专利名称：一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及了一种无线通信基站的雷电防护系统，尤其涉及了一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统。
背景技术：
目前网络、通信机房的接地线，按功能分类主要包括防雷地、保护地、工作地三种，按特性分为强地(防雷接地、地网)、弱地(保护地、工作地)两类。防雷接地(也称为防雷器或电涌保护器):是指为设备或系统的电源线路、信号线路提供旁路分流通道的装置，将线路中的雷电过压对地进行分流、转移，它的对地连接的线缆叫防雷接地线。保护地(也称机壳地):避免交、直流电源线碰到机壳从而对设备和人身构成威胁，不带电的金属机壳与地相连，当发生漏电或机壳带电时，保证人身安全。工作地:为电力、电子设备的运行提供的基准电位参考的地。理想中的两类地应该相互独立、互不干扰，或各自有独立的接地网，尤其是弱地的设备不能受到强地电位的影响，否则会有高压反击的危险。但现在接地方式采用联合接地系统，即将所有接地线(工作地、保护地、防雷地)接在一块汇流排上，通过引下线与地网连接。现有的接地方式具有以下的缺陷及不足:1、建设地网时前期投入和维护成本高。根据YD5098-2005《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》对联合接地阻值要求综合通信楼小于I Ω，移动通信基站小于10 Ω。为了设备正常运行和防雷要求，接地电阻越小，防雷效果越好，为了实现小接地电阻组成接地网，常采用大量的铜材、钢材、降阻剂和接地棒等化学产品提高土壤PH值来降低接地电阻，其金属结构不可避免存在电化腐蚀，从而加快了接地体的腐蚀速度，使用寿命短且需花费大量的人力、物力、财力投入。2、建设接地网施工难、测量难、维护难及整改难。施工难:在高地阻率的基站(如城市站、石头山、戈壁、沙漠等)难进行地网施工、材料搬运、作业等。测量难:测量方法的限制和环境因素，不可能达到真正的“标准要求”的低电阻值。维护难:由于需要埋设大量的金属材料，增加了防盗工作和难度。整改难:地网受气候、材料氧化、降阻材料流失等因素，接地电阻会逐渐增大，需要进行二次整改，难度和投入不亚于前期投入成本。3、接地系统、接地设备之间有相互影响。由于强地和弱地接的地线都通过同一汇流排的共点、共网的方式进行联合接地，因此即使接地电阻达到标准，两者的相互影响也很大，尤其是雷电浪涌电压通过防雷接地进入联合接地网时就会沿弱地线(保护接地线、工作接地线)进行相互传导、干扰、造成地电位高压反击和高压传导。4、电工理论基础不科学。联合接地系统的地电位实际的干扰值为(KV级)和通信网络设备EMC值为(V级)不是同一数量级，根据欧姆定律理论采用降低接地电阻的方法不可能达到通信工作接地EMC的要求，(按此理论接地电阻应该是πιΩ量级而不是Ω量级)。5、多级防雷器之间的匹配需要电缆距离实现，且残压高、效果差。现有的防雷技术采用多级并联式分流方法，即在电源线路中线与地之间多级并联安装防雷器或防雷箱(同样在各防雷器前级也需要串联防雷器后备断路器)，按照标准为三级防雷，每级之间的电缆安装距离为10米以上，保证防雷器依次动作，逐级泄放，若应用在移动基站机房、通信机房等独立的小面积机房时(此类机房总面积在10-20平方之间)，故很难实现每级10米以上电缆安装距离。该方法的目的是为了保障防雷器的自身安全，雷电流入侵越大，残压越高、防雷效果越差。6、标准参数掩盖实际参数。按照防雷的基本原则即要泄放雷电流，又要降低残压且越低越好。按照目前标准防雷器的残压是在标称放电电流时进行检测的，而最大放电电流是标称放电电流的2-2.5倍，比如标称放电电流为50KA，那么最大放电电流至少为100KA，而残压则是在50KA放电电流时测出的残压，而对100KA时的残压就没有标注或者检测，掩盖了最大残压的数据，因为在测试最大放电电流时的残压应该为标称放电电流的2倍，而这时的残压往往高出设备的最大耐压值，造成设备损坏。这些都是在实验时的数据得出的问题，在实际应用中由于残压和防雷器连接线长度(标准要求防雷器两端的的连接线缆必须小于1.5米，但在实际安装应用中根本无法满足)、防雷器与被保护设备的距离(越近越好，残压越低)、防雷器之间的配合、防雷器接地电阻等因素都会造成残压升高，就出现了防雷动作了，但残压很高，依然没有效果，设备依然损坏。7、防雷箱(器)是“黑瞎子”，无主动告警或故障提醒功能。目前防雷器的工作状态多为本地指示，需要维护人员在现场进行目测、检测，才能发现问题。但是在雷电频繁的偏远山区或无人值守的移动基站、机房，防雷器无疑成了 “黑瞎子“无异常告警或者故障报警信息传输到控制中心，而控制中心也根本不知道每个基站、机房的防雷设备运行情况如何；也不知道防雷器失效没有？防雷器后备空气开关在遭受第一波雷击时跳闸没有？也不知道遭受了多少次雷击？什么时候遭受了雷击？遭受了多大的雷击？等等重要雷电入侵信息。目前代维公司为了了解防雷设备运行情况，通过定期或不定期的人为方式巡检，最低要求是打一次雷巡检一次，大多基站、机房离控制中心近者十多公里远者几十公里远，高山站海拔低者几十米，高者几百米上千米，维护难度和巡查工作效率可想而知。造成了故障难发现、难控制、难维护的局面，维护成本居高不下且防护效果差的结果。8、机房低电阻接地系统难实现且会生产地电位高压反击，从而引入并损毁机房设备。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统。为了解决上面所述的技术问题，本实用新型采取以下技术方案:一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，包括有建设在地面上的通信基站，所述的通信基站具有连接外部电源的基站开关电源，由基站开关电源提供电源的传输设备和收发设备，所述的基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端均连接联合接地网，所述的收发设备通过馈线连接发射接收装置，收发设备通过2M线连接传输设备，传输设备通过光纤连接局站，所述的基站开关电源的输入端设置有ALFB三相交流电源隔离式防雷箱，所述的基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端处安装有雷电流高压反击隔离保护箱，所述的ALFB三相交流电源隔离式防雷箱进一步包括有串联在电源线路中的雷电流频率阻抗控制单元、并联在电源线路中的防雷保护单元、以及和防雷保护单元电性连接的雷电监测报警单元。所述的雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有带阻滤波器和安规电容，所述的带阻滤波器串联在电源线路中，所述的安规电容并联在电源线路中。所述的安规电容进一步包括有并联在电源线路上的差模保护安规电容和共模保护安规电容。所述的防雷保护单元进一步包括有第一温度保险丝FU、与第一温度保险丝FU串联的压敏电阻器MOV、以及设置于压敏电阻器MOV旁侧的用于热监测的第二温度保险丝FU，。所述的第二温度保险丝FU’的温度系数小于第一温度保险丝FU的温度系数。所述的雷电监测报警单元进一步包括有雷电监测记录仪、雷电监控报警单元、蜂鸣器和远程告警干接点。所述的雷电监测记录仪与防雷保护单元上的互感器电性连接。所述的高压反击隔离保护装置进一步包括有串联的带阻滤波器和反击二极管单
J Li ο所述的反击二极管单元为由至少2个反击二极管并联组成的反击二极管阵列。所述的基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端均连接带阻滤波器的一端，带阻滤波器的另一端与反击二极管负极连接，反击二极管正极与连接联合接地网。防雷保护器连接有雷电监测报警装置，具有本地电源指示、防雷指示、防雷失效指示、防雷恶化蜂鸣报警及远程干接点告警、断电干接点告警、雷电监测记录仪可对雷击次数、雷电发生时间、雷电入侵电流值进行储存记录等特点，可将防雷箱的工作状态、雷击情况由RS-485控制总线或干接点通过机房动力环境监控系统传送至几十公里外的控制中心，可进行查阅、拷贝、监控或报警，实现智能化监控、报警、防护。本实用新型通过在基站开关电源上增加雷电流频率阻抗控制装置(ALFB)，并在基站开关电源、传输设备及收发设备等的接地端处增加高压反击隔离保护装置，既防护了雷电流从电源输入端进入通信基站的基站开关电源、传输设备及收发设备等相关设备，又防止地电位高压反击基站开关电源、传输设备及收发设备等设备，且对基站的防雷接地电阻放宽至100欧姆，实现大地阻接地。本实用新型提供的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统具有以下特点:1、雷电主要能量集中在中低频范围，在几KHZ 几百KHZ之间，以此只要在这个频率范围内调整其回路阻抗，而本实用新型具有串联式分压、分流防雷功能的雷电流频率阻抗控制装置(ALFB)，就能为设备形成串联式分流、分压，保护设备，此连接方式对接地电阻、连接线缆长度、残压值无关。从而实现了与被保护设备形成串联式分压、分流的保护模式。雷电流频率阻抗控制装置(ALFB)串联在电源线路中，该装置由带阻滤波器和安规电容组成，当有雷电入侵时与设备形成串联分压、分流保护，实现高放电流、低残压，而且省去防雷器级间需要10米以上的安装距离要求。在线间、线地间(L-N，L-PE，N-PE之间)并联有安规电容，该安规电容与带阻滤波器形成LC滤波电路，可消除电路中的杂波干扰，净化电网质量。2、在接地系统采用雷电流高压反击隔离保护装置，(I)无需投入大量的铜材、钢材、降阻剂、需花费大量的人力、物力、财力建设低电阻地网。(2)实现大电阻接地、使防雷效果不完全依赖于接地电阻，使防雷效果与接地电阻无关。当雷电流入侵时ALFB瞬间呈一个大阻抗的器件，而该阻抗肯定会大于接地电阻阻抗，根据电流特性(电流走低阻抗回路)，迫使雷电流只能往比他阻抗小的地网泄流、放电；即实现了大电阻接地技术。(3)实现接地系统的强弱分离，使两个参考地电位相互独立，有雷电入侵时互不干扰，消除地电位反击，隔离雷电流对弱地设备的传导。3雷电监控报警单元由防雷保护单元(TSPD)联动报警电路及雷电监测记录仪驱动控制电路组成，具有本地电源指示、防雷指示、防雷失效指示、防雷恶化蜂蜜报警及远程干接点告警、断电干接点告警、雷电记录仪可对雷击次数、雷电发生时间、雷电入侵电流值进行储存记录，可将防雷箱的工作状态、雷击情况由RS-485控制总线或干接点通过机房动力环境监控系统传送至几十公里外的控制中心，可进行查阅、拷贝、监控或报警，实现智能化监控、报警、防护。4、实现雷电监测，将雷电产生的高压反击信息进行记录、储存，可记录该装置抵御雷击次数、时间、雷电流大小，为设备的维护、调研提供参考数据。
图1为本实用新型的系统结构图。图2为ALFB三相交流电源隔离式防雷箱的结构图。图3为雷电流频率阻抗控制单元的结构图。图4为防雷保护单元的结构示意图。图5为高压反击隔离保护装置的第一结构图。图6为高压反击隔离保护装置的第二结构图。图中，1.地面、2.联合接地网、3.通信基站、4.高压反击隔离保护箱、41.带阻滤波器、42.反击二极管单元、421.反击二极管阵列、5.发射接收装置、6.馈线过桥、7.馈线、8.收发设备、9.2M线、10.传输设备、11.光纤、12.基站开关电源、13.ALFB三相交流电源隔离式防雷箱、131.雷电流频率阻抗控制单元、132.防雷保护单元、133.雷电监测报警单元、134.远程告警干接点、135.蜂鸣器、136.互感器、14.局站、15.外部电源。
具体实施方式
请一并参阅图1和图2，如图所示，一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，包括有建设在地面I上的通信基站3，通信基站3具有连接外部电源15的基站开关电源12，由基站开关电源12提供电源的传输设备10和收发设备8，基站开关电源12、传输设备10及收发设备8的接地端均连接联合接地网2，收发设备8通过馈线7及馈线过桥6连接发射接收装置5，收发设备8通过2M线9连接传输设备10，传输设备10通过光纤11连接局站14，基站开关电源12的输入端设置有ALFB三相交流电源隔离式防雷箱13，基站开关电源12、传输设备10及收发设备8的接地端处安装有雷电流高压反击隔离保护箱4，ALFB三相交流电源隔离式防雷箱13进一步包括有串联在电源线路中的雷电流频率阻抗控制单元131、并联在电源线路中的防雷保护单元132、以及和防雷保护单元132电性连接的雷电监测报警单元133。[0039]请参阅图2，如图所示，ALFB三相交流电源隔离式防雷箱进一步包括有电源线路连接的雷电流频率阻抗控制单元131、防雷保护单元132和雷电监控报警单元133，雷电流频率阻抗控制单元131串联在电源线路中，防雷保护单元132并联在电源线路中，雷电监测报警单元133与防雷保护单元132电性连接。雷电流频率阻抗控制单元131进一步包括有第一雷电流频率阻抗控制单元和第二雷电流频率阻抗控制单元，其中第一雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的L线中，第二雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的N线中。防雷保护单元132进一步包括有一级防雷保护单元(即一级TSPD)和二级防雷保护单元(即二级TSro)，一级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元131的输入端，二级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元131的输出端。雷电监测报警单元133进一步包括有雷电监测记录仪、雷电监控报警单元、蜂鸣器135和远程告警干接点134。雷电监测记录仪与防雷保护单元上的互感器136电性连接。雷电监控报警单元分别与一级Tsro和二级TSro连接。蜂鸣器135连接雷电监控报警单元，雷电监测报警单元上的远程告警干接点134用于连接远程干接点告警、断电干接点告警等。请一并参阅图1至图3，如图所示，雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有带阻滤波器和安规电容，带阻滤波器串联在电源线路中，安规电容并联在电源线路中。带阻滤波器进一步包括有第一带阻滤波器HRl和第二带阻滤波器HR2，第一带阻滤波器HRl串联在电源线路L上，第二带阻滤波器HR2串联在电源线路N上。安规电容进一步包括有并联在电源线路上的差模保护安规电容CX和共模保护安规电容，差模保护安规电容CX并联在电源线路L与电源线路N之间，共模保护安规电容进一步包括有第一共模保护安规电容CYl和第二共模保护安规电容CY2，第一共模保护安规电容CYl并联在电源线路L与电源线路PE之间，第二共模保护安规电容CY2并联在电源线路N与电源线路PE之间。请一并参阅图2和图4，如图所示，防雷保护单元进一步包括有第一温度保险丝FU、与第一温度保险丝FU串联的压敏电阻器MOV、以及设置于压敏电阻器MOV旁侧的用于热监测的第二温度保险丝FU’。第二温度保险丝FU’的温度系数小于第一温度保险丝FU的温度系数。请一并参阅图1和图5，如图所示，高压反击隔离保护装置进一步包括有串联的带阻滤波器41和反击二极管单元42。基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端均连接带阻滤波器的一端，带阻滤波器的另一端与反击二极管负极连接，反击二极管正极与连接联合接地网。请一并参阅图1、图5和图6,如图所示,所述的反击二极管单元为由至少2个反击二极管并联组成的反击二极管阵列421。基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端均连接带阻滤波器的一端，带阻滤波器的另一端与反击二极管负极连接，反击二极管正极与连接联合接地网。
权利要求1.一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，包括有建设在地面上的通信基站，所述的通信基站具有连接外部电源的基站开关电源，由基站开关电源提供电源的传输设备和收发设备，所述的基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端均连接联合接地网，所述的收发设备通过馈线连接发射接收装置，收发设备通过2M线连接传输设备，传输设备通过光纤连接局站，其特征在于:所述的基站开关电源的输入端设置有ALFB三相交流电源隔离式防雷箱，所述的基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端处安装有雷电流高压反击隔离保护箱，所述的ALFB三相交流电源隔离式防雷箱进一步包括有串联在电源线路中的雷电流频率阻抗控制单元、并联在电源线路中的防雷保护单元、以及和防雷保护单元电性连接的雷电监测报警单元。
2.如权利要求1所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有带阻滤波器和安规电容，所述的带阻滤波器串联在电源线路中，所述的安规电容并联在电源线路中。
3.如权利要求2所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的安规电容进一步包括有并联在电源线路上的差模保护安规电容和共模保护安规电容。
4.如权利要求1所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的防雷保护单元进一步包括有第一温度保险丝FU、与第一温度保险丝FU串联的压敏电阻器MOV、以及设置于压敏电阻器MOV旁侧的用于热监测的第二温度保险丝FU’。
5.如权利要求4所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的第二温度保险丝FU’的温度系数小于第一温度保险丝FU的温度系数。
6.如权利要求1所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的雷电监测报警单元进一步包括有雷电监测记录仪、雷电监控报警单元、蜂鸣器和远程告警干接点。
7.如权利要求6所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的雷电监测记录仪与防雷保护单元上的互感器电性连接。
8.如权利要求1所述的无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的高压反击隔离保护装置进一步包括有串联的带阻滤波器和反击二极管单元。
9.如权利要求8所述无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的反击二极管单元为由至少2个反击二极管并联组成的反击二极管阵列。
10.如权利要求8或9所述无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，其特征在于:所述的基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端均连接带阻滤波器的一端，带阻滤波器的另一端与反击二极管负极连接，反击二极管正极与连接联合接地网。
专利摘要本实用新型公开了一种无线通信基站隔离式智能化雷电防护系统，包括有通信基站，通信基站具有连接外部电源的基站开关电源、传输设备和收发设备，收发设备通过馈线连接发射接收装置，收发设备线连接传输设备，传输设备通过光纤连接局站，基站开关电源的输入端设置有ALFB三相交流电源隔离式防雷箱，基站开关电源、传输设备及收发设备的接地端处安装有雷电流高压反击隔离保护箱，ALFB三相交流电源隔离式防雷箱进一步包括有雷电流频率阻抗控制单元、防雷保护单元和雷电监测报警单元。本实用新型既防护了雷电流从电源输入端进入通信基站相关设备，又防止地电位高压反击基站内的设备且对基站的防雷接地电阻放宽至100欧姆，实现大地阻接地。
文档编号H02H9/04GK203026928SQ20122064522
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者曾中海, 彭文星 申请人:深圳市雷博斯科技有限公司