移动通信基站防雷保护的技术及优化分析

发表时间:2021/7/2   来源:《中国建设信息化》2021年第3期   作者:晏强
[导读] 随着我国科技水平的快速提升,对通信行业创新发展带来积极影响,手机应用范围越来越广泛
        晏强
        身份证号码:45010419741014****

        摘要:随着我国科技水平的快速提升,对通信行业创新发展带来积极影响,手机应用范围越来越广泛。同时,通信装置集成化发展,使其耐压水平有效降低,各领域对移动通信基站建设与管理引起重视,探究移动通信基站特点,加大防雷保护技术应用力度,重点考虑雷电破坏性极强,为避免移动通信基站装置被破坏,在防雷保护技术影响下,增强移动通信基站及通信装置稳定性与安全性。
        关键词:移动通信;通信基站;防雷保护
        引言:基于通信电子技术、微电子技术发展背景下,为移动通信基站建设与管理提供有利条件,因移动通信基站建设地理位置较特殊,极易在使用中受环境因素、自然因素等影响,无法保证通信基站通信装置的稳定性与良好性。对此情况,还需在此方面加大实施力度,要以防雷保护技术为核心,降低整体经济损失,重点解决移动通信基站雷击问题。
一、雷电侵入形式分析
(一)依靠天馈线入侵
        因移动通信基站选址建设位置均高于一般周边建筑物,易遭雷击,通常在铁塔上设置避雷针,但雷电入侵问题依然发生。因移动通信基站的天馈线是以电缆线为主,会与强雷电产生地感应,电流会借助天馈线入侵到移动通信基站内部,导致内部通信装置受损,通信装置性能丧失,终端设施运行无保障。
(二)借助架空管线入侵
        与其他入侵方式相比较,雷电借助架空管线入侵的发生率较高,主要是在移动通信基站正常工作环节中,雷电利用架空管线方法,使空中出现闪电,产生较大的电磁场,使通信装置运行过程中产生有所感应,无法保证移动通信基站整体运行稳定性与安全性[1]。
        此外,随着电磁场强度增强,架空管线的电击频率加大,而电击力度不同会对电力装置造成差异性影响,轻则通信装置无法正常运行,重则通信装置直接被烧毁,极易引发火灾事故,所产生的影响性与危害性较大。需引起通信部门重视,加大监管与处理力度,从而保证移动通信基站稳定运行。
(三)通过基站机房入侵
        近几年,随着我国通信行业的快速发展,加大了移动通信基站的建设力度,扩大移动通信基站影响范围,在各地区中均建设了移动通信基站[2]。其中,5G基站的开通,其特点是小型化,集约化,站点分布密集,极易引发雷击问题。极端异常气象往往使雷电通过基站机房入侵,影响通信装置的稳定性与安全性。
(四)受电磁感应影响
        大部分移动通信基站均会采用集成化机械装置,但此类装置不具备较强的耐冲击性,极端天气雷击基站时,瞬间而强大的闪电电流产生静电变化,磁场变化和电磁辐射,由此感应的过电压会造成微电子设备的损坏,最终对通信装置稳定运行造成影响。
二、移动通信基站防雷保护技术优化
(一)天馈线防雷技术
         天馈线SPD和其它设备的接地线天馈线SPD的接地,按照规范的要求,其接地线要求接到机房外天馈线入口处的接地排,按照电磁兼容(EMC)的原理,屏蔽、滤波、接地三要素相结合,与和解决干扰渠道一样,用以解决雷电流的引入问题,将雷电流拒机房以外,使其对设备的影响最小。
        当前,我国在移动通信基站防雷保护阶段就应用到天馈线防雷技术,分析依据是雷电依靠天馈线入侵方式,建议设计屏蔽层,主要位置是在馈线塔顶与机房转弯处上端0.5m-1.0m设计,馈线及同轴电缆金属外护层应在天线侧及机房入口处外侧就近接地。
        例如:移动通信基站的天馈线长度大于60m,建议取中间位置设计接地点,但需控制两点距离小于60m,室内走线架间隔5-10m/次(接地)。室外走线架始末两端均应用接地线,避雷带或地网连接。
(二)架空管线防雷技术
        架空管线防雷技术,最主要的要求是对架空管线与机房光缆、电力线等连接处理,不能对其进行直接性的接入。要对架空管线先穿过金属管,以“埋地”方式接入到机房中。还需控制架空管线穿过路程的长短,如果穿过流程较长,还需埋地光缆、电力线两侧设置保护装置,目的是保证架空管线穿过金属管时不受破坏[3]。

注意的是信号线与电力线不能混合,要在设计阶段做好相应的标记处理,保证处理位置准确,最后统一接到室内接地排上
(三)通信基站接地等电位的实现
        机房内电源类和信号类设备的损坏,一般是由于电源线或信号线上有感应过电压,造成设备间的不等电位,形成电位差,使得设备内元器件被击穿。只有过等电位连接的方式来减小设备间的电位差,在雷击时,由于机房内设备因处于基本相同电位中,就降低了由电位差引起的电位反击的概率,形成了水涨船高的形
态,从而减少了设备的损坏率。
        机房内等电位分两类:一类为稳态的等电位,即接地排、汇流线、设备的接地线、地网之间的连接等;另一类为瞬态的等电位,即电源线与地线、直流电源正负极、信号线与地线、设备内部通过防雷器形成的等电位、馈线与地线间的等电位、避雷针的引下线与地网等的连接。只有当这两种方式等电位均做好了,才能够降低设备被电磁干扰、雷击、感应过电压所破坏的危险度。
(四)通信电源用雷电过电压保护器件的选择
        浪涌保护器的可分为三类:电压开关型SPD,限压型SPD,组合型SPD
    雷击电流型SPD是归属于电压开关型SPD,安装在基站建筑物外雷电保护区,最大限度的消除电网后续电流。其特点就是放电能力强,但残压较高,通常为2000-4000V,疏导10/350μs的模拟雷电冲击电流。
        限压型SPD安装在基站建筑物内雷电保护区,疏导8/20μs的模拟雷电冲击电流,在过电压保护中具有逐级限制雷电过电压的功能。
        组合型SPD对浪涌电压的响应速度非常快,其标称放电电流可达10-20KA,如遇较大量级的雷电过电压,第一级由半导体放电管SAD组成电路保险客可自动断开,由二级氧化锌压敏电阻(MOV)作为雷电过电压保护,作为组合型SPD能承受冲击通流能量一般大于100KA
(五)科学控制接地电阻值
        结合我国通信部门所提出的标准要求,详细说明了移动通信基站接地电阻值的具有要求,至少为5欧姆,在接地电阻值科学控制阶段,重点考虑地区的电阻率,会结合实际情况选择适合的控制措施。
        1. 由于条件所限或者业主和环境的要求,接地体的选择就很重要,从实际出发,在楼房机房的一侧地下,可设一组接地体,接地体可有多根2.5米长的镀锌垂直接地极棒和镀锌扁钢水平接地体组成(镀锌垂直接地极棒的数量根据大地电阻率和具体的地理环境所确定);
        2.接地体埋地深度控制,应用在低电阻率土壤中,接地体埋深不小于0.7m(接地体上端跟地面);
        3.在电阻率较高的地区,通信局(站)要达到规范要求的接地电阻值,采取向外延伸的辐射形接地体,可在垂直接地极棒周围加液状长效降阻剂。
        4.换土处理,可改良土壤,有效控制接地电阻值。
        无论是对哪种控制措施应用,均能对移动通信基站进行相应的防雷保护。
结语:
        为对移动通信基站全方位地防雷保护,还需探究与掌握雷电侵入形式,如:依靠天馈线入侵、借助架空管线入侵、通过基站机房入侵、受电磁感应影响等。在此基础上掌握移动通信基站防雷保护的要点与核心,能对防雷保护技术正确应用与科学优化,保证移动通信基站与通信设备运行稳定性与安全性。当前,我国常用天馈线防雷技术、架空管线防雷技术、通信基站接地等电位的实现、通信电源用雷电过电压保护器件的选择、科学控制接地电阻值等,均能增强移动通信基站安全。
参考文献:
        [1]方园.移动通信基站防雷检测技术实施要点及注意事项[J].科技经济导刊,2019,27(11):113-113.
        [2]陈宇.移动通信基站防雷与接地案例分析及监理方案研究[J].通信与信息技术,2017,42(04):69-71+36.
        [3]张燕.解析移动通信基站防雷设计与接地技术[J].科技展望,2016,26(22):183-183.
        [4]王秋荣.移动通信基站防雷保护的技术应用与优化[J].通讯世界,2016,6(14):3-4.
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