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中心机房及通讯基站防雷及浪涌防护解决方案

日期:2024-03-29 23:16
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摘要: 现代移动通信技术正以****的速度发展着,作为现代移动通信必不可少的通信基站,随着恶劣的气候条件。特别是城市以外的基站,大多都位于当地海拔*高的山顶,电源采用架空线上山,基站的接地系统在设计时也没有得到足够的重视,极易遭受直击雷、感应雷及电源操作等多种过电压的侵袭。再者基站重要设备都是微电子设备,由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性,这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力,随时可能遭受重大损失。近年来,由于遭受...

现代移动通信技术正以****的速度发展着,作为现代移动通信必不可少的通信基站,随着恶劣的气候条件。特别是城市以外的基站,大多都位于当地海拔*高的山顶,电源采用架空线上山,基站的接地系统在设计时也没有得到足够的重视,极易遭受直击雷、感应雷及电源操作等多种过电压的侵袭。再者基站重要设备都是微电子设备,由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性,这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力,随时可能遭受重大损失。近年来,由于遭受雷击造成设备损坏通信中断的问题始终困扰着移动通信运营商。

通信基站雷电浪涌防护器的正确的选择与使用,可以有效地避免雷击事故的发生,保护电源及通信设备免遭损坏。

我国雷电浪涌防护的现状分析和存在的问题

在2002年7月的雷雨季节到来之时,广东移动某一个地区就有7个基站分别在雷雨天气中被雷击中,设备受到不同程度的破坏和损失。遭雷击的基站都已经安装了间隙型(开关型)保护器或者间隙+MOV复合型,通流量10/350μs可达50kA以上,SPD安装以后,大量基站仍然在不同程度上遭到雷击的损坏,说明间隙型保护器在基站使用效果并不能让人满意。

2000年4月28日广东联通江门一个安装波形10/350μs、*大通流容量可达60kA以上间隙型保护器的基站遭受雷击,雷击造成空调、电源模块损坏,间隙型保护器从导轨上弹落,防雷箱承受不了间隙型保护器雷电通过时喷溅出来的火花及气体释放,箱门被弹开。

2000年6月重庆有几十个基站作为试用安装了德国XXXX生产的SPD,SPD为间隙+电感inductance+MOV即;3个FLT60和一个FLT100间隙组成的10/350μsSl00kA(3+1)+LT-35A(电感)+VALMS320ST8/20μs40kA(MOV+放电管组成的3+1)。2001年7月有两个基站SPD损坏,即万胜矿物局和江津党校(1号)雷击。

2006年7月21日16时,漯河市舞阳县牛市口移动通信基站遭受强雷暴袭击。此次雷击导致移动通信基站电源模块损坏,附近多家住户的电视机、电话机、煤气灶具均遭雷击,该村村民纷纷要求移动公司进行赔偿。

2011年夏,位于丰城市福泽公司办公楼旁的中国联通通信基站被雷击中,导致基站变压器被击坏,基站机房某型号SPD损坏,基站旁的福泽公司办公楼一楼与二楼间楼板被击穿;一楼机房交换机、路由器、计算机等设备严重损坏;很多业务中断,直接经济损失数十万元。

2013年5月14日晚株洲天桥小区有30余户居民家中的电脑、电视等电器均被雷电击坏,损失严重。

上述情况仅仅反映的是通信基站雷害事故的冰山一角,根据有关资料统计结果,2002年7月-10月,在广东省同一地区的移动分局所属的基站就有60多个安装间隙型保护器的基站设备遭受雷击,这样的雷击受损概率未免过高,对通信设施的**运行造成了巨大威胁。

雷击浪涌对电信系统的危害

n  雷击电磁脉冲(LEMP)致使基站大面积瘫机;

n  中心机房数据丢失和设备烧损;

n  提高传输系统的误码率(BER);

n  每次雷暴天气都有大量的基站和传输机房瘫机,造成重大通信事故;

现有防雷系统存在的不足

l  避雷器对二次雷和感应雷防护能力弱,LEMP从电源系统泄漏直接烧损电信设备;

l  现有电源系统电涌防雷器SPD大多:单级保护,残压高;过流防护能力低,一般不超过150kA;采用单模块设计,可靠性低;实行差模或共模保护,没有阻止电涌的所有可能传播通道;

l  安装普通的SPD后仍有大量的电信设备损坏;

研究表明,基站系统雷电损坏超过80%来自电源系统的LEMP,移动通信基站的雷击电磁脉冲防护必须综合考虑,应从整体防雷、防浪涌的角度来进行防雷、防浪涌方案的设计,因此在基站电源分级安装SPD是*佳防护方案。

1、直击雷防护

在铁塔顶部架设避雷针以保护天线不受直接雷击,避雷针应通过独立的引下线直接接入地网;在机房顶部构筑避雷带,用不少于两根的引下线接至地网,引下线间距应不大于是25米。

2、电源线的防护

统计数据资料表明,微电子设备80%以上的事故是因为与系统相连的线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此,做好电源线的防护是整体防雷、防浪涌中不容忽视的一环。

对于移动通信基站的电源线防护,进入机房的电源线应采用金属铠装电缆埋地,电缆的铠装层两端接地:无金属铠装层的电缆应穿钢管埋地,钢管两端接地。埋地的长度应不小于15米。在电源线路上安装浪涌保护器,对防感应雷是一种行之有效的办法。电源线进入机房时应安装通流容量较大的电源**浪涌保护器(KYDY-120KA/400V);开关电源柜、可见度房空调设备等电源进线应安装电源二级浪涌保护器(KYDY-60KA/400V);通信机柜设备电源进线前应安装直流电源三级浪涌保护器(KYDY-40KA/48V);所有浪涌保护器应良好接地。

3、信号线的防护

信号线防感应雷对于整体防雷来说,是非常重要的一个环节。先,所有信号线均应采取屏蔽措施。可将信号线敷设在屏蔽线槽中,屏蔽线槽应良好接地。也可将信号线穿金属管敷设,金属管应全线保持电气上的连通,并且金属管两端应良好接地。在信号线路上安装信号浪涌保护器,对防感应雷是一种行之有效的办法。E1通信接口处应安装相应的信号防雷器,所有浪涌保护器均应良好接地。

4、天馈线的防护

从机房至天线的同轴电缆应从铁塔中心引下,不采用传统的同轴电缆金属接上护层上、中、下三点接在铁塔上的方案。只在下部外护层接地,可减少同轴电缆内导体上感应电流强度。在天馈线进机柜前应安装天馈浪涌保护器(COAXN),天馈线浪涌保护器可安装在机房内走线架上,天馈线浪涌保护器的接地应接机房汇流排。


根据中心机房及通讯基站配电系统,建议采用以下配置:


 

SPD1

SPD2

SPD3

高雷区

KYDY-240KA/400V

KYDY-120KA/220V

KYDY-240KA/400V

中雷区

KYDY-1200KA/400V

KYDY-60KA/220V

KYDY-240KA/400V

低雷区

KYDY-60KA/400V

KYDY-60KA/220V

KYDY-240KA/400V

中心机房是数据集散地,为了保障数据**,需进行三级浪涌防护

•C级:在枢纽大楼进电柜(参考配置:KYDY-240KA/400V)

•B级:交换中心配电板(参考配置: KYDY-60KA/220V)

•A级:UPS前端(参考配置: KYDY-20KA/220V)

通信基站电源系统的雷电过电压保护是基站防雷工程中极为重要的一环。其中,SPD的选择问题一直困扰着各地移动、联通的建设者和规划设计者。由于国内外过电压保护器(SPD)生产厂家进入国内市场的多以百计,鱼目混珠、滥竽充数、以小充大的产品直接影响到通信基站**的运行。由上文可以看出,不是什么样的SPD都可以解决基站防雷问题的。作为保障通信基站**运行的SPD不能因为选择不当造成雷击事故的发生,更不能因为安装了不适合移动通信基站使用的产品造成火灾事故(由于SPD选择不当,造成火灾的事故时有发生)。因此,只有正确的选择雷电过电压保护器件和防雷方案,才能有效的减少雷害,保障通信基站的正常运行。

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