电闪雷鸣是一种自然现象,所释放出的巨大能量而造成的通信局所和站点中断,损坏通信设施,其破坏性和经济损失都是十分巨大和灾难性的;在通信行业竞争日益加剧的今天,雷击造成通信中断、系统瘫痪,以及使企业社会效益所蒙受的影响就更加难以估量。所幸的是,从1749年美国科学家franlin研究雷电并发明避雷针至今,人类对雷击破坏性的研究和探索,在采取预防措施方面,已经有了一套较成熟的理论,只要掌握规律,进行有效的设计,就能将雷电的危害性降到最低点。移动通信系统包含有无线设备:机房、站点、铁塔、天馈线等,且天馈线系统架设较高,很容易引入雷电。因此移动通信基站的雷害防护就显得尤为重要。
1、移动通信基站引入雷害的主要途径
以负雷云为例,由于电云负电的感应,使附近地面积累正电荷,地面与雷云之间形成强大的电场,当某处积累的电荷密度很大,激发的电场强度达到空气游离状态(空气击穿)的临界值时,雷云便开始向下梯级式放电,接近地面物体达到一定的距离时,地面物体在强电场作用下产生尖端放电,形成向雷云方向逐渐向上先导放电,二者汇合形成雷电通路,异种电荷剧烈中和形成很大的雷电流并发出强烈的闪电和雷击。其雷害通常有以下几种表现形式:直击雷——带电的云层与大地、树木、建筑物或其它设施之间的放电,从而使雷电流在建筑物或设施上产生热效应作用和电动力作用;感应雷——在直击雷的放电过程中,雷电流就会产生静电感应和电磁感应作用,强大的脉冲电流在周围产生瞬时强磁场,对周围的导线或金属物产生电磁感应,感应电动势,本质上与雷电流陡度有关,感应出的高电压以致发生闪击的现象;雷电侵入波——雷电发生时,雷电流经架空线路或空中金属管道等金属物体产生冲击电压,随物体走向而迅速扩散,形成危害。在移动通信站点的防雷上,应有针对性地认识雷电成因和危害,找出基站引入雷害的主要途径。
1.1电力线或其它架空线引入雷害:移动通信系统的基站的架空缆线,为引入雷害的一个重要途径之一。一方面架空电力线路在靠近终端时,主要成分是水平电场;又根据静电理论,面电荷分布与曲率半径的关系为“”,即表面突出曲率半径较小处,面电荷密度较大,所以出现在电场中的突出物体最易出现感应电荷的集中,使其周围电场强度显著增加,架空电力线路或其它架空线的突兀部分就会发生尖端放电而被雷电击中,将雷电侵袭的过电压引入基站机房,很可能烧毁基站主设备。另一方面,当发生雷击放电时,即使是对地放电,根据电磁场理论也会在架空电力线路上感应出较高的电压,从而对设备造成威胁,特别容易引起基站交直流电源盘的损坏;同理,有其它架空线时也可能产生出类似的感应过电压。 |