移動通信車輛防雷設計方案
閱讀：3361發布時間：2016-1-8
企業介紹
鄭州萬佳防雷有限公司是河南地區的防雷產品提供商，產品有：電源電涌保護器（SPD避雷器）、信號系列防雷器、防雷接地材料、各種避雷針;并承接大型防雷工程、銷售各種品牌防雷產品、提供防雷技術咨詢。
公司技術力量雄厚，擁有的工程技術人員和施工人員，擁有*頒發的《防雷工程施工》、《防雷工程設計》雙乙級資質，專業為客戶提供完善的防雷方案設計、避雷產品應用指導以及現場施工過程中的技術指導。業務涉及電力、安防、鐵路、高速、機場、金融、電信、證券、石油、基站、建筑、煤礦、*、智能化小區等行業，并在上述方面積累了豐富的經驗。
另根據客戶的不同需求，公司銷售世界廠商產品，包括德國DEHN、OBO，菲尼克斯等公司全系列防雷產品，法國杜爾梅森ESE系列等衛星避雷針。
作為行業的*，我們將盡力為客戶提供的產品、解決方案以及服務，客戶滿意度和客戶自身競爭力的提高是我們工作的指導原則。我們的營銷及服務網絡遍及全國，為數以萬計用戶提供快速、的服務。
防雷體系概況
由接閃器、避雷器件、均壓等電位體、接地裝置等構成的工程網絡稱為綜合防雷工程系統。技術*是安全的有效保證，在保證安全的前提下對設計提出了更加嚴格的要求。一個完善的防雷體系應包括三方面內容：
1.外部防雷，即由外部防雷裝置（接閃器、引下線和接地裝置）承接50%以上的雷電流泄入大地；
2.內部防雷，即采用等電位連結、屏蔽、防閃絡技術和裝置阻塞雷電波沿
屬導線和空間電磁場入侵的途徑.
3.電涌保護：利用某些元件的非線性特性，組成電涌保護器(SPD)并將其連接在配電和信號線路中，將累計產生的過電壓和過電流通過SPD泄入大地。
建筑物防雷工程是一個綜合系統工程，必須將外部防雷、內部防雷、電涌保護作為一個整體進行綜合分析和設計，這三個系統缺一不可，其設計必須符合其相關的《標準》、《規范》，必須根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能和后果，因地制宜地采取防雷措施。對雷電綜合防治的原則是：“綜合治理、整體防御、多重保護、層層設防”。運用“消散、疏導、隔離、均壓”的方法，根據特定保護空間的實際情況，用相應的防雷器件構成工程網絡來保證其防雷安全、治理雷電災害。做到安全可靠、技術*、經濟合理、施工維護方便。
雷害成因
直擊雷：雷云對地放電，雷電直接擊在露天的電子設備上造成設備損壞。雷電波侵入：電源線、信號傳輸線遭到直接雷擊或臨近地區遭受雷擊時，在金屬導線上產生過電壓沿金屬導線侵入室內設備，造成設備損壞。有時供電系統發生故障產生的過電壓電涌也會使設備損壞。
雷電感應和地電位反擊：當建筑物遭到雷擊，雷電流瞬時流過建筑物導體入地瀉放過程中，會對臨近金屬導線產生磁感應，引起過電壓災害。雷電流瀉入大地時，地電位明顯升高，會對附近的金屬管線或分置的接地裝置形成反擊，使與這些分置的接地裝置連接的設備損壞。
防雷設計方案
1、設計依據及相關標準：
GB50057-94《建筑物防雷設計規范》（2000版）
GB50054-95《低壓配電設計規范》
GB50174-93《電子計算機機房設計規范》
GB50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》
IEC61024《建筑物防雷》
IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》
GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》
D562《建筑物、構筑物防雷設施安裝》
2、設計原則：
雷電防護設計是一項系統工程，系統結構愈合理，系統的各個部分之間才可以有機結合，相互之間的作用就愈協調，從而使整個系統在總體上達到穩定的運行狀態。
通信系統的種類有很多，通信方式也各不相同，隨著信息工程的高速發展，為滿足特殊通信場所大信息交換的要求，移動通信車輛成為各種通信系統應急通信的*設施。移動通信車輛的使用地點大多在需要密集使用通信信道的地點，如有集會的會場、展覽館、體育館等；特殊情況也有在野外使用的現象，如作戰用通信指揮車、測控用雷達車等。
從防雷的角度來看，只要是大地上的建筑物（包括大地表面）都有遭受雷擊的可能性，而移動通信車輛往往在建筑物附近或在空曠的地區布置，也容易成為雷擊的主要目標。如果移動通信車輛在建筑物附近停靠工作時，當有直接雷發生并擊中建筑物，通常會產生光能（閃電）、聲能（雷聲）、熱能（雷擊擊中導體時產生的熱效應）和電磁感應等現象（雷擊時產生的雷擊電磁脈沖），其中對周圍設備影響zui大的是電磁脈沖引起的電磁感應現象。建筑物一旦遭受雷擊，伴隨著雷擊產生的雷擊電磁脈沖能使數公里范圍內的金屬物體處在過電壓的危險之中。同時大約50%的雷電流將沿建筑物頂部避雷針——引下線通路直接泄放入地，頻率成分非常復雜的雷電流快速通過引下線時會在周圍感應出*的電磁場。由于雷電流有極大的峰值和陡度，在它周圍的空間有強大的變化電磁場，處在這電磁場中的導體會產生電磁感應現象，如果在雷電流引下線附近設置一個開口的金屬環.
金屬環上的感應電勢Uab足以使a、b間放電，繼而損壞設備，這種在金屬開環中形成的感應電勢稱為雷擊感應過電壓。如果在雷電流引下線附近設置一個閉合的金屬環，如圖2所示。
閉合的金屬環上會產生感生電流i，這種電流將影響電路正常工作電流，使設備出現誤動作甚至損壞，這種在金屬閉合環中形成的感生電流稱為雷擊感應過電流。暴露在建筑物電磁脈沖環境的移動通信車輛受到電磁感應的幾率非常大。
如果移動通信車輛直接停放在空曠的野外無任何其他建筑物保護的情況下，這時的移動通信車輛相當于固定的通信基站，遭受雷擊現象可等同于通信基站考慮，即通信基站（移動通信車輛）可能遭受直接雷、感應雷、雷電波侵入和地電位反擊等多種危害
1、直接雷擊
直接雷擊是指雷電直接擊到物體上，雷電的大部分能量由被擊物導走，對通信基站來說，鐵塔（天線）、架空電力線及傳輸線（通信車輛一般采用微波中繼傳輸）都有可能遭受直接雷擊。直接雷擊的特點是能量大。電力線發生直接雷擊，容易發生火花放電，引起火災，同時，雷電流由電力線進入機房，電源及設備常難逃被擊厄運。在雷電環境較為惡劣的地區雷擊擊斷電力線發生接地短路事故時有發生。傳輸線發生直接雷擊，與其相連的中繼線路板發生損壞是常見的，較大的雷擊可導致中繼線焦化，線對之間發生短路，致使傳輸中斷。
2、雷電電磁感應
依據電磁感應原理，在雷電入地瞬間，雷電流通道的2km范圍內都可能產生危險的過電壓，當基站附近發生雷擊或鐵塔接閃器接閃時，機房內的設備都處在這個危險的電磁環境中，如果是一個開環要產生感生電壓，如果是一個閉合回路則要產生感生電流，我們知道一個閉合回路的面積越大，通過的磁通量越多，產生的感生電流也越強。這就是為什么，有時一個與外界并無的內部網絡系統，幾聲雷響過后，產生癱瘓的原因。
3、電力線、傳輸線引入的過電壓
雷擊供電線路,附近發生雷擊產生的瞬變電磁場在供電線路上形成的過電壓以及雷電的下行先導在供電線路上產生的靜電感應均有可能通過供電線路進入設備而使設備損壞。
依據公式：Em=M*di/dt
其中：M為互感系數，M=2*10–7*l*ln(x2/x1)；
di/dt為雷擊電流變化率；
Em為感生電壓；
1為矩形環的高度；
x1為環近邊矩雷電流的距離；
x2為環遠邊距雷電流的距離。
一個5m×5m的開口金屬環，在雷電電流峰值為100kA波頭為2.5μs時，距雷擊點為20m時感應電壓為8.9kV左右，距雷擊點為200m時感應電壓為1kV左右。大量雷擊事故統計表明，70～80%的雷擊由電源線引入。
感應過電壓同樣可以沿傳輸線引入，與電力線相比沿傳輸線引入的過電壓能量通常相對小一些，這是因為在電磁耦合過程中較多的能量耦合到電力線上，而在傳輸電纜孤立架設，沒有其他線路與其分擔時，大部分雷電能量同樣會耦合其上，這就是為什么有時一根線引入的雷擊能致人于死地。移動通信車輛由于采用微波中繼傳輸，暴露在外部空間的微波饋線也感應過電壓而傳輸至通信車內。
4、天饋線引入過電壓
饋線在外部與天線支撐鐵架平行引下，饋線外皮與鐵架形成一個良好電容，接閃器接閃時，由電容及電感耦合產生的過電壓接近于雷電沿鐵架流下的強度，這樣強大的過電壓如不做相應的防護處理是十分危險的，因此饋線的外皮必須進行良好的接地，接地點不少于兩點。由于饋線的芯線無法直接接地，為過電壓的引入提供了通道，與饋線相連的無線接入設備發生損壞，是不可避免的。
5、地電位反擊
地電位反擊是雷電流入地瞬間，由于地電位不同而產生的電位差，沿接地線到達設備的外殼、電力線的中性線以及直流地的基準電位點。造成的后果是有可能使設備的外殼帶上數千伏直至數萬伏的過電壓，或是電力線的中性線帶上數千伏直至數萬伏的過電壓，或是直流地的基準零電位點瞬間抬高數千伏直至數萬伏，危及人和設備的安全。造成這些后果的直接原因是要求分開接地的條件不具備，卻仍然采取分地措施，實驗說明，兩個地之間的距離為30m時，這種反擊現象仍然存在的。
綜上所述，由于移動通信車輛存在多種遭受雷擊的可能性，因此移動通信車輛的防雷問題應引起重視。
二、方案設計
當前，我國現行的防雷標準和規范中還沒有這方面的介紹，結合移動通信車輛“移動”的特點和通信車輛的內部通信結構作適當的防雷技術建議是適宜的，我公司通過多年在通信領域的防雷經驗，以國家防雷標準和通信行業防雷標準為基礎，提出移動通信車輛的整體防雷建議。本建議以GSM移動通信車輛為參考，整體防雷建議分外部防護、內部防護和等電位連接措施三部分。
1、外部防護
1.1避雷針WJZ-600
由于移動通信車輛在野外空曠地帶無其他建筑保護時很容易遭受直接雷的襲擊，因此應按通信車輛的外型尺寸和車輛上的天線的高度來布置避雷針。避雷針的高度須采用“滾球法”計算出；如避雷針與天線在同一平面（車頂）固定時，避雷針與天線應相距3m；避雷針支架需與車體絕緣。
避雷針可根據車輛的車體內布局空間制造成可折疊式或可拆卸式，方便運輸和安裝。當移動通信車輛靠近高大建筑物時，且建筑物能*保護移動通信車輛免遭直接雷的情況下，可不加裝避雷針。但應注意與大樓間的安全距離要求。此處選型萬佳品牌WJZ-600型先導放電避雷針。防護面積大，免維護。
1.2引下線
避雷針的引下線應不少于2條；引下線應采用不小于95mm2多股銅芯電纜；引下線直接與避雷針底部相連接（可拆卸的壓接方式，壓接螺栓不小于M12）并與車體高度絕緣；使用時，引下線應沿車體外側對稱敷設，并與車體高度絕緣。此處選型國標16平方多芯銅軟線。
1.3防雷接地
每條引下線與兩支接地體相連，兩條引下線與四支接地體相連，連接方式為壓接，壓接螺栓不小于M12；每支接地體長1.5m（建議采用WJD-1000型銅包鋼接地極），間距3m；接地體距車體水平距離5m；每條引下線的沖擊接地電阻應小于10Ω。
2、內部防護
2.1電源防護
在外接電源屏（或車載發電機）輸出的交流電源進入整流設備前加裝交流電源電涌保護器，其通流量不應小于40kA（8/20μs），WJA220-40，交流電源電涌保護器地線就近與車內接地系統相連；在整流設備輸出的直流電源進入無線收發設備前加裝直流電源電涌保護器，其通流量不應小于5kA（8/20μs），WJA-BE485，直流電源電涌保護器地線就近與車內接地系統相連。
加裝交流電源電涌保護器的目的是為了防止由外部引入的雷擊過電壓使車體內設備損壞；加裝直流電源電涌保護器的目的是為了防止地電位反擊時，反擊過電壓使直流電源側設備損壞，同時對感應雷擊過電壓也能起到抑制作用。
2.2天饋線防護
天線和微波的天饋線金屬屏蔽層在進入設備前應不少于兩次接地措施；天線天饋線在進入無線收發設備之前應加裝天饋線電涌保護器，其通流量不應小于50kA（8/20μs），WJX-T天饋線電涌保護器地線就近與車內接地系統相連。加裝天饋線電涌保護器的目的是為了防止由外部引入的雷擊過電壓使車體內設備損壞
2.3設備保護接地
在車內靜電地板下設置接地匯流排，可采用40*4mm銅排，接地匯流排在靜電地板下環形布置，將車體的金屬接地端、設備金屬外殼保護地、直流電源地、防雷地、靜電地等就近與接地匯流排相連，連接導線不小于35mm2多股銅芯線。
接地匯流排與兩條接地匯集線相連，接地匯集線不小于95mm2多股銅芯線，每條接地匯集線與一根長2.5m（建議采用50*50*5mm角鋼）接地體相連，接地體在車外兩側平地布置；接地體距車體水平距離應大于5m并盡量遠離防雷接地；每條接地匯集線的沖擊接地電阻應小于10Ω。
設備保護接地系統應盡量遠離防雷接地系統，雷暴時兩接地系統間嚴禁有工作人員走動。當移動通信車輛靠近高大建筑物時，且建筑物能*保護移動通信車輛免遭直接雷的情況下，可利用建筑物的地網作為移動通信車輛的保護接地，一般方法是將移動通信車輛的接地匯集線與建筑物總接地端相連，接地匯集線應不小于95mm2多股銅芯線。
3、等電位連接措施
等電位連接就是將機房內所有金屬采用直接連接或間接連接的方式將它們連接起來，并由一點入地，減小雷擊時諸金屬導體之間的電位差，防止反擊的發生。將防雷接地和設備保護接地采用等電位連接器連接，等電位連接器通流量不小于100kA（10/350μs），防止雷擊由于兩接地系統距離太近形成地電位反擊現象。
材料配置單
設計依據
依據GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》；GB50057-94《建筑物防雷設計規范》（2000版）第三章：建筑物防雷設施；第四章：防雷裝置，第三節：接地裝置中關于接地的要求，參考IEC61024《建筑物防雷》標準*部分：通則，第二節：外部防雷裝置（LPS）；第二部分：防雷裝置的設計、安裝、維護及檢查，第二節：防雷裝置（LPS）的設計；第三節：外部防雷裝置（LPS）的施工；在滿足客戶所提技術需求的情況下，按照99（03）D501-4《接地裝置安裝》標準圖集進行施工。
GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》標準第5.1.2條強制要求：需要保護的電子信息系統必須采取等電位連接與接地保護措施。5.2.5條強制要求：接地與交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地共用一組接地裝置時，接地裝置的接地電阻值必須按接入設備中要求的zui小值確定。5.2.6條強制要求：接地裝置應優先利用建筑物的自然接地體，當自然接地體的接地電阻達不到要求時應增加人工接地體。5.4.1-2條強制要求：電子信息系統設備由TN交流配電系統供電時，配電線路必須采用TN—S系統的接地方式。
材料選型：接閃器布置
建筑物防雷類別滾球半徑hr(m)避雷網網格尺寸
*類防雷建筑物30≤5×5或≤6×4
第二類防雷建筑物45≤10×10或≤12×8
第三類防雷建筑物60≤20×20或≤24×16
布置接閃器時，可單獨或任意組合采用滾球法、避雷網。
注：滾球法是以hr為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物)，或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物)，而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。滾球法確定接閃器保護范圍應符合本規范附錄四的規定。
