Word 文档 论文题目 移动通信基站的安全与防护方案设计 摘 要 本文以整个移动通信系统为基础 以基站防护为重点 综述了当今最流行的防雷技 术 并分析了通信系统的整体防雷技术方案 从外部防护到内部防护进行了分析研究 着重对基站的防雷与接地 等电位连接等防护方案作了具体分析 关键词 基站 直击雷 感应雷 接闪器 等位连接 接地 论文类型 设计型 Word 文档 Title Title The design of the security and protection for mobile communication B S ABSTRACTABSTRACT This text regard whole ambulation correspondence system as the foundation with CS protection for point overview the now is popular most of defend the thunder technique and analyzed the whole of the correspondence system defend the thunder technique project Proceeded from exterior protection to the internal protection the analysis study emphasizing to CS of defend the thunder with connect a ground of shield etc the electric potential links the power supply system conducts electricity to press protection etc protection project made the concrete analysis Key Key words words Base Station Connect ground Keep the shot thunder Respond the thunder Connect the machine of flash Wait a conjunction Type Type ofof Thesis Thesis Design type Word 文档 Word 文档 前 言 在科技飞速发展的今天 现代移动通信技术也正以前所未有的速度向前发展着 作为现代移动通信不可缺少的通信基站 承受着恶劣气候的影响 其中雷电是对其危 害最大的因素 雷电是自然界中一种常见的放电现象 自然界每年都有几百万次闪电 每年雷击造成的人员伤亡和财产损失 仅次于水灾而大于其它任何灾害 然而防雷是 一个很复杂的问题 不可能依靠一 两种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除其 对现实中的影响 必须针对雷害入侵途径 对各类可能产生雷击的因素进行排除 采 用综合防治 均压 屏蔽 分流 接地 保护 包括安装先进的防雷产品 过电压 保护器 浪涌保护器 才能将雷害减少到最低限度 多年来 通信设备因遭雷击而 使通信中断或发生火灾的问题不断发生 因此加强基站雷电防护 减小损失 已经成 为当务之急 作为即将成为一名通信技术人员的毕业生 为了今后工作需要 以及对 通信基站防雷工程的了解和掌握 特进行此次毕业设计 为今后移动通信系统抗干扰 技术的研究做出努力 在这次设计过程中 本人查阅了大量有关的防雷资料 并在网上下载了最先进的 防雷设计方案 对设计方案进行了详细的了解和学习 在本次论文设计中将从外部防 护和内部防护两方面着手 先从外部防护的接闪器 引下线 联合接地 等电位连接 到内部防护 基站接地 电磁脉冲感应 电源系统等防护的方法和要求 提出了整体 的防雷概念 由于本人知识水平有限 加之时间仓促 在设计中难免会出现一些错误及疏忽之 Word 文档 处 在此恳请各位老师和同学给予批评指正 Word 文档 目录 1 移动通信系统的概述 1 1 1 移动通信系统的发展 1 1 2 基站的安全防护 1 1 2 1 雷电的形式 1 1 2 2 雷电的危害 1 1 2 3 雷电的防护 2 2 移动通信基站防护的基本原则与方法 3 2 1 基本原则 3 2 2 防护方法 3 3 外部防护 4 3 1 接闪器 4 3 1 1 接闪器的概念 4 3 1 2 滚球法理论 4 3 1 3 接闪器的设计 6 3 2 引下线 7 3 2 1 引下线的概念 7 3 2 2 引下线的设计 7 3 3 联合接地 8 Word 文档 3 3 1 联合接地的概念 8 3 3 2 联合接地的设计 9 4 内部防护 12 4 1 信息系统防雷概念 12 4 2 电涌保护 12 4 2 1 电源系统防雷概念 13 4 2 2 电源系统防雷措施 13 4 3 均压设计的概念 14 4 4 地网等电位设计 15 5 接地系统 19 5 1 接地系统的组成 19 5 2 铁塔防雷与接地 19 5 3 天馈线系统的防雷与接地 19 5 4 基站电源系统防雷与接地 20 5 5 机房防雷与接地 20 6 总结 22 附录 23 致谢 24 参考文献 26 Word 文档 英文 27 中文 30 Word 文档 Word 文档 Word 文档 1 移动通信系统的概述 1 1 移动通信系统的发展 随着科学技术的飞速发展 移动通信系统也经过了几次历史变革 从最早的模拟 移动通信系统到当今最主要的数字移动通信系统以及正在发展中的第三代移动通信系 统 CDMA 都将对移动通信的发展和完善做着巨大的贡献 在此 我们以当今最 成熟的数字移动通信系统来做介绍 1 2 基站的安全防护护 雷电具有很强的破坏性 是联合国国际减灾十年委员会公布的对人类威胁最严重 的自然灾害之一 由于移动通信基站的天线设备等不仅安装在建筑物顶上 而且也有 相当一部分安装在铁塔上 相对周围的环境而言 形成十分突出的目标 导致移动通 信基站常遭受雷击 从而引起通信设备损坏和通信中断 甚至威胁工作人员的安全 因此 防雷对于移动通信基站而言是十分必要和重要的 1 2 1 雷电的形式 雷电包括直击雷和感应雷两种形式 直击雷是指由铁塔 天线及电源端直接引入 的雷击 形成强大的电流和过电压损坏设备 危害最为严重 感应雷是指雷电电磁脉 冲以感应方式 如通过电阻性 电容性和电感性耦合到电源线 信号线或用户线上 最终危害设备 Word 文档 1 2 2 雷电的危害 1 直击雷的危害 雷电直接击中通信基站建筑 通信设备 通信电缆和操作人员 会造成建筑物损 毁 设备损坏 电气短路引起火灾甚至人员伤亡等严重后果 虽然直击雷发生的概率 非常小 但其危害却十分大 再加上防直击雷装置接闪过程中 di dt 值比较大时 很容 易引起电位反击和二次雷击效应 即下面所说的感应雷 所以仍不能掉以轻心 2 感应雷的危害 显然感应雷是由直击雷引起的 感应雷产生于导体中并沿导体传播 损坏导体或与 导体相连的某些设备或设备中的某些器件 通信基站的设备中有大量的集成电路通过 金属导线相连 并且通信基站也通过电力电缆和各种通信传输电缆与外界相连 这 就为感应雷的侵入提供了良好的条件 加上现代通信设备采用了大量微电子电路 其 耐冲击水平较低 容易为感应雷所损坏 产生各种各样的设备故障 感应雷形成的损 害往往是通信设备的核心器件 给正常通信带来障碍 有时感应雷引起故障甚至让我 们很难把它与雷电有什么联系 有研究表明直击雷可在其周围 500 米范围的半导体 上感应起危险电压 加上通信基站与外界连接的各种长距离电缆可在更大的范围内感 应上雷电电磁脉冲 并几乎无衰减的沿电缆传入通信基站 因此对通信基站来讲感应 雷的概率远远大于直击雷的概率 可以说通信基站防雷主要是防感应雷 1 2 3 雷电的防护 移动通信基站的防雷防护分为 3 类 外部防护 内部防护和信息系统的防护 直击雷保护 又称外部防护 系统由接闪器 避雷针 避雷网 避雷带 引 Word 文档 下线 接地装置组成 雷击感应保护 又称内部防护 系统是由各种类型的电涌保护器 SPD 组成 它是雷击电磁脉冲的克星 它能在超短瞬间内将被保护线路连入等电位系统 把设备 各端口等电位因雷击而产生的大量脉冲能量短路泄放到地下 将电子器件所用的电压 钳在设备能承受的低电压上 消除巨大脉冲危害 从而保护电器上设备安全运行 Word 文档 2 移动通信基站防护的基本原则与方法 2 1 基本原则 在防雷保护中 总的防雷原则是采用三级保护 1 将绝大部分雷电流直接引入地下地网泄散 2 阻塞沿电源线或数据线 天馈线引入的过电压 3 限制保护设备上浪涌过电压幅值 过电压保护 这三点防线缺一不可 互相配合 2 2 防护方法 外部防护 即直击雷保护 是指对安装通信设备的建筑物本体的安全防护 可采 用避雷针 分流 屏蔽网 均衡电位 接地等措施 a 使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引入大地 b 在将雷电流引入大地的时候 尽量保持设备间的电压均衡 避免造成过电压 Word 文档 c 建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉力笼 起到一定的屏蔽 作用 d 对无法等电位连接的设备端口使用过电压保护器 SPD 进行必要的保护 e 保障建筑物有良好的接地 降低雷击建筑物时造成的损坏 内部防护 即感应雷保护 是指在建筑物内部 通信设备对过电压 雷电或电源 系统内部过电压 的防护 其措施有等电位连接 屏蔽 保护隔离 合理布线和设置 过电压保护器等 Word 文档 3 外部防护 防雷即引雷 虽然有不少专家学者在努力的研究企图找出有效的防止直击雷的 方法 但直到今天仍无法阻止雷击的发生 70年代以来名燥一时的消雷器也因理论和 实践存在的问题而被防雷专家所否定 雷电如洪水 既然我们 堵 不住雷电 我们就 疏 导 它 两百多年前富兰克林发明的避雷针仍然充当今天防直击雷领域的主要角色 防直击雷设施主要包括接闪器 引下线和接地体 接闪器采用避雷针 引下线采用金属线接地 按照 滚球法 校核接闪器的保护 范围 使微波天线和基站建筑物处于接闪器的保护范围内 接闪器不能消除雷击 但 可以将大量的雷电流通过引入地下线 因此在其保护范围内雷击不会损坏微波天线和 机房建筑物 3 1 接闪器 3 1 1 接闪器的概念 接闪器是指避雷针及在其原理基础上的衍生及推广产品如避雷线 避雷带 避雷 网等的统称 接闪器的防雷是因为其将雷电引向自身经引下线泄流入地而避免了被保 护物被雷电击中 任何良好接地的导体都是有效的接闪器 而与它的形状没有任何关 系 有铁塔的通信基站其铁塔本身就是良好的接闪器 通常情况下铁塔占据了通信基 站建筑物的整个屋面 如果铁塔在建筑物顶部且铁塔比屋面小的就应将铁塔四周与屋 顶避雷带等作好电气连接 但若建筑物在铁塔的保护范围内的则不需要 如若铁塔在 通信基站附近且建筑物不在或不完全在铁塔的保护范围内的可在建筑物顶部设避雷带 并 Word 文档 校核铁塔和避雷带联合防雷的保护范围 通信基站附近无铁塔的宜优先采用避雷网作 为建筑物的接闪器 如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护 这样接闪器 的高度不会太高 不会增大通信基站的雷击概率 3 1 2 滚球法理论 滚球法 是国际电工委员会 IEC 推荐的接闪器保护范围计算方法之一 我国建筑防雷规范GB 50057 1994 2000 年版 也把 滚球法 强制作为 计算避雷针保护范围的方法 滚球法是以为半径的一个球体沿需要防止击雷的部 位滚动 当球体只触及接闪器 包括被用作接闪器的金属物 或只触及接闪器和地面 包括与大地接触并能承受雷击的金属物 而不触及需要保护的部位时 则该部分 就得到接闪器的保护 滚球法确定接闪器保护范围应符合规范规定 见表1 应用滚球法 避雷针在地面上的保护半径的计算可见以下方法及图2 a 避雷针高度时的计算 距地面处作1 条平行于地面的平行线 以针尖为圆心 为半径作弧线交于 平行