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無(wú)線通信設(shè)備防雷措施探討
摘要：目前無(wú)線通信已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，但是由于雷電的危害，無(wú)線通信設(shè)備時(shí)刻都處在危險(xiǎn)當(dāng)中。本文探討了無(wú)線通信設(shè)備的防雷措施。關(guān)鍵字：無(wú)線通信設(shè)備防雷措施
Abstract：Wireless communication is popularly used in some area. But because of the thunder breakin，wileless communication is in dangers every time.This article introduced lighting prevention measure of wileless communication device。
Keywords：wileless communication device lighting prevention measure
一、前言
在我們的生活中會(huì)經(jīng)常見(jiàn)到電閃雷鳴，但是大家知道嗎？全球平均每年要發(fā)生1600萬(wàn)次閃電。雷電具有驚人的能量，每次雷擊所產(chǎn)生的能量大約為55萬(wàn)千瓦/小時(shí)，足以燃點(diǎn)100萬(wàn)個(gè)燈泡1小時(shí)、直擊雷電流平均都有34kA。有記錄的最大直擊雷電流為210kA。目前人類(lèi)尚未能對(duì)雷電的能量加以有效利用，而雷害造成的損失卻是巨大的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美國(guó)家每年有20%—30%的電腦故障是因感應(yīng)雷引起的，在一處電網(wǎng)中每8分鐘便有一個(gè)瞬間過(guò)電壓產(chǎn)生。全球每年有數(shù)以千人死傷于雷擊事故、經(jīng)濟(jì)損失有數(shù)十億美元。
所以雷電災(zāi)害對(duì)無(wú)線通信設(shè)備的危害也是不言而喻的，所以探討有關(guān)無(wú)線設(shè)備的防雷是非常有必要的，這對(duì)于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的安全、質(zhì)量等都有很重要的意義。
二、雷電對(duì)無(wú)線通信設(shè)備損害的原理和主要形式
1.原理
要真正做到對(duì)無(wú)線設(shè)備的防雷首先必須了解雷電對(duì)無(wú)線通信設(shè)備危害產(chǎn)生的原理。以負(fù)雷云為例,由于電云負(fù)電的感應(yīng),使附近地面積累正電荷,地面與雷云之間形成強(qiáng)大的電場(chǎng)。當(dāng)某處積累的電荷密度很大,激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到空氣游離狀態(tài)(空氣擊穿)的臨界值時(shí),雷云便開(kāi)始向下梯級(jí)式放電。接近地面的物體達(dá)到一定的距離時(shí),地面物體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電,形成向雷云方向逐漸向上先導(dǎo)放電,二者匯合形成雷電通路,異性電荷劇烈中和形成很大的雷電流,并發(fā)出強(qiáng)烈的閃電和雷鳴。雷電發(fā)生時(shí),雷電流經(jīng)架空線路或空中金屬管道等金屬物體產(chǎn)生沖擊電壓,隨物體走向而迅速擴(kuò)散,形成危害。
2.三種主要形式雷擊破壞的三種主要形式為:
2.1直擊雷
帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象,叫做“直擊雷”。直擊雷只發(fā)生在雷云對(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)害,也就是說(shuō)直擊雷發(fā)生的幾率較低,而且直擊雷發(fā)生時(shí)一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo),但是由于放電現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程迅猛,被直接擊中的目標(biāo)會(huì)由于放電電流過(guò)大,造成的損壞程度較大。直擊雷主要對(duì)室外物體產(chǎn)生破壞作用,所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱(chēng)為外部防雷系統(tǒng)。
2.2球形雷
簡(jiǎn)稱(chēng)球雷,是一種特殊的雷電現(xiàn)象。一般是橙或紅色,或似紅色火焰的發(fā)光球體(也有帶黃色、綠色、藍(lán)色或紫色的),直徑約為10~20cm,最大的直徑可達(dá)1m,存在的時(shí)間大約為百分之幾秒至幾分鐘,一般是1~5s,一旦遇到物體或電氣設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸,其主要是沿建筑物的孔洞或開(kāi)著的門(mén)窗進(jìn)入室內(nèi)有的由煙囪或通氣管道滾進(jìn)樓房,多數(shù)沿帶電體消失球形雷一般發(fā)生的較少,只有在一些特殊的地理環(huán)境或者特殊的基站位置上才會(huì)有球形雷的發(fā)生。
2.3感應(yīng)雷
雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí),并在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、地埋電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備,使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害的放電現(xiàn)象,叫做“二次雷”或稱(chēng)“感應(yīng)雷”。感應(yīng)雷雖然沒(méi)有直擊雷猛烈,但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。感應(yīng)雷不論雷云對(duì)地閃擊還是雷云對(duì)雷云之間閃擊,都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)使多個(gè)電子設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)雷過(guò)電壓現(xiàn)象,并且這種感應(yīng)高壓可以通過(guò)基站供電線和信號(hào)中繼線等引入傳輸?shù)胶苓h(yuǎn),致使雷害范圍擴(kuò)大。感應(yīng)雷發(fā)生時(shí)一般對(duì)室內(nèi)的用電設(shè)備和電子元器件起到破壞作用,因此把防止感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖波(LEMP)破壞的系統(tǒng)稱(chēng)為內(nèi)部防雷系統(tǒng)。
三、無(wú)線電設(shè)備防雷措施探討
1.外部防雷外部防雷系統(tǒng)由避雷針、引下線、接地地網(wǎng)等組成,缺一不可。一般防止直擊雷破壞是通過(guò)避雷裝置即避雷針、引下線和接地網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀,但雷電會(huì)通過(guò)多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。對(duì)通信基站而言,天饋線系統(tǒng)和機(jī)房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊,可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)避雷針的保護(hù)角和良好的接地系統(tǒng)起到保護(hù)作用。接地體指埋入土壤中或混凝土基礎(chǔ)中作散流用的導(dǎo)體。有人工接地體和自然接地體兩種。接地網(wǎng)是把需要接地的各系統(tǒng),統(tǒng)一接到一個(gè)地網(wǎng)上或者把各系統(tǒng)原來(lái)的接地網(wǎng)通過(guò)地下或者地上用金屬連接起來(lái),使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng),因?yàn)樗蟹览紫到y(tǒng)都需要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地,從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好,不但會(huì)引起設(shè)備故障,燒壞元器件,嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾、防靜電等問(wèn)題都需要建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。一般整個(gè)基站的接地系統(tǒng)有:建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地(也稱(chēng)信號(hào)地)、防雷地等。然而,各地網(wǎng)之間必須獨(dú)立時(shí),如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話,則容易出現(xiàn)地電位反擊事故,因此,各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí),應(yīng)盡可能連接在一起,如實(shí)際情況不允許直接連接的,可通過(guò)地電位均衡器實(shí)現(xiàn)等電位連接。 論文網(wǎng)在線
2.內(nèi)部防雷
有可靠的外部防雷措施同時(shí)更需要完善內(nèi)部防雷措施,內(nèi)部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。
(1)屏蔽
每對(duì)雙絞線或四對(duì)雙絞線都可使用金屬屏蔽,不同的雙絞線或四對(duì)雙絞線放在一起可共同使用一個(gè)金屬屏蔽。由于金屬屏蔽的趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的吸收和反射作用,可更好的分割周?chē)碾姶艌?chǎng)和減少單獨(dú)屏蔽的對(duì)絞線之間的串音。
(2)防雷器
防雷器是用一種低壓時(shí)呈現(xiàn)高阻開(kāi)路狀態(tài),高壓時(shí)呈現(xiàn)低阻短路狀態(tài),能承受數(shù)百安培大電流通過(guò)的過(guò)壓保護(hù)電子器件組合。將防雷器并聯(lián)在供電線路、信號(hào)傳輸線路上使用。當(dāng)遇到雷擊和高電壓大電流時(shí)其立即呈現(xiàn)短路,將瞬間產(chǎn)生高電壓大電流通過(guò)地網(wǎng)泄放到大地中,使設(shè)備受到保護(hù)。發(fā)生雷擊時(shí),直擊雷或者沿著線路進(jìn)入室內(nèi)的感應(yīng)雷會(huì)使設(shè)備的進(jìn)線電壓瞬間急速升高,達(dá)到幾百甚至上千伏。由于在進(jìn)線端采用了第一級(jí)保護(hù),并聯(lián)一個(gè)氣態(tài)放電管,通過(guò)惰性氣體的電離,能轉(zhuǎn)移大部分的瞬變能量。因?yàn)闊o(wú)分布電感電容,通流容量極大,特別適合用于吸收直擊雷,保護(hù)后的殘留電壓為二十幾伏,對(duì)于集成電路而言,這個(gè)電壓還是偏高,還起不到有效保護(hù)。另外氣態(tài)放電管,反應(yīng)速度慢,導(dǎo)致其上沖電壓可達(dá)到電壓峰值,有鑒于此,增加一級(jí)保護(hù),并且在兩極之間采用電感耦合,利用電感電流不能突變的原理,起到一個(gè)延遲的作用,為第二級(jí)保護(hù)贏得時(shí)間,并減輕對(duì)第二級(jí)的壓力。第二級(jí)主要是采用固態(tài)放電管,它是基于可控硅原理的一種負(fù)阻器件,在沖擊電壓作用下,其前沿上沖電壓非常低,顯示出極強(qiáng)的抑制特性,并且響應(yīng)速度非�？�(納秒級(jí)),分布電容小,殘壓低于5V,且對(duì)電流的吸收能力也相當(dāng)大,非常適合用于網(wǎng)絡(luò)通訊工程、電子部件的防雷保護(hù)。
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