移动通信基站的防雷器选型...

www.lightning-online.com 威达行科技有限公司 庄严 由于移动通信基站的特殊性和重要性，他的防雷工程建设也不同于其他的防雷工程。可是就是这种重要的场所在防雷器的选型上也会出现安了防雷器依然使基站的通讯设备遭到雷击损坏的事故。本文结合移动通讯基站自身的特点和IEC1024的相关标准对移动通信基站的防雷进行设计选型，以避免由于电源避雷器的选型错误导致设备损坏的事故发生。 1.通信基站的防雷系统组成 移动通信基站的防雷主要有以下几个系统构成： 1）电源系统：动力电引入（TT、TN-C） 柴油发电机 UPS等 2）信息系统：E1传输网络（75Ω同轴，120Ω排线） 天线 电话 3）直击雷系统：铁塔 建筑 接地 由于基站的地理环境多在野外，以下就对野外的（山区、雷电活动频繁地区）通信基站进行防雷器的选型设计。 2.移动通信基站的雷电流分布计算 按照IEC1204-1/B的相关规定可以计算出移动通信基站在接闪时的雷击电流分布情况：（下表计算原理引自IEC 1204-1/B） 按照GB50057-94/2000中关于首次雷电流的说明，下图采用200KA8/20Uus计算，同时设计PE线不分流，采用3/4线制供电。 则：（M=各系统的分量，本图M=2，IP=动力线的线数，PE线不分流，IT=信号线数量本图T=4） 接地系统：IR=200*50%=100KA 配电及信息系统：Im=200*50%=100KA 动力线IP=100*25%=50KA 信息系统IT=100*25%=50KA 分配到每线的电流为：ip1=ip2=ip3=ip4=50KA/4=12.5KA 分配到信号线的电流为：it1=it2=it3=it4=12.5KA 即使只考虑电源线分流，信息系统只分配很少雷电流则： ip1=ip2=ip3=ip4=100KA/4=25KA 从上图中不难看出雷电流分配到电源系统和信息系统的能量还是由其信息线的数量决定的。 3.电源避雷器的选择 移动通信基站的外部条件决定其配线空间很难满足IEC关于避雷器级间偶合距离10-15M的要求。所以，在移动通信基站选用间隙型避雷器是不相适宜的。而一体化避雷器的优点就更为突显，按照上表的计算结果，即使只考虑电源线分流的情况下，电源线分配的总电流也不过为100KA，按照冗余保护原则应该使用通流量在100KA以上，而残压有必须在1200V以下避雷器，而模块式避雷器在不加去偶电感时是不能满足这一苛刻要求的。英国FURSE公司生产的ESP415M1的技术指标恰恰满足了这一条件；ESP415M1的通流量为120KA，分配到每线同流量为30KA，（计算结果为每线25KA）一次性残压达到600V，最高不超过800V。ESP产品的特别之处是采用了SOVTRIP（TM）多重热切除技术，即使在通过一次较大雷电冲击后仍有冗余保护电路继续工作，以防止第二次第三次的雷电冲击造成后续设备的损坏。所以ESP系列的产品更适合雷暴小时在60-120分钟的雷电活动频繁地区使用。而一般产品经过一次较大雷电冲击后其热保护机构启动，造成避雷器失去保护作用形同虚设，在无法及时更换的情况下不能有效的防止第二次第三次雷电流的冲击，导致后续通信设备的损坏。 天馈系统：按照上表的计算通过天馈线及信息线路的雷电流为12.5KA，而目前市场上较多的天馈及信号防雷器的标称同流量都在10KA，最大同流量为15KA，由于其同流量小而无法起到保护后续设备和自身安全的作用，所以很容易出现馈线避雷器和保护设备共同损坏的事故。FURSE公司生产的RF系列馈线避雷器具有标称通流量15KA，最大通流量20KA的大通流量低残压保护能力，而且为大功率电路设计，即使通过破坏性20KA以上雷电流也不会造成避雷器和保护设备一起损坏的事故发生。 4.为什说FURSE ESP 产品适合使用在移动通信基站 以往在事故现场看到避雷器在工作后发生爆炸、燃烧等现象，这往往是由于其产品在结构设计时未考虑产品的自身安全造成的。FURSE ESP产品采用金属外壳尘密设计，即使在承受破坏性冲击后也不会造成爆炸和引起燃烧的现象发生，由于采用尘密设计也避免了灰尘进入设备内造成设备的故障隐患。以下引用信息产业部邮电设计院刘吉克先生的一段叙述 -----从广东移动、广东联通、重庆移动等雷暴日或者雷电强度较大地区间隙型雷电电流保护器使用情况看，总结如下： 1） B级使用10/350us间隙型保护器造成大量基站通信设备大规模受到雷电损坏（如果使用8/20us限压型100KA的保护器这类情况是不可能出现的。 *笔者注：FURSE ESP415 ESP480产品的通流量为120KA 测试波形为8/20us 2) 间隙型与限压型能量配合之间存在火花放电盲点，致使间隙型不动作造成二级（C级）保护器承受较高雷电流C级保护器损坏。 *笔者注：FURSE采用一体化设计，采用压敏电阻与气体放电管组合技术使产品不存在火花放电盲点 3） 间隙型雷电电流保护器对雷电的响应时间过慢致使全部雷电流通过C级限压型保护器造成C级保护器被雷电击坏。 *笔者注：FURSE ESP产品的反应时间〈25ns,介于压敏电阻与间隙动作时间之间不存在由于反应时间问题造成后续保护设备的损坏 4） 间隙型残压过高两级（B、C）去偶距离不足保护不了通信设备的安全运行 *笔者注：FURSE ESP 产品采用一体化设计，不需要多级保护。并且一次性残压达到600V，部分型号达到570V。而且不存在去偶问题。 5）爆炸式气体伴随火花产生巨大冲击力将防雷箱箱体冲开，间隙型不能满足所有雷电频谱的保护要求，自身安全都不能保障。 *笔者注：FURSE ESP采用SOVTRIP（TM）多重热切除技术及尘密设计完全无电火花外泻。所以FURSE ESP 产品完全满足移动通信基站的防雷安全保护要求。 5.FURSE ESP415M1、ESP480S技术参数 ESP 415M1 ESP 480S 额定工作电压 415V 480V 工作电压范围 346-484V 402-562V* 残压 600V 700V 通流量 120KA 120KA 工作温度 -40…+70摄氏度 -40…+70摄氏度 *工作电压适合山区电网不稳电压波动率较高地区 6移动通信基站的雷电防护已经不是什么新问题，但是如何去设计一套有效的防护措施还在不断的探索和实践之中，任何防雷产品都具有一定的优势如何正确的使用和掌握产品的优势来起到安全防护的作用才是最重要的。 参考资料： 刘吉克 信息产业部邮电设计院-动通信基站雷电过电压保护器的选择防雷技术2003.5 IEC1024-1/B第4节预计民用建筑的不同导体部件的雷电电流值 GB50057-94/2000建筑物防雷设计规范

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