通信电源防雷设计分析

通信电源防雷设计分析

发表时间：2017-08-08T18:11:37.647Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：李宗春吴颜李小峰

[导读] 摘要：雷击对通信电源有巨大的损害，若果遭到雷击，就会使通信电源无法正常使用，从而减少通信电源的使用年限。

（杭州中恒电气股份有限公司 310053）

摘要：雷击对通信电源有巨大的损害，若果遭到雷击，就会使通信电源无法正常使用，从而减少通信电源的使用年限。本文主要探讨如何对通信电源进行防雷设计。

关键词：通信电源；防雷设计；原理

引言

雷击发生时，会有极大的能量产生，对通信电源造成极大的伤害，同时对经济也是一种损害。当通信电源遭遇雷击时，企业需要对设备进行维修，将会有巨大的资金投入，而且提高维修工人的工作量，降低企业的经济利益。所以，为减少雷击带来经济利益损失，企业需要对雷击产生危害的原理进行分析，提前做好防护准备，降低雷击带来的损害，使通讯电源的正常运行不受影响。

一、通信电源的防雷措施

（一）通讯电源的外部防雷系统

外部防雷系统其防雷措施主要是避雷针、引下线以及基地网等防雷击的系统形成。它主要是针对直击雷对通信电源的损害以及建筑物的损害，常用的方式是使用防雷装置设置电气通路，将雷击发生时产生的雷电引入地下，从而完成通信电源的防雷保护作用。这个系统的优势在于资金投入相对较少，易于操作，而且只要进行科学合理的安装，就能够雷击起到很好的防范作用。以通信基地为例，直击雷最容易对天线系统与机房的建筑物造成破坏，而避雷针的防护角和它完善的接地体系，能实现对其良好的防护作用。但是在进行规划与安装时，应该注意避雷针的顶端要比天线的顶部高，而且两者之间要有一定的间距。对于接地装置的注意事项为：避雷装置的接地电阻要足够低，最好的是在5Ω以内，在10Ω与50Ω之间的也可以进行使用[1]。实践证明，这种外部防雷体系只能防止直击雷的破坏，雷电产生的作用会以不同的形式对通信电源造成损害，所以要完善外部防雷系统，使避雷针和接地系统连接完好，设置出电器相同的接地网。通信电源设备不只是对直击雷没有抵抗能力，其他形式的雷击也会对其造成损害。

（二）通信电源的内部防雷系统

其内部防雷系统主要是有屏蔽网与防雷器组成，屏蔽网的构建过程中，每一条线都要使用金属屏蔽，针对不一样的线可以通过一个金属实施屏蔽，以防止雷击对通信电源的内部破坏，此外，金属屏蔽网具有吸收和反射的特性，所以在运用过程中需要对周边磁场实施分割操作，以避免出现绞线传音的情况产生。防雷器实质是一种过压防护电子器件的聚合，在应用过程中是高阻开路状态，当高压时，会出现地阻短路的现象，这个特征使通信电源在遭遇雷击时可以抵抗极大电流以对通信电源实施保护。防雷器可分为电压开关型、电压限制性、复合型。电压开关型在无电涌时呈高阻抗，在电涌瞬态过电压下突变为低阻抗，如放电间隙、充气放电管等；电压限制型在无电涌时呈高阻态，随着电涌增大，阻抗连续变小，如压敏电阻、抑制二级管等；复合型由电压开关型元件和电压限制型元件组成。在防雷器的现实运用中，可根据实际情况来选择不同种类的防雷器，如最大持续电压Uc、标称放电电流In、最大放电电流Imax、电压保护水平Up等参数。在供电线路和信号输送线路上安置防雷器，并采用并联的形式进行连接，雷击产生的高压电流会发生短路现象，极大的电流会被带入大地，从而保护通信电源。由于其电流的通过量巨大，所以可以对直击雷进行有效的吸收，与集成电路相比，经过维护后所剩余的20V以上，不超过30V的电压还比较多，对于雷击的防护还不够完善[2]。

二、通信电源的防雷设计

（一）站点防雷接地系统设计

该系统能对雷击形成防护主要依赖于电磁理论原理，通过一系列的方式起到保护作用，如：屏蔽、消峰、分压等，以减少雷击对通信站点的损害。从道理上来看，大地自身就是导电体，当它与接地电极结合的时候，就会出现以核心为连接点的电场，其电阻与连接点成正比例关系，即连接点与电场的距离越远，其电阻也会对应的减小，电流就会跟随电极流入地下，通常情况下，连接点的间距在超过20m 时，压降会因距离而消失，从而产生巨大的感应电流，因此对通信电源产生巨大的破坏。在进行接地站点的的防雷防雷系统时，接地电阻规定的电压降是U=iR+L0ldi/dt，此式中的U为电压降，R=接地电阻，L0=单位长度电感，最常用的阻值是1.5LH/m，l是引下线的长度，依据电压降的式子可以得出，在防雷设计的现实应用中，接地电阻的阻值和电压降的变化是一致的，即阻值越小，对应的电压降也越小，通信电源的防雷能力就越强[3]。

（二）感应雷系统设计

感应雷系统在进入到通信电源装备时，会引起静电感应以及电磁感应。以静电感应来讲，雷击时会产生大量的雷云电荷，它周围的导体会产生与它极性不一致的感应电荷，在雷击发生后，电荷会立即释放，导致电脉冲的形成。以电磁感应来讲，雷云在实施放电的时候，雷电流会因为其变化而产生瞬间变化的电磁场，从而引起较高的感生电动势，所以在对感应雷的防雷设计中，需要充分使用基站钢筋框架的保护功能对静电感应实施屏蔽，以减少雷电对通信电源的损害。此外，还可以使用多条金属引下线提升累计电流的自动分流能力，对于引下线的安装，则需要均匀的分布于基站的周边，引起雷电的电磁场擦产生并与之进行消除，以实现雷电流中电磁感应对通信电源的损害以及干预。

（三）BTS天馈线防雷规划

BTS天馈线防雷规划关键表现是铁塔和天线安置的的策划，在进行铁塔的设计时，铁塔的顶端以及铁塔的中间部位还包括铁塔的底部都应该提前留下接地孔，当铁塔作为楼层顶部的防雷系统时，避雷的引下线要连接在建筑物核心钢筋部位，连接点应该进行合理的保护措施实施维护，以保障焊接点的稳固性以及分散性。当铁塔与大地直接接触时，铁塔则应该进行接地网的安装，即在铁塔的周边地下设置镀锌扁钢带，其宽度为5~10厘米，而且还应该安装地桩，其间距为1~3米地桩通常采用0.5~1米的圆形钢柱，从而对雷击产生极大的防护作用，完整的体现出铁塔的避雷能力[4]。在雷击形成的过程中，累计电流会在接地线的配合下进入到地下，从而实现雷击产生的巨大电流可以得到完全释放。

结语

对于通信电源的防雷设计，应该进行全面考虑，以雷击的不同种类以及雷击对其产生的破坏为出发点，设置系统的防雷体系，以实现