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到國民對供電網(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，實現(xiàn)國內(nèi)電力系統(tǒng)的革新。隨著科學技術(shù)的不斷進步與發(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，彌補了一些原有的缺陷。但是，在實際的無線通信設(shè)備使用過程中，經(jīng)常會因為雷電的影響導(dǎo)致信號不穩(wěn)定，通信過程出現(xiàn)各種各樣的問題。雷電天氣不僅會打斷無線通信設(shè)備傳遞信息的過程，還會對無線通信設(shè)備的用戶帶來一定的生命威脅，對此，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，進一步加強通信的穩(wěn)定性與安全性，促進無線通信的發(fā)展。

1 無線通信設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

當電力行業(yè)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力通信技術(shù)的初級時期，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)。因為這兩項技術(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)展推動力量下，無線通信設(shè)備進入人們的生活。由于國民經(jīng)濟的發(fā)展水平已經(jīng)和過去相差甚遠，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，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)，這樣才能達到新型供電系統(tǒng)對通信調(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，無線通信設(shè)備也處在快速發(fā)展的狀態(tài)當中，并且這一趨勢會促進現(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)點和地段都不可獲取的重要配件，因為只有配置這一配件，電力企業(yè)才能夠?qū)崟r了解到電力系統(tǒng)的運行情況。根據(jù)實際情況可以得知，ZigBee 通信技術(shù)、藍牙通信技術(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，也能夠更好地對抗外部的干擾因。而因為國民智能電子手機的普及，再加上Wi-Fi 通信技術(shù)已成為了這一類收集到標配，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)的運行情況，以此來提升電力系統(tǒng)的自動化和智能化水平。

由于無線通信技術(shù)的不斷進步，無線通信設(shè)備的功能越來越齊全，為了能夠進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。對于無線通信設(shè)備防雷設(shè)計來說，相關(guān)研發(fā)人員需要考慮設(shè)備特點以及雷電產(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，嚴重的話還會導(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

3.1 站點防雷接地系統(tǒng)

眾所周知，站點防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計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，這些舉措的實施運用在很大程度上減弱了雷電對無線通信設(shè)備的影響，避免自然災(zāi)害對通信設(shè)備造成破壞，進一步穩(wěn)定無線通信設(shè)備在雷電天氣情況下的使用，提高使用者的體驗感。事實上，站點防雷接地系統(tǒng)的工作原理是把土地當作一個巨型導(dǎo)電體，通過電機與大地接觸，使得無線通信設(shè)備在遇到電流時能夠第一時間將其引入大地，在很大程度上避免了雷電對無線通信設(shè)備造成破壞。

3.2 感應(yīng)雷系統(tǒng)設(shè)計

感應(yīng)雷系統(tǒng)作為預(yù)防雷電的設(shè)備一直被廣泛運用，其功能十分簡單，即通過對無線電的運作形式來進行具體的防雷措施。一般情況下，當無線設(shè)備遭到感應(yīng)雷攻擊時，會在這一瞬間發(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，雷電中的電荷會彼此之間相互吸引而形成脈沖，部分雷電中的電流會由于短時間內(nèi)的沖擊而出現(xiàn)變異，電流也就形成了磁場，該磁場的形成就會對無線通信設(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，在設(shè)計感應(yīng)雷系統(tǒng)時，為了能夠進一步滿足無線通信設(shè)備穩(wěn)定運作的要求，相關(guān)技術(shù)人員還會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

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)巧妙讓二者進行協(xié)作配合，從而起到較好的防雷效果，進一步實現(xiàn)對無線通信設(shè)備的保護。在對實際的基站實現(xiàn)此防雷設(shè)計的過程中，需要適當?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)計人員會根據(jù)不同的鐵塔類型來適當調(diào)整防雷設(shè)計方案，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行電焊連接，并著重對電焊位置進行多重保護，確保焊接位置不會由于雷電天氣受到影響，從而更好地達到防雷效果。對于落地塔來說，相關(guān)技術(shù)設(shè)計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，遇到雷雨天氣的時候，這些地網(wǎng)能夠?qū)㈦姾梢氲降叵拢矊崿F(xiàn)了對電流的快速釋放，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，對無線通信設(shè)備實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行防護，而內(nèi)部防雷則需要充分考慮無線通信設(shè)備的特點與構(gòu)成，對其內(nèi)部進行改善與優(yōu)化，利用一些隔離雷電的元件來實現(xiàn)防雷效果。

4.1 利用避雷針來實現(xiàn)外部防雷

利用避雷針來實現(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無線通信設(shè)備的損害與影響，無法做到絕對的保護，因此，在利用避雷針來進行外部防雷的時候，相關(guān)技術(shù)人員還需要利用其他的防護措施來與之配合，達到更高效的防雷效果，加強無線通信設(shè)備的穩(wěn)定性。

4.2 實現(xiàn)內(nèi)部防雷的有效措施

4.2.1 屏蔽技術(shù)

雖然利用避雷針進行外部防雷比較方便且效果較好，但是對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行線路保護是遠遠不夠的，因此需要依靠技術(shù)人員利用一些金屬元件來進行電荷屏蔽，更好地達到雷電防護的效果。一般情況下，金屬屏蔽可以與雙絞線與四對雙絞線進行搭配使用，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保護屏障，將雷電天氣中形成的強大磁場進行切割與隔離，盡可能地降低電磁場對無線通信設(shè)備的影響，以達到更好的通信效果。

4.2.2 防雷器

眾所周知防雷器是保護電子器件的組合之一，這種配件在處于低壓時會進入高阻開路狀態(tài)，相反，處于高壓時會進入低阻短路狀態(tài)，在很大程度上保護了電路安全。而在實際的防雷操作中防雷器一般會被并聯(lián)到供電線路中，這種做法在遇到雷電天氣時可以很好的保護設(shè)備不被雷電破壞，一旦雷電進入電子設(shè)備，防雷器就會強制電路短路，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間，雖然電路在防雷器的保護下能轉(zhuǎn)移大量的電壓，但由于部分雷電產(chǎn)生的電流電壓過大，會有一些電壓殘留在電路中，因此對電路設(shè)置第二道放線是至關(guān)重要的。

4.2.3 提前防護措施

雷電對無線通信設(shè)備的影響主要是指對設(shè)備傳導(dǎo)機制的破壞，對此，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)防的保護措施。對雷電防護的工作主要包括以下兩個方面：

（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）強化無線通信設(shè)備在雷電天氣情況下的信號，盡可能避免雷電天氣信號不穩(wěn)定無法使用無線通信設(shè)備的情況，進一步提升無線通信設(shè)備使用者的體驗感。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著無線通信設(shè)備運用范圍越來越廣泛，已經(jīng)逐漸滲入人們的日常生活與學習工作中，為社會發(fā)展和人們的生活質(zhì)量做出了巨大貢獻。由于雷電天氣的存在，雷云層所產(chǎn)生的電流會對無線通信設(shè)備造成一定的破壞，為了進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)人員不得不針對現(xiàn)實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。隨著科學技術(shù)的不斷進步，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，而在實際運用過程中為了使效果更佳明顯，可以對無線通信的設(shè)備特點以及設(shè)備所處的環(huán)境進行考察分析，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，增強其整體使用效率。