小型通信站雷电入侵途径分析及其防护技术研究

2018-05-11福建省三明市防雷减灾管理局三明市365000王婷婷张泉锋

石河子科技 2018年1期

关键词：线缆屏蔽雷电

（福建省三明市防雷减灾管理局，三明市，365000）龚伟王婷婷张泉锋

1 雷电放电时的危害形式

雷电是众多大气现象中的一种，具有极大的破坏性，雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电侵入建筑物或设备造成灾害是多渠道的，一般来说，可以划分为：直击雷、闪电感应、闪电电涌侵入、雷电反击、雷击电磁脉冲。

1.1 直击雷

在雷暴活动区域内，雷云直接通过人体，建（构）筑物或设备等对地放电所产生的电击现象。

1.2 闪电感应

闪电发生时，在附近导体上产生的闪电静电感应和闪电电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电。

1.3 闪电电涌侵入

当雷电对架空线路、电缆线路或金属管道作用，感应产生过电压波后，过电压波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或设备损坏。

1.4 雷电反击

当闪电击于接闪装置上时，雷电流流过时会使接地引下线和接地装置的电位骤升，如果与各种金属导线、管道、设备和人员之间绝缘距离未达到安全要求，会造成放电，导致人身和设备雷击事故。

1.5 雷击电磁脉冲

闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近时产生脉冲电流，脉冲电流向外辐射电磁波，造成设备故障或设备损坏。

2 小型通信站的重要组成部分及工作原理

2.1 重要组成部分

小型通信站主要包括两类设备：基站收发台（天线）和基站控制器。

2.2 工作原理

天线负责信号的接收、发送处理。基站控制器控制几个天线，负责信号的分配和管理。（如图1所示）

图1 小型通信站的工作原理

3 小型通信站的防雷现状

为了信号的覆盖面足够大，小型通信站都会安装在大楼的顶部，周边一定范围内要求无任何遮挡，处于制高点的位置。作为一名防雷检测人员，在平时对小型通信站的检测过程中经常会发现主要存在以下问题。

（1）天线支架上安装的接闪杆离设备距离太近，一旦受到直击雷击，雷电流强度将非常大，极易引起设备损坏。

（2）设备的线缆未使用具有金属护层的电缆或未采取穿金属管屏蔽接地等保护措施，这就会使雷电流沿着线路侵入到设备，对设备造成损坏。

（3）设备的线缆经常会固定或缠绕在接闪器上，接闪器是用来“引雷”的，一旦受到雷击，线路上就会出现雷电流，造成线路烧毁或设备的损坏。

（4）设备的机壳和机架等非通信用的金属构件未接地，极易造成设备损坏。

（5）电源线路、信号线路及天馈线路未安装SPD，这就会使雷电流很容易入侵进来。

4 雷电入侵的主要途径

通过对小型通信站的分析，可知雷电入侵途径主要有三方面：直击雷、闪电感应和闪电电涌侵入。

5 需采取的雷电防护措施。

根据雷电入侵的主要途径，需采取的防护措施，包括：接地、直击雷防护、线路屏蔽等。

5.1 接地

拥有良好的接地系统，是采取有效雷电防护措施的前提。小型通信站安装在建筑物的顶部，宜直接利用建筑物的防雷接地系统。钢筋混凝土建筑物直接利用基础内钢筋作为地网；砖混结构建筑物应在楼下设置接地装置，宜围绕建筑物3m远的距离设置封闭环形接地体，在环形接地体的四角向外做10～20m的辐射型水平接地体，并应引至楼顶安装专用接地排。

5.2 直击雷防护

小型通信站的直击雷防护，应采用在天线支架上安装接闪杆作为接闪器的方式，接闪杆的针尖应高出天线顶端1m，天线及设备应在接闪杆保护范围内，接闪杆应有两根不小于40mm×4mm的热镀锌扁钢作为接地引下线，接闪杆与设备之间的最小水平间距应大于3m。接闪杆应采用圆钢或钢管，采用圆钢时直径不小于16mm，采用钢管时直径不小于25mm，钢管壁厚不小于2.5mm。