通信电源基础及防雷与接地简介.pptx

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1、1一、通信电源概述1、通信局（站）供电的特点 重要性，供电中断造成的损失大。复杂性，高稳定电源的实现环节多。供电种类多：380V、48V、24V等。供电对象多：通信设备采用直流供电。局内建筑采用交流供电。监控、计费等采用UPS供电。第1页/共137页2一、通信电源概述2、通信电源的作用提供满足通信设备要求的工作电源 电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件，好比通信系统的心脏，是不允许中断的。电源中断将使整个通信系统陷入瘫痪，带来巨大的经济损失和严重的社会影响。第2页/共137页3一、通信电源概述3、通信系统对电源的基本要求可靠性高；要求在各个环节多重备份，保证可靠性。稳定性高；电压波

2、动范围、杂音和瞬变电压满足要求。效率高；寿命长，电费成本低。可维护性好；自动化、智能化、模块化第3页/共137页4一、通信电源概述4、目前常用的直流供电系统-48V供电。目前为主流的供电制式。采用-48V供电的原因：平衡设备电位，作为良好的电位参考点，降低通信的噪声；“+”极接地减小电缆、设备电化学腐蚀。+24V供电；个别设备仍采用，如ERICSSON 的GSM基站，自动控制系统中的控制部件。第4页/共137页5二、通信电源系统组成1、组成框图高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备UPS交流设备防雷与接地系统动力与环境集中监控第5页/共13

3、7页6二、通信电源系统组成2、各组成部分的作用高低压配电：主要有高压配电设备、变压器、低压配电设备组成，实现市电高低压转换和低压电能分配。油机：柴油发电机组，在市电停电期间提供备用交流电源。交流配电屏：输入市电或油机电，为各路交流负载分配电能。UPS:交流不间断电源系统，提供稳定可靠的交流电源。第6页/共137页7二、通信电源系统组成第7页/共137页8二、通信电源系统组成整流器 电源系统的关键设备，将交流电转变为直流电，一方面通过直流配电屏给通信设备供电，另一方面给蓄电池组充电。蓄电池组 交流中断时提供直流电，是直流不间断供电的基础条件。直流配电屏 为不同容量的负载分配电能，并在负载异常时产

4、生告警和保护，降低对其它通信设备的影响。变换器 DC-DC变换，提供满足通信设备要求的电源。第8页/共137页9二、通信电源系统组成几个常用定义DCDCACACDC-DC变换器输入输出逆变器整流器调压或变频器第9页/共137页10高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备10KV380V48VA、正常工作3、各部分工作过程第10页/共137页11高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备10KV380V48VB、市电停电，油机尚未启动3、各部分工作过程第11页/共137页12高低压配电市电油机交

5、流配电屏整流器整流器10KV380VC、油机启动3、各部分工作过程直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备48V第12页/共137页13高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备10KV380V48VD、市电来，进入正常工作3、各部分工作过程第13页/共137页14三、通信电源系统的发展高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备UPS交流设备1、集中供电方式保证建筑负荷通信空调一般建筑负荷第14页/共137页151）几个常用术语保证负荷：在市电中断的过程中应该由备用电源进行提供，供电

6、等级高，如设备、空调、机房照明、消防等。一般负荷：办公用房、电梯、土建其他用电。保证照明：对应机房内的照明负荷。一般照明：对应一般负荷。事故照明：保证人员继续工作的照明应急照明：消防疏散照明，等级较事故照明高。第15页/共137页16优点：实现简单，代价小，在通信局（站）负 荷较小、供电种类少、设备单一时采用。缺点：可控性差，任何一个设备故障都有可能 造成电源系统故障，故障面、故障风险 大，后果严重。2）集中供电方式的优缺点第16页/共137页17高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备UPS交流设备2、分散供电方式交流配电屏整流器整流器直流

7、配电屏蓄电池变换器通信设备其它设备第17页/共137页18优点：故障的范围面小，可靠性高。各直流供电系统可分层设置，也可以按 照通信设备系统设置，设置地点可为单 独的电力电池室，也可与设备安装在同 一个机房。缺点：代价大，占地面积大，工程实施容易。分散供电方式的优缺点第18页/共137页193）供电发展的方向交流供配电电源走向集中直流不间断电源走向分散交流不间断电源相对集中第19页/共137页201、监控系统的结构(移动运营商)4)、动力与环境监控系统第20页/共137页212、组网方式BTS1 MUXBTS2 MUXCDMA MUX1个2M信道组网BTS1 MUXBTS2 MUXBTS3 M

8、UX传输2M业务信道1（纯监控信息流）SDH 传送网传输2M业务信道2（纯监控信息流）动力监控中心2M业务信道12M业务信道2说明：利用传输环内空余1个2M信道在基站内增加MUX组成链形或总线形专用监控网络。1个2M信道组网第21页/共137页22电信局的监控监控组网第22页/共137页23第二讲 电源的原理与应用第一节：整流器的原理简介第二节：蓄电池组的原理简介第三节：简单应用主要内容：第23页/共137页24复习通信电源系统组成框图高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备UPS交流设备防雷与接地系统动力与环境集中监控第24页/共137页2

9、5第一节：整流器的原理整流器发展和分类 目前常用PWM型开关电源。经历3个发展阶段：线性电源、相控电源和开关电源。线性电源：功率调整管和负载串联分压，调整分压比来保证输出电压不变。相控电源：改变晶闸管的导通相位角来稳压。开关电源：功率器件IGBT处于开关状态，采用PWM方式控制功率器件的开关状态。第25页/共137页26线性电源工作原理整流电路工频变压器滤波电路负反馈通信设备380V+UR-UOUNUN=UO-UR说明：通过改变晶体管电压进行稳压。第26页/共137页27相控电源工作原理整流电路工频变压器滤波电路负反馈通信设备晶闸管相位控制380V a说明：通过晶闸管导通角a进行稳压。第27页

10、/共137页28开关电源工作原理整流电路高频变压器负反馈通信设备IGBTPWM电路380V滤波电路IGBT管工作在开关状态，通断频率高。PWM产生的脉冲宽度控制IGBT导通时间,改变y宽度。y第28页/共137页29频率高、体积小、重量轻，可制成模块式；效率高，寿命长。均流技术使多模块运行,提高系统容量和可靠性。功率因素高，符合环保需要并降低使用成本。智能化给维护工作带来方便。开关电源成为通信网的主导基于以下主要特点：开关电源的主要特点第29页/共137页30开关电源的典型配置（交换局）交流配电屏（380V）直流配电屏(48V)有高阻低阻区分监控模块整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块整流

11、模块开关电源容量单位：A蓄电池组I蓄电池组II第30页/共137页31第31页/共137页32第32页/共137页33第33页/共137页34第34页/共137页35开关电源的典型配置（基站）直流配电整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块交流配电1、基站是综合的小容量电源2、交流屏对应交流配电单元3、直流屏对应直流配电单元4、基站电源多了LVD功能 脱离非重要设备；脱离电池组第35页/共137页36BTS3直流供电系统传输开关电源架蓄电池组蓄电池组预留负荷基站电源系统第36页/共137页37第37页/共137页383交流供电系统市电开关电源空调照明及其它油机电交流配电箱市电油机电转换屏浪涌抑

12、制器基站电源系统第38页/共137页39开关电源的容量计算主要计算整流模块的数量：按N+1冗余方式配置其中：ILOAD本期负荷电流；IBATT电池充电电流，按0.1C10考虑；IREC单个整流模块的容量。第39页/共137页401、蓄电池组的定义和分类定义：储存电能的一种设备，将充电时得到的电能转化为化学能储蓄起来，又能及时将化学能转变为电能。分类：固定电池、移动电池；酸性和碱性电池 讨论固定式酸性电池。条件：反应物质和电解液组成电解池。正极为PbQ2,负极为Pb,电解液为H2SQ4 组成：极板、隔板、电池槽、电池阀等。第二节：蓄电池组的原理第40页/共137页412、蓄电池组原理目前常用阀控

13、式密封铅酸蓄电池（VLRA)。工作原理：PbQ2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 (+)(-)(+)(-)充电放电特点：密封程度高；水分不易蒸发，采取抑制气体产生的方法，极少有酸雾溢出，基本无污染；对温度敏感。容量单位：Ah第41页/共137页42蓄电池组的安装情况电池立放电池卧放第42页/共137页433、蓄电池容量的选择主要根据市电状况、负荷大小配置其中：K安全系数1.25 I近期负荷电流 T放电小时数（h）t最低环境温度（5）放电容量系数 电池温度系数0.006放电小时236100.610.750.881第43页/共137页44第三节：-48V电源系统应用需要明确的

14、几个概念：A、接地必要性：直接影响到通信的质量和电源系统的正常运行，保障人身和设备安全。接地的作用：直流工作接地，稳定工作基准电压，减少线路串话。直流电源“”极接地，减少电缆、设备电化腐蚀。通信设备金属外壳等接地，减小电磁感应，达到机壳屏蔽作用，减小杂音干扰。避免过电压危及人身和设备安全，让过电流尽快入地。第44页/共137页45接地的分类：工作接地：电源系统的极性接地，仅在电源侧接地；其他专业一般指电源的正极。保护接地：各类设备、金属器件的接地。防雷接地：泄放雷电流的接地，主要针对建筑物而言。第三节：-48V电源系统应用B、KVA与KW为交流电源功率的计量单位。KVA：U与I的乘积，包括有功

15、功率和无功功率2部分。KW：有功功率计量单位，为KVA*。第45页/共137页46第三节：-48V电源系统应用C、直流线路压降定义：在供电过程中线路上的电压损失，等于线路首端 末端的电压差作用：用来计算直流电源线径。-48V系统3.2V概念：满足通信设备最低供电允许电压下，蓄电池组放电终了电压与最低电压的差值。第46页/共137页47第三节：-48V电源系统应用直流配电屏蓄电池通信设备机房配电屏 0.5V X 3.2V0.5V0.4V0.2VX 一般在11.5V左右。第47页/共137页48-48V电源系统应用 1、电源设计的内容：、电源设计的内容：各类通信设备交直流负荷的估算，交直流电源设备

16、的配置及安装，相关电源各类通信设备交直流负荷的估算，交直流电源设备的配置及安装，相关电源线的线径核算与选择，以及交直流供电系统和室内外接地系统的设计等。线的线径核算与选择，以及交直流供电系统和室内外接地系统的设计等。第48页/共137页492、电源设计的分工、电源设计的分工 作用：明确工程设计界面和责任界面。作用：明确工程设计界面和责任界面。分工包括：与建设单位的分工；分工包括：与建设单位的分工；与电源设备厂家分工：与电源设备厂家分工：与各专业分工：与各专业分工：主设备有电源柜则以电源柜输入端为界主设备有电源柜则以电源柜输入端为界 无电源柜则由电源专业与主专业协商。无电源柜则由电源专业与主专业

17、协商。-48V电源系统应用第49页/共137页50例例1：某局新增设备负荷为：某局新增设备负荷为48V/50A，远期负荷为远期负荷为100A，设设备与电源的距离为备与电源的距离为20米（蓄电池米（蓄电池组放电时间按组放电时间按3小时计算，最低环小时计算，最低环境温度为境温度为5，整流模块容量为，整流模块容量为50A/个）。个）。-48V电源系统应用第50页/共137页51计算计算步骤：蓄电池组步骤：蓄电池组根据公式：根据公式：查表得查表得=0.75将各类数据代入，其中I100A则Q540Ah，蓄电池可选择600AH。蓄电池组平时使用2组，则每组容量为300AH。问题问题1：计算开关电源和蓄电池

18、组的容量：计算开关电源和蓄电池组的容量第51页/共137页52计算计算步骤：开关电源步骤：开关电源考虑考虑2个方面，个方面，1、开关电源机架容量、开关电源机架容量 2、本期配置整流模块的数量。、本期配置整流模块的数量。根据公式：根据公式：将各类数据代入其中I50A，则N2.2个，取3个，根据N1冗余，则整流模块需要4个。开关电源机架容量应大于300A。问题问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量：计算开关电源和蓄电池组的容量第52页/共137页53问题问题1：计算开关电源和蓄电池组的容量：计算开关电源和蓄电池组的容量关于设备的安装开关电源EMC以达到标准，可与主设备共机房。蓄电池组基本无酸溢出，也

19、可与主设备共机房。蓄电池组较重，如48/300AH重量约550Kg,1000AH约在1.8吨，四层安装单位面积荷载 通常在1吨左右。需要分层安装。一般高层基站根据设备按一层或二层安装；交换局电池室一般在工艺阶段提荷载要求，后期加固往往比较困难。第53页/共137页54工程上常用固定压降分配法计算：工程上常用固定压降分配法计算：电源配电端子至设备一般取电源配电端子至设备一般取11.5V。根据公式：根据公式：将各类数据代入其中I100A,Y铜的电导率57，则S47mm2取S50mm2。注意：供电路数应当根据设备要求定。问题问题2：计算开关电源至通信设备的直流电源：计算开关电源至通信设备的直流电源线

20、线第54页/共137页55例例2：某局交流设备负荷为：某局交流设备负荷为6KVA，计算：计算：1、单相、单相220V供电时，电源线径。供电时，电源线径。2、三相、三相380V供电时，电源线径。供电时，电源线径。-48V电源系统应用第55页/共137页56工程中常用载流量计算：方法是根据计算电流与电源线额定载流量比较来选择。计算1：计算电流I6000/220=27A。查交流电源线额定电流表，得6mm2电源线额定电流为35A。则选择该截面电源线。计算2：计算电流I6000/380/=9A。查表得4*1.5mm2可满足要求。交流电源线径计算第56页/共137页57四芯电缆载流量表四芯电缆载流量表单芯

21、电源线载流量表单芯电源线载流量表主线芯截面主线芯截面（mm2)中性线截面中性线截面（mm2)mm2)1KV（四芯，（四芯，350C）载流量载流量主线芯截面主线芯截面（mm2)RVVZ（单芯，（单芯，350C）载流量载流量(A)442511666331.5201010442.5271616604362525816473535102106450501281690707015925119959519535147120120224501851501502607022918518529895281240240339120324150371185423240480第57页/共137页58四、UPS系统概述

22、第58页/共137页59UPSUPS的主要作用1 1 为什么要使用UPSUPS？为了保护重要设备（网络、服务器、DCSDCS等)免受断电及市电电网中存在的动态或静态干扰的影响，不至造成数据丢夭、硬件损坏、控制误动、传输误码率降低等不良后果。2 2 什么是UPSUPS？UPSUPS是英文Uninterruptable Power SystemUninterruptable Power System的缩写，中文名叫不间断电源。3 3 UPSUPS的主要作用是什么？市电故障时，通过电池放电和逆变器输出，维持继续向负载供电。用于保证供电的连续性，可以等效为一台发电机。市电正常时，UPSUPS是一个具有

23、稳频稳压功能的高性能滤波器。保证向负载提供无动静态干扰的纯正弦波的高品质交流电源 第59页/共137页60双变换在线式UPS通用结构框图整流器逆变器蓄电池静态开关维修旁路主市电输入UPSUPS输出第60页/共137页61U UP PS S的基本组成部分 整流器 将输入的交流电转化为恒定电压的直流,一路给蓄电池进行补充 电，一路送给逆变器以便转化为交流供给负载使用。逆变器 将整流器或蓄电池送来的直流转化为交流输出，以便供给负载 使用。蓄电池 能量储存装置。作用是市电供应中断时，能通过逆变器继续向 负载维持交流电能的供给。静态开关 二路输入一路输出的高速转换开关，转换时间可认为是零 毫秒。二路输入

24、分别是逆变器和市电送来，输出送至负载。维修旁路开关 以便UPSUPS常规保养或故障检修时，在不中断负载运行条件 下将UPSUPS退出运行并与系统隔离，保证操作时设备和人员 的安全。第61页/共137页62UPSUPS分类（按工作方式）分类（按工作方式）后备式 线路交互式 双变换在线式 DELTA变换式第62页/共137页63后备式UPS工作原理（1）市电正常时，UPS处于后备状态，由市电直接向负载供电；同时，市电经整流后向蓄电池浮充电，逆变器不工作。静态开关负载整流器逆变器蓄电池市电第63页/共137页64 （2）市电停电时，蓄电池才对逆变器充电，并由UPS的逆变器向负载提供交流电。静态开关负

25、载整流器逆变器蓄电池市电后备式UPS工作原理第64页/共137页65后备式UPS的特点效率高效率高低成本低成本占地小占地小部件少部件少容量小容量小逆变器不在线逆变器不在线4 41616msms转换时间转换时间方波输出方波输出输出电性能指标差输出电性能指标差第65页/共137页66双变换在线式UPS原理与特点（1）市电正常时，市电电源经整流变换成直流电，直接驱动逆变器向负载供电，同时也给蓄电池充电。静态开关负载整流器逆变器蓄电池市电第66页/共137页67（2）当市电停电时，由蓄电池放电驱动逆变器工作。对逆变器而言，它的输入端电压一直存在，故负载可不间断供电。静态开关负载整流器逆变器蓄电池市电双

26、变换在线式UPS原理与特点第67页/共137页68（3）当整流器、逆变器、蓄电池中任何部件故障或者负载故障过载时，由静态开关将负载转换至旁路。静态开关负载整流器逆变器蓄电池市电双变换在线式UPS原理与特点第68页/共137页69逆变器在线逆变器在线抗尖峰冲击抗尖峰冲击静态旁路应付过载及静态旁路应付过载及内内 部故障部故障零转换零转换(转向静态旁路的时候才有1ms左右的中断)发电机兼容性好发电机兼容性好输出特性好输出特性好效率低效率低成本高成本高部件多部件多占地大占地大容量大容量大双变换在线式UPS原理与特点第69页/共137页70线路交互式UPS原理与特点效率高效率高充电快充电快噪音低噪音低部

27、件少部件少占地小占地小滤波特性滤波特性容量中等容量中等对频偏反应差对频偏反应差逆变器不在线逆变器不在线阶跃负载反应差阶跃负载反应差逆变器受热冲击逆变器受热冲击峰值因数差峰值因数差无旁路无旁路第70页/共137页71（1）正常工作时正常工作时：市电经Delta逆变器为负载供电，主逆变器稳定系统输出电压，市电和系统输出的电压差由Delta逆变器补偿。市电故障或市电电压超出允许的极限市电故障或市电电压超出允许的极限时时：系统转入蓄电池供电方式，主逆变器为负载供电。因为主逆变器始终连接在系统输出端，在从市电供电向蓄电池供电的转换过程中不会产生供电中断。Delta变换UPS原理与特点（2）和线路交互式类

28、似，正常情况等效稳压器、输出不隔离。第71页/共137页72U UP PS S实际应用系统框图输入配电屏UPS蓄电池输出配电屏负载市电输入油机电输入转换开关注：方框中的部分一般要求供货厂家提供。第72页/共137页73UPS的配置vUPS容量的确定v电池后备时间v工作方式的选择第73页/共137页74UPS容量的确定统计本期负载的功耗；结合发展规划，确定中远期的总功耗；考虑至少3050%安全余量；UPS的配置第74页/共137页75UPS的配置电池后备时间主要取决于市电供应情况油机发电机组的配置维护响应时间UPS的容量工程中简易方法：1.25*S*t=V*AH第75页/共137页76UPS的配

29、置UPS工作方式的选择单机工作方式串联备份工作方式并联冗余工作方式第76页/共137页77UPS的配置单机工作方式单机工作方式是UPS最常见的和最基本的工作方式，它一般使用在不能停电的一般负载场合，其可靠性较差。第77页/共137页78UPS的配置串联备份工作方式 双机热备份也是为了大大提高供电系统的可靠性，它和双机并联一样，也是使用在特别重要的场合。其工作方式是：UPS2的输出作为UPS1的旁路输入，正常时UPS1处于主用状态，承担100%的负载，UPS2处于热备份状态；UPS1故障，则由UPS2转为主用，承担全部负载；UPS1、UPS2均故障，则由市电经静态旁路开关直接对负载供电。缺点：主

30、备机老化程度不一，易造成切换失败。或需要定期倒换。UPS2UPS1市电输入负载第78页/共137页79UPS的配置并联冗余工作方式两台UPS并联的必要条件时同频、同相、等幅同频、同相、等幅，因此必须有一个并联控制器，它主要完成同步锁相、均流及并联管理等功能。UPS并联的目的是为了大大提高供电系统的可靠性，它往往使用在特别重要的场合。其运行模式是：两台UPS均正常时，各承担50%的负载；当其中某一台UPS故障，由另外一台承担100%的负载；当两台UPS均故障时，市电经静态旁路开关直接对负载供电。UPS1UPS2输入配电屏输出配电屏市电输入负载第79页/共137页80第80页/共137页81第二部

31、分 防雷与接地简介第81页/共137页82为什么要防雷现代的通信网络，大规模采用了计算机和集成电路技术，抗干扰能力特别是抗瞬变干扰能力和临界损坏能量大大降低，其可靠性直接威胁到网络全程全网的畅通。近年来，愈来愈多地出现了电子设备的损坏问题，发生的部位大多集中在线路与设备的结合部、数据输入输出部：如计算机系统的接口、MODEM、路由器；交换机的用户板、电源板；与天馈线相连的无线设备机架、PCM通路盘；传输设备的光电接口、用户交接箱；配线架保安单元等。电源系统遭受雷击甚至引起全局性的瘫痪，给通信行业带来难以挽回的社会和经济损失。采取有效的防护措施和防护手段势在必行。第82页/共137页831950

32、1960197019801990干扰变量/设备内置电子元件数量时间抗干扰能力真空管晶体管集成电路2000个人电脑为什么要防雷第83页/共137页84遭受雷击的局站规律架空缆线进局；局(站)建筑在该地区高度突出；较为孤立；地处江、河、池、湖边等局(站);以前曾遭受雷击的局站；山区、风口等位置处的局站易受雷击。第84页/共137页85雷电产生机理雷电电磁场的产生原因很复杂，其基本机理是：云中或是在云对地之间的的电场强度并不是到处一样的，而是一个非常不均匀的电场，当云中电荷密集处的电场强度达到2530KV/cm时，就会由云向地开始先导放电，当先导通道的顶端接近地面时，可诱发迎面先导，当先导与迎面先导

33、会合时，即形成了从云到地面的强烈电离通道，这时出现极大的电流，这就是雷电的主放电阶段，雷鸣和电闪都伴随着出现。主放电阶段存在的时间极短，约50100MS，主放电的过程是逆着先导通道发展的，速度约为光速的1/201/2，主放电的电流可达数十万安，是全部雷电流的主要部分。第85页/共137页86雷电产生机理主放电到达云端时就结束，然后云中的残余电荷经过主放电通道流下来，称为余光阶段。由于云中电阻很大，余光阶段对应电流不大（约数百安），但持续时间却较长（0.030.15S）。由于云中可能同时存在着几个电荷中心向第一通道放电，因此雷电多呈多重性，每次放电相隔600MS到800MS，放电的数量平均23次

34、。第86页/共137页87-+-+-+-+-+-+-+-+-+电场+雷电产生机理第87页/共137页88雷电特点雷电流具有两大特点，一是幅值大，二是持续时间短。由雷电流产生的磁场是一瞬变的电磁场，这一瞬变磁场的幅射对在一定范围内的微电子设备造成干扰，又因瞬变磁场产生的电磁感应对电压与雷电流的大小及变化速率成正比，并与雷击处的距离成反比，由于雷电流极大的幅值和陡度，其感应电压可达相当高的幅值，是对微电子设备安全运行的最大威胁，其也可沿着传输线、供电线侵入、干扰甚至损坏设备。第88页/共137页89强雷电波形模拟-40-2000200400600800t(s)100300500700900经过几毫

35、秒（ms）首次雷击后续雷击实测的雷电流脉冲波形雷电流脉冲模拟波形,10/350 s Iimp1100I(kA)第89页/共137页90直击雷电流脉冲波形,10/350 s感应浪涌电流波形,8/20 s感应雷波形第90页/共137页91直击雷直击雷感应雷感应雷直击雷击中线路并沿导线或电缆流过大量的雷电流，同时引起几千伏的过电压直接加到线路装置和电源设备上感应雷通过雷云之间或雷云对地的放电，在附近的线缆或用电设备等导体上产生过电压雷击分类第91页/共137页92雷击发生时产生极大峰值和陡度的雷电流雷电流在周围空间产生强大的变化磁场磁场中的导体感应出较大的过电压感应过电压通过传导线击毁设备感应雷电造

36、成机房设备损坏的原因第92页/共137页93接地的必要性接地系统是通信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电源系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。通信回路接地在电话和公用电报通信回路中，利用大地完成通信信号回路。在直流远距离供电回路中，利用大地完成导线大地制供电回路。减少由于用户线路对地绝缘不良时引起的串话。第93页/共137页94接地的必要性保护接地 将通信设备的金属外壳和电缆金属护套等部分接地，以减小电磁感应，达到屏蔽的目的，减小杂音的干扰。防雷接地 为了避免由于雷电等原因产生的过电压而危及人身和击毁设备，应装设地线，让雷电流尽快入地。防腐接地 避免电路板、地

37、下金属管线腐蚀而设置的接地。第94页/共137页95接地系统的组成1、地 接地系统中所指的地，即一般的土地，不过它有导电的特性，并且具有无限大的容量，可以用来作为良好的参考电位。2、接地体 为使电流入地扩散而采用的与土地成电气接触的金属部分。3、接地引入线 把接地电极连接到地线排（或地线汇集排）上去的导线。4、地线排 专供接地引入线汇集连接的小型配电板或母线汇集排。5、接地配线 把必须接地的各个部分连接到地线排或地线汇流排上去的导线。第95页/共137页96雷击破坏的机理 我们以遭受雷击相对较多的移动通信基站来分析雷击破坏的机理。下面分情况进行讨论：1)雷击机房避雷针或避雷网 （以楼顶塔为例）

38、第96页/共137页97雷击破坏的机理 第97页/共137页98机房遭受雷击，计算BTS设备高度处雷电引下线上的电压：设该设备距地面高度为A。瞬态电压计算公式：U0iRCH+L0*LAdi/dt+iR0 U0设备A高度处引下线电压值（KV）i 雷电流（KA）L0引下线单位长度电感（H/m）LA设备A距地面高度即引下线长度 di/dt雷电流陡度（KA/S）RCH大楼接地体冲击电阻 R0引下线电阻雷击破坏的机理 第98页/共137页99假设：RCH5,R00.5，i峰值=100KA，di/dt50KA/S,LA=10m，导体电感L160H/100m。则设备A高度处引下线电压值U01.35MV。后果

39、分析：A、如设备A未与地网可靠连接，雷击时设备A电位仍停留在0伏，其与引下线间电压值为1.35MV，而空气的击穿场强约为0.9MV/m，则发生空气击穿，称为“侧闪”，闪击距离约1.5米。雷击破坏的机理 第99页/共137页100 B、如设备可靠接地，设地网电阻为10，则机壳电压瞬时为100KA101000KV，可能超过设备绝缘水平，形成“反击”。引起机壳对电源板的放电，损坏电源板、电路板等。雷击破坏的机理 第100页/共137页1012）雷击架空线路雷击架空线路或其它平行线路，使线路上出现过电压，将直接损坏站内设备如交流配电屏、PCM信道盘等。第101页/共137页1023）雷击铁塔雷击铁塔避

40、雷针，此时天馈线电压由2部分构成：电流流经塔体在天馈线内产生的互感电压和静电感应电压。互感电压值为Mdi/dt，（M为天馈线与塔体互感值），静态感应电压值近似为天馈线与塔体分布电容影响下的电流值与天馈线接地电阻的乘积。若天馈线屏蔽层未按标准将A、B、C点可靠接地，则内层导体感应电压值等于天馈线电压，将远远超过发射机架的工作电压。第102页/共137页1034 4）感应过电压 雷电流通过引下线、室内接地线在周围空间产生强大的电磁场，对与之平行导体上如上下楼层电源线、通讯电缆等产生感应电压和感应电流，轻则使保护开关跳闸，电磁兼容性较低的设备工作不正常，重则损坏集成元器件。当导体有开口或间隙，开口处

41、将产生火花，引起电气绝缘水平降低，增大电气事故发生的隐患，甚至引起火灾。第103页/共137页104防雷接地方面的规范国内相关防雷标准规范：建筑物防雷设计规范（GB5005794）微波站防雷与接地设计规范（YD201193）通信局（站）接地设计暂行技术规定（YDJ2689）移动通信基站防雷与接地设计规范（YD506898）通信工程电源系统防雷技术规定（YD507898）通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范（YD/T 50982001）第104页/共137页105防雷的总体原则与概念通信局（站）的雷击防护、防雷改造是一项系统工程，必须综合防护、整体实施；必须结合建筑物的结构并做好系统的分级防护

42、；没有任何一种产品可以全面防止雷击造成的所有危害，因此，防雷改造需考虑经济性和可靠性的最佳化，安装保护设备的部位应有所选择，重点对雷击容易损坏的部位进行保护，做到有的放矢；根据设备的重要程度和地理位置进行有重点、有层次的保护。雷电过电压保护应建立在联合接地的基础上。贯彻内外防雷策略：引、均、分、屏、地、保六字。第105页/共137页106接闪器引下线接地网外部防雷保护第106页/共137页107通信通信局站局站交流电源引入线交流电源引入线传输信号线传输信号线天馈线天馈线计算机网络计算机网络对对易易引引入入雷雷电电的的四四条条路路径径，分分别别采采取取针针对对措措施施，安安装装相相应的避雷器应的

43、避雷器内部防雷保护第107页/共137页108 楼顶避雷带（253热镀锌扁钢）避雷带支柱高度为150-200mm的 12热镀锌圆钢，埋设深度应不小于50mm。间距为1-1.5m，转弯处间距不大于0.3m，且转角两边应对称放置。避雷带引下线（253热镀锌扁钢）引下线固定支架，高度为10-15mm，间距不应大于2m。注：注：1、避雷带在转角需转弯时，扁钢不应出现直角死弯，平弯时最小弯曲半径为其宽度的两倍。扁钢连接其焊接长度为宽度的两倍。2、避雷引下线沿建筑物外墙敷设时，其路经应尽可能短而直。引下线应对称放置，引下线的平均间距不应大于18m。引下线的接地点应尽可能远离工作地在地网上的引接点，两点之间

44、的距离应不小于5m。建筑物的防雷第108页/共137页109联合接地方式图联合接地方式图第109页/共137页110铁塔的防雷与接地（落地塔）铁塔的防雷与接地（落地塔）铁塔的防雷与接地（落地塔）铁塔的防雷与接地（落地塔）第110页/共137页111铁塔的防雷与接地（楼顶塔或抱杆）铁塔的防雷与接地（楼顶塔或抱杆）第111页/共137页112电源系统的防雷据统计，约有50%以上的雷电入侵波来自于电力传输线。因此对电源系统的防雷保护是重点。对此应采取层层设防、多级保护的原则，对电源系统进行完整的五级防护。即在：电力变压器的高压侧电力变压器的高压侧 低压配电系统进线柜的输入端低压配电系统进线柜的输入端

45、 交流配电屏的输入端交流配电屏的输入端 整流器输入端整流器输入端 通信设备直流输入端通信设备直流输入端分别加装相应电压等级、容量等级的过电压保护器、直流浪涌吸收装置等。第112页/共137页113供电系统的防雷与接地第113页/共137页114电源系统的防雷（续）除了在设备上进行防护以外，对于局站内的架空交流引入线应一律改为地埋方式；并应采用铠装电缆或普通电缆穿金属管保护、两端接地处理的方式进行改造。这样就从供电线路和电源设备上有效阻止了雷电流的入侵。第114页/共137页115引引入入基基站站的的交交流流低低压压电电力力电电缆缆和和信信号号电电缆缆宜宜从从地地下下敷敷设设。交交流流电电力力电

46、电缆缆应应采采用用铠铠装装电电缆缆或或穿穿金金属属管管埋埋地地后后进进入入机机房房，电电缆缆或或金属管两端应作良好接地。金属管两端应作良好接地。交流和信号线的防雷与接地交流和信号线的防雷与接地第115页/共137页116馈线的金属外护层应在：馈线的金属外护层应在：铁塔顶部平台处（铁塔顶部平台处（A点）点）馈线离开塔身至天桥转弯处馈线离开塔身至天桥转弯处 上方上方 0.51米范围内（米范围内（B点）点）进入机房入口处外侧（进入机房入口处外侧（C点）点）作作“三点接地三点接地”。ABC天馈线系统的防雷与接地EGB第116页/共137页117馈线的金属外护层应在：馈线的金属外护层应在：当当铁铁塔塔高

47、高度度超超过过60米米时时，还还应应在中部增加一处接地。在中部增加一处接地。ABC60mD天馈线系统的防雷与接地（续）第117页/共137页118馈馈线线进进入入机机房房后后与与基基站站收收发发信信机机连连接接前前应应安安装装馈馈线线避避雷雷器器，以以防防来自天馈线引入的感应雷。来自天馈线引入的感应雷。避雷器接地端子应与室外的接避雷器接地端子应与室外的接地排地排EGB相连。相连。EGB馈线避雷器天馈线系统的防雷与接地（续）第118页/共137页119天馈线系统的防雷与接地（续）第119页/共137页120天馈线系统的防雷与接地（续）第120页/共137页121天馈线系统的防雷与接地（续）第12

48、1页/共137页122传输系统的防雷需对出入局站的传输中继线采取如下的措施：（1）尽可能采用全线直埋方式直埋方式，或者至少在入局站前直埋。埋地光（电）缆的金属屏蔽层或金属管道在两端接地，光缆金属加强芯也一并接地。（2）根据中继线的传输速率、工作电压选择合适的信号避雷器信号避雷器，安装在传输线缆与设备连接之前的线路中。第122页/共137页123计算机网络的防雷计算机网络中由于大量使用集成电路芯片等微电子元器件，对感应雷、静电干扰、电磁辐射干扰等引起的瞬间过电压及浪涌电压的承受能力大为减弱。因此必须在信号线中串入信号避雷器信号避雷器：如RS232串口保护器、RJ11或RJ45接口保护器、同轴网络

49、保护器等，从而保证计算机网络系统的正常工作。第123页/共137页124采采用用联联合合接接地地方方式式，按按单单点点接接地地原原理理设设计计，即即通通信信设设备备的的工工作作接接地地、保保护护接接地地、建建筑筑物物防防雷雷接接地地共共用用同同一一个接地体。个接地体。交交换换局局接接地地电电阻阻值值要要求求小小于于1，基基站站接接地地电电阻阻值值要要求小于求小于5。铁塔地网铁塔地网机房地网机房地网变压器地网变压器地网接地系统的总体原则第124页/共137页125机机房房为为外外租租站站时时，应应以以设设计计资资料料为为依依据据，找找到到房房屋屋本本身身的的接接地地引引入入线线，或或建建筑筑物物

50、中中起起防防雷雷作作用用的的主主钢钢筋筋，用用镀镀锌锌扁扁钢钢焊焊接接引引入入机机房房，作作为为机机房房接接地地线线。因因情情况况不不明明，无无法法利利用用房房屋屋地地线线时时，必必须须在在房房屋屋周周围围设设一一圈圈封闭接地环。封闭接地环。如如机机房房为为城城区区房房屋屋，设设封封闭闭接接地地环环有有很很大大困困难难时时，可可沿沿房房屋屋建建C C形形或或L L形形水水平平接接地地装装置置，其其垂垂直直接接地地体体数数量量应应相相应应增增加加。增增设设接接地地体体施施工工时时如如挖挖出出房房屋屋原原有有接接地地网网，应应将将接接地地体体与与房房屋屋地地网网焊焊接接连连通通，焊焊点点不不少少于