等，都無法滿足其要求。除此之外，通常機(jī)房面積較小，不利于多級(jí)防雷方案的實(shí)行。

1.3交流電源

尤其是在山區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)，絕大多數(shù)機(jī)房的交流供電都是通過戶外架空來引入。

1.4通信信號(hào)

無線通信基站設(shè)備在通信線路上，也多以戶外架空引入為主。

2.無線通信基站綜合防雷設(shè)計(jì)思想

無線通信基站主要由電源系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、天線饋線系統(tǒng)、中繼傳輸系統(tǒng)等組成的綜合性系統(tǒng)。實(shí)施防雷主要為確保各系統(tǒng)問都能夠正常運(yùn)行，不會(huì)遭受到雷電的破壞和干擾。無線通信基站主要通過等電位連接來達(dá)到防雷的目的，通常在不同防雷區(qū)界面上來選擇等電位連接的位置，而雷擊所帶來的能量借由接地系統(tǒng)導(dǎo)入到大地。不同的防雷區(qū)之間所產(chǎn)生的電磁強(qiáng)度也有一定的差別，除了直擊區(qū)，內(nèi)部防雷區(qū)容易因電磁衰減而造成雷擊電磁強(qiáng)度同外部防雷區(qū)有所差別。所以，需要做恰當(dāng)?shù)钠帘未胧?，能有效防止雷電電磁脈的進(jìn)入，而穿越防雷區(qū)界面的線路也就成為了雷電侵入的主通道，因此，將穿越防雷區(qū)界面線路防雷工作做好是達(dá)到整體防雷的重中之重。當(dāng)然雷電電磁脈沖進(jìn)入內(nèi)部防雷區(qū)的渠道除了電磁感應(yīng)和線路入侵外，還有接地系統(tǒng)。當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)附近出現(xiàn)雷擊時(shí)，雷電流經(jīng)由接地線進(jìn)入大地，而地網(wǎng)瞬間產(chǎn)生的高電位容易借助接地線沖擊設(shè)備，從而導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

綜上可知，綜合防雷包含了避雷器、避雷針、屏蔽、接地以及其他有利于將雷電流合理并安全地引入到大地的措施，綜合防雷集合了分流、均壓、接地、屏蔽四項(xiàng)技術(shù)。而部分基站并非標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)房，屬于普通建筑物或者租借的，因此難以達(dá)到接地和屏蔽的要求，若進(jìn)行再次整改，加強(qiáng)屏蔽也難以實(shí)現(xiàn)。此種情況下就需要恰當(dāng)?shù)陌惭b避雷器，通過對(duì)接地系統(tǒng)等角度的改善來解決雷擊電磁脈沖問題。

3.無線通信基站防雷設(shè)計(jì)

對(duì)于無線通信基站來講，雷電能夠?qū)ζ湓斐删薮蟮钠茐模壳翱萍歼€未達(dá)到能夠自主消滅雷電的地步，所以在建設(shè)無線通信基站的過程中需要進(jìn)行相應(yīng)的防雷設(shè)計(jì)，充分運(yùn)用雷電自身所具有的特性來達(dá)到降低雷電對(duì)設(shè)備破壞的目的。無線通信基站防雷設(shè)計(jì)主要運(yùn)用的技術(shù)有雷電屏蔽技術(shù)、等電位連接技術(shù)、接口保護(hù)技術(shù)等，通過這些防雷技術(shù)能有效對(duì)無線通信基站進(jìn)行綜合防護(hù)。

3.1雷電屏蔽設(shè)計(jì)

運(yùn)用無線通信基站電磁屏蔽功能，采用導(dǎo)電材料能極大地降低交變電磁場(chǎng)方向，減少雷電給基站帶來的穿透力，從而達(dá)到雷電屏蔽的目的。雷電本身是一種十分強(qiáng)大的交變電流，而雷電在傳輸中將會(huì)產(chǎn)生巨大的交變電磁場(chǎng)，進(jìn)行雷電屏蔽設(shè)計(jì)能有效運(yùn)用屏蔽技術(shù)對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，從而確保無線通信設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

3.2等電位連接設(shè)計(jì)

進(jìn)行等電位連接設(shè)計(jì)主要是將無線通信基站設(shè)備置于金屬類導(dǎo)電管道中，一旦發(fā)生雷擊就會(huì)出現(xiàn)高電位物體，而設(shè)備外部的金屬管道能有效與高電位物體形成連接。此外需要讓無線通信基站裝置設(shè)備和可導(dǎo)電物體在點(diǎn)位上達(dá)到一致，避免因外部電位過高而出現(xiàn)電擊的情況。

3.3接口保護(hù)設(shè)計(jì)

無線通信基站接口角比較多，不僅包含電源、信號(hào)的接口，還包括了接地和饋線等接口，雷電能通過這些接口對(duì)基站正常運(yùn)行造成影響。為減少或者避免各接口問因電壓而影響運(yùn)行的情況，可將各接口做防護(hù)設(shè)計(jì)，而進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)能有效降低各接口之間的電位差。例如電源接口處可運(yùn)用40KA的氧化鋅SPD、32A的空氣開關(guān)作為保護(hù)，實(shí)現(xiàn)一級(jí)過電壓保護(hù)。

整體來講無線通信基站防雷設(shè)計(jì)在優(yōu)化原則上主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是正確選用避雷塔、避雷針、避雷帶，達(dá)到防止直擊雷的目的，從而避免基站因直擊雷而導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生，使得設(shè)備無法正常運(yùn)行的情況。另一方面是選用性價(jià)比高的保護(hù)裝置，能有效隔住雷電波的入侵和雷電感應(yīng)，從而使通信在雷雨天氣也能正常運(yùn)行。

結(jié)語

通常情況下無線通信基站是置于露天的環(huán)境中，而雷電的進(jìn)入就極易導(dǎo)致通信傳輸出現(xiàn)中斷的情況，甚至帶來更為嚴(yán)重的信號(hào)傳輸事故，因此無線通信基站的防雷設(shè)計(jì)就格外地重要。充分運(yùn)用雷電屏蔽技術(shù)、等電位連接技術(shù)、接口保護(hù)技術(shù)、絕緣配合技術(shù)、饋線接地技術(shù)、低壓電纜技術(shù)等進(jìn)行防雷接地設(shè)計(jì)，能有效確保通信基站的正常工作，保障無線通信設(shè)備的良好運(yùn)行，提高通信傳輸?shù)目煽啃浴?