無線通信設(shè)備防雷的策略分析

代榮 黃忠凡

（武漢中原電子集團(tuán)有限公司 湖北省武漢市 430205）

現(xiàn)階段電力通信設(shè)備的發(fā)展情況較為良好，而且在電力系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代化電力通信設(shè)備已經(jīng)成為了一種趨勢。將電力通信設(shè)備應(yīng)用到電力通信既可以達(dá)到國民對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)提出的更高要求，也可以提升電力系統(tǒng)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)電力系統(tǒng)的革新。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，無線通信設(shè)備被廣泛應(yīng)用到通信領(lǐng)域，大大提升了通信水平，打破了有線通信技術(shù)的局限，彌補(bǔ)了一些原有的缺陷。但是，在實(shí)際的無線通信設(shè)備使用過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)槔纂姷挠绊憣?dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定，通信過程出現(xiàn)各種各樣的問題。雷電天氣不僅會(huì)打斷無線通信設(shè)備傳遞信息的過程，還會(huì)對(duì)無線通信設(shè)備的用戶帶來一定的生命威脅，對(duì)此，相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)現(xiàn)有的無線通信設(shè)備來尋找有效的防雷措施，進(jìn)一步加強(qiáng)通信的穩(wěn)定性與安全性，促進(jìn)無線通信的發(fā)展。

1 無線通信設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)電力行業(yè)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力通信技術(shù)的初級(jí)時(shí)期，電力線載波技術(shù)和微波技術(shù)是國內(nèi)應(yīng)用頻率最高的兩種電力通信技術(shù)。因?yàn)檫@兩項(xiàng)技術(shù)的使用規(guī)模不大，且使用流程也不復(fù)雜，所以使用難度也不高，在科技發(fā)展推動(dòng)力量下，無線通信設(shè)備進(jìn)入人們的生活。由于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平已經(jīng)和過去相差甚遠(yuǎn)，國民的生產(chǎn)建設(shè)和日常生活的需要也發(fā)生了改變，對(duì)無線通信也提出了更高的要求，所以電力行業(yè)需要為國民構(gòu)建更加穩(wěn)定的無線通信網(wǎng)絡(luò)，確保無線通信設(shè)備在雷雨天氣情況下也能高效使用。同時(shí)，電力企業(yè)還需要為更加優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)設(shè)施配備質(zhì)量更佳、容量更大、速度更快的信息傳輸系統(tǒng)，這樣才能達(dá)到新型供電系統(tǒng)對(duì)通信調(diào)度提出的更高要求。

由于現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)的發(fā)展趨于智能化，故而原先的同軸電纜通信方式也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳缃竦墓饫w通信方式，而如今的數(shù)字電網(wǎng)也是由過去的模擬電網(wǎng)發(fā)展而來的。與此同時(shí)，無線通信設(shè)備也處在快速發(fā)展的狀態(tài)當(dāng)中，并且這一趨勢會(huì)促進(jìn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。

2 無線通信設(shè)備相關(guān)概念及其需要防雷的必要性

現(xiàn)代化的智能電力系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量也提出了更高要求，而無線通信技術(shù)正好可以達(dá)到這一要求。傳感器是智能電力系統(tǒng)內(nèi)部的部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和地段都不可獲取的重要配件，因?yàn)橹挥信渲眠@一配件，電力企業(yè)才能夠?qū)崟r(shí)了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況。根據(jù)實(shí)際情況可以得知，ZigBee 通信技術(shù)、藍(lán)牙通信技術(shù)、Wi-Fi 通信技術(shù)等技術(shù)是使用頻率較高的無線通信技術(shù)，相較于其它通信技術(shù)來說，ZigBee 通信技術(shù)更加節(jié)能，傳輸效率高，也能夠更好地對(duì)抗外部的干擾因。而因?yàn)閲裰悄茈娮邮謾C(jī)的普及，再加上Wi-Fi 通信技術(shù)已成為了這一類收集到標(biāo)配，所以電力行業(yè)能夠利用Wi-Fi 通信技術(shù)來檢測電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以此來提升電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平。

由于無線通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線通信設(shè)備的功能越來越齊全，為了能夠進(jìn)一步完善無線通信設(shè)備的功能與技術(shù)，相關(guān)研發(fā)人員需要在無線通信設(shè)備中加入大量的電子元件來提升無線通信設(shè)備的功能。對(duì)于無線通信設(shè)備防雷設(shè)計(jì)來說，相關(guān)研發(fā)人員需要考慮設(shè)備特點(diǎn)以及雷電產(chǎn)生原因，從而更好地完善無線通信設(shè)備的改良。但是，一般情況下，他們所使用的電子元件都是由各種金屬材質(zhì)制成的，在雷雨天氣情況下，很容易通過電子效應(yīng)讓地面感應(yīng)到電荷，從而形成強(qiáng)大的感應(yīng)磁場，電荷由此吸入到無線通信設(shè)備中，極有可能導(dǎo)致無線通信設(shè)備無法正常使用，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致使用者觸電發(fā)生意外，基于此，相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)無線設(shè)備的管理與構(gòu)成，尋找有效的防雷措施，進(jìn)一步提升無線通信設(shè)備的安全性。

3 無線通信設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)

3.1 站點(diǎn)防雷接地系統(tǒng)

眾所周知，站點(diǎn)防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到電磁理論原理，還包括泄流、消峰、均壓、屏蔽等綜合防雷措施，這些舉措的實(shí)施運(yùn)用在很大程度上減弱了雷電對(duì)無線通信設(shè)備的影響，避免自然災(zāi)害對(duì)通信設(shè)備造成破壞，進(jìn)一步穩(wěn)定無線通信設(shè)備在雷電天氣情況下的使用，提高使用者的體驗(yàn)感。事實(shí)上，站點(diǎn)防雷接地系統(tǒng)的工作原理是把土地當(dāng)作一個(gè)巨型導(dǎo)電體，通過電機(jī)與大地接觸，使得無線通信設(shè)備在遇到電流時(shí)能夠第一時(shí)間將其引入大地，在很大程度上避免了雷電對(duì)無線通信設(shè)備造成破壞。

3.2 感應(yīng)雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

感應(yīng)雷系統(tǒng)作為預(yù)防雷電的設(shè)備一直被廣泛運(yùn)用，其功能十分簡單，即通過對(duì)無線電的運(yùn)作形式來進(jìn)行具體的防雷措施。一般情況下，當(dāng)無線設(shè)備遭到感應(yīng)雷攻擊時(shí)，會(huì)在這一瞬間發(fā)生靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生這樣情況的原理就是雷電天氣情況下，雷電中的電荷會(huì)彼此之間相互吸引而形成脈沖，部分雷電中的電流會(huì)由于短時(shí)間內(nèi)的沖擊而出現(xiàn)變異，電流也就形成了磁場，該磁場的形成就會(huì)對(duì)無線通信設(shè)備產(chǎn)生一定的影響。感應(yīng)雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很好的解決了這一問題，感應(yīng)雷系統(tǒng)通過在基站周圍設(shè)置鋼筋結(jié)構(gòu)來屏蔽脈沖以及磁場造成的影響，與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)感應(yīng)雷系統(tǒng)時(shí)，為了能夠進(jìn)一步滿足無線通信設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)作的要求，相關(guān)技術(shù)人員還會(huì)利用金屬來分離電流，避免雷電天氣下的電流過于集中，使得電流形成的各個(gè)磁場相互抵消，有效減少磁場造成的干擾，確保基站的無線通信信號(hào)穩(wěn)定，在很大程度上減弱了雷電的影響。

3.3 BTS天饋線防雷設(shè)計(jì)

BTS 天饋線的防雷原理主要是依靠鐵塔與電線，相關(guān)技術(shù)人員通過合理利用鐵塔與電線的性質(zhì)巧妙讓二者進(jìn)行協(xié)作配合，從而起到較好的防雷效果，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)無線通信設(shè)備的保護(hù)。在對(duì)實(shí)際的基站實(shí)現(xiàn)此防雷設(shè)計(jì)的過程中，需要適當(dāng)?shù)仡A(yù)留一些接地孔，使得塔尖部分、塔中部分以及塔基部分都能夠?qū)崿F(xiàn)地線的連接。一般情況下，BTS 防雷天饋線防雷設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)不同的鐵塔類型來適當(dāng)調(diào)整防雷設(shè)計(jì)方案，但是，都需要做在塔尖樓頂將防雷引線與鐵塔的主要鋼筋進(jìn)行電焊連接，并著重對(duì)電焊位置進(jìn)行多重保護(hù)，確保焊接位置不會(huì)由于雷電天氣受到影響，從而更好地達(dá)到防雷效果。對(duì)于落地塔來說，相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)人員需要在鐵塔周圍安裝地網(wǎng)，也就是說將一些鋼帶以及圓形鋼地樁埋在落地塔四周，這樣一來，遇到雷雨天氣的時(shí)候，這些地網(wǎng)能夠?qū)㈦姾梢氲降叵拢矊?shí)現(xiàn)了對(duì)電流的快速釋放，大大地提高了無線通信設(shè)備的防雷效果。

4 無線通信設(shè)備的具體防雷措施

通常情況下，對(duì)無線通信設(shè)備實(shí)行防雷的方法有許多，主要可以分成兩大類別，分別是外部防雷以及內(nèi)部防雷。外部防雷的首要措施就是利用避雷針或天線桿來進(jìn)行防護(hù)，而內(nèi)部防雷則需要充分考慮無線通信設(shè)備的特點(diǎn)與構(gòu)成，對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行改善與優(yōu)化，利用一些隔離雷電的元件來實(shí)現(xiàn)防雷效果。

4.1 利用避雷針來實(shí)現(xiàn)外部防雷

利用避雷針來實(shí)現(xiàn)防雷是生活中比較常見的手段之一，其防雷原理就是通過尖端放電的原理使得避雷針能夠收集從雷云發(fā)出的電荷，并經(jīng)過各種各樣的接地設(shè)置將接收到的電荷都傳入地層中，從而避免電荷直接被電子設(shè)備接收，一定程度上保護(hù)了無線通信設(shè)備，避免其受到雷電的威脅。避雷針只能在一定程度上減少雷電對(duì)無線通信設(shè)備的損害與影響，無法做到絕對(duì)的保護(hù)，因此，在利用避雷針來進(jìn)行外部防雷的時(shí)候，相關(guān)技術(shù)人員還需要利用其他的防護(hù)措施來與之配合，達(dá)到更高效的防雷效果，加強(qiáng)無線通信設(shè)備的穩(wěn)定性。

4.2 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部防雷的有效措施

4.2.1 屏蔽技術(shù)

雖然利用避雷針進(jìn)行外部防雷比較方便且效果較好，但是對(duì)于一些重要的無線通信設(shè)備來說，僅僅依靠外部防雷來進(jìn)行線路保護(hù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此需要依靠技術(shù)人員利用一些金屬元件來進(jìn)行電荷屏蔽，更好地達(dá)到雷電防護(hù)的效果。一般情況下，金屬屏蔽可以與雙絞線與四對(duì)雙絞線進(jìn)行搭配使用，從而起到吸收與反射的作用，在雷雨天氣的情況下，能夠很好地形成一個(gè)保護(hù)屏障，將雷電天氣中形成的強(qiáng)大磁場進(jìn)行切割與隔離，盡可能地降低電磁場對(duì)無線通信設(shè)備的影響，以達(dá)到更好的通信效果。

4.2.2 防雷器

眾所周知防雷器是保護(hù)電子器件的組合之一，這種配件在處于低壓時(shí)會(huì)進(jìn)入高阻開路狀態(tài)，相反，處于高壓時(shí)會(huì)進(jìn)入低阻短路狀態(tài)，在很大程度上保護(hù)了電路安全。而在實(shí)際的防雷操作中防雷器一般會(huì)被并聯(lián)到供電線路中，這種做法在遇到雷電天氣時(shí)可以很好的保護(hù)設(shè)備不被雷電破壞，一旦雷電進(jìn)入電子設(shè)備，防雷器就會(huì)強(qiáng)制電路短路，避免設(shè)備遭受雷電損壞，是電子設(shè)備的第一道防線。除此之外，大部分電流都無法沖破防雷器，這也為電子設(shè)備的第二道放線爭取了寶貴的時(shí)間，雖然電路在防雷器的保護(hù)下能轉(zhuǎn)移大量的電壓，但由于部分雷電產(chǎn)生的電流電壓過大，會(huì)有一些電壓殘留在電路中，因此對(duì)電路設(shè)置第二道放線是至關(guān)重要的。

4.2.3 提前防護(hù)措施

雷電對(duì)無線通信設(shè)備的影響主要是指對(duì)設(shè)備傳導(dǎo)機(jī)制的破壞，對(duì)此，技術(shù)人員需要尋找這二者之間的關(guān)系，綜合考慮多方面因素來布置提前預(yù)防的保護(hù)措施。對(duì)雷電防護(hù)的工作主要包括以下兩個(gè)方面：

（1）避免雷電直接襲擊無線通信設(shè)備，導(dǎo)致通信設(shè)備內(nèi)部的電子元件受到損壞；

（2）強(qiáng)化無線通信設(shè)備在雷電天氣情況下的信號(hào)，盡可能避免雷電天氣信號(hào)不穩(wěn)定無法使用無線通信設(shè)備的情況，進(jìn)一步提升無線通信設(shè)備使用者的體驗(yàn)感。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著無線通信設(shè)備運(yùn)用范圍越來越廣泛，已經(jīng)逐漸滲入人們的日常生活與學(xué)習(xí)工作中，為社會(huì)發(fā)展和人們的生活質(zhì)量做出了巨大貢獻(xiàn)。由于雷電天氣的存在，雷云層所產(chǎn)生的電流會(huì)對(duì)無線通信設(shè)備造成一定的破壞，為了進(jìn)一步提升無線通信設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，相關(guān)技術(shù)人員不得不針對(duì)現(xiàn)實(shí)問題存在一切可行的防雷措施來提高無線通信設(shè)備使用者的使用感。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的防雷電技術(shù)孕育而生，就目前已經(jīng)開發(fā)成熟的防雷電技術(shù)可分為內(nèi)部雷電和外部雷電兩種防御措施，而在實(shí)際運(yùn)用過程中為了使效果更佳明顯，可以對(duì)無線通信的設(shè)備特點(diǎn)以及設(shè)備所處的環(huán)境進(jìn)行考察分析，通過探討篩選出多種合適的防雷舉措，從而提升無線通信設(shè)備的安全性，增強(qiáng)其整體使用效率。