小靈通通信基站系統過電壓及雷擊（浪涌電壓）防護方案

小靈通通信基站系統過電壓及雷擊（浪涌電壓）防護方案
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概　　述
隨著小靈通技術的發展愈來愈成熟，加上單向收費、話費低廉的優勢，小靈通在內地的西安、昆明、蘭州等六十多座城市陸續開通，一度炙手可熱。作為固定電話網的一種延伸，是移動網的補充。并且對移動網形成巨大的競爭。由于小靈通的服務都是在城鎮范圍以內，因此，面臨的雷擊風險較處于野外山區的移動基站為小。如果完全按照郵電部關于移動基站的防雷標準實施防雷工程，其費用巨大，且對于小靈通網絡而言，不具備性價比優勢。為了提供小靈通基站的正常服務時間以及延長設備的正常服役時間，在福建省小靈通的協助下，我們開發了小靈通專用防雷箱，并順利通過了測試�，F就將小靈通基站的防雷方案簡述如下。
　　自古雷電災害就給人類帶來了許多慘痛的教訓。現代科學技術的發展給社會帶來了巨大的效益，同時超大規模集成電路廣泛應用于通訊系統，通訊系統設備越來越先進，其超大規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備、線路，或導致系統軟故障！小靈通通信基站系統的雷電及過電壓保護，不僅僅是對設備、人員的保護，同時也保護了經營者的經濟利益和經營形象，并提高競爭能力。
時代在變遷，科技在進步，我們也需要用新的技術來防范雷電和過電壓帶來的巨大危害。

一、浪涌電壓產生的原因及可能入侵途徑
多方面著手，多層次防護以確�；�站正常工作，并阻止持續、低流過電壓對設備元器件的損害，延長設備壽命。
二、 雷電和過電壓防護對于小靈通基站的意義：
雷電和過電壓防護對于小靈通基站的意義可以分為以下幾點：
1．保護設備財產
　 直接的雷擊會直接擊毀設備，甚至帶來人身傷害。這已經是眾所周知的了。當然雷擊不是每天發生的，也不一定會擊中某一個特定的網吧，那么防雷是否是可有可無的呢？當然不是！一個中型閃電的直接影響范圍可以達到500-1000米，也就是說，在閃電發生1000米范圍內的所有線路均會受到LEMP（雷擊電磁脈沖輻射）的影響，LEMP可以直接擊毀設備，擊壞板卡元件，損傷CPU等，或者造成設備軟故障、死機、掉線等。當基站離閃電發生點的距離很遠時，比如5公里或更遠，這時并不能代表基站不會受到影響！因為提供給基站的電源供電線路或者通信線路可能會經過雷擊影響區，進入基站的電源和通信網絡線路上帶有雷擊的巨大能量，仍然可以對基站設施造成損害。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場擊壞設備或引起設備停機等現象，但是每一次雷擊對于基站設備均是一次老化和考驗，直至設備損壞。
2．減少維修費用、降低維護成本
　　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，日光燈啟動會產生一個上千伏的高壓，同樣空調機、電冰箱、洗衣機等電器的馬達或壓縮機啟動和停止時也會產生一個過電壓（包括距離很遠的LEMP），這些過電壓不會一次性破壞設備，但是相當于做老化實驗一樣，它們不斷的沖擊設備，會造成設備的壽命縮短，或故障率增加，造成設備難以查清原因的軟故障。因此過電壓的保護對于減少維修費用、降低維護成本有重大作用。
3．改善服務質量、提高品牌優勢。
　　用戶申請電話的一個重要的因素是線路服務質量！沒有經過浪涌電壓保護的小靈通通信系統比經過浪涌電壓防護的小靈通通信系統更容易發生服務中斷等情況。減少通信系統發生服務中斷等故障，提高通信網工作的穩定性，提高服務質量，在用戶群中樹立口碑。
三、浪涌防護原理和措施
　　由于小靈通基站一般處于IEC防雷分區的0A區，弱電防雷和過電壓保護系統主要是為保護設備的安全而設置的。通過在需要保護設備的前端安裝適合的避雷器，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設備的安全。
（一） 電源系統浪涌電壓保護原理和小靈通電源防雷箱的原理
　　按照國家信息產業部的要求，電源防雷應按照分級防雷設計。其效果如右圖所示：經過二級防雷以后，雷擊電壓降低到對標準通信設備沒有損害的的水平，從而達到保護設備的作用。
　　根據小靈通的特點，我們設計的小靈通專用防雷箱PPS-II/1MV按照下述原則工作：
1 當雷擊電流小于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。
2 當雷擊電流超過10KA時，PPS-II/1MV的防雷熔斷系統啟動，中斷基站的供電電路，采用斷開式保護法保護基站設備。
　　如果雷擊過大，單純一級防雷將會導致殘壓升高，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充，達到最佳的性能價格比和保護效果。
（二）有線與無線通信的保護
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公里范圍內發生雷擊時的感應雷擊。因此對于通信系統的保護的典型設備選擇要根據實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的防雷器
光纜回路：無需額外的SPD保護
對通信防雷器的要求：
反應速度快 10-12秒級（ 如采用SIDACtor等）
通流容量 > 3KA
（三）接地系統
　　接地系統是雷擊保護、過電壓保護、靜電保護等的基礎，而且良好的接地系統可以使設備的工作和數據的傳輸更為可靠。應當根據現場情況采取有效的接地措施，最好采用綜合接地網連接。對于地線不良的地方，應該予以整改，無條件整改的應做接零保護。
四、 小靈通的防雷方案：
最佳的保護方式是選擇一體化小靈通專用防雷箱 + 天饋保護
當然也可以選擇分立選配防雷方案
項目 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


設計依據
1、部標YD
2、國標GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》
3、國標GB 64-83《電力設備過電壓保護設計技術規程》
4、國標GB 50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》
5、《Protection of Structures against Lighting》IEC1024-1:1993
6、《Protection against lighting electromagnetic impulse》雷電電磁脈沖的防護 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