小靈通通信基站系統(tǒng)過電壓及雷擊（浪涌電壓）防護(hù)方案
小靈通通信基站系統(tǒng)過電壓及雷擊（浪涌電壓）防護(hù)方案
2005/9/15 11:36:35
江門市雷鑫防雷有限公司 供稿
小靈通通信基站系統(tǒng)過電壓及雷擊（浪涌電壓）防護(hù)方案
雷鑫防雷：0750-3618878/Http://www.raysoon.com
概 述
隨著小靈通技術(shù)的發(fā)展愈來愈成熟，加上單向收費(fèi)、話費(fèi)低廉的優(yōu)勢，小靈通在內(nèi)地的西安、昆明、蘭州等六十多座城市陸續(xù)開通，一度炙手可熱。作為固定電話網(wǎng)的一種延伸，是移動網(wǎng)的補(bǔ)充。并且對移動網(wǎng)形成巨大的競爭。由于小靈通的服務(wù)都是在城鎮(zhèn)范圍以內(nèi)，因此，面臨的雷擊風(fēng)險較處于野外山區(qū)的移動基站為小。如果完全按照郵電部關(guān)于移動基站的防雷標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施防雷工程，其費(fèi)用巨大，且對于小靈通網(wǎng)絡(luò)而言，不具備性價比優(yōu)勢。為了提供小靈通基站的正常服務(wù)時間以及延長設(shè)備的正常服役時間，在福建省小靈通的協(xié)助下，我們開發(fā)了小靈通專用防雷箱，并順利通過了測試。現(xiàn)就將小靈通基站的防雷方案簡述如下。
自古雷電災(zāi)害就給人類帶來了許多慘痛的教訓(xùn)。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給社會帶來了巨大的效益，同時超大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于通訊系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)設(shè)備越來越先進(jìn)，其超大規(guī)模集成電路卻越來越“嬌嫩”。雷電及過電壓很易通過各種途徑損壞設(shè)備、線路，或?qū)е孪到y(tǒng)軟故障！小靈通通信基站系統(tǒng)的雷電及過電壓保護(hù)，不僅僅是對設(shè)備、人員的保護(hù)，同時也保護(hù)了經(jīng)營者的經(jīng)濟(jì)利益和經(jīng)營形象，并提高競爭能力。
時代在變遷，科技在進(jìn)步，我們也需要用新的技術(shù)來防范雷電和過電壓帶來的巨大危害。
一、浪涌電壓產(chǎn)生的原因及可能入侵途徑
多方面著手，多層次防護(hù)以確保基站正常工作，并阻止持續(xù)、低流過電壓對設(shè)備元器件的損害，延長設(shè)備壽命。
二、 雷電和過電壓防護(hù)對于小靈通基站的意義：
雷電和過電壓防護(hù)對于小靈通基站的意義可以分為以下幾點(diǎn)：
1．保護(hù)設(shè)備財(cái)產(chǎn)
直接的雷擊會直接擊毀設(shè)備，甚至帶來人身傷害。這已經(jīng)是眾所周知的了。當(dāng)然雷擊不是每天發(fā)生的，也不一定會擊中某一個特定的網(wǎng)吧，那么防雷是否是可有可無的呢？當(dāng)然不是！一個中型閃電的直接影響范圍可以達(dá)到500-1000米，也就是說，在閃電發(fā)生1000米范圍內(nèi)的所有線路均會受到LEMP（雷擊電磁脈沖輻射）的影響，LEMP可以直接擊毀設(shè)備，擊壞板卡元件，損傷CPU等，或者造成設(shè)備軟故障、死機(jī)、掉線等。當(dāng)基站離閃電發(fā)生點(diǎn)的距離很遠(yuǎn)時，比如5公里或更遠(yuǎn)，這時并不能代表基站不會受到影響！因?yàn)樘峁┙o基站的電源供電線路或者通信線路可能會經(jīng)過雷擊影響區(qū)，進(jìn)入基站的電源和通信網(wǎng)絡(luò)線路上帶有雷擊的巨大能量，仍然可以對基站設(shè)施造成損害。再者，由于小靈通基站的排列非常緊密，因此城市發(fā)生的每一次雷擊，均可能位于其中一個基站附近。即使每次雷擊不一定會當(dāng)場擊壞設(shè)備或引起設(shè)備停機(jī)等現(xiàn)象，但是每一次雷擊對于基站設(shè)備均是一次老化和考驗(yàn)，直至設(shè)備損壞。
2．減少維修費(fèi)用、降低維護(hù)成本
除了能量巨大的雷擊過電壓以外，生活中還有很多過電壓和干擾源存在，比如我們都知道的，日光燈啟動會產(chǎn)生一個上千伏的高壓，同樣空調(diào)機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)等電器的馬達(dá)或壓縮機(jī)啟動和停止時也會產(chǎn)生一個過電壓（包括距離很遠(yuǎn)的LEMP），這些過電壓不會一次性破壞設(shè)備，但是相當(dāng)于做老化實(shí)驗(yàn)一樣，它們不斷的沖擊設(shè)備，會造成設(shè)備的壽命縮短，或故障率增加，造成設(shè)備難以查清原因的軟故障。因此過電壓的保護(hù)對于減少維修費(fèi)用、降低維護(hù)成本有重大作用。
3．改善服務(wù)質(zhì)量、提高品牌優(yōu)勢。
用戶申請電話的一個重要的因素是線路服務(wù)質(zhì)量！沒有經(jīng)過浪涌電壓保護(hù)的小靈通通信系統(tǒng)比經(jīng)過浪涌電壓防護(hù)的小靈通通信系統(tǒng)更容易發(fā)生服務(wù)中斷等情況。減少通信系統(tǒng)發(fā)生服務(wù)中斷等故障，提高通信網(wǎng)工作的穩(wěn)定性，提高服務(wù)質(zhì)量，在用戶群中樹立口碑。
三、浪涌防護(hù)原理和措施
由于小靈通基站一般處于IEC防雷分區(qū)的0A區(qū)，弱電防雷和過電壓保護(hù)系統(tǒng)主要是為保護(hù)設(shè)備的安全而設(shè)置的。通過在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝適合的避雷器，使設(shè)備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設(shè)備的安全。
（一） 電源系統(tǒng)浪涌電壓保護(hù)原理和小靈通電源防雷箱的原理
按照國家信息產(chǎn)業(yè)部的要求，電源防雷應(yīng)按照分級防雷設(shè)計(jì)。其效果如右圖所示：經(jīng)過二級防雷以后，雷擊電壓降低到對標(biāo)準(zhǔn)通信設(shè)備沒有損害的的水平，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的作用。
根據(jù)小靈通的特點(diǎn)，我們設(shè)計(jì)的小靈通專用防雷箱PPS-II/1MV按照下述原則工作：
1 當(dāng)雷擊電流小于10KA時，小靈通專用防雷箱PPS-II/1MV一般防雷箱工作方式工作，將雷電流泄放到大地，并將電壓限制在1800V以內(nèi)。
2 當(dāng)雷擊電流超過10KA時，PPS-II/1MV的防雷熔斷系統(tǒng)啟動，中斷基站的供電電路，采用斷開式保護(hù)法保護(hù)基站設(shè)備。
如果雷擊過大，單純一級防雷將會導(dǎo)致殘壓升高，因此雖然我們采用的是20KA的防雷器材，但不允許雷擊電壓超過10KA。
3 兩種工作方式互相補(bǔ)充，達(dá)到最佳的性能價格比和保護(hù)效果。
（二）有線與無線通信的保護(hù)
有線通訊線路一般采用通信專線或光纖。遭受雷擊的主要原因除直接遭受雷擊外還有建筑物外通過傳輸線路引入和1公里范圍內(nèi)發(fā)生雷擊時的感應(yīng)雷擊。因此對于通信系統(tǒng)的保護(hù)的典型設(shè)備選擇要根據(jù)實(shí)際情況采用針對性的防雷器
幀中繼或PCM線路：RJ45-V11EI/4S – 對于其他有線通信線路采用相應(yīng)的防雷器
光纜回路：無需額外的SPD保護(hù)
對通信防雷器的要求：
反應(yīng)速度快 10-12秒級（ 如采用SIDACtor等）
通流容量 > 3KA
（三）接地系統(tǒng)
接地系統(tǒng)是雷擊保護(hù)、過電壓保護(hù)、靜電保護(hù)等的基礎(chǔ)，而且良好的接地系統(tǒng)可以使設(shè)備的工作和數(shù)據(jù)的傳輸更為可靠。應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場情況采取有效的接地措施，最好采用綜合接地網(wǎng)連接。對于地線不良的地方，應(yīng)該予以整改，無條件整改的應(yīng)做接零保護(hù)。
四、 小靈通的防雷方案：
最佳的保護(hù)方式是選擇一體化小靈通專用防雷箱 + 天饋保護(hù)
當(dāng)然也可以選擇分立選配防雷方案
項(xiàng)目 用量 備注
小靈通專用防雷箱PPS-II/1-20MV PPS-II/1-20MV 1 可以選用 A6-422NS或A6-423NS(數(shù)量30)
通信線路防雷 ISDN專線 ISDN/4ISDN/8 21 針對不同線路做不同選型
天饋線防雷器 COAXN-900/1800 1
天饋線防雷器 COAXN-900/1800 1
設(shè)計(jì)依據(jù)
1、部標(biāo)YD
2、國標(biāo)GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
3、國標(biāo)GB 64-83《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
4、國標(biāo)GB 50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》
5、《Protection of Structures against Lighting》IEC1024-1:1993
6、《Protection against lighting electromagnetic impulse》雷電電磁脈沖的防護(hù) IEC 61312-1-2-3 ：1995-02
7、《Insulation coordination for equipment within low-voltage systems》 IEC664-1:1992-02
8、《Electrical installations of buildings》IEC 364-4：1993-02
雷鑫防雷：0750-3618878/Http://www.raysoon.com
概 述
隨著小靈通技術(shù)的發(fā)展愈來愈成熟，加上單向收費(fèi)、話費(fèi)低廉的優(yōu)勢，小靈通在內(nèi)地的西安、昆明、蘭州等六十多座城市陸續(xù)開通，一度炙手可熱。作為固定電話網(wǎng)的一種延伸，是移動網(wǎng)的補(bǔ)充。并且對移動網(wǎng)形成巨大的競爭。由于小靈通的服務(wù)都是在城鎮(zhèn)范圍以內(nèi)，因此，面臨的雷擊風(fēng)險較處于野外山區(qū)的移動基站為小。如果完全按照郵電部關(guān)于移動基站的防雷標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施防雷工程，其費(fèi)用巨大，且對于小靈通網(wǎng)絡(luò)而言，不具備性價比優(yōu)勢。為了提供小靈通基站的正常服務(wù)時間以及延長設(shè)備的正常服役時間，在福建省小靈通的協(xié)助下，我們開發(fā)了小靈通專用防雷箱，并順利通過了測試。現(xiàn)就將小靈通基站的防雷方案簡述如下。
自古雷電災(zāi)害就給人類帶來了許多慘痛的教訓(xùn)。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給社會帶來了巨大的效益，同時超大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于通訊系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)設(shè)備越來越先進(jìn)，其超大規(guī)模集成電路卻越來越“嬌嫩”。雷電及過電壓很易通過各種途徑損壞設(shè)備、線路，或?qū)е孪到y(tǒng)軟故障！小靈通通信基站系統(tǒng)的雷電及過電壓保護(hù)，不僅僅是對設(shè)備、人員的保護(hù)，同時也保護(hù)了經(jīng)營者的經(jīng)濟(jì)利益和經(jīng)營形象，并提高競爭能力。
時代在變遷，科技在進(jìn)步，我們也需要用新的技術(shù)來防范雷電和過電壓帶來的巨大危害。
一、浪涌電壓產(chǎn)生的原因及可能入侵途徑
多方面著手，多層次防護(hù)以確保基站正常工作，并阻止持續(xù)、低流過電壓對設(shè)備元器件的損害，延長設(shè)備壽命。
二、 雷電和過電壓防護(hù)對于小靈通基站的意義：
雷電和過電壓防護(hù)對于小靈通基站的意義可以分為以下幾點(diǎn)：
1．保護(hù)設(shè)備財(cái)產(chǎn)
直接的雷擊會直接擊毀設(shè)備，甚至帶來人身傷害。這已經(jīng)是眾所周知的了。當(dāng)然雷擊不是每天發(fā)生的，也不一定會擊中某一個特定的網(wǎng)吧，那么防雷是否是可有可無的呢？當(dāng)然不是！一個中型閃電的直接影響范圍可以達(dá)到500-1000米，也就是說，在閃電發(fā)生1000米范圍內(nèi)的所有線路均會受到LEMP（雷擊電磁脈沖輻射）的影響，LEMP可以直接擊毀設(shè)備，擊壞板卡元件，損傷CPU等，或者造成設(shè)備軟故障、死機(jī)、掉線等。當(dāng)基站離閃電發(fā)生點(diǎn)的距離很遠(yuǎn)時，比如5公里或更遠(yuǎn)，這時并不能代表基站不會受到影響！因?yàn)樘峁┙o基站的電源供電線路或者通信線路可能會經(jīng)過雷擊影響區(qū)，進(jìn)入基站的電源和通信網(wǎng)絡(luò)線路上帶有雷擊的巨大能量，仍然可以對基站設(shè)施造成損害。再者，由于小靈通基站的排列非常緊密，因此城市發(fā)生的每一次雷擊，均可能位于其中一個基站附近。即使每次雷擊不一定會當(dāng)場擊壞設(shè)備或引起設(shè)備停機(jī)等現(xiàn)象，但是每一次雷擊對于基站設(shè)備均是一次老化和考驗(yàn)，直至設(shè)備損壞。
2．減少維修費(fèi)用、降低維護(hù)成本
除了能量巨大的雷擊過電壓以外，生活中還有很多過電壓和干擾源存在，比如我們都知道的，日光燈啟動會產(chǎn)生一個上千伏的高壓，同樣空調(diào)機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)等電器的馬達(dá)或壓縮機(jī)啟動和停止時也會產(chǎn)生一個過電壓（包括距離很遠(yuǎn)的LEMP），這些過電壓不會一次性破壞設(shè)備，但是相當(dāng)于做老化實(shí)驗(yàn)一樣，它們不斷的沖擊設(shè)備，會造成設(shè)備的壽命縮短，或故障率增加，造成設(shè)備難以查清原因的軟故障。因此過電壓的保護(hù)對于減少維修費(fèi)用、降低維護(hù)成本有重大作用。
3．改善服務(wù)質(zhì)量、提高品牌優(yōu)勢。
用戶申請電話的一個重要的因素是線路服務(wù)質(zhì)量！沒有經(jīng)過浪涌電壓保護(hù)的小靈通通信系統(tǒng)比經(jīng)過浪涌電壓防護(hù)的小靈通通信系統(tǒng)更容易發(fā)生服務(wù)中斷等情況。減少通信系統(tǒng)發(fā)生服務(wù)中斷等故障，提高通信網(wǎng)工作的穩(wěn)定性，提高服務(wù)質(zhì)量，在用戶群中樹立口碑。
三、浪涌防護(hù)原理和措施
由于小靈通基站一般處于IEC防雷分區(qū)的0A區(qū)，弱電防雷和過電壓保護(hù)系統(tǒng)主要是為保護(hù)設(shè)備的安全而設(shè)置的。通過在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝適合的避雷器，使設(shè)備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設(shè)備的安全。
（一） 電源系統(tǒng)浪涌電壓保護(hù)原理和小靈通電源防雷箱的原理
按照國家信息產(chǎn)業(yè)部的要求，電源防雷應(yīng)按照分級防雷設(shè)計(jì)。其效果如右圖所示：經(jīng)過二級防雷以后，雷擊電壓降低到對標(biāo)準(zhǔn)通信設(shè)備沒有損害的的水平，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的作用。
根據(jù)小靈通的特點(diǎn)，我們設(shè)計(jì)的小靈通專用防雷箱PPS-II/1MV按照下述原則工作：
1 當(dāng)雷擊電流小于10KA時，小靈通專用防雷箱PPS-II/1MV一般防雷箱工作方式工作，將雷電流泄放到大地，并將電壓限制在1800V以內(nèi)。
2 當(dāng)雷擊電流超過10KA時，PPS-II/1MV的防雷熔斷系統(tǒng)啟動，中斷基站的供電電路，采用斷開式保護(hù)法保護(hù)基站設(shè)備。
如果雷擊過大，單純一級防雷將會導(dǎo)致殘壓升高，因此雖然我們采用的是20KA的防雷器材，但不允許雷擊電壓超過10KA。
3 兩種工作方式互相補(bǔ)充，達(dá)到最佳的性能價格比和保護(hù)效果。
（二）有線與無線通信的保護(hù)
有線通訊線路一般采用通信專線或光纖。遭受雷擊的主要原因除直接遭受雷擊外還有建筑物外通過傳輸線路引入和1公里范圍內(nèi)發(fā)生雷擊時的感應(yīng)雷擊。因此對于通信系統(tǒng)的保護(hù)的典型設(shè)備選擇要根據(jù)實(shí)際情況采用針對性的防雷器
幀中繼或PCM線路：RJ45-V11EI/4S – 對于其他有線通信線路采用相應(yīng)的防雷器
光纜回路：無需額外的SPD保護(hù)
對通信防雷器的要求：
反應(yīng)速度快 10-12秒級（ 如采用SIDACtor等）
通流容量 > 3KA
（三）接地系統(tǒng)
接地系統(tǒng)是雷擊保護(hù)、過電壓保護(hù)、靜電保護(hù)等的基礎(chǔ)，而且良好的接地系統(tǒng)可以使設(shè)備的工作和數(shù)據(jù)的傳輸更為可靠。應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場情況采取有效的接地措施，最好采用綜合接地網(wǎng)連接。對于地線不良的地方，應(yīng)該予以整改，無條件整改的應(yīng)做接零保護(hù)。
四、 小靈通的防雷方案：
最佳的保護(hù)方式是選擇一體化小靈通專用防雷箱 + 天饋保護(hù)
當(dāng)然也可以選擇分立選配防雷方案
項(xiàng)目 用量 備注
小靈通專用防雷箱PPS-II/1-20MV PPS-II/1-20MV 1 可以選用 A6-422NS或A6-423NS(數(shù)量30)
通信線路防雷 ISDN專線 ISDN/4ISDN/8 21 針對不同線路做不同選型
天饋線防雷器 COAXN-900/1800 1
天饋線防雷器 COAXN-900/1800 1
設(shè)計(jì)依據(jù)
1、部標(biāo)YD
2、國標(biāo)GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
3、國標(biāo)GB 64-83《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
4、國標(biāo)GB 50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》
5、《Protection of Structures against Lighting》IEC1024-1:1993
6、《Protection against lighting electromagnetic impulse》雷電電磁脈沖的防護(hù) IEC 61312-1-2-3 ：1995-02
7、《Insulation coordination for equipment within low-voltage systems》 IEC664-1:1992-02
8、《Electrical installations of buildings》IEC 364-4：1993-02
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http:www.mangadaku.com/news/2005-9/2005915113635.html
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