CN205303710U

CN205303710U - 通信基站的防雷接地系统

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Publication number: CN205303710U
Application number: CN201520964758.7U
Authority: CN
Inventors: 胡广生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2025-11-27

Abstract

本实用新型涉及一种通信基站的防雷接地系统，包括避雷针、接地引下线、接地体以及用于支撑避雷针和通信基站的机房的塔桅；所述塔桅以及固定在所述塔桅上的检修平台均由添加有纤维的聚氨酯材料制成；所述避雷针安装于所述塔桅顶部，所述接地引下线经所述避雷针的底部穿过所述塔桅的中心，并与埋设于地面下方的所述接地体连接。本实用新型的通信基站的防雷接地系统可有效地抵御直接雷和感应雷，防雷效果好。

Description

通信基站的防雷接地系统

技术领域

本实用新型涉及通信基站系统，更具体地说，涉及一种通信基站的防雷接地系统。

背景技术

现有技术中，随着电子技术的迅猛发展电信设备已小型化，通常采用大规模集成电路。其供电电压由十几伏降到几伏，其传送的信息电流有毫安级降到微安级，这使得数字通信设备的耐雷水平大大降低，对外界的干扰更加敏感。同时通信基站属于视距通信，其通信都必须装在很高的山头上。在通常情况下，通信基站的主要通信设备，特别是天线设备，从防雷角度看处于非常恶劣的环境中，遭受雷击的机会较多。因此，如何因地制宜地全面考虑通信基站微电子设备的防雷抗干扰问题，是解决通信基站设计和运行时面临的一个重要问题。

研究人员对雷电对微电子设备的影响及雷害的入侵方式进行了大量的研究工作。具体地，雷电对微电子设备的影响程度可分为污染、干扰和危害，而雷害入侵的主要途径包括：雷击微波天线铁塔时的雷电过电压、微波站供电的架空线路上的直击雷过电压与感应过电压。此外，雷击微波站铁塔或微波站附近雷电流入地时在周围产生的强大磁场，将危及机房内微电子设备。根据运行经验，在采用有效的防直接雷系统与由“分流--均压--屏蔽--接地--接口保护”相结合的系统防护时，可有效地防止雷害发生。

尽管现有的通信基站防雷接地系统已经日趋完善，然而，这些防雷接地系统仍然存在以下缺陷和不足。

1)通信基站的站内支持物塔桅一般有单管塔、三管塔或角钢塔，其高度一般都在50米以内，再加上避雷针2～4m的高度，很容易遭受雷击。在这种情况下，该避雷针既是避雷装置也是引雷装置。

2)避雷针遭到雷击后，巨大的雷电流通过接地体对地阻抗上产生很高的电位降，从而导致闪络。

3)在避雷针保护范围内的被保护物一般不会招受雷击。但是，由于雷电站内支持物塔桅是由金属制成的，其本身是一个非常好的自然接地体，当雷击杆顶时波导管或电缆的分流系数分别为0.1136和0.085，要有10％左右的冲击电流由波导管流入机房内。

4)在塔桅上通常还设有检修平台，在检修平台的外缘栏杆上加挂有传输和发送天线；在雷击时，波导管或电缆或电线的金属外层与金属制成的塔桅之间的大气过电压间隙较小。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述问题，提出一种通信基站的防雷接地系统。

解决本实用新型的技术问题的技术方案是：提供一种通信基站的防雷接地系统，包括避雷针、接地引下线、接地体以及用于支撑避雷针和通信基站的机房的塔桅；所述塔桅以及固定在所述塔桅上的检修平台均由添加有纤维的聚氨酯材料制成；所述避雷针安装于所述塔桅顶部，所述接地引下线经所述避雷针的底部穿过所述塔桅的中心，并与埋设于地面下方的所述接地体连接。

一个实施例中，所述防雷接地系统包括多个所述接地体，且多个所述接地体呈辐射状地分布在所述塔桅的四周。

优选地，所述接地体的数量为4、6或8个。

一个实施例中，所述通信基站的防雷接地系统还包括与所述接地体连接的接地模块。

一个实施例中，通信基站的防雷接地系统还包括天线支架，所述天线支架设置在所述检修平台的护栏外缘设置，且所述天线支架上架设有传输和发送天线。

优选地，所述检修平台上加挂传输和发送天线的波导管、电缆或电线的金属部件和所述接地引下线之间设有间隙。

一个实施例中，所述机房架设于所述塔桅上，并与地面设有预设的距离。

一个实施例中，所述通信基站的防雷接地系统，还包括悬浮接地模块；所述悬浮接地模块设置于所述机房内，并与所述波导管、电缆或电线的外壳连接。

实施本实用新型的通信基站的防雷接地系统，其有益效果在于：

1)采用避雷针可中和小电荷量的雷云，也可疏导大电荷量的雷电流入地。

2)检修平台的护栏外缘架设的传输和发送天线以及机房均在避雷针很小的保护角范围内。在雷击塔顶时，可减小天线、波导管、电缆流入机房内的冲击电流。

3)塔桅、检修平台以及护栏均为绝缘体，且其外缘架设的传输和发送天线与接地引下线之间存在较大的物理和绝缘间隙，可抵御直接雷和感应雷。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型一实施例中的通信基站的防雷接地系统的整体结构示意图；

图2示出了本实用新型一实施例中的接地体的分布示意图；

图3为单根避雷针的保护范围示意图；

图4示出了本实用新型的伞状绝缘保护区。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型一实施例中的通信基站的防雷接地系统100的整体结构。如图1所示，该防雷接地系统100包括避雷针110、接地引下线120、接地体130以及用于支撑避雷针和通信基站的机房200的塔桅140。其中，避雷针110安装在塔桅140的顶部，该避雷针长度约2～5m。塔桅140为管状结构，接地引下线120经避雷针110的底部穿过塔桅140的中心，并随后与埋设在地面(未标号)下方的接地体130可靠地连接。

图2示出了本实用新型一实施例中的接地体的分布示意图。在图2所示的实施例中包含有4个接地体130，该接地体130呈辐射状地对称分布在塔桅140的四周，以向各个方向瞬时迅速地输送雷电流。然而，根据本实用新型的其他实施例，可根据塔桅140安装位置的土壤以及天气情况(雷电流强度)，将接地体130的数量设置成6个、8个或其他数量，以及时地将雷电流输走。这些接地体130优选的围绕塔桅140对称分布。

此外，还可以根据塔桅140安装位置的土壤情况来设置接地模块150。参照图1和图2，该接地模块150与接地体140连接，用于快速的吸收多余的没有输走的雷电流。在本实施例中，接地模块150优选地可由金属或非金属制成，其主要根据塔桅140安装位置的土壤的电阻率大小来选择。

进一步如图1所示，通信基站的机房200架设于塔桅140上，并距离地面设有预设的距离。通信基站的检修平台固定于塔桅140上，且检修平台的护栏外缘上还固定设置有天线支架400。天线支架400上架设有各种通信所需的传输和发送天线(未示出)。而信号线则通过波导管(未示出)或电缆线沿塔桅140的外壁引入机房内。其中，在本实施例中，该机房200与地面之间的距离优选为5～10m，并在塔桅140上架设有两个检修平台(第一检修平台301和第二检修平台302)，该两个检修平台沿塔桅140的长度方向间隔设置。其中，第一检修平台301与避雷针顶端之间距离优选为5～6m，而第二检修平台302与避雷针顶端之间的距离优选为10～11m。

在本实施例中，该塔桅140为锥形的中空结构，并优选地采用聚氨酯材料按照一定的锥度通过拉挤和缠绕的方式形成。其中，该锥度优选为1∶0、1∶50或1∶75。塔桅140的壁厚、层数以及直径大小可根据其所需承受的垂直载荷和水平载荷来设计。

由于聚氨酯材料具有高强度、轻质量、耐腐蚀、抗辐射、绝缘性能好、耐气候等优点，且聚氨酯材料可保持80-100年不老化。因此，采用聚氨酯材料制得的塔桅使用寿命较长，而且其综合成本比钢管塔较低。此外，还可以在聚氨酯材料中添加纤维等添加剂，以提高其阻燃性能、热稳定性能、抗腐蚀性能以及抗辐照性能。其中，该纤维例如玻璃纤维、武岩纤维、聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、碳纤维等。

此外，优选地，检修平台以及检修平台上的护栏均优选地采用添加有纤维的聚氨酯材料来制成，而仅有用于加挂传输和发送天线的波导管、电缆或电线具有金属部件。在实际安装中，该波导管、电缆或电线从天线支架400上引出后将沿塔桅140的长度方向邻接该塔桅140延伸至伸入机房200中。由于接地引下线120位于塔桅140的中部，因此波导管、电缆或电线的金属部件与接地引下线120之间设有物理间隙，该物理间隙至少由塔桅的外径以及金属部件与该波导管、电缆或电线之间的距离组成。

此外，由于塔桅140以及检修平台均为绝缘体，在塔桅中部以及波导管、电缆或电线内部填充有空气，且空气自身为绝缘体，因此，金属部件和接地引下线之间还具有绝缘间隙。

上述的物理间隙以及绝缘间隙均很大，使得需要极大的雷电流才会使间隙击穿。因此，由于该间隙(物理间隙和绝缘间隙)的存在，使本实施例中的防雷接地系统可抵御直接雷和感应雷。

为了对机房200内部设备进行防雷，加强其防雷效果，在本实施例中，优选地还设置有悬浮接地模块160。该悬浮接地模块160设置于机房200内，且悬浮接地模块160进一步与波导管、电缆或电线的外壳连接，以吸收波导管、电缆或电线的感应电荷。此外，在机房200内还可以进一步设置防雷装置，以提高机房200的防雷性能。该防雷装置可采用现有技术中已知的防雷装置，本实用新型不再赘述。

图3示出了单根避雷针的保护范围。如图3所示，对于只有单根避雷针而言，避雷针在地面上的保护半径通常由以下等式计算：

r＝1.5hP(1.1)

其中，r为避雷针的保护半径；h为避雷针的高度；P为高度的影响系数。当h≤30m时，P＝1；当30m＜h≤120m时，而当h＞120m时，则按照h＝120m来计算P。

进一步如图3所示，当被保护物处于高度h_X时，避雷针在h_X水平面上的保护半径则通过以下等式来计算：

当h_X≥0.5h时，r_x＝(h-h_X)P＝h_aP(1.2)

当h_X＜0.5h时，r_x＝(1.5h-2h_X)P(1.3)

其中，r_x为避雷针在h_X水平面上的保护半径；h_X为被保护物高度；H_a为避雷针的有效高度。

以下结合等式1.1～1.3计算本实用新型的机房以及检修平台与避雷针保护范围的关系。

具体地，假设避雷针和塔桅的总高度为50，避雷针长度为5米，第一检修平台距避雷针顶6米(即第一检修平台与塔桅顶部的距离为1m)；第二检修平台距避雷针顶11米(即第二检修平台与塔桅顶部的距离为6m)，机房距避雷针顶45米(即机房与塔桅顶部的距离为40m)。

则根据等式1.1计算可知，避雷针在地面上的保护半径为176m。对于第一检修平台和第二检修平台，其各自的h_X均大于0.5h。因此，根据等式1.2计算可知，第一检修平台高度h_X水平面上的保护半径为14m；而第二检修平台高度h_X水平面上的保护半径为26m。而对于机房而言，由于机房的h_X小于0.5m，因此可根据等式1.3计算可得该机房高度h_X水平面上的保护半径为152m。

因此，很显然，第一检修平台301、第二检修平台302以及机房200均在避雷针110很小的保护角范围内(参见图4)，其防雷效果较好。由此可见，本实用新型一实施例中的避雷针可实现通信基站的有效的防直接雷。该避雷针可将雷电流吸引到金属的避雷针上，并安全的导入地中，从而避免了通信基站设备遭受雷击。

因此，采用本实用新型的防雷接地系统时，由于避雷针可中和小电荷量的雷云，也可疏导大电荷量的雷电流，因此，在雷击避雷针时，巨大的雷电流将通过避雷针以及接地引下线引入到地下，且检修平台、机房均在避雷针的保护角很小的范围内，可使采用该种防雷接地系统的通信基站有效地防直接雷。虽然在该种情况下仍然存在很高的电位降，且雷电流引起附近电场和磁场产生强烈突变导致加挂传输和发送天线的波导管或电缆、电线的金属部件发生闪络，但由于塔桅、检修平台以及护栏均由添加有纤维的聚氨酯材料制成，其绝缘性好，雷电流并不会通过检修平台以及塔桅等传输至机房中。此外，又由于检修平台上加挂传输和发送天线的波导管、电缆或电线的金属部件和接地引下线之间的物理间隙和绝缘间隙很大，可有效地抵御直接雷和感应雷。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。根据本实用新型的构思，可以有很多其他变化的替代方案。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种通信基站的防雷接地系统，其特征在于，包括避雷针、接地引下线、接地体以及用于支撑避雷针和通信基站的机房的塔桅；所述塔桅以及固定在所述塔桅上的检修平台均由添加有纤维的聚氨酯材料制成；所述避雷针安装于所述塔桅顶部，所述接地引下线经所述避雷针的底部穿过所述塔桅的中心，并与埋设于地面下方的所述接地体连接。

2.根据权利要求1所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，所述防雷接地系统包括多个所述接地体，且多个所述接地体呈辐射状地分布在所述塔桅的四周。

3.根据权利要求2所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，所述接地体的数量为4、6或8个。

4.根据权利要求2所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，还包括与所述接地体连接的接地模块。

5.根据权利要求1所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，还包括天线支架，所述天线支架设置在所述检修平台的护栏外缘设置，且所述天线支架上架设有传输和发送天线。

6.根据权利要求5所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，所述检修平台上加挂传输和发送天线的波导管、电缆或电线的金属部件和所述接地引下线之间设有间隙。

7.根据权利要求6所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，所述机房架设于所述塔桅上，并与地面设有预设的距离。

8.根据权利要求7所述的通信基站的防雷接地系统，其特征在于，还包括悬浮接地模块；所述悬浮接地模块设置于所述机房内，并与所述波导管、电缆或电线的外壳连接。