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zui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zui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。
(待续)