現代防雷保護主要有三道防線,第一,外部保護,將絕大部分雷電流直接引入地下泄散;第二是內部保護,即阻塞沿電源線或數據線、信號線侵入波危害設備;第三,過電壓保護,限制被保護設備上雷電過電壓幅值。
外部防雷系統(tǒng)
一般防止直擊雷破壞是通過避雷裝置即避雷針、引下線和接地網絡構成完整的電氣通路后,將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導通只能保護安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀,但雷電會透過多種形式及途徑破壞電子設備。對通信基站而言,天饋線系統(tǒng)和機房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊,可以通過合理設計避雷針的保護角和良好的接地系統(tǒng)起到保護作用。但需要說明,避雷針必須有足夠可靠,并且有接地電阻盡量小的引下線和接地裝置與其配套,否則,它不但起不到避雷的作用,反而會增大雷擊的損害程度。
避雷器與接地裝置之間的金屬導體稱為引下線。將避雷針通過引下線與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把由避雷針和網絡屏蔽引來的雷電流盡快地放瀉到大地中去,以保護人員、設備和建筑物的安全。
所謂的接地網,是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網上或者把各系統(tǒng)原來的接地網通過地下或者地上用金屬連接起來,使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網。在接地處理過程中,一定要有一個良好的接地系統(tǒng),因為所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地,從而保護設備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好,不但會引起設備故障,燒壞元器件,嚴重的還將危害工作人員的生命安全。
內部防雷系統(tǒng)
在外部防雷措施中,避雷設施在雷電發(fā)生的瞬間,接地引下線會有很大的瞬變電流通過,也就是說在周圍會產生很大的雷電磁脈沖波(LEMP),此時就需要內部防雷措施。
內部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。
過電壓保護
所謂的過電壓保護就是限制被保護設備上雷電過電壓幅值。根據IEC1312制定的雷電電磁脈沖防護標準,用對電源部分和信號部分安裝電源類SPD和通訊網絡類SPD(瞬態(tài)過電壓保護器)進行過電壓保護。SPD是保護電子設備在受雷電閃擊或者其它干擾造成浪涌過電壓危害的有效手段。對于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng),安裝SPD后要求不會對原有系統(tǒng)和原有設備工作特性造成影響;對于出現浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng),SPD應及時對浪涌做出反應,通過SPD限制瞬態(tài)過電壓和分走浪涌電流的特性,將過電壓降到IEC60664-1規(guī)定的各類別不同設備耐沖擊過電壓額定值以下。對于經歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng),即經過浪涌后恢復正常狀態(tài)的SPD,應恢復其高阻抗特性,并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。當浪涌電壓超過設計的最大承受能力和放電電流容量時,SPD可能會失效或被損壞。
SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時,被保護設備將不再受保護。這時,因為處于開路模式的SPD對系統(tǒng)本身不會產生影響,很難發(fā)現SPD己失效。為了保證在下一次浪涌到來之前,能將失效的SPD替換掉,要求SPD必須具備失效指示的功能。處于短路模式時,短路電流由配電系統(tǒng)流向失效的SPD,失效的SPD通常并未完全短路且有一定阻抗,在開路前將產生熱能引起燃燒,此時,對處于短路失效模式的SPD要求安裝一個合適的脫離裝置(斷路器),使被保護系統(tǒng)與失效的SPD發(fā)生脫離。